JP7495285B2 - Heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents

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本願明細書に開示される技術は、熱処理装置、および、熱処理方法に関するものである。 The technology disclosed in this specification relates to a heat treatment device and a heat treatment method.

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウエハなどの薄板状精密電子基板(以下、単に「基板」と称する場合がある)内にpn接合などを形成するための必要となる工程である。不純物導入は、イオン注入とその後のアニール法によってなされるものが一般的である。 In the manufacturing process of semiconductor devices, the introduction of impurities is a necessary step for forming pn junctions and the like in thin precision electronic substrates (hereinafter sometimes simply referred to as "substrates") such as semiconductor wafers. The introduction of impurities is generally performed by ion implantation followed by annealing.

注入された不純物をアニール処理によって活性化させる際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎてしまうため、良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。 When activating the implanted impurities by annealing, if the annealing time is longer than a few seconds, the implanted impurities will diffuse too deeply due to the heat, resulting in a junction depth that is deeper than required, which may hinder the formation of a good device.

そこで、極めて短時間で半導体ウエハを加熱するアニール技術として、フラッシュランプアニール(flash lamp anneal、すなわち、FLA)が注目されている。FLA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」と記載する場合には、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エハの上面にフラッシュ光を照射することによって、不純物が注入された半導体ウエハの上面のみを極めて短時間(たとえば、数ミリ秒以下)で昇温させる熱処理技術である。 As a result, flash lamp annealing (FLA) has attracted attention as an annealing technique that heats semiconductor wafers in an extremely short time. FLA is a heat treatment technique that uses a xenon flash lamp (hereinafter, when simply referred to as "flash lamp" it means a xenon flash lamp) to irradiate the top surface of a semiconductor wafer with a flash of light, thereby raising the temperature of only the top surface of a semiconductor wafer into which impurities have been implanted in an extremely short time (for example, a few 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、また、シリコンの半導体ウエハ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エハにフラッシュ光を照射した場合には、透過光が少ないため、半導体ウエハ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、半導体ウエハの表面近傍のみを選択的に昇温することができることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させずに、不純物活性化を実行することができる。 The spectral distribution of radiation from a xenon flash lamp is from the ultraviolet to near infrared range, has a shorter wavelength than conventional halogen lamps, and is almost identical to the fundamental absorption band of silicon semiconductor wafers. Therefore, when a semiconductor wafer is irradiated with flash light from a xenon flash lamp, little light is transmitted, making it possible to rapidly heat the semiconductor wafer. It has also been found that if the flash light is irradiated for an extremely short period of time, less than a few milliseconds, it is possible to selectively heat only the area near the surface of the semiconductor wafer. For this reason, if the temperature is raised in an extremely short period of time using a xenon flash lamp, impurity activation can be performed without the impurities diffusing deeply.

たとえば特許文献1には、処理チャンバーの下方に配置された加熱プレートによって半導体ウエハを予備加熱した後、処理チャンバーの上方に配置されたフラッシュランプから半導体ウエハの上面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプアニール装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a flash lamp annealing device that preheats a semiconductor wafer using a heating plate located below the processing chamber, and then irradiates the top surface of the semiconductor wafer with a flash of light from a flash lamp located above the processing chamber.

特開2004-186542号公報JP 2004-186542 A

ところで、フラッシュランプから照射されるフラッシュ光は高いエネルギーを有する光であるため、フラッシュ光が照射された半導体ウエハなどの基板の上面温度は短時間で上昇する。そして、基板のフラッシュ光が照射された上面に急激な熱膨張が生じると、当該上面が湾曲するなど基板に変位が生じる場合がある。 However, because the flash light emitted from a flash lamp is high-energy light, the temperature of the top surface of a substrate, such as a semiconductor wafer, that is irradiated with the flash light rises in a short period of time. If sudden thermal expansion occurs on the top surface of the substrate that is irradiated with the flash light, this may cause the substrate to be displaced, such as by bending the top surface.

そうすると、当該変位に起因して支持ピンに支持されている基板にぶれが生じ、当該ぶれによって支持ピンから基板が跳ねてしまう可能性がある。支持ピンから跳ねた基板は、再び支持ピンに接触する際などに割れてしまうことが懸念される。 This displacement can cause the substrate supported by the support pins to wobble, which can then cause the substrate to bounce off the support pins. There is a concern that the substrate that bounces off the support pins may break when it comes into contact with the support pins again.

本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、フラッシュ光の照射によって基板に変位が生じる場合でも、基板が割れることを抑制するための技術である。 The technology disclosed in this specification has been developed in consideration of the problems described above, and is a technology that prevents the substrate from cracking even when the substrate is displaced by irradiation with a flash light.

本願明細書に開示される技術の第1の態様である熱処理装置は、基板を保持するための保持部と、フラッシュ光を照射することによって前記基板を加熱するためのフラッシュランプと、前記フラッシュ光が照射された後の前記基板の変位を検知するための少なくとも1つの検知部と、検知された前記基板の前記変位に基づいて、前記基板の周波数分布である測定周波数分布を算出するための算出部と、前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じた前記基板の前記周波数分布である第1の周波数分布と、前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった前記基板の前記周波数分布である第2の周波数分布とをあらかじめ記憶するための記憶部と、前記測定周波数分布と前記第1の周波数分布との間の類似度、および、前記測定周波数分布と前記第2の周波数分布との間の類似度に基づいて、前記測定周波数分布の分類を行うための分類部とを備える。 A heat treatment apparatus according to a first aspect of the technology disclosed in the present specification includes a holding unit for holding a substrate, a flash lamp for heating the substrate by irradiating the substrate with a flash light, at least one detection unit for detecting the displacement of the substrate after the flash light is irradiated, a calculation unit for calculating a measured frequency distribution, which is a frequency distribution of the substrate, based on the detected displacement of the substrate, a storage unit for storing in advance a first frequency distribution, which is the frequency distribution of the substrate that has cracks after being irradiated with the flash light, and a second frequency distribution, which is the frequency distribution of the substrate that has no cracks after being irradiated with the flash light, and a classification unit for classifying the measured frequency distribution based on the similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution and the similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution.

本願明細書に開示される技術の第2の態様である熱処理装置は、第1の態様に関連し、前記保持部は、前記基板に生じる振動を調整するための少なくとも1つの振動調整部を備え、前記測定周波数分布が前記第2の周波数分布に近づくように、前記振動調整部を制御する制御部をさらに備える。 The heat treatment apparatus according to a second aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the first aspect, and the holding unit includes at least one vibration adjustment unit for adjusting vibrations generated in the substrate, and further includes a control unit for controlling the vibration adjustment unit so that the measured frequency distribution approaches the second frequency distribution.

本願明細書に開示される技術の第3の態様である熱処理装置は、第2の態様に関連し、前記振動調整部は、前記基板の下面に接触し、かつ、前記基板を支持するダンパー機構である。 The heat treatment device, which is a third aspect of the technology disclosed in the present specification, is related to the second aspect, and the vibration adjustment unit is a damper mechanism that contacts the underside of the substrate and supports the substrate.

本願明細書に開示される技術の第4の態様である熱処理装置は、第2または3の態様に関連し、前記保持部は、前記基板の下面に接触し、かつ、前記基板を支持する支持ピンと、前記支持ピンが上面に配置される保持プレートとを備え、前記振動調整部は、前記保持プレートの下面に接触し、かつ、前記保持プレートを支持するダンパー機構である。 The heat treatment device, which is a fourth aspect of the technology disclosed in the present specification, is related to the second or third aspect, and the holding unit includes support pins that contact the underside of the substrate and support the substrate, and a holding plate on whose upper surface the support pins are disposed, and the vibration adjustment unit is a damper mechanism that contacts the underside of the holding plate and supports the holding plate.

本願明細書に開示される技術の第5の態様である熱処理装置は、第2から4のうちのいずれか1つの態様に関連し、前記振動調整部は、前記基板に向けて超音波を発生させる超音波振動子である。 The heat treatment device, which is a fifth aspect of the technology disclosed in the present specification, is related to any one of the second to fourth aspects, and the vibration adjustment unit is an ultrasonic vibrator that generates ultrasonic waves toward the substrate.

本願明細書に開示される技術の第6の態様である熱処理装置は、第1から5のうちのいずれか1つの態様に関連し、前記分類部は、前記第1の周波数分布および前記第2の周波数分布を教師データとして機械学習を行うことによって、前記機械学習によって得られる学習済みモデルを用いて前記測定周波数分布の分類を行う。 A sixth aspect of the technology disclosed in the present specification, the heat treatment device, is related to any one of the first to fifth aspects, and the classification unit performs machine learning using the first frequency distribution and the second frequency distribution as training data, and classifies the measured frequency distribution using a trained model obtained by the machine learning.

本願明細書に開示される技術の第7の態様である熱処理方法は、基板を保持する工程と、フラッシュ光を照射することによって前記基板を加熱する工程と、前記フラッシュ光が照射された後の前記基板の変位を検知する工程と、検知された前記基板の前記変位に基づいて、前記基板の周波数分布である測定周波数分布を算出する工程と、前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じた前記基板の前記周波数分布を第1の周波数分布とし、前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった前記基板の前記周波数分布を第2の周波数分布とし、前記測定周波数分布と前記第1の周波数分布との間の類似度、および、前記測定周波数分布と前記第2の周波数分布との間の類似度に基づいて、前記測定周波数分布の分類を行う工程とを備える。 A heat treatment method according to a seventh aspect of the technology disclosed in the present specification includes the steps of: holding a substrate; heating the substrate by irradiating the substrate with a flash light; detecting the displacement of the substrate after the flash light is irradiated; calculating a measured frequency distribution, which is a frequency distribution of the substrate, based on the detected displacement of the substrate; and classifying the measured frequency distribution based on the similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution and the similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution, taking the frequency distribution of the substrate that has cracks after the flash light is irradiated as a first frequency distribution and the frequency distribution of the substrate that has no cracks after the flash light is irradiated as a second frequency distribution.

本願明細書に開示される技術の第1から7の態様によれば、フラッシュ光が照射された基板の周波数分布を測定し、当該周波数分布を、フラッシュ光によって基板に割れが生じやすい場合と割れが生じにくい場合とに分類することができるため、たとえば、基板に割れが生じにくい場合に分類される周波数分布を実現するように、フラッシュ光の出力エネルギーまたはパルス幅などの設定条件を調整すれば、フラッシュ光の照射によって基板が割れることを抑制することができる。 According to the first to seventh aspects of the technology disclosed in the present specification, the frequency distribution of a substrate irradiated with flash light can be measured and the frequency distribution can be classified into cases where the substrate is likely to crack due to the flash light and cases where the substrate is unlikely to crack. Therefore, for example, by adjusting the setting conditions such as the output energy or pulse width of the flash light to achieve a frequency distribution classified into cases where the substrate is unlikely to crack, it is possible to prevent the substrate from cracking due to irradiation with the flash light.

また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。 Furthermore, the objects, features, aspects and advantages associated with the technology disclosed in the present specification will become more apparent from the detailed description and accompanying drawings set forth below.

実施の形態に関する、熱処理装置の構成の例を概略的に示す平面図である。1 is a plan view illustrating an example of the configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment. 実施の形態に関する、熱処理装置の構成の例を概略的に示す正面図である。FIG. 1 is a front view illustrating a schematic configuration example of a heat treatment apparatus according to an embodiment. 実施の形態に関する、熱処理装置における熱処理部の構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a heat treatment section in a heat treatment apparatus according to an embodiment. 保持部の全体外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the overall appearance of a holding portion. サセプタの平面図である。FIG. サセプタの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a susceptor. 移載機構の平面図である。FIG. 移載機構の側面図である。FIG. 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of a plurality of halogen lamps. 下部放射温度計、上部放射温度計、カメラおよび制御部の関係性を示す図である。4 is a diagram showing the relationship between a lower radiation thermometer, an upper radiation thermometer, a camera, and a control unit. FIG. 半導体ウエハの処理手順を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a processing procedure for a semiconductor wafer. 半導体ウエハの上面の温度の変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing changes in temperature of the upper surface of a semiconductor wafer. カメラによって撮像された画像データを算出部において解析することによって得られる、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハの変位の例を示す図である。11 is a diagram showing an example of the displacement of a semiconductor wafer after being irradiated with a flash light, which is obtained by analyzing image data captured by a camera in a calculation unit. FIG. 図13に例が示された半導体ウエハの変位および加速度を算出部において高速フーリエ変換することによって得られる、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハの周波数分布の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a frequency distribution of a semiconductor wafer after being irradiated with a flash light, the frequency distribution being obtained by performing a fast Fourier transform in a calculation unit on the displacement and acceleration of the semiconductor wafer shown in FIG. 13 . ある周波数成分における、出力エネルギーと振幅との相関の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the correlation between output energy and amplitude in a certain frequency component. 複数のダンパー機構を備える保持部の構成の例を示す断面図である。11A and 11B are cross-sectional views showing an example of the configuration of a holding section provided with a plurality of damper mechanisms. 複数のダンパー機構を備える保持部の構成の例を示す断面図である。11A and 11B are cross-sectional views showing an example of the configuration of a holding section provided with a plurality of damper mechanisms. 複数の超音波振動子を備える保持部の構成の例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a holding section provided with a plurality of ultrasonic transducers.

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。 The following describes the embodiments with reference to the attached drawings. In the following embodiments, detailed features are shown to explain the technology, but these are merely examples and are not necessarily all essential features for the embodiments to be feasible.

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。 The drawings are schematic, and for ease of explanation, configurations are omitted or simplified as appropriate in the drawings. Furthermore, the size and positional relationships of the configurations shown in different drawings are not necessarily described accurately, and may be changed as appropriate. Furthermore, hatching may be used in drawings such as plan views that are not cross-sectional views to make it easier to understand the contents of the embodiments.

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。 In addition, in the following description, similar components are illustrated with the same reference symbols, and their names and functions are also similar. Therefore, detailed descriptions of them may be omitted to avoid duplication.

また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 In addition, in the following description, when a certain component is described as "comprising," "including," or "having," unless otherwise specified, this is not an exclusive expression that excludes the presence of other components.

また、以下に記載される説明において、「第1の」または「第2の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。 In addition, even if ordinal numbers such as "first" or "second" are used in the following description, these terms are used for convenience to facilitate understanding of the contents of the embodiments, and are not limited to the ordering that may result from these ordinal numbers.

また、以下に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合を含むものとする。 In addition, in the following explanation, expressions indicating relative or absolute positional relationships, such as "in one direction," "along one direction," "parallel," "orthogonal," "center," "concentric," or "coaxial," unless otherwise specified, include cases where the positional relationship is strictly indicated and cases where the angle or distance is displaced within a tolerance or within a range where the same level of functionality is obtained.

また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、たとえば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。 In addition, in the following description, expressions indicating an equal state, such as "same," "equal," "uniform," or "homogeneous," unless otherwise specified, include cases indicating a strictly equal state, as well as cases where differences occur within the tolerance or range where the same level of functionality is obtained.

また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。 In addition, in the following description, terms that indicate specific positions or directions, such as "top," "bottom," "left," "right," "side," "bottom," "front," or "back," may be used, but these terms are used for convenience to facilitate understanding of the contents of the embodiments, and do not relate to positions or directions when actually implemented.

また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。 In addition, in the following explanation, when it is written "upper surface of ..." or "lower surface of ...", it is meant to include not only the upper surface or lower surface of the target component itself, but also a state in which another component is formed on the upper surface or lower surface of the target component. In other words, for example, when it is written "B provided on the upper surface of A", it does not prevent another component "C" from being between A and B.

<実施の形態>
以下、本実施の形態に関する熱処理装置および熱処理方法について説明する。
<Embodiment>
The heat treatment apparatus and the heat treatment method according to the present embodiment will be described below.

<熱処理装置の構成について>
図1は、本実施の形態に関する熱処理装置100の構成の例を概略的に示す平面図である。また、図2は、本実施の形態に関する熱処理装置100の構成の例を概略的に示す正面図である。
<Configuration of Heat Treatment Device>
Fig. 1 is a plan view that shows a schematic example of the configuration of a heat treatment apparatus 100 according to the present embodiment. Fig. 2 is a front view that shows a schematic example of the configuration of the heat treatment apparatus 100 according to the present embodiment.

図1に例が示されるように、熱処理装置100は、基板として円板形状の半導体ウエハWにフラッシュ光を照射して当該半導体ウエハWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。 As shown in FIG. 1, 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.

処理対象となる半導体ウエハWのサイズは特に限定されるものではないが、たとえばφ300mmまたはφ450mmの円形である。 The size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, but is, for example, a circle with a diameter of 300 mm or 450 mm.

図1および図2に示されるように、熱処理装置100は、未処理の半導体ウエハ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エハWを装置外に搬出するためのインデクサ部101と、未処理の半導体ウエハWの位置決めを行うアライメント部230と、加熱処理後の半導体ウエハWの冷却を行う2つの冷却部130および冷却部140と、半導体ウエハWにフラッシュ加熱処理を施す熱処理部160と、冷却部130、冷却部140および熱処理部160に対して半導体ウエハWの受け渡しを行う搬送ロボット150とを備える。 As shown in Figures 1 and 2, the heat treatment apparatus 100 includes an indexer unit 101 for loading unprocessed semiconductor wafers W into the apparatus from outside and unloading processed semiconductor wafers W from the apparatus, an alignment unit 230 for positioning the unprocessed semiconductor wafers W, two cooling units 130 and 140 for cooling the semiconductor wafers W after heat treatment, a heat treatment unit 160 for subjecting the semiconductor wafers W to a flash heat treatment, and a transfer robot 150 for transferring the semiconductor wafers W to and from the cooling unit 130, the cooling unit 140, and the heat treatment unit 160.

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、半導体ウエハ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。 The heat treatment apparatus 100 also includes a control unit 3 that controls the operating mechanisms and the transport robot 150 provided in each of the above-mentioned processing units to advance the flash heat treatment of the semiconductor wafer W.

インデクサ部101は、複数のキャリアC(本実施の形態では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エハ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エハWを収納する受渡ロボット120とを備えている。 The indexer section 101 includes a load port 110 on which multiple carriers C (two in this embodiment) are arranged and placed, and a transfer robot 120 that removes unprocessed semiconductor wafers W from each carrier C and stores processed semiconductor wafers W in each carrier C.

未処理の半導体ウエハWを収容するキャリアCは、無人搬送車(AGV、OHT)などによって搬送されてロードポート110に載置されるとともに、処理済みの半導体ウエハWを収容するキャリア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 carrier C containing the unprocessed semiconductor wafer W is transported by an automated guided vehicle (AGV, OHT) or the like and placed on the load port 110, while the carrier C containing the processed semiconductor wafer W is removed from the load port 110 by the automated guided vehicle.

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エハ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で示されるように昇降移動可能に構成されている。 In addition, in the load port 110, the carrier C is configured to be movable up and down as shown by the arrow CU in FIG. 2 so that the transfer robot 120 can insert and remove any semiconductor wafer W into and from the carrier C.

なお、キャリアCの形態としては、半導体ウエハWを密閉空間に収納するfront opening unified pod(FOUP)の他に、standard mechanical inter face(SMIF)ポッド、または、収納された半導体ウエハWを外気に曝すopen cassette(OC)であってもよい。 The carrier C may take the form of a front opening unified pod (FOUP) that stores the semiconductor wafers W in an enclosed space, a standard mechanical interface (SMIF) pod, or an open cassette (OC) that exposes the stored semiconductor wafers W to the outside air.

また、受渡ロボット120は、図1の矢印120Sによって示されるようなスライド移動、矢印120Rによって示されるような旋回動作および昇降動作が可能とされている。これによって、受渡ロボット120は、2つのキャリアCに対して半導体ウエハ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および冷却部140に対して半導体ウエハWの受け渡しを行う。 The transfer robot 120 is also capable of sliding as indicated by the arrow 120S in FIG. 1, and rotating and ascending/descending motions as indicated by the arrow 120R. This allows the transfer robot 120 to take in and out the semiconductor wafers W from the two carriers C, and to transfer the semiconductor wafers W to the alignment section 230 and the two cooling sections 130 and 140.

受渡ロボット120によるキャリアCに対する半導体ウエハ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の昇降移動によって行われる。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(冷却部140)との半導体ウエハ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。 The transfer robot 120 transfers the semiconductor wafer W into and out of the carrier C by sliding the hand 121 and raising and lowering the carrier C. The transfer robot 120 transfers the semiconductor wafer W between the alignment unit 230 or the cooling unit 130 (cooling unit 140) by sliding the hand 121 and raising and lowering the transfer 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、半導体ウエハ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、半導体ウエハWを水平姿勢に支持して回転させる機構、および、半導体ウエハWの周縁部に形成されたノッチまたはオリフラなどを光学的に検出する機構などを設けて構成される。 The alignment unit 230 is connected to the side of the indexer unit 101 along the Y-axis direction. The alignment unit 230 is a processing unit that rotates the semiconductor wafer W in a horizontal plane to orient it in an appropriate direction for flash heating. The alignment unit 230 is configured by providing, inside an alignment chamber 231, which is an aluminum alloy housing, a mechanism for supporting and rotating the semiconductor wafer W in a horizontal position, and a mechanism for optically detecting notches or orientation flats formed on the peripheral edge of the semiconductor wafer W.

アライメント部230への半導体ウエハ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、ウエハ中心が所定の位置に位置するように半導体ウエハWが渡される。 The semiconductor wafer W is delivered to the alignment section 230 by the delivery robot 120. The semiconductor wafer W is delivered from the delivery robot 120 to the alignment chamber 231 so that the center of the wafer is positioned at a predetermined position.

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エハ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エハ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エハWの向きを調整する。向き調整の終了した半導体ウエハ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。 In the alignment section 230, the semiconductor wafer W received from the indexer section 101 is rotated around a vertical axis with the center of the semiconductor wafer W as the center of rotation, and the orientation of the semiconductor wafer W is adjusted by optically detecting a notch or the like. After the orientation adjustment is completed, the semiconductor wafer W is removed from the alignment chamber 231 by the transfer robot 120.

搬送ロボット150による半導体ウエハ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 houses the transfer robot 150 is provided as a space for transferring the semiconductor wafer W by the transfer robot 150. The transfer chamber 170 is connected on three sides to the chamber 6 of the heat treatment unit 160, the first cool chamber 131 of the cooling unit 130, and the second cool chamber 141 of the cooling unit 140.

熱処理装置100の主要部である熱処理部160は、予備加熱(アシスト加熱)を行った半導体ウエハ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 heat treatment section 160, which is the main part of the heat treatment apparatus 100, is a substrate treatment section that performs flash heating by irradiating a semiconductor wafer W that has been preheated (assisted heating) with a flash of light (flash light) from a xenon flash lamp FL. The configuration of this heat treatment section 160 will be described in further detail below.

2つの冷却部130および冷却部140は、概ね同様の構成を備える。冷却部130および冷却部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または第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。 The two cooling units 130 and 140 have roughly the same configuration. Inside the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141, which is an aluminum alloy housing, the cooling unit 130 and the cooling unit 140 each have a metal cooling plate and a quartz plate placed on the upper surface of the metal cooling plate (both not shown). The temperature of the cooling plate is regulated to room temperature (approximately 23°C) by a Peltier element or constant temperature water circulation.

熱処理部160においてフラッシュ加熱処理が施された半導体ウエハ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 semiconductor wafer W that has been subjected to the flash heating process in the heat treatment section 160 is loaded into the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141, placed on the quartz plate, and 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との間において、それらの双方に接続されている。 The first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 are both connected to the indexer section 101 and the transport chamber 170 between them.

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、半導体ウエハ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。 The first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 are provided with two openings for loading and unloading the semiconductor wafer W. Of the two openings in the first cool chamber 131, the opening connected to the indexer section 101 can be opened and closed by a gate valve 181.

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。 On the other hand, the opening of the first cool chamber 131 connected to the transport chamber 170 can be opened and closed by a gate valve 183. That is, the first cool chamber 131 and the indexer unit 101 are connected via the gate valve 181, and the first cool chamber 131 and the transport chamber 170 are connected via the gate valve 183.

インデクサ部101と第1クールチャンバー131との間で半導体ウエハ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との間で半導体ウエハ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 the semiconductor wafer W is transferred between the indexer unit 101 and the first cool chamber 131, the gate valve 181 is opened. When the semiconductor wafer W is transferred between the first cool chamber 131 and the transfer chamber 170, the gate valve 183 is opened. When the gate valves 181 and 183 are closed, the inside of the first cool chamber 131 becomes an airtight 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。 Of the two openings of the second cool chamber 141, the opening connected to the indexer unit 101 can be opened and closed by a gate valve 182. On the other hand, the opening of the second cool chamber 141 connected to the transport chamber 170 can be opened and closed by a gate valve 184. That is, the second cool chamber 141 and the indexer unit 101 are connected via the gate valve 182, and the second cool chamber 141 and the transport chamber 170 are connected via the gate valve 184.

インデクサ部101と第2クールチャンバー141との間で半導体ウエハ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との間で半導体ウエハ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 the semiconductor wafer W is transferred between the indexer unit 101 and the second cool chamber 141, the gate valve 182 is opened. When the semiconductor wafer W is transferred between the second cool chamber 141 and the transfer chamber 170, the gate valve 184 is opened. When the gate valves 182 and 184 are closed, the inside of the second cool chamber 141 becomes an airtight space.

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で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エハWを保持する搬送ハンド151aおよび搬送ハンド151bが設けられている。これらの搬送ハンド151aおよび搬送ハンド151bは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によって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。 Transfer robot 150, which is provided in transfer chamber 170 installed adjacent to chamber 6, can rotate around a vertical axis as shown by arrow 150R. Transfer robot 150 has two link mechanisms consisting of multiple arm segments, and transfer hands 151a and 151b that hold semiconductor wafers W are provided at the tips of these two link mechanisms. These transfer hands 151a and 151b are arranged vertically at a predetermined pitch apart, and are capable of independently sliding linearly in the same horizontal direction by the link mechanisms.

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って、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および搬送ハンド151bを昇降移動させる。 The transport robot 150 also raises and lowers the base on which the two link mechanisms are mounted, thereby raising and lowering the two transport hands 151a and 151b while keeping them spaced apart by a predetermined pitch.

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のチャンバー6を受け渡し相手として半導体ウエハ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および搬送ハンド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エハ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エハWの受け渡しを行う。 When the transport robot 150 transfers (takes in and out) a semiconductor wafer W to the first cool chamber 131, the second cool chamber 141, or the chamber 6 of the heat treatment unit 160, first, both transport hands 151a and 151b rotate to face the transfer partner, and then (or while rotating) move up and down until one of the transport hands is at a height where it can transfer the semiconductor wafer W to the transfer partner. Then, the transport hand 151a (151b) slides linearly horizontally 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との半導体ウエハWの受け渡しは冷却部130および冷却部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との間で半導体ウエハ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に渡した半導体ウエハWを他方が受け取ることによって半導体ウエハ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によって半導体ウエハ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。 The transfer of the semiconductor wafer W between the transport robot 150 and the delivery robot 120 can be performed via the cooling section 130 and the cooling section 140. That is, the first cool chamber 131 of the cooling section 130 and the second cool chamber 141 of the cooling section 140 also function as a path for transferring the semiconductor wafer W between the transport robot 150 and the delivery robot 120. Specifically, the transfer of the semiconductor wafer W is performed by one of the transport robot 150 and the delivery robot 120 receiving the semiconductor wafer W transferred to the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 by the other robot. The transport robot 150 and the delivery robot 120 constitute a transfer mechanism that transfers 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またはゲートバルブ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またはゲートバルブ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内において半導体ウエハ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, a gate valve 181 or a gate valve 182 is provided between the first cool chamber 131 and the indexer unit 101, and between the second cool chamber 141 and the indexer unit 101. A gate valve 183 or a gate valve 184 is provided between the transfer chamber 170 and the first cool chamber 131 or between the second cool chamber 141 and the transfer chamber 170. A gate valve 185 is provided between the transfer chamber 170 and chamber 6 of the heat treatment unit 160. When a semiconductor wafer W is transferred in the heat treatment unit 100, these gate valves are opened and closed as appropriate.

図3は、本実施の形態に関する熱処理装置100における熱処理部160の構成を概略的に示す断面図である。 Figure 3 is a cross-sectional view that shows a schematic configuration of the heat treatment section 160 in the heat treatment apparatus 100 according to this embodiment.

図3に例が示されるように、熱処理部160は、基板としての円板形状の半導体ウエハWに対してフラッシュ光照射を行うことによって、その半導体ウエハWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。 As shown in FIG. 3, the heat treatment section 160 is a flash lamp annealing device that heats a disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate by irradiating the semiconductor wafer W with flash light.

処理対象となる半導体ウエハWのサイズは特に限定されるものではないが、たとえばφ300mmまたはφ450mmである(本実施の形態ではφ300mm)。 The size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm (φ300 mm in this embodiment).

熱処理部160は、半導体ウエハWを収容するチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するフラッシュ加熱部5と、複数のハロゲンランプHLを内蔵するハロゲン加熱部4とを備える。チャンバー6の上側にフラッシュ加熱部5が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部4が設けられている。 The heat treatment section 160 includes a chamber 6 that houses a semiconductor wafer W, a flash heating section 5 that incorporates multiple flash lamps FL, and a halogen heating section 4 that incorporates multiple halogen lamps HL. The flash heating section 5 is provided above the chamber 6, and the halogen heating section 4 is provided below it.

また、熱処理部160は、チャンバー6の内部に、半導体ウエハWを水平姿勢に保持する保持部7と、保持部7と装置外部との間で半導体ウエハWの受け渡しを行う移載機構10とを備える。 The heat treatment section 160 also includes a holding section 7 inside the chamber 6 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal position, and a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding section 7 and the outside of the apparatus.

さらに、熱処理部160は、ハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6に設けられた各動作機構を制御して半導体ウエハWの熱処理を実行させる制御部3を備える。 The heat treatment unit 160 further includes a control unit 3 that controls the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and each of the operating mechanisms provided in the chamber 6 to perform heat treatment on the semiconductor wafer W.

チャンバー6は、筒状のチャンバー側部61の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部61は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓63が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓64が装着されて閉塞されている。 The chamber 6 is constructed by attaching quartz chamber windows to the top and bottom of a cylindrical chamber side portion 61. The chamber side portion 61 has a roughly cylindrical shape with openings at the top and bottom, with the upper opening being attached and closed by an upper chamber window 63, and the lower opening being attached and closed by a lower chamber window 64.

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、石英によって形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部5から出射されたフラッシュ光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。 The upper chamber window 63, which constitutes the ceiling of the chamber 6, is a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the flash heating unit 5 into the chamber 6.

また、チャンバー6の床部を構成する下側チャンバー窓64も、石英によって形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部4からの光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。 The lower chamber window 64, which constitutes the floor of the chamber 6, is also a disk-shaped member made of quartz, and functions as a quartz window that transmits light from the halogen heating unit 4 into the chamber 6.

また、チャンバー側部61の内側の壁面の上部には反射リング68が装着され、下部には反射リング69が装着されている。反射リング68および反射リング69は、ともに円環状に形成されている。 A reflective ring 68 is attached to the upper part of the inner wall surface of the chamber side portion 61, and a reflective ring 69 is attached to the lower part. Both the reflective ring 68 and the reflective ring 69 are formed in a circular ring shape.

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および反射リング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。 The upper reflective ring 68 is attached by fitting it from the top of the chamber side 61. On the other hand, the lower reflective ring 69 is attached by fitting it from the bottom of the chamber side 61 and fastening it with screws (not shown). In other words, both the reflective ring 68 and the reflective ring 69 are attached to the chamber side 61 in a removable manner.

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、反射リング68および反射リング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。 The inner space of the chamber 6, i.e., the space surrounded by the upper chamber window 63, the lower chamber window 64, the chamber side 61, the reflecting ring 68 and the reflecting ring 69, is defined as the heat treatment space 65.

チャンバー側部61に反射リング68および反射リング69が装着されることによって、チャンバー6の内壁面に凹部62が形成される。すなわち、チャンバー側部61の内壁面のうち反射リング68および反射リング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。 By attaching the reflecting ring 68 and reflecting ring 69 to the chamber side 61, a recess 62 is formed on the inner wall surface of the chamber 6. That is, the recess 62 is formed surrounded by the central portion of the inner wall surface of the chamber side 61 where the reflecting ring 68 and reflecting ring 69 are not attached, the lower end surface of the reflecting ring 68, and the upper end surface of the reflecting ring 69.

凹部62は、チャンバー6の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウエハWを保持する保持部7を囲繞する。チャンバー側部61および反射リング68および反射リング69は、強度と耐熱性に優れた金属材料(たとえば、ステンレススチール)で形成されている。 The recess 62 is formed in a circular ring shape along the horizontal direction on the inner wall surface of the chamber 6, and surrounds the holder 7 that holds the semiconductor wafer W. The chamber side 61 and the reflecting ring 68 and reflecting ring 69 are formed from a metal material (e.g., stainless steel) that has excellent strength and heat resistance.

また、チャンバー側部61には、チャンバー6に対して半導体ウエハWの搬入および搬出を行うための搬送開口部(炉口)66が形設されている。搬送開口部66は、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。 The chamber side 61 is also provided with a transport opening (furnace port) 66 for loading and unloading the semiconductor wafer W into and from the chamber 6. The transport opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185. The transport opening 66 is connected to the outer circumferential surface of the recess 62.

このため、ゲートバルブ185が搬送開口部66を開放しているときには、搬送開口部66から凹部62を通過して熱処理空間65への半導体ウエハWの搬入および熱処理空間65からの半導体ウエハWの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ185が搬送開口部66を閉鎖するとチャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間とされる。 Therefore, when the gate valve 185 opens the transport opening 66, the semiconductor wafer W can be transported from the transport opening 66 through the recess 62 into the heat treatment space 65 and out of the heat treatment space 65. When the gate valve 185 closes the transport opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes an airtight space.

さらに、チャンバー側部61には、貫通孔61a、貫通孔61bおよび貫通孔61cが穿設されている。貫通孔61aは、後述するサセプタ74に保持された半導体ウエハWの上面から放射された赤外光を上部放射温度計25の赤外線センサー29に導くための円筒状の孔である。貫通孔61bは、半導体ウエハWの下面から放射された赤外光を下部放射温度計20の赤外線センサー24に導くための円筒状の孔である。貫通孔61cは、フラッシュ光が照射される際に変位が生じ得る半導体ウエハWの画像を少なくとも1つのカメラ142によって撮像するための円筒状の孔である。貫通孔61a、貫通孔61bおよび貫通孔61cは、それらの貫通方向の軸がサセプタ74に保持された半導体ウエハWの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。 Furthermore, through holes 61a, 61b, and 61c are drilled in the chamber side 61. The through hole 61a is a cylindrical hole for guiding infrared light radiated from the upper surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 to the infrared sensor 29 of the upper radiation thermometer 25, which will be described later. The through hole 61b is a cylindrical hole for guiding infrared light radiated from the lower surface of the semiconductor wafer W to the infrared sensor 24 of the lower radiation thermometer 20. The through hole 61c is a cylindrical hole for capturing an image of the semiconductor wafer W, which may be displaced when irradiated with flash light, by at least one camera 142. The through holes 61a, 61b, and 61c are inclined with respect to the horizontal direction so that their axes in the penetration direction intersect with the main surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74.

赤外線センサー29は、たとえば、量子型赤外線センサーなどである。また、赤外線センサー24は、たとえば、焦電効果を利用する焦電センサー、ゼーベック効果を利用するサーモパイル、または、熱による半導体の抵抗変化を利用するボロメータなどの熱型赤外線センサーである。また、カメラ142は、たとえば、CCDカメラなどである。 The infrared sensor 29 is, for example, a quantum infrared sensor. The infrared sensor 24 is, for example, a pyroelectric sensor that uses the pyroelectric effect, a thermopile that uses the Seebeck effect, or a thermal infrared sensor such as a bolometer that uses changes in the resistance of a semiconductor due to heat. The camera 142 is, for example, a CCD camera.

貫通孔61aの熱処理空間65に臨む側の端部には、上部放射温度計25が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化カルシウム材料からなる透明窓26が装着されている。また、貫通孔61bの熱処理空間65に臨む側の端部には、下部放射温度計20が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓21が装着されている。また、貫通孔61cの熱処理空間65に臨む側の端部には、光を透過させるフッ化カルシウム材料からなる透明窓26aが装着されている。 A transparent window 26 made of calcium fluoride material that transmits infrared light in the wavelength range measurable by the upper radiation thermometer 25 is attached to the end of the through hole 61a facing the heat treatment space 65. A transparent window 21 made of barium fluoride material that transmits infrared light in the wavelength range measurable by the lower radiation thermometer 20 is attached to the end of the through hole 61b facing the heat treatment space 65. A transparent window 26a made of calcium fluoride material that transmits light is attached to the end of the through hole 61c facing the heat treatment space 65.

また、チャンバー6の内壁上部には熱処理空間65に処理ガス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よい。ガス供給孔81はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間82を介してガス供給管83に連通接続されている。 A gas supply hole 81 is formed in the upper part of the inner wall of the chamber 6 to supply processing gas to the heat treatment space 65. The gas supply hole 81 is formed in a position above the recess 62, and may be provided in the reflecting ring 68. The gas supply hole 81 is connected to a gas supply pipe 83 via a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6.

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。 The gas supply pipe 83 is connected to a processing gas supply source 85. A valve 84 is inserted in the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, processing gas is supplied from the processing gas supply source 85 to the buffer space 82.

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、たとえば窒素(N)等の不活性ガス、または、水素(H)、アンモニア(NH)等の反応性ガス、或いはそれらを混合した混合ガスを用いることができる(本実施の形態では窒素ガス)。 The processing gas that has flowed into the buffer space 82 spreads within the buffer space 82, which has 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. As the processing gas, for example, an inert gas such as nitrogen (N 2 ), a reactive gas such as hydrogen (H 2 ) or ammonia (NH 3 ), or a mixed gas of these gases can be used (nitrogen gas in this embodiment).

一方、チャンバー6の内壁下部には熱処理空間65内の気体を排気するガス排気孔86が設けられている。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よい。ガス排気孔86はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間87を介してガス排気管88に連通接続されている。ガス排気管88は排気部190に接続されている。また、ガス排気管88の経路途中にはバルブ89が介挿されている。バルブ89が開放されると、熱処理空間65の気体がガス排気孔86から緩衝空間87を経てガス排気管88へと排出される。 On the other hand, a gas exhaust hole 86 is provided in the lower part of the inner wall of the chamber 6 to exhaust the gas in the heat treatment space 65. The gas exhaust hole 86 is formed at a position lower than the recess 62, and may be provided in the reflecting ring 69. The gas exhaust hole 86 is connected to a gas exhaust pipe 88 via a buffer space 87 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas exhaust pipe 88 is connected to an exhaust section 190. A valve 89 is inserted in the middle of the path of the gas exhaust pipe 88. When the valve 89 is opened, the gas in the heat treatment space 65 is exhausted from the gas exhaust hole 86 through the buffer space 87 to the gas exhaust pipe 88.

なお、ガス供給孔81およびガス排気孔86は、チャンバー6の周方向に沿って複数設けられていてもよいし、スリット状のものであってもよい。また、処理ガス供給源85および排気部190は、熱処理部160に設けられた機構であってもよいし、熱処理部160が設置される工場のユーティリティであってもよい。 The gas supply holes 81 and the gas exhaust holes 86 may be provided in multiple locations along the circumferential direction of the chamber 6, or may be slit-shaped. The process gas supply source 85 and the exhaust unit 190 may be mechanisms provided in the heat treatment unit 160, or may be utilities of the factory in which the heat treatment unit 160 is installed.

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

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はいずれも石英で形成されている。すなわち、保持部7の全体が石英で形成されている。 Figure 4 is a perspective view showing the overall appearance of the holding unit 7. The holding unit 7 is configured with 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. In other words, the entire holding unit 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、チャンバー6の壁面に支持されることとなる(図3を参照)。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(本実施の形態では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 with a portion missing from the annular shape. This missing portion is provided to prevent interference between the base ring 71 and the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 (described below). The base ring 71 is placed on the bottom surface of the recess 62, and is supported by the wall surface of the chamber 6 (see FIG. 3). A number 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 portions 72 are also quartz members, and are 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。 The susceptor 74 is supported by four connecting parts 72 provided on the base ring 71. Figure 5 is a plan view of the susceptor 74. Figure 6 is a cross-sectional view of the susceptor 74.

サセプタ74は、保持プレート75、ガイドリング76および複数の支持ピン77を備える。保持プレート75は、石英で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、半導体ウエハWの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート75は、半導体ウエハWよりも大きな平面サイズを有する。 The susceptor 74 includes a holding plate 75, a guide ring 76, and a number of support pins 77. The holding plate 75 is a generally circular, flat member made of quartz. The diameter of the holding plate 75 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. In other words, the holding plate 75 has a planar size larger than the semiconductor wafer W.

保持プレート75の上面周縁部には、ガイドリング76が設置されている。ガイドリング76は、半導体ウエハ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。たとえば、半導体ウエハWの直径がφ300mmの場合、ガイドリング76の内径はφ320mmである。 A guide ring 76 is installed on the peripheral portion of the upper surface of the holding plate 75. The guide ring 76 is a circular ring-shaped member having an inner diameter larger than the diameter of the semiconductor wafer W. For example, if the diameter of the semiconductor wafer W is φ300 mm, the inner diameter of the guide ring 76 is φ320 mm.

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と同様の石英で形成される。 The inner circumference of the guide ring 76 is a tapered surface that widens upward from the holding plate 75. The guide ring 76 is made of quartz, the same material as the holding plate 75.

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よいし、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よい。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よい。 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 integrated 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エハ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、複数の支持ピン77が設けられている。本実施の形態においては、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°毎に合計12個の支持ピン77が環状に立設されている。 The area of the upper surface of the holding plate 75 that is inside the guide ring 76 is a planar holding surface 75a that holds the semiconductor wafer W. A plurality of support pins 77 are provided on the holding surface 75a of the holding plate 75. In this embodiment, a total of 12 support pins 77 are erected in a ring shape at 30° intervals along a circumference concentric with the outer circumferential circle of the holding surface 75a (the inner circumferential circle of the guide ring 76).

12個の支持ピン77を配置した円の径(対向する支持ピン77間の距離)は半導体ウエハWの径よりも小さく、半導体ウエハWの径がφ300mmであればφ210mm~φ280mmである。支持ピン77は、3本以上設けられる。それぞれの支持ピン77は石英で形成されている。 The diameter of the circle on which the 12 support pins 77 are arranged (the distance between opposing support pins 77) is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W, and if the diameter of the semiconductor wafer W is φ300 mm, then the diameter is φ210 mm to φ280 mm. Three or more support pins 77 are provided. Each support pin 77 is made of quartz.

複数の支持ピン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よいし、保持プレート75と一体に加工するようにしてもよい。 The multiple support pins 77 may be attached to the upper surface of the holding plate 75 by welding, or may be machined 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がチャンバー6に装着される。保持部7がチャンバー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 parts 72 erected on the base ring 71 are fixed to the peripheral part of the holding plate 75 of the susceptor 74 by welding. That is, the susceptor 74 and the base ring 71 are fixedly connected by the connecting parts 72. The base ring 71 of the holding part 7 is supported on the wall surface of the chamber 6, and the holding part 7 is attached to the chamber 6. When the holding part 7 is attached to the chamber 6, the holding plate 75 of the susceptor 74 is in a horizontal position (a position in which the normal line coincides with the vertical direction). That is, the holding surface 75a of the holding plate 75 is a horizontal plane.

チャンバー6に搬入された半導体ウエハWは、チャンバー6に装着された保持部7のサセプタ74の上に水平姿勢で載置されて保持される。このとき、半導体ウエハWは保持プレート75上に立設された12個の支持ピン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個の支持ピン77の上端部が半導体ウエハWの下面に接触して当該半導体ウエハWを支持する。 The semiconductor wafer W that has been carried into the chamber 6 is placed and held in a horizontal position on the susceptor 74 of the holder 7 that is attached to the chamber 6. At this time, the semiconductor wafer W is supported by 12 support pins 77 that are erected on the holding plate 75 and held on the susceptor 74. More precisely, the upper ends of the 12 support pins 77 contact the underside of the semiconductor wafer W to support the semiconductor wafer W.

12個の支持ピン77の高さ(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個の支持ピン77によって半導体ウエハWを水平姿勢に支持することができる。 The height of the 12 support pins 77 (the distance from the upper end of the support pin 77 to the holding surface 75a of the holding plate 75) is uniform, so that the semiconductor wafer W can be supported in a horizontal position by the 12 support pins 77.

また、半導体ウエハWは複数の支持ピン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。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、複数の支持ピン77によって支持された半導体ウエハ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。 The semiconductor wafer W is supported by a plurality of support pins 77 at a predetermined distance from the holding surface 75a of the holding plate 75. The thickness of the guide ring 76 is greater than the height of the support pins 77. Therefore, the guide ring 76 prevents the semiconductor wafer W supported by the plurality of support pins 77 from shifting in the horizontal direction.

また、図4および図5に示されるように、サセプタ74の保持プレート75には、上下に貫通して開口部78が形成されている。開口部78は、下部放射温度計20が半導体ウエハWの下面から放射される放射光(赤外光)を受光するために設けられている。すなわち、下部放射温度計20が開口部78およびチャンバー側部61の貫通孔61bに装着された透明窓21を介して半導体ウエハWの下面から放射された光を受光して当該半導体ウエハWの温度を測定する。 As shown in Figs. 4 and 5, an opening 78 is formed in the holding plate 75 of the susceptor 74, penetrating vertically. The opening 78 is provided so that the lower radiation thermometer 20 can receive radiation light (infrared light) emitted from the underside of the semiconductor wafer W. That is, the lower radiation thermometer 20 receives the light emitted from the underside of the semiconductor wafer W through the opening 78 and a transparent window 21 attached to the through hole 61b of the chamber side 61, and measures the temperature of the semiconductor wafer W.

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が半導体ウエハ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。 Furthermore, the holding plate 75 of the susceptor 74 has four through holes 79 through which the lift pins 12 of the transfer mechanism 10 described later pass to transfer the semiconductor wafer W.

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。 Figure 7 is a plan view of the transfer mechanism 10. Figure 8 is a side view of the transfer mechanism 10. The transfer mechanism 10 has two transfer arms 11. The transfer arms 11 are formed in an arc shape that fits roughly along the annular recess 62.

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。移載アーム11およびリフトピン12は石英で形成されている。各移載アーム11は水平移動機構13によって回動可能とされている。水平移動機構13は、一対の移載アーム11を保持部7に対して半導体ウエハWの移載を行う移載動作位置(図7の実線位置)と保持部7に保持された半導体ウエハWと平面視で重ならない退避位置(図7の二点鎖線位置)との間で水平移動させる。 Each transfer arm 11 has two lift pins 12 standing upright. The transfer arms 11 and the lift pins 12 are made of quartz. Each transfer arm 11 can be rotated by a horizontal movement mechanism 13. The horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 horizontally between a transfer operation position (solid line position in FIG. 7) where the semiconductor wafer W is transferred to the holder 7 and a retracted position (double-dashed line position in FIG. 7) where the pair of transfer arms 11 do not overlap the semiconductor wafer W held by the holder 7 in a plan view.

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よいし、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よい。 The horizontal movement mechanism 13 may be one that rotates each transfer arm 11 using an individual motor, or one that uses a link mechanism to rotate a pair of transfer arms 11 in unison using a single motor.

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を移載動作位置において上昇させると、合計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および図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を移載動作位置におい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。 The pair of transfer arms 11 are raised and lowered together with the horizontal movement mechanism 13 by the lifting mechanism 14. When the lifting mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through through holes 79 (see Figures 4 and 5) drilled in the susceptor 74, and the upper ends of the lift pins 12 protrude 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 to remove the lift pins 12 from the through holes 79, and the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 to open them, each transfer arm 11 moves to a retracted position.

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チャンバー6の外部に排出されるように構成されている。 The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the base ring 71 of the holding unit 7. Since the base ring 71 is placed on the bottom surface of the recess 62, the retracted position of the transfer arms 11 is inside the recess 62. An exhaust mechanism (not shown) is also provided near the location where the drive unit (horizontal movement mechanism 13 and lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 is provided, and is configured to exhaust the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 to the outside of the chamber 6.

図3に戻り、チャンバー6の上方に設けられたフラッシュ加熱部5は、筐体51の内側に、複数本(本実施の形態では30本)のフラッシュランプ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。 Returning to FIG. 3, the flash heating unit 5 provided above the chamber 6 is configured with a light source consisting of multiple flash lamps FL (30 in this embodiment) inside a housing 51, and a reflector 52 provided to cover the light source from above.

また、フラッシュ加熱部5の筐体51の底部にはランプ光放射窓53が装着されている。フラッシュ加熱部5の床部を構成するランプ光放射窓53は、石英によって形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部5がチャンバー6の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓53が上側チャンバー窓63と相対向することとなる。 A lamp light emission window 53 is attached to the bottom of the housing 51 of the flash heating unit 5. The lamp light emission window 53, which constitutes the floor of the flash heating unit 5, is a plate-shaped quartz window made of quartz. By installing the flash heating unit 5 above the chamber 6, the lamp light emission window 53 faces the upper chamber window 63.

フラッシュランプFLはチャンバー6の上方からランプ光放射窓53および上側チャンバー窓63を介して熱処理空間65にフラッシュ光を照射する。 The flash lamp FL irradiates flash light from above the chamber 6 through the lamp light emission window 53 and the upper chamber window 63 into the heat treatment space 65.

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エハ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。 The multiple flash lamps FL are rod-shaped lamps each having a long cylindrical shape, and are arranged in a plane so that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holder 7 (i.e., along the horizontal direction). Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane.

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。 The flash lamp FL is equipped with a rod-shaped glass tube (discharge tube) that contains xenon gas and has an anode and cathode connected to a capacitor at both ends, and a trigger electrode attached to the outer surface of the glass tube.

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。 Xenon gas is an electrical insulator, so under normal conditions electricity does not flow through the glass tube even if a charge is stored in the capacitor. However, when a high voltage is applied to the trigger electrode and the insulation is broken down, the electricity stored in the capacitor flows instantly through the glass tube, and light is emitted due to the excitation of the xenon atoms or molecules at that moment.

このようなフラッシュランプ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。 In such flash lamps FL, electrostatic energy previously stored in a capacitor is converted into an extremely short light pulse of 0.1 to 100 milliseconds, and so they have the advantage of being able to emit extremely strong light compared to a light source that lights continuously, such as a halogen lamp HL. In other words, the flash lamp FL is a pulsed light-emitting lamp that emits light instantaneously for an extremely short period of time, less than one second.

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 light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of the lamp power supply 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で形成されており、その上面(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。 The reflector 52 is provided above the multiple flash lamps FL so as to cover them entirely. The basic function of the reflector 52 is to reflect the flash light emitted from the multiple flash lamps FL towards the heat treatment space 65. The reflector 52 is made of an aluminum alloy plate, and its top surface (the surface facing the flash lamps FL) is roughened by blasting.

チャンバー6の下方に設けられたハロゲン加熱部4は、筐体41の内側に複数本(本実施の形態では40本)のハロゲンランプHLを内蔵している。ハロゲン加熱部4は、複数のハロゲンランプHLによってチャンバー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への光照射を行って半導体ウエハWを加熱する。 The halogen heating unit 4, which is provided below the chamber 6, has multiple halogen lamps HL (40 in this embodiment) built into the inside of the housing 41. The halogen heating unit 4 heats the semiconductor wafer W by irradiating light from the multiple halogen lamps HL from below the chamber 6 through the lower chamber window 64 into the heat treatment space 65.

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。40本のハロゲンランプHLは上下2段に分けて配置されている。保持部7に近い上段に20本のハロゲンランプHLが配設されるとともに、上段よりも保持部7から遠い下段にも20本のハロゲンランプHLが配設されている。 Figure 9 is a plan view showing the arrangement of multiple halogen lamps HL. The 40 halogen lamps HL are arranged in two rows, upper and lower. 20 halogen lamps HL are arranged in the upper row, which is closer to the holder 7, and 20 halogen lamps HL are also arranged in the lower row, which is farther from the holder 7 than the upper row.

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エハ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。 Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape. In both the upper and lower rows, the 20 halogen lamps HL are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holder 7 (i.e., along the horizontal direction). Therefore, the plane formed by the arrangement of the halogen lamps HL in both the upper and lower rows is a horizontal plane.

また、図9に示されるように、上段、下段ともに保持部7に保持される半導体ウエハ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、ハロゲン加熱部4からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウエハWの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。 Also, as shown in FIG. 9, in both the upper and lower tiers, the halogen lamps HL are arranged at a higher density in the area facing the periphery of the semiconductor wafer W held by the holder 7 than in the area facing the center of the semiconductor wafer W. In other words, in both the upper and lower tiers, the arrangement pitch of the halogen lamps HL is shorter in the periphery of the lamp arrangement than in the center. This allows a greater amount of light to be irradiated to the periphery of the semiconductor wafer W, which is prone to temperature drops when heated by light irradiation from the halogen heating unit 4.

また、上段のハロゲンランプHLからなるランプ群と下段のハロゲンランプHLからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向と下段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向とが互いに直交するように合計40本のハロゲンランプHLが配設されている。 The lamp group consisting of the halogen lamps HL in the upper row and the lamp group consisting of the halogen lamps HL in the lower row are arranged so that they intersect in a grid pattern. In other words, a total of 40 halogen lamps HL are arranged so that the longitudinal direction of the 20 halogen lamps HL arranged in the upper row and the longitudinal direction of the 20 halogen lamps HL arranged in the lower row are mutually perpendicular.

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。 Halogen lamps HL are filament-type light sources that emit light by passing electricity through a filament placed inside a glass tube, causing the filament to become incandescent. Inside the glass tube is sealed a gas consisting of an inert gas such as nitrogen or argon with a small amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.). By introducing a halogen element, it is possible to set the filament temperature to a high temperature while preventing filament breakage.

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エハWへの放射効率が優れたものとなる。 Halogen lamps HL therefore have the characteristic that they have a longer life span than normal incandescent light bulbs and can continuously irradiate strong light. In other words, halogen lamps HL are continuous lighting lamps that emit light for at least one second or more. In addition, because halogen lamps HL are rod-shaped lamps, they have a long life span, and arranging halogen lamps HL in a horizontal direction provides excellent radiation efficiency to the semiconductor wafer W above.

また、ハロゲン加熱部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。 In addition, a reflector 43 is provided below the two rows of halogen lamps HL inside the housing 41 of the halogen heating unit 4 (Figure 3). The reflector 43 reflects the light emitted from the multiple halogen lamps HL toward the heat treatment space 65.

図3に示されるように、チャンバー6には、上部放射温度計25および下部放射温度計20の2つの放射温度計(本実施の形態ではパイロメーター)が設けられている。上部放射温度計25はサセプタ74に保持された半導体ウエハWの斜め上方に設置されるとともに、下部放射温度計20はサセプタ74に保持された半導体ウエハWの斜め下方に設けられている。 As shown in FIG. 3, the chamber 6 is provided with two radiation thermometers (pyrometers in this embodiment), an upper radiation thermometer 25 and a lower radiation thermometer 20. The upper radiation thermometer 25 is installed diagonally above the semiconductor wafer W held by the susceptor 74, and the lower radiation thermometer 20 is installed diagonally below the semiconductor wafer W held by the susceptor 74.

図10は、下部放射温度計20、上部放射温度計25、カメラ142および制御部3の関係性を示す図である。 Figure 10 is a diagram showing the relationship between the lower radiation thermometer 20, the upper radiation thermometer 25, the camera 142, and the control unit 3.

半導体ウエハWの斜め下方に設けられて半導体ウエハWの下面の温度を測定する下部放射温度計20は、赤外線センサー24および温度測定ユニット22を備える。 The lower radiation thermometer 20, which is disposed diagonally below the semiconductor wafer W and measures the temperature of the underside of the semiconductor wafer W, is equipped with an infrared sensor 24 and a temperature measurement unit 22.

赤外線センサー24は、サセプタ74に保持された半導体ウエハWの下面から開口部78を介して放射された赤外光を受光する。赤外線センサー24は、温度測定ユニット22と電気的に接続されており、受光に応答して生じた信号を温度測定ユニット22に伝達する。 The infrared sensor 24 receives infrared light radiated through the opening 78 from the underside of the semiconductor wafer W held on the susceptor 74. The infrared sensor 24 is electrically connected to the temperature measurement unit 22 and transmits a signal generated in response to the received light to the temperature measurement unit 22.

温度測定ユニット22は、図示を省略する増幅回路、A/Dコンバータおよび温度変換回路などを備えており、赤外線センサー24から出力された赤外光の強度を示す信号を温度に変換する。温度測定ユニット22によって求められた温度が半導体ウエハWの下面の温度である。 The temperature measurement unit 22 includes an amplifier circuit, an A/D converter, a temperature conversion circuit, and the like (not shown), and converts the signal indicating the intensity of the infrared light output from the infrared sensor 24 into a temperature. The temperature obtained by the temperature measurement unit 22 is the temperature of the underside of the semiconductor wafer W.

一方、半導体ウエハWの斜め上方に設けられて半導体ウエハWの上面の温度を測定する上部放射温度計25は、赤外線センサー29および温度測定ユニット27を備える。赤外線センサー29は、サセプタ74に保持された半導体ウエハWの上面から放射された赤外光を受光する。赤外線センサー29は、フラッシュ光が照射された瞬間の半導体ウエハWの上面の急激な温度変化に対応できるように、InSb(インジウムアンチモン)の光学素子を備えている。赤外線センサー29は、温度測定ユニット27と電気的に接続されており、受光に応答して生じた信号を温度測定ユニット27に伝達する。 On the other hand, the upper radiation thermometer 25, which is provided diagonally above the semiconductor wafer W and measures the temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W, includes an infrared sensor 29 and a temperature measurement unit 27. The infrared sensor 29 receives infrared light emitted from the upper surface of the semiconductor wafer W held on the susceptor 74. The infrared sensor 29 includes an InSb (indium antimonide) optical element so that it can respond to a sudden change in temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W at the moment when the flash light is irradiated. The infrared sensor 29 is electrically connected to the temperature measurement unit 27 and transmits a signal generated in response to the received light to the temperature measurement unit 27.

温度測定ユニット27は、赤外線センサー29から出力された赤外光の強度を示す信号を温度に変換する。温度測定ユニット27によって求められた温度が半導体ウエハWの上面の温度である。 The temperature measurement unit 27 converts the signal indicating the intensity of the infrared light output from the infrared sensor 29 into a temperature. The temperature obtained by the temperature measurement unit 27 is the temperature of the top surface of the semiconductor wafer W.

下部放射温度計20および上部放射温度計25は、熱処理部160全体のコントローラである制御部3と電気的に接続されており、下部放射温度計20および上部放射温度計25によってそれぞれ測定された半導体ウエハWの下面および上面の温度は制御部3に伝達される。 The lower radiation thermometer 20 and the upper radiation thermometer 25 are electrically connected to the control unit 3, which is the controller for the entire heat treatment unit 160, and the temperatures of the lower and upper surfaces of the semiconductor wafer W measured by the lower radiation thermometer 20 and the upper radiation thermometer 25, respectively, are transmitted to the control unit 3.

また、カメラ142は、フラッシュ光が照射される際に(たとえば、サセプタ74から跳ねるなどの)変位が生じ得る半導体ウエハWの画像を撮像する。望ましくは高速シャッター可能なカメラ142で半導体ウエハWの画像を連続撮像する。カメラ142は、算出部143に接続されており、カメラ142の撮像によって得られた画像データは、算出部143へ入力される。なお、カメラ142は1つのみ備えられていてもよいし、複数設けられていてもよい。 The camera 142 also captures images of the semiconductor wafer W that may be displaced (e.g., bounced off the susceptor 74) when irradiated with the flash light. Preferably, the camera 142 capable of a high-speed shutter captures images of the semiconductor wafer W continuously. The camera 142 is connected to the calculation unit 143, and image data obtained by imaging with the camera 142 is input to the calculation unit 143. Note that only one camera 142 may be provided, or multiple cameras 142 may be provided.

算出部143は、カメラ142から入力された画像データを解析することによって得られる、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハWの変位および加速度をさらに高速フーリエ変換(fast fourier transform、すなわち、FFT)することによって、半導体ウエハWの周波数分布である測定周波数分布を算出する。測定周波数分布に関するデータは、分類部144へ入力される。 The calculation unit 143 calculates a measured frequency distribution, which is a frequency distribution of the semiconductor wafer W, by further performing a fast Fourier transform (FFT) on the displacement and acceleration of the semiconductor wafer W after the flash light is irradiated, which is obtained by analyzing the image data input from the camera 142. The data on the measured frequency distribution is input to the classification unit 144.

分類部144は、算出部143から入力された測定周波数分布と、記憶部145においてあらかじめ記憶されている第1の周波数分布および第2の周波数分布との類似度に基づいて、測定周波数分布の分類を行う。測定周波数分布、測定周波数分布の第1の周波数分布との類似度、測定周波数分布の第2の周波数分布との類似度、および、測定周波数分布の分類に関するデータは、制御部3へ入力される。 The classification unit 144 classifies the measured frequency distribution based on the similarity between the measured frequency distribution input from the calculation unit 143 and the first and second frequency distributions pre-stored in the storage unit 145. The measured frequency distribution, the similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution, the similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution, and data related to the classification of the measured frequency distribution are input to the control unit 3.

ここで、記憶部145は、たとえば、ハードディスクドライブ(Hard disk drive、すなわち、HDD)、ランダムアクセスメモリ(random access memory、すなわち、RAM)、リードオンリーメモリ(read only memory、すなわち、ROM)、フラッシュメモリ、erasable programmable read only memory(EPROM)およびelectrically erasable programmable read-only memory(EEPROM)などの、揮発性または不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはDVDなどを含むメモリ(記憶媒体)、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。 Here, the storage unit 145 may be, for example, a hard disk drive (HDD), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a flash memory, an erasable programmable read only memory (EPROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), or other volatile or non-volatile semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or any other memory medium to be used in the future.

制御部3は、熱処理部160に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。また、制御部3は、分類部144から入力される測定周波数分布の分類に基づいて、たとえば、当該測定周波数分布が半導体ウエハWに割れが生じにくい場合に分類される設定条件であれば、以降の基板処理において採用可能な設定条件として記憶部145に記憶させる。また、制御部3は、後述するように、測定周波数分布を第2の周波数分布に近づける振動調整のための制御を行う。 The control unit 3 controls the various operating mechanisms provided in the thermal processing unit 160. Based on the classification of the measured frequency distribution input from the classification unit 144, for example, if the measured frequency distribution is classified as a setting condition that is unlikely to cause cracks in the semiconductor wafer W, the control unit 3 stores the setting condition in the memory unit 145 as a setting condition that can be used in subsequent substrate processing. The control unit 3 also performs control for vibration adjustment to bring the measured frequency distribution closer to the second frequency distribution, as described below.

また、制御部3には表示部33および入力部34が接続されている。制御部3は、表示部33に種々の情報を表示する。入力部34は、熱処理装置100のオペレータが制御部3に種々のコマンドまたはパラメータを入力するための機器である。オペレータは、表示部33の表示内容を確認しつつ、入力部34から半導体ウエハWの処理手順および処理条件を記述した処理レシピの条件設定を行うこともできる。 The control unit 3 is also connected to a display unit 33 and an input unit 34. The control unit 3 displays various information on the display unit 33. The input unit 34 is a device that allows the operator of the heat treatment apparatus 100 to input various commands or parameters to the control unit 3. While checking the contents displayed on the display unit 33, the operator can also set the conditions of a processing recipe that describes the processing procedure and processing conditions for the semiconductor wafer W from the input unit 34.

制御部3、算出部143および分類部144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、算出部143および分類部144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部160における処理が進行する。 The hardware configuration of the control unit 3, the calculation unit 143, and the classification unit 144 is similar to that of a general computer. That is, the control unit 3, the calculation unit 143, and the classification unit 144 each include a CPU, which is a circuit that performs various arithmetic processing, a ROM, which is a read-only memory that stores basic programs, a RAM, which is a readable and writable memory that stores various information, and a magnetic disk that stores control software, data, and the like. The CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program, causing the processing in the heat processing unit 160 to proceed.

表示部33および入力部34としては、双方の機能を兼ね備えたタッチパネルを用いることもでき、本実施の形態では熱処理装置100の外壁に設けられた液晶のタッチパネルを採用している。 A touch panel that combines the functions of both the display unit 33 and the input unit 34 can be used, and in this embodiment, a liquid crystal touch panel is used that is provided on the outer wall of the heat treatment device 100.

上記の構成以外にも熱処理装置100は、半導体ウエハWの熱処理時にハロゲンランプHLおよびフラッシュランプFLから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。 In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 100 is equipped with various cooling structures to prevent excessive temperature rise in the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 due to the thermal energy generated by the halogen lamps HL and the flash lamps FL during heat treatment of the semiconductor wafer W.

たとえば、チャンバー6の壁体には水冷管(図示省略)が設けられている。また、ハロゲン加熱部4およびフラッシュ加熱部5は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓63とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部5および上側チャンバー窓63を冷却する。 For example, a water-cooled pipe (not shown) is provided in the wall of the chamber 6. The halogen heating unit 4 and the flash heating unit 5 have an air-cooled structure that creates a gas flow inside to remove heat. Air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light emission window 53 to cool the flash heating unit 5 and the upper chamber window 63.

<熱処理装置の動作について>
次に、熱処理装置100における半導体ウエハWの処理手順について説明する。図11は、半導体ウエハWの処理手順を示すフローチャートである。以下に説明する熱処理装置100の処理手順は、制御部3が熱処理装置100の各動作機構を制御することにより進行する。
<Operation of the heat treatment device>
Next, a description will be given of a procedure for processing the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 100. Fig. 11 is a flow chart showing the procedure for processing the semiconductor wafer W. The procedure for the heat treatment apparatus 100 described below progresses as the control unit 3 controls each operating mechanism of the heat treatment apparatus 100.

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

また、バルブ192が開放されることによって、搬送開口部66からもチャンバー6内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構10の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、熱処理装置100における半導体ウエハWの熱処理時には窒素ガスが熱処理空間65に継続的に供給されており、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。 In addition, by opening the valve 192, the gas in the chamber 6 is also exhausted from the transport opening 66. Furthermore, the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 is also exhausted by an exhaust mechanism (not shown). During the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment device 100, nitrogen gas is continuously supplied to the heat treatment space 65, and the supply amount is appropriately changed depending on the processing step.

続いて、ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部66を介して処理対象となる半導体ウエハWがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される(ステップST1)。このときには、半導体ウエハWの搬入にともなって装置外部の雰囲気を巻き込むおそれがあるが、チャンバー6には窒素ガスが供給され続けているため、搬送開口部66から窒素ガスが流出して、そのような外部雰囲気の巻き込みを最小限に抑制することができる。 Then, the gate valve 185 is opened to open the transport opening 66, and the semiconductor wafer W to be processed is transported into the heat treatment space 65 in the chamber 6 through the transport opening 66 by a transport robot outside the apparatus (step ST1). At this time, there is a risk that the atmosphere outside the apparatus will be drawn in when the semiconductor wafer W is transported, but since nitrogen gas is continuously supplied to the chamber 6, the nitrogen gas flows out from the transport opening 66, minimizing the drawing in of such external atmosphere.

搬送ロボットによって搬入された半導体ウエハWは、保持部7の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構10の一対の移載アーム11が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12が貫通孔79を通ってサセプタ74の保持プレート75の上面から突き出て半導体ウエハWを受け取る。このとき、リフトピン12は支持ピン77の上端よりも上方にまで上昇する。 The semiconductor wafer W carried in by the transport robot advances to a position directly above the holding part 7 and stops there. Then, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 move horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rise, causing the lift pins 12 to pass through the through holes 79 and protrude from the upper surface of the holding plate 75 of the susceptor 74 to receive the semiconductor wafer W. At this time, the lift pins 12 rise above the upper ends of the support pins 77.

半導体ウエハWがリフトピン12に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間65から退出し、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖される。そして、一対の移載アーム11が下降することにより、半導体ウエハWは移載機構10から保持部7のサセプタ74に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウエハWは、保持プレート75上に立設された複数の支持ピン77によって支持されてサセプタ74に保持される。また、半導体ウエハWは、被処理面を上面として保持部7に保持される。複数の支持ピン77によって支持された半導体ウエハWの下面(上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 semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12, the transport robot leaves the heat treatment space 65, and the transport opening 66 is closed by the gate valve 185. Then, the pair of transfer arms 11 descend, and the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holding unit 7 and held from below in a horizontal position. The semiconductor wafer W is supported by a plurality of support pins 77 erected on the holding plate 75 and held by the susceptor 74. The semiconductor wafer W is also held by the holding unit 7 with the surface to be processed as the upper surface. A predetermined gap is formed between the lower surface (the main surface opposite to the upper surface) of the semiconductor wafer W supported by the plurality of support pins 77 and the holding surface 75a of the holding plate 75. The pair of transfer arms 11 that descend to below the susceptor 74 are retreated to a retreat position, that is, inside the recess 62, by the horizontal movement mechanism 13.

図12は、半導体ウエハWの上面の温度の変化を示す図である。半導体ウエハWがチャンバー6内に搬入されてサセプタ74に保持された後、時刻t1にハロゲン加熱部4の40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯して予備加熱(アシスト加熱)が開始される(ステップST2)。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エハWの下面に照射される。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エハ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ない。 Figure 12 shows the change in temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W. After the semiconductor wafer W is loaded into the chamber 6 and held by the susceptor 74, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are simultaneously turned on at time t1 to start preheating (assisted heating) (step ST2). The halogen light emitted from the halogen lamps HL passes through the lower chamber window 64 and the susceptor 74, which are made of quartz, and is irradiated onto the lower surface of the semiconductor wafer W. The semiconductor wafer W is preheated by being irradiated with light from the halogen lamps HL, and the temperature rises. Note that the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted inside the recess 62, so it does not interfere with heating by the halogen lamps HL.

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エハWの温度は下部放射温度計20によって測定される。すなわち、サセプタ74に保持された半導体ウエハWの下面から開口部78を介して放射された赤外光を透明窓21を通して下部放射温度計20が受光して半導体ウエハWの下面の温度を測定する。なお、ハロゲンランプHLによる予備加熱を開始する前から下部放射温度計20による温度測定を開始するようにしてもよい。 The temperature of the semiconductor wafer W, which is heated by the light irradiation from the halogen lamps HL, is measured by the lower radiation thermometer 20. That is, the lower radiation thermometer 20 receives infrared light radiated from the underside of the semiconductor wafer W held on the susceptor 74 through the opening 78 through the transparent window 21 and measures the temperature of the underside of the semiconductor wafer W. Temperature measurement by the lower radiation thermometer 20 may be started before preheating by the halogen lamps HL is started.

下部放射温度計20によって半導体ウエハWの下面の温度を非接触で測定する際には、当該下面の放射率を下部放射温度計20に設定する必要がある。半導体ウエハWの下面に膜が形成されていなければウエハ基材であるシリコンの放射率を下部放射温度計20に設定すればよいところ、半導体ウエハWの下面にも膜が形成されていると、下面の放射率も膜によって変動することとなる。 When using the lower radiation thermometer 20 to measure the temperature of the underside of the semiconductor wafer W in a non-contact manner, it is necessary to set the emissivity of the underside in the lower radiation thermometer 20. If no film is formed on the underside of the semiconductor wafer W, the emissivity of the silicon, which is the wafer base material, can be set in the lower radiation thermometer 20. However, if a film is also formed on the underside of the semiconductor wafer W, the emissivity of the underside will also vary depending on the film.

下部放射温度計20によって測定された半導体ウエハWの下面の温度は制御部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エハWの温度が所定の予備加熱温度T1に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプHLの出力を制御する。すなわち、制御部3は、下部放射温度計20による測定値に基づいて、半導体ウエハ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。このように下部放射温度計20は、予備加熱段階においてハロゲンランプHLの出力を制御するための温度センサーでもある。なお、下部放射温度計20は半導体ウエハWの下面の温度を測定しているが、ハロゲンランプHLによる予備加熱の段階では半導体ウエハWの上下面に温度差が生じることはなく、下部放射温度計20によって測定される下面の温度は半導体ウエハW全体の温度であるとみなすことができる。また、予備加熱温度T1は、半導体ウエハWに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、たとえば、200℃以上、かつ、800℃以下であり、好ましくは350℃以上、かつ、600℃以下である(本実施の形態では600℃)。 The temperature of the underside of the semiconductor wafer W measured by the lower radiation thermometer 20 is transmitted to the control unit 3. The control unit 3 controls the output of the halogen lamp HL while monitoring whether the temperature of the semiconductor wafer W, which is heated by the light irradiation from the halogen lamp HL, has reached a predetermined preheating temperature T1. That is, the control unit 3 feedback controls the output of the halogen lamp HL so that the temperature of the semiconductor wafer W becomes the preheating temperature T1 based on the measurement value by the lower radiation thermometer 20. In this way, the lower radiation thermometer 20 is also a temperature sensor for controlling the output of the halogen lamp HL in the preheating stage. Note that the lower radiation thermometer 20 measures the temperature of the underside of the semiconductor wafer W, but no temperature difference occurs between the upper and lower surfaces of the semiconductor wafer W during the preheating stage by the halogen lamp HL, and the temperature of the underside measured by the lower radiation thermometer 20 can be considered to be the temperature of the entire semiconductor wafer W. In addition, the preheating temperature T1 is, for example, 200°C or higher and 800°C or lower, and preferably 350°C or higher and 600°C or lower (600°C in this embodiment), so that there is no risk of the impurities added to the semiconductor wafer W diffusing due to heat.

半導体ウエハWの温度が予備加熱温度T1に到達した後、制御部3は半導体ウエハWをその予備加熱温度T1に暫時維持する。具体的には、下部放射温度計20によって測定される半導体ウエハWの温度が予備加熱温度T1に到達した時刻t2に制御部3がハロゲンランプHLの出力を調整し、半導体ウエハWの温度をほぼ予備加熱温度T1に維持している。 After the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 maintains the semiconductor wafer W at the preheating temperature T1 for a while. Specifically, at time t2 when the temperature of the semiconductor wafer W measured by the lower radiation thermometer 20 reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 adjusts the output of the halogen lamps HL to maintain the temperature of the semiconductor wafer W at approximately the preheating temperature 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、半導体ウエハ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エハ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、ハロゲン加熱部4におけるハロゲンランプHLの配設密度は、半導体ウエハ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エハ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エハ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 preheating using the halogen lamps HL in this manner, the entire semiconductor wafer W is uniformly heated to the preheating temperature T1. During preheating using the halogen lamps HL, the temperature of the peripheral portion of the semiconductor wafer W, where heat dissipation is more likely to occur, tends to be lower than that of the central portion, but the arrangement density of the halogen lamps HL in the halogen heating section 4 is higher in the area facing the peripheral portion of the semiconductor wafer W than in the area facing the central portion. As a result, a greater amount of light is irradiated to the peripheral portion of the semiconductor wafer W, where heat dissipation is more likely to occur, and the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W during the preheating stage can be made uniform.

半導体ウエハWの温度が予備加熱温度T1に到達して所定時間が経過した時刻t3にフラッシュ加熱部5のフラッシュランプFLがサセプタ74に保持された半導体ウエハWの上面にフラッシュ光照射を行う(ステップST3)。このとき、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー6内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ52により反射されてからチャンバー6内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウエハWのフラッシュ加熱が行われる。 At time t3, when a predetermined time has elapsed since the temperature of the semiconductor wafer W reached the preheating temperature T1, the flash lamps FL of the flash heating unit 5 irradiate the upper surface of the semiconductor wafer W held on the susceptor 74 with flash light (step ST3). At this time, part of the flash light emitted from the flash lamps FL goes directly into the chamber 6, and the other part goes into the chamber 6 after being reflected by the reflector 52, and the semiconductor wafer W is flash-heated by the irradiation of these flash lights.

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、半導体ウエハWの上面の温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射により、半導体ウエハWの上面の温度は極めて短時間のうちに急激に上昇する。 Flash heating is performed by irradiating the top surface of the semiconductor wafer W with a flash of light (bright light) from the flash lamps FL, and can raise the temperature of the top surface of the semiconductor wafer W in a short period of time. In other words, the flash of light irradiated from the flash lamps FL is an extremely short and intense flash of light with an irradiation time of about 0.1 milliseconds to 100 milliseconds, in which electrostatic energy previously stored in a capacitor is converted into an extremely short light pulse. Then, the temperature of the top surface of the semiconductor wafer W rises rapidly in an extremely short period of time due to the irradiation of the flash of light from the flash lamps FL.

半導体ウエハWの上面の温度は上部放射温度計25によって監視されている。但し、上部放射温度計25は、半導体ウエハWの上面の絶対温度を測定するものではなく、当該上面の温度変化を測定する。すなわち、上部放射温度計25は、フラッシュ光照射時の予備加熱温度T1からの半導体ウエハWの上面の上昇温度(ジャンプ温度)ΔTを測定するのである。なお、フラッシュ光照射時にも半導体ウエハWの下面の温度が下部放射温度計20によって測定されているものの、照射時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光を照射したときには、半導体ウエハWの表面近傍のみが急激に加熱されるため、半導体ウエハWの上下面で温度差が生じ、下部放射温度計20によっては半導体ウエハWの上面の温度を測定することはできない。下部放射温度計20および上部放射温度計25の半導体ウエハWに対する受光角は60°以上、かつ、89°以下であるため、半導体ウエハWの上面に成膜されている膜の種類にかかわらず、上部放射温度計25によって半導体ウエハWの上面の上昇温度ΔTを正確に測定することができる。 The temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W is monitored by the upper radiation thermometer 25. However, the upper radiation thermometer 25 does not measure the absolute temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W, but measures the temperature change of the upper surface. That is, the upper radiation thermometer 25 measures the temperature rise (jump temperature) ΔT of the upper surface of the semiconductor wafer W from the preheating temperature T1 during flash light irradiation. Although the temperature of the lower surface of the semiconductor wafer W is measured by the lower radiation thermometer 20 even during flash light irradiation, when a flash light with an extremely short irradiation time and high intensity is irradiated, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer W is rapidly heated, so that a temperature difference occurs between the upper and lower surfaces of the semiconductor wafer W, and the temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W cannot be measured by the lower radiation thermometer 20. Since the light receiving angle of the lower radiation thermometer 20 and the upper radiation thermometer 25 with respect to the semiconductor wafer W is 60° or more and 89° or less, the upper radiation thermometer 25 can accurately measure the temperature rise ΔT of the upper surface of the semiconductor wafer W regardless of the type of film formed on the upper surface of the semiconductor wafer W.

また、複数のカメラ142を用いて、フラッシュ光が照射された後に、サセプタ74から跳ねるなどの変位が生じ得る半導体ウエハWの画像を撮像する(ステップST4)。望ましくは高速シャッター可能なカメラ142で半導体ウエハWの画像を連続撮像する。カメラ142の撮像によって得られた画像データは、算出部143へ入力される。 In addition, using multiple cameras 142, images of the semiconductor wafer W that may be displaced, such as bouncing off the susceptor 74, after being irradiated with the flash light are captured (step ST4). Preferably, the images of the semiconductor wafer W are captured continuously using cameras 142 capable of high-speed shuttering. The image data obtained by the imaging of the cameras 142 is input to the calculation unit 143.

また、制御部3がフラッシュ光照射時に半導体ウエハWの上面が到達した最高温度を算定する。半導体ウエハWの下面の温度は少なくとも予備加熱時に半導体ウエハWが一定温度に到達した時刻t2からフラッシュ光が照射される時刻t3までの間は継続して下部放射温度計20によって測定されている。フラッシュ光照射前の予備加熱の段階では半導体ウエハWの上下面に温度差が生じておらず、フラッシュ光照射前に下部放射温度計20によって測定された半導体ウエハWの下面の温度は上面の温度でもある。制御部3は、フラッシュ光を照射する直前の時刻t2から時刻t3までの間に下部放射温度計20によって測定された半導体ウエハWの下面の温度(予備加熱温度T1)に上部放射温度計25によって測定されたフラッシュ光照射時の半導体ウエハWの上面の上昇温度ΔTを加算して当該上面の最高到達温度T2を算定する。制御部3は、算定した最高到達温度T2を表示部33に表示するようにしてもよい。最高到達温度T2は、たとえば、800℃以上、かつ、11100℃以下となることが想定され、好ましくは1000℃以上、かつ、1100℃以下となることが想定される(本実施の形態では1000℃)。 The control unit 3 also calculates the maximum temperature reached by the upper surface of the semiconductor wafer W during flash light irradiation. The temperature of the lower surface of the semiconductor wafer W is continuously measured by the lower radiation thermometer 20 at least from time t2 when the semiconductor wafer W reaches a constant temperature during preheating to time t3 when the flash light is irradiated. At the preheating stage before flash light irradiation, no temperature difference occurs between the upper and lower surfaces of the semiconductor wafer W, and the temperature of the lower surface of the semiconductor wafer W measured by the lower radiation thermometer 20 before flash light irradiation is also the temperature of the upper surface. The control unit 3 calculates the maximum temperature reached by the upper surface by adding the temperature rise ΔT of the upper surface of the semiconductor wafer W during flash light irradiation measured by the upper radiation thermometer 25 to the temperature of the lower surface of the semiconductor wafer W measured by the lower radiation thermometer 20 between time t2 and time t3 immediately before the flash light is irradiated. The control unit 3 may display the calculated maximum temperature reached by the upper surface 33. The maximum temperature T2 is expected to be, for example, 800°C or higher and 11100°C or lower, and preferably 1000°C or higher and 1100°C or lower (1000°C in this embodiment).

下部放射温度計20によって正確に測定された半導体ウエハWの下面の温度(=上面の温度)に上部放射温度計25によって測定された半導体ウエハWの上面の上昇温度ΔTを加算することによって、フラッシュ光照射時の半導体ウエハWの上面の最高到達温度T2を正確に算定することができる。 By adding the temperature rise ΔT of the upper surface of the semiconductor wafer W measured by the upper radiation thermometer 25 to the temperature of the lower surface of the semiconductor wafer W (= the temperature of the upper surface) accurately measured by the lower radiation thermometer 20, the maximum temperature T2 reached by the upper surface of the semiconductor wafer W during irradiation with flash light can be accurately calculated.

フラッシュ光照射が終了した後、所定時間経過後の時刻t4にハロゲンランプHLが消灯する。これにより、半導体ウエハWが予備加熱温度T1から急速に降温する。降温中の半導体ウエハWの温度は下部放射温度計20によって測定され、その測定結果は制御部3に伝達される。制御部3は、下部放射温度計20の測定結果より半導体ウエハWの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウエハWの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構10の一対の移載アーム11が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12がサセプタ74の上面から突き出て熱処理後の半導体ウエハ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エハWが装置外部の搬送ロボットによりチャンバー6から搬出され、半導体ウエハWの加熱処理が完了する(ステップST5)。 After the flash light irradiation is completed, the halogen lamp HL is turned off at time t4 after a predetermined time has elapsed. As a result, the temperature of the semiconductor wafer W is rapidly lowered from the preheating temperature T1. The temperature of the semiconductor wafer W during the temperature drop is measured by the lower radiation thermometer 20, and the measurement result is transmitted to the control unit 3. The control unit 3 monitors whether the temperature of the semiconductor wafer W has dropped to a predetermined temperature based on the measurement result of the lower radiation thermometer 20. Then, after the temperature of the semiconductor wafer W has dropped to a predetermined temperature or lower, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 again move horizontally from the retreat position to the transfer operation position and rise, so that the lift pins 12 protrude from the upper surface of the susceptor 74 and receive the semiconductor wafer W after heat treatment from the susceptor 74. Next, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the lift pins 12 is transferred from the chamber 6 by a transfer robot outside the apparatus, completing the heat treatment of the semiconductor wafer W (step ST5).

<測定周波数分布の分類について>
以下では、図11におけるステップST4で得られた画像データに基づいて半導体ウエハWの周波数分布である測定周波数分布を算出し、さらに、当該測定周波数分布を分類する動作について、説明する。なお、当該動作は、算出部143と分類部144とによって行われる。
<Classification of measurement frequency distribution>
In the following, an operation of calculating a measured frequency distribution, which is a frequency distribution of the semiconductor wafer W, based on the image data obtained in step ST4 in Fig. 11 and further classifying the measured frequency distribution will be described. Note that this operation is performed by the calculation unit 143 and the classification unit 144.

図13は、カメラ142によって撮像された画像データを算出部143において解析することによって得られる、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハWの変位の例を示す図である。図13において、縦軸は高さ(鉛直方向の変位)を示し、横軸は時間を示す。なお、縦軸および横軸の目盛は、具体的な数値に対応するものではなく、便宜的に示された概念的な値に過ぎないものとする。また、図13においては、半導体ウエハWの鉛直方向の変位が示されているが、画像データを解析することによって得られる半導体ウエハWの変位の方向は、鉛直方向に限られるものではない。 Figure 13 is a diagram showing an example of the displacement of the semiconductor wafer W after being irradiated with flash light, obtained by analyzing image data captured by the camera 142 in the calculation unit 143. In Figure 13, the vertical axis indicates height (vertical displacement), and the horizontal axis indicates time. Note that the scales on the vertical and horizontal axes do not correspond to specific numerical values, but are merely conceptual values shown for convenience. Also, although Figure 13 shows the vertical displacement of the semiconductor wafer W, the direction of the displacement of the semiconductor wafer W obtained by analyzing the image data is not limited to the vertical direction.

図13には、フラッシュランプFLに3パターンの電圧値が印加された場合に対応する3つのグラフ(電圧値が低い順にA、B、Cパターンとする)が示されている。なお、図13においては、Aパターンが実線、Bパターンが点線、Cパターンが太線で示される。 Figure 13 shows three graphs (A, B, and C, in ascending order of voltage value) corresponding to the application of three patterns of voltage values to the flash lamp FL. In Figure 13, pattern A is shown by a solid line, pattern B by a dotted line, and pattern C by a thick line.

一方で、図14は、図13に例が示された半導体ウエハWの変位および加速度を算出部143において高速フーリエ変換することによって得られる、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハWの周波数分布(測定周波数分布)の例を示す図である。図14において、縦軸は振幅を示し、横軸は周波数を示す。なお、縦軸および横軸の目盛は、具体的な数値に対応するものではなく、便宜的に示された概念的な値に過ぎないものとする。 On the other hand, FIG. 14 is a diagram showing an example of the frequency distribution (measured frequency distribution) of the semiconductor wafer W after being irradiated with flash light, which is obtained by performing a fast Fourier transform in the calculation unit 143 on the displacement and acceleration of the semiconductor wafer W, the example of which is shown in FIG. 13. In FIG. 14, the vertical axis indicates the amplitude, and the horizontal axis indicates the frequency. Note that the scales on the vertical and horizontal axes do not correspond to specific numerical values, but are merely conceptual values shown for convenience.

フラッシュ光が照射されると、半導体ウエハWの上面の温度が瞬間的に高温(たとえば、1000℃以上)になる一方で、半導体ウエハWの下面の温度は予備加熱温度から大きくは上昇しない。そのため、半導体ウエハWの上下面に大きな温度差が生じる。そうすると、半導体ウエハWの上面のみにおいて急激な熱膨張が生じるため、半導体ウエハWは、その上面が凸形状となるように反る。次の瞬間には、半導体ウエハWの上面から下面へ熱が伝わるとともに、上記の反りの反動によって、半導体ウエハWは、その下面が凸形状となるように反る。以降、半導体ウエハWは、その上下面が交互に凸形状となるように反る動作を繰り返すことによって振動する。当該振動の態様は、フラッシュ光を照射する際の条件(たとえば、出力エネルギーまたはパルス幅など)、または、フラッシュ光が照射される前の半導体ウエハWの温度分布などに依存するものと考えられる。なお、半導体ウエハWがサセプタ74から跳ねる場合、上記の振動は半導体ウエハWがサセプタ74から離れている間にも継続される。 When the flash light is irradiated, the temperature of the upper surface of the semiconductor wafer W momentarily becomes high (for example, 1000°C or higher), while the temperature of the lower surface of the semiconductor wafer W does not rise significantly from the preheating temperature. Therefore, a large temperature difference occurs between the upper and lower surfaces of the semiconductor wafer W. Then, a sudden thermal expansion occurs only on the upper surface of the semiconductor wafer W, so that the semiconductor wafer W warps so that its upper surface becomes convex. In the next moment, heat is transferred from the upper surface to the lower surface of the semiconductor wafer W, and the semiconductor wafer W warps so that its lower surface becomes convex due to the reaction of the above-mentioned warping. Thereafter, the semiconductor wafer W vibrates by repeating the warping action so that its upper and lower surfaces alternately become convex. The mode of the vibration is considered to depend on the conditions when the flash light is irradiated (for example, output energy or pulse width, etc.) or the temperature distribution of the semiconductor wafer W before the flash light is irradiated. In addition, when the semiconductor wafer W bounces off the susceptor 74, the above-mentioned vibration continues even while the semiconductor wafer W is separated from the susceptor 74.

図14には、フラッシュランプFLに3パターンの電圧値が印加された場合に対応する、上記の振動を示す3つのグラフ(電圧値が低い順にA、B、Cパターンとする)が示されている。なお、図14においては、Aパターンが実線、Bパターンが点線、Cパターンが太線で示される。 Figure 14 shows three graphs (A, B, and C, in ascending order of voltage value) that indicate the above vibrations when three patterns of voltage value are applied to the flash lamp FL. In Figure 14, pattern A is shown by a solid line, pattern B by a dotted line, and pattern C by a thick line.

図14に示された測定周波数分布に対し、分類部144は、第1の周波数分布および第2の周波数分布を用いて類似度を算出する。分布間の類似度は、たとえば、ユークリッド距離などを用いて算出される。そして、第1の周波数分布および第2の周波数分布のうち、より高い類似度となる周波数分布と同じグループに属するものとして、測定周波数を分類する。 For the measured frequency distribution shown in FIG. 14, the classification unit 144 calculates the similarity using the first frequency distribution and the second frequency distribution. The similarity between the distributions is calculated using, for example, Euclidean distance. Then, the measured frequency is classified as belonging to the same group as the frequency distribution with the higher similarity between the first frequency distribution and the second frequency distribution.

ここで、第1の周波数分布および第2の周波数分布は、それぞれあらかじめ記憶部145に記憶されている。第1の周波数分布とは、フラッシュ光が照射された後に割れが生じた半導体ウエハWの周波数分布である。たとえば、第1の周波数分布とは、フラッシュ光が照射された後に割れが生じた半導体ウエハWの、複数の周波数分布パターンの集合であってもよいし、そのような周波数分布パターンの集合の平均値であってもよい。一方で、第2の周波数分布とは、フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった半導体ウエハWの周波数分布である。たとえば、第2の周波数分布とは、フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった半導体ウエハWの、複数の周波数分布パターンの集合であってもよいし、そのような周波数分布パターンの集合の平均値であってもよい。 Here, the first frequency distribution and the second frequency distribution are each stored in advance in the storage unit 145. The first frequency distribution is the frequency distribution of a semiconductor wafer W that has cracks after being irradiated with flash light. For example, the first frequency distribution may be a collection of multiple frequency distribution patterns of a semiconductor wafer W that has cracks after being irradiated with flash light, or may be the average value of the collection of such frequency distribution patterns. On the other hand, the second frequency distribution is the frequency distribution of a semiconductor wafer W that has no cracks after being irradiated with flash light. For example, the second frequency distribution may be a collection of multiple frequency distribution patterns of a semiconductor wafer W that has no cracks after being irradiated with flash light, or may be the average value of the collection of such frequency distribution patterns.

測定周波数分布が第1の周波数分布と同じグループに属するものとして分類されることは、測定周波数分布が、第1の周波数分布と同じ結果(すなわち、フラッシュ光が照射された後に割れが生じる)となりやすい周波数分布であると分類されることを意味する。 Classifying the measured frequency distribution as belonging to the same group as the first frequency distribution means that the measured frequency distribution is classified as a frequency distribution that is likely to produce the same result as the first frequency distribution (i.e., cracks occurring after the flash light is applied).

同様に、測定周波数分布が第2の周波数分布と同じグループに属するものとして分類されることは、測定周波数分布が、第2の周波数分布と同じ結果(すなわち、フラッシュ光が照射された後に割れが生じない)となりやすい周波数分布であると分類されることを意味する。 Similarly, classification of the measured frequency distribution as belonging to the same group as the second frequency distribution means that the measured frequency distribution is classified as a frequency distribution that is likely to produce the same result as the second frequency distribution (i.e., no cracks occurring after the flash light is applied).

第1の周波数分布および第2の周波数分布それぞれは、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハWの実際の周波数分布のデータと、当該半導体ウエハWに実際に割れが生じたか否かの結果のデータとが関連づけられて、記憶部145に順次記憶されることによって生成される。なお、第1の周波数分布および第2の周波数分布を蓄積するに当たっては、フラッシュランプFLの出力エネルギーまたはパルス幅などの設定条件を様々に変更することができる。 The first frequency distribution and the second frequency distribution are each generated by associating data on the actual frequency distribution of the semiconductor wafer W after the flash light is irradiated with data on whether or not cracks have actually occurred in the semiconductor wafer W, and sequentially storing the data in the memory unit 145. When storing the first frequency distribution and the second frequency distribution, the setting conditions such as the output energy or pulse width of the flash lamp FL can be changed in various ways.

ここで、分類部144による分類は、機械学習によってあらかじめ作成された学習済みモデルを用いて行われてもよい。その場合、まず、第1の周波数分布および第2の周波数分布を、対応する周波数分布での半導体ウエハWにおける割れの有無と関連づけて教師データとする。そして、当該教師データを用いて、たとえば、ニューラルネットワークを用いて学習を行うことによって、学習済みモデルを生成する。 Here, the classification by the classification unit 144 may be performed using a trained model that has been created in advance by machine learning. In this case, the first frequency distribution and the second frequency distribution are first associated with the presence or absence of cracks in the semiconductor wafer W in the corresponding frequency distributions to generate training data. Then, the training data is used to generate a trained model by performing training using, for example, a neural network.

<測定周波数分布の調整について>
また、制御部3は、測定周波数分布が第2の周波数分布に近づくように、半導体ウエハWに生じる振動を調整することができる。具体的には、振幅への寄与が大きい周波数成分を調整することによって、半導体ウエハWに生じる振動を調整することができる。
<Adjusting the measurement frequency distribution>
Furthermore, the control unit 3 can adjust the vibrations occurring in the semiconductor wafer W so that the measured frequency distribution approaches the second frequency distribution. Specifically, the vibrations occurring in the semiconductor wafer W can be adjusted by adjusting the frequency components that have a large contribution to the amplitude.

ここで、振幅への寄与が大きい周波数成分の特定には、まず、制御部3は、設定条件のうち、フラッシュランプFLの出力エネルギーを変化させていき、その際の測定周波数分布におけるそれぞれの周波数成分の、出力エネルギーに対する振幅の相関を調べる。そして、それぞれの周波数成分における相関係数を算出する。 To identify the frequency components that contribute greatly to the amplitude, the control unit 3 first varies the output energy of the flash lamp FL, one of the set conditions, and examines the correlation between the amplitude and the output energy of each frequency component in the measured frequency distribution at that time. Then, it calculates the correlation coefficient for each frequency component.

図15は、ある周波数成分における、出力エネルギーと振幅との相関の例を示す図である。図15においては、縦軸が振幅を示し、横軸が出力エネルギーを示す。 Figure 15 is a diagram showing an example of the correlation between output energy and amplitude for a certain frequency component. In Figure 15, the vertical axis represents amplitude, and the horizontal axis represents output energy.

図15に例が示されるように、出力エネルギーがE、E、Eの順に変化した場合に、当該周波数成分の振幅がA、A、Aの順に変化した場合、これらのプロットに対する近似線の傾きが相関係数に対応する。なお、近似線は、直線である場合に限られるものではなく、曲線であってもよい。 As shown in Fig. 15, when the output energy changes in the order of E1 , E2 , and E3 , and the amplitude of the frequency component changes in the order of A1 , A2 , and A3 , the slope of the approximation line for these plots corresponds to the correlation coefficient. Note that the approximation line is not limited to a straight line, and may be a curved line.

そして、制御部3は、上記と同様に、他の設定条件(たとえば、フラッシュ光のパルス幅などが異なる設定条件)でも、それぞれの周波数成分における相関係数を算出する。 Then, the control unit 3 calculates the correlation coefficient for each frequency component under other setting conditions (for example, setting conditions in which the pulse width of the flash light is different) in the same manner as described above.

次に、制御部3は、複数の設定条件間で対応する周波数成分の相関係数同士を乗算して特徴量とし、振幅への寄与が大きい周波数成分を特定する。具体的には、相関が低い周波数成分の相関係数が0に近づくことを利用して、相関係数同士の乗算後に1に近い特徴量に対応する周波数成分(およびその逓倍の周波数成分)を、振幅への寄与が大きい周波数成分として特定する。 Next, the control unit 3 multiplies the correlation coefficients of the corresponding frequency components between the multiple setting conditions to obtain a feature amount, and identifies the frequency components that contribute greatly to the amplitude. Specifically, by utilizing the fact that the correlation coefficient of a frequency component with low correlation approaches 0, the control unit 3 identifies the frequency components (and their multiples) that correspond to the feature amount close to 1 after multiplication of the correlation coefficients as frequency components that contribute greatly to the amplitude.

次に、周波数成分を調整するための具体的な手段について説明する。図16は、複数のダンパー機構280を備える保持部7aの構成の例を示す断面図である。なお、ダンパー機構280は、1つであってもよい。 Next, specific means for adjusting the frequency components will be described. FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the holding unit 7a equipped with multiple damper mechanisms 280. Note that there may be only one damper mechanism 280.

図16に例が示されるように、保持部7aにおいては、保持プレート75の下面に複数のダンパー機構280が配置され、さらに、ダンパー機構280の下面に連結部72が配置される。すなわち、ダンパー機構280が、保持プレート75と連結部72との間に配置される。 As shown in the example in FIG. 16, in the holding portion 7a, a plurality of damper mechanisms 280 are arranged on the underside of the holding plate 75, and further, the connecting portion 72 is arranged on the underside of the damper mechanisms 280. In other words, the damper mechanisms 280 are arranged between the holding plate 75 and the connecting portion 72.

ここで、ダンパー機構280は、半導体ウエハWに生じる振動を調整するものであり、弾性を有するバネ280aと、バネ280aの伸縮変位を抑制する可変ダンパー280bとを備える。 Here, the damper mechanism 280 adjusts the vibrations generated in the semiconductor wafer W, and includes an elastic spring 280a and a variable damper 280b that suppresses the expansion and contraction displacement of the spring 280a.

制御部3は、可変ダンパー280bの制御量を調整する(複数のダンパー機構280間で互いに異なる制御量であってもよい)ことによって、保持プレート75、さらには、保持プレート75に支持ピン77を介して支持される半導体ウエハWに生じる振動を間接的に制御することができる。よって、制御部3は、測定周波数分布を、第2の周波数分布に近づくように調整することができる。 The control unit 3 can indirectly control the vibrations occurring in the holding plate 75 and further in the semiconductor wafer W supported on the holding plate 75 via the support pins 77 by adjusting the control amount of the variable damper 280b (the control amount may be different between the multiple damper mechanisms 280). Thus, the control unit 3 can adjust the measured frequency distribution to approach the second frequency distribution.

なお、可変ダンパー280bの制御量と任意の周波数成分の変化量との関係は、それぞれの設定条件(出力エネルギーまたはパルス幅など)ごとにあらかじめ実験などによって測定されており、それらを関連づけて記憶する対応テーブルが記憶部145に記憶されているものとする。制御部3は、対応する周波数成分の相関係数の正負も含めて考慮し、可変ダンパー280bの制御量を決定する。 The relationship between the control amount of the variable damper 280b and the amount of change of any frequency component is measured in advance by experiments or the like for each set condition (output energy, pulse width, etc.), and a correspondence table that associates and stores them is stored in the storage unit 145. The control unit 3 determines the control amount of the variable damper 280b, taking into account the positive and negative correlation coefficients of the corresponding frequency components.

図17は、複数のダンパー機構281を備える保持部7bの構成の例を示す断面図である。なお、ダンパー機構281は、1つであってもよい。 Figure 17 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the holding unit 7b having multiple damper mechanisms 281. Note that there may be only one damper mechanism 281.

図17に例が示されるように、保持部7bのサセプタ74bにおいては、保持プレート75の上面に複数のダンパー機構281が配置され、さらに、ダンパー機構281の上端に半導体ウエハWが配置される。すなわち、ダンパー機構281が、保持プレート75と半導体ウエハWとの間に配置され、支持ピンの代わりに半導体ウエハWを支持する。 As shown in the example in FIG. 17, in the susceptor 74b of the holding unit 7b, multiple damper mechanisms 281 are arranged on the upper surface of the holding plate 75, and further, the semiconductor wafer W is arranged on the upper end of the damper mechanisms 281. In other words, the damper mechanisms 281 are arranged between the holding plate 75 and the semiconductor wafer W, and support the semiconductor wafer W instead of the support pins.

ここで、ダンパー機構281は、半導体ウエハWに生じる振動を調整するものであり、ダンパー機構280と同様に、弾性を有するバネと、バネの伸縮変位を抑制する可変ダンパーとを備える。なお、ダンパー機構281は、保持プレート75を貫通して設けられていてもよい。また、ダンパー機構281は、図16におけるダンパー機構280とともに設けられてもよい。 The damper mechanism 281 adjusts vibrations generated in the semiconductor wafer W, and like the damper mechanism 280, includes an elastic spring and a variable damper that suppresses the expansion and contraction displacement of the spring. The damper mechanism 281 may be provided so as to penetrate the holding plate 75. The damper mechanism 281 may also be provided together with the damper mechanism 280 in FIG. 16.

制御部3は、ダンパー機構281における可変ダンパーの制御量を調整する(複数のダンパー機構281間で互いに異なる制御量であってもよい)ことによって、ダンパー機構281によって支持される半導体ウエハWに生じる振動を直接的に制御することができる。よって、制御部3は、測定周波数分布を、第2の周波数分布に近づくように調整することができる。 The control unit 3 can directly control the vibrations occurring in the semiconductor wafer W supported by the damper mechanism 281 by adjusting the control amount of the variable damper in the damper mechanism 281 (the control amount may be different between the multiple damper mechanisms 281). Thus, the control unit 3 can adjust the measurement frequency distribution to approach the second frequency distribution.

なお、ダンパー機構281における可変ダンパーの制御量と任意の周波数成分の変化量との関係は、それぞれの設定条件(出力エネルギーまたはパルス幅など)ごとにあらかじめ実験などによって測定されており、それらを関連づけて記憶する対応テーブルが記憶部145に記憶されているものとする。制御部3は、対応する周波数成分の相関係数の正負も含めて考慮し、ダンパー機構281における可変ダンパーの制御量を決定する。 The relationship between the control amount of the variable damper in the damper mechanism 281 and the amount of change in any frequency component is assumed to have been measured in advance by experiments or the like for each set condition (output energy, pulse width, etc.), and a correspondence table correlating and storing them is stored in the memory unit 145. The control unit 3 determines the control amount of the variable damper in the damper mechanism 281, taking into consideration the positive and negative correlation coefficients of the corresponding frequency components.

図18は、複数の超音波振動子282を備える保持部7cの構成の例を示す断面図である。なお、超音波振動子282は、1つであってもよい。 Figure 18 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a holding unit 7c having multiple ultrasonic transducers 282. Note that there may be only one ultrasonic transducer 282.

図18に例が示されるように、保持部7cにおいては、チャンバー6内において複数の超音波振動子282が配置される。それぞれの超音波振動子282は、支持ピン77に支持された状態の半導体ウエハWの上面に向けて超音波を発生させる向きに配置されている。それぞれの超音波振動子282は、超音波によって、半導体ウエハWに生じる振動を調整する。 As shown in the example in FIG. 18, in the holding unit 7c, multiple ultrasonic transducers 282 are arranged in the chamber 6. Each ultrasonic transducer 282 is arranged in a direction that generates ultrasonic waves toward the upper surface of the semiconductor wafer W supported by the support pins 77. Each ultrasonic transducer 282 adjusts the vibrations generated in the semiconductor wafer W by ultrasonic waves.

超音波振動子282は、高周波電力を超音波振動に変換する機器であり、電歪型または磁歪型のいずれであってもよい。なお、超音波振動子282は、図18においては半導体ウエハWの上方において半導体ウエハWから離間して配置されているが、超音波振動子282の配置位置はこの場合に限られるものではない。また、超音波振動子282は、図16におけるダンパー機構280および図17におけるダンパー機構281の少なくとも一方とともに設けられてもよい。 The ultrasonic transducer 282 is a device that converts high-frequency power into ultrasonic vibrations, and may be either an electrostrictive type or a magnetostrictive type. Note that, although the ultrasonic transducer 282 is disposed above the semiconductor wafer W and spaced apart from the semiconductor wafer W in FIG. 18, the position of the ultrasonic transducer 282 is not limited to this case. The ultrasonic transducer 282 may be provided together with at least one of the damper mechanism 280 in FIG. 16 and the damper mechanism 281 in FIG. 17.

制御部3は、超音波振動子282から生じる超音波振動の振動数または振幅などを調整する(複数の超音波振動子282間で互いに異なる振動数または振幅であってもよい)ことによって、半導体ウエハWに生じる振動を直接的に制御することができる。よって、制御部3は、測定周波数分布を、第2の周波数分布に近づくように調整することができる。 The control unit 3 can directly control the vibrations generated in the semiconductor wafer W by adjusting the frequency or amplitude of the ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic transducer 282 (the frequency or amplitude may be different between the multiple ultrasonic transducers 282). Thus, the control unit 3 can adjust the measurement frequency distribution to approach the second frequency distribution.

なお、超音波振動子282から生じる超音波振動の振動数および振幅と任意の周波数成分の変化量との関係は、それぞれの設定条件(出力エネルギーまたはパルス幅など)ごとにあらかじめ実験などによって測定されており、それらを関連づけて記憶する対応テーブルが記憶部145に記憶されているものとする。制御部3は、対応する周波数成分の相関係数の正負も含めて考慮し、超音波振動子282から生じる超音波振動の振動数または振幅などを決定する。 The relationship between the frequency and amplitude of the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic transducer 282 and the amount of change in any frequency component is assumed to have been measured in advance by experiments or the like for each set condition (output energy, pulse width, etc.), and a correspondence table correlating and storing these is stored in the memory unit 145. The control unit 3 determines the frequency or amplitude of the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic transducer 282, taking into consideration the positive and negative correlation coefficients of the corresponding frequency components.

<以上に記載された実施の形態によって生じる効果について>
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
<Effects of the above-described embodiment>
Next, examples of effects obtained by the above-described embodiment will be described. Note that in the following description, the effects will be described based on the specific configurations exemplified in the above-described embodiment, but the effects may be replaced with other specific configurations exemplified in the present specification as long as the same effects are obtained.

以上に記載された実施の形態によれば、熱処理装置は、保持部と、フラッシュランプFLと、少なくとも1つの検知部と、算出部143と、記憶部145と、分類部144とを備える。ここで、保持部は、たとえば、保持部7、保持部7a、保持部7bまたは保持部7cなどのうちのいずれか1つに対応するものである(以下では便宜上、これらのうちのいずれか1つを対応させて記載する場合がある)。また、検知部は、たとえば、カメラ142などに対応するものである。保持部7は、基板(半導体ウエハW)を保持する。フラッシュランプFLは、フラッシュ光を照射することによって半導体ウエハWを加熱する。カメラ142は、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハWの変位を検知する。算出部143は、検知された半導体ウエハWの変位に基づいて、半導体ウエハWの周波数分布である測定周波数分布を算出する。記憶部145は、フラッシュ光が照射された後に割れが生じた半導体ウエハWの周波数分布である第1の周波数分布と、フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった半導体ウエハWの周波数分布である第2の周波数分布とをあらかじめ記憶する。分類部144は、測定周波数分布と第1の周波数分布との間の類似度、および、測定周波数分布と第2の周波数分布との間の類似度に基づいて、測定周波数分布の分類を行う。 According to the embodiment described above, the heat treatment apparatus includes a holding unit, a flash lamp FL, at least one detection unit, a calculation unit 143, a memory unit 145, and a classification unit 144. Here, the holding unit corresponds to, for example, any one of the holding units 7, 7a, 7b, or 7c (hereinafter, for convenience, any one of these may be described in correspondence). The detection unit corresponds to, for example, the camera 142. The holding unit 7 holds a substrate (semiconductor wafer W). The flash lamp FL heats the semiconductor wafer W by irradiating it with a flash light. The camera 142 detects the displacement of the semiconductor wafer W after the flash light is irradiated. The calculation unit 143 calculates a measurement frequency distribution, which is a frequency distribution of the semiconductor wafer W, based on the detected displacement of the semiconductor wafer W. The memory unit 145 prestores a first frequency distribution, which is a frequency distribution of a semiconductor wafer W that has cracks after being irradiated with a flash light, and a second frequency distribution, which is a frequency distribution of a semiconductor wafer W that has no cracks after being irradiated with a flash light. The classification unit 144 classifies the measured frequency distribution based on the similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution, and the similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution.

このような構成によれば、フラッシュ光が照射された半導体ウエハWの周波数分布を測定し、当該周波数分布を、フラッシュ光によって半導体ウエハWに割れが生じやすい場合と割れが生じにくい場合とに分類することができるため、たとえば、半導体ウエハWに割れが生じにくい場合に分類される周波数分布を実現するように、フラッシュ光の出力エネルギーまたはパルス幅などの設定条件を調整すれば、フラッシュ光の照射によって半導体ウエハWが割れることを抑制することができる。 With this configuration, the frequency distribution of the semiconductor wafer W irradiated with the flash light can be measured and the frequency distribution can be classified into cases where the semiconductor wafer W is likely to crack due to the flash light and cases where the semiconductor wafer W is unlikely to crack. For example, by adjusting the setting conditions such as the output energy or pulse width of the flash light to achieve a frequency distribution classified into cases where the semiconductor wafer W is unlikely to crack, it is possible to prevent the semiconductor wafer W from cracking due to irradiation with the flash light.

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。 The same effect can be achieved even if other configurations, examples of which are shown in this specification, are added to the above configuration, i.e., other configurations in this specification that are not mentioned as the above configuration are added.

また、以上に記載された実施の形態によれば、保持部7a、保持部7bまたは保持部7cは、半導体ウエハWに生じる振動を調整するための少なくとも1つの振動調整部を備える。ここで、振動調整部は、たとえば、ダンパー機構280、ダンパー機構281または超音波振動子282などのうちのいずれか1つに対応するものである。そして、熱処理装置は、測定周波数分布が第2の周波数分布に近づくように、振動調整部を制御する制御部3を備える。このような構成によれば、制御部3の制御によって半導体ウエハWに生じる振動を調整することによって、測定周波数分布を第2の周波数分布に近づけることができる。そのため、フラッシュ光が照射された半導体ウエハWに割れが生じることを抑制することができる。 According to the embodiment described above, the holding unit 7a, the holding unit 7b, or the holding unit 7c includes at least one vibration adjustment unit for adjusting the vibration generated in the semiconductor wafer W. Here, the vibration adjustment unit corresponds to, for example, any one of the damper mechanism 280, the damper mechanism 281, or the ultrasonic vibrator 282. The heat treatment device includes a control unit 3 that controls the vibration adjustment unit so that the measurement frequency distribution approaches the second frequency distribution. According to this configuration, the measurement frequency distribution can be brought closer to the second frequency distribution by adjusting the vibration generated in the semiconductor wafer W under the control of the control unit 3. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the semiconductor wafer W irradiated with the flash light.

また、以上に記載された実施の形態によれば、振動調整部は、半導体ウエハWの下面に接触し、かつ、半導体ウエハWを支持するダンパー機構281である。このような構成によれば、制御部3がダンパー機構281における可変ダンパーの制御量を調整することによって、ダンパー機構281によって支持される半導体ウエハWに生じる振動を直接的に制御することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the vibration adjustment unit is a damper mechanism 281 that contacts the underside of the semiconductor wafer W and supports the semiconductor wafer W. With this configuration, the control unit 3 can directly control the vibrations generated in the semiconductor wafer W supported by the damper mechanism 281 by adjusting the control amount of the variable damper in the damper mechanism 281.

また、以上に記載された実施の形態によれば、保持部7aは、半導体ウエハWの下面に接触し、かつ、半導体ウエハWを支持する支持ピン77と、支持ピン77が上面に配置される保持プレート75とを備える。そして、振動調整部は、保持プレート75の下面に接触し、かつ、保持プレート75を支持するダンパー機構280である。このような構成によれば、制御部3がダンパー機構280における可変ダンパー280bの制御量を調整することによって、保持プレート75、さらには、保持プレート75に支持ピン77を介して支持される半導体ウエハWに生じる振動を間接的に制御することができる。 In addition, according to the embodiment described above, the holding unit 7a includes support pins 77 that contact the underside of the semiconductor wafer W and support the semiconductor wafer W, and a holding plate 75 on whose upper surface the support pins 77 are disposed. The vibration adjustment unit is a damper mechanism 280 that contacts the underside of the holding plate 75 and supports the holding plate 75. With this configuration, the control unit 3 adjusts the control amount of the variable damper 280b in the damper mechanism 280, thereby indirectly controlling vibrations occurring in the holding plate 75 and further in the semiconductor wafer W supported by the holding plate 75 via the support pins 77.

また、以上に記載された実施の形態によれば、振動調整部は、半導体ウエハWに向けて超音波を発生させる超音波振動子282である。このような構成によれば、制御部3が超音波振動子282から生じる超音波振動の振動数または振幅などを調整することによって、半導体ウエハWに生じる振動を直接的に制御することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the vibration adjustment unit is an ultrasonic transducer 282 that generates ultrasonic waves toward the semiconductor wafer W. With this configuration, the control unit 3 can directly control the vibration generated in the semiconductor wafer W by adjusting the frequency or amplitude of the ultrasonic vibration generated from the ultrasonic transducer 282.

また、以上に記載された実施の形態によれば、分類部144は、第1の周波数分布および第2の周波数分布を教師データとして機械学習を行うことによって、機械学習によって得られる学習済みモデルを用いて測定周波数分布の分類を行う。このような構成によれば、機械学習によって得られた学習済みモデルを用いて測定周波数分布の分類を行うことによって、分類の精度を高めることができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the classification unit 144 performs machine learning using the first frequency distribution and the second frequency distribution as teacher data, and classifies the measured frequency distribution using a trained model obtained by machine learning. With such a configuration, the accuracy of classification can be improved by classifying the measured frequency distribution using a trained model obtained by machine learning.

以上に記載された実施の形態によれば、熱処理方法において、半導体ウエハWを保持する。そして、フラッシュ光を照射することによって半導体ウエハWを加熱する。そして、フラッシュ光が照射された後の半導体ウエハWの変位を検知する。そして、検知された半導体ウエハWの変位に基づいて、半導体ウエハWの周波数分布である測定周波数分布を算出する。そして、フラッシュ光が照射された後に割れが生じた半導体ウエハWの周波数分布を第1の周波数分布とし、フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった半導体ウエハWの周波数分布を第2の周波数分布とし、測定周波数分布と第1の周波数分布との間の類似度、および、測定周波数分布と第2の周波数分布との間の類似度に基づいて、測定周波数分布の分類を行う。 According to the embodiment described above, in the heat treatment method, the semiconductor wafer W is held. Then, the semiconductor wafer W is heated by irradiating it with a flash light. Then, the displacement of the semiconductor wafer W after the flash light is irradiated is detected. Then, based on the detected displacement of the semiconductor wafer W, a measured frequency distribution, which is the frequency distribution of the semiconductor wafer W, is calculated. Then, the frequency distribution of the semiconductor wafer W that has cracks after being irradiated with the flash light is set as a first frequency distribution, and the frequency distribution of the semiconductor wafer W that has not cracked after being irradiated with the flash light is set as a second frequency distribution, and the measured frequency distribution is classified based on the similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution and the similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution.

このような構成によれば、フラッシュ光が照射された半導体ウエハWの周波数分布を測定し、当該周波数分布を、フラッシュ光によって半導体ウエハWに割れが生じやすい場合と割れが生じにくい場合とに分類することができるため、たとえば、半導体ウエハWに割れが生じにくい場合に分類される周波数分布を実現するように、フラッシュ光の出力エネルギーまたはパルス幅などの設定条件を調整すれば、フラッシュ光の照射によって半導体ウエハWが割れることを抑制することができる。 With this configuration, the frequency distribution of the semiconductor wafer W irradiated with the flash light can be measured and the frequency distribution can be classified into cases where the semiconductor wafer W is likely to crack due to the flash light and cases where the semiconductor wafer W is unlikely to crack. For example, by adjusting the setting conditions such as the output energy or pulse width of the flash light to achieve a frequency distribution classified into cases where the semiconductor wafer W is unlikely to crack, it is possible to prevent the semiconductor wafer W from cracking due to irradiation with the flash light.

なお、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。 However, unless there are special restrictions, the order in which each process is performed can be changed.

また、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。 Furthermore, the same effect can be achieved even if other configurations, examples of which are shown in this specification, are appropriately added to the above configuration, i.e., other configurations in this specification that were not mentioned as the above configuration are appropriately added.

<以上に記載された実施の形態の変形例について>
熱処理装置100の処理対象となる半導体ウエハWは、シリコン酸化膜の上面にゲート絶縁膜としての高誘電率膜が形成された半導体ウエハWであってもよいし、当該高誘電率膜の上面にさらにメタルゲートが形成された半導体ウエハWであってもよい。ここで、メタルゲートの素材としては、たとえば、チタンナイトライド(TiN)、チタンアルミ(TiAl)またはタングステン(W)などを用いることができる。また、処理対象となる半導体ウエハWは、金属膜が成膜され、さらに、当該金属膜を用いてフラッシュ加熱処理によってシリサイドまたはゲルマナイドを形成するものであってもよい。さらには、処理対象となる半導体ウエハWは、注入された不純物をフラッシュ加熱処理によって活性化するものであってもよい。
<Modifications of the above-described embodiments>
The semiconductor wafer W to be processed by the heat treatment apparatus 100 may be a semiconductor wafer W in which a high dielectric constant film is formed as a gate insulating film on the upper surface of a silicon oxide film, or a semiconductor wafer W in which a metal gate is further formed on the upper surface of the high dielectric constant film. Here, for example, titanium nitride (TiN), titanium aluminum (TiAl), or tungsten (W) can be used as the material of the metal gate. The semiconductor wafer W to be processed may be a wafer in which a metal film is formed and a silicide or germanide is formed by a flash heat treatment using the metal film. Furthermore, the semiconductor wafer W to be processed may be a wafer in which an implanted impurity is activated by a flash heat treatment.

以上に記載された実施の形態では、カメラ142によって半導体ウエハWが撮像されているが、半導体ウエハWの位置を測定する機器として光学センサーなどが用いられてもよい。 In the embodiment described above, the semiconductor wafer W is imaged by the camera 142, but an optical sensor or the like may also be used as a device for measuring the position of the semiconductor wafer W.

以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。 In the embodiments described above, the material, composition, dimensions, shape, relative positional relationship, and implementation conditions of each component may be described, but these are merely examples in all respects and are not limited to those described in this specification.

したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。 Thus, numerous variations and equivalents not shown are contemplated within the scope of the technology disclosed in this specification. For example, this includes modifying, adding, or omitting at least one component.

また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。 In addition, in the embodiments described above, when a material name is mentioned without being specifically specified, it is assumed that the material in question contains other additives, such as alloys, unless a contradiction arises.

さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、1つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、1つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が1つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。 Furthermore, each component in the embodiments described above is a conceptual unit, and the scope of the technology disclosed in this specification includes cases where one component is made up of multiple structures, where one component corresponds to a part of a structure, and even where multiple components are provided in one structure.

また、以上に記載された実施の形態で記載されたそれぞれの構成要素は、ソフトウェアまたはファームウェアとしても、それと対応するハードウェアとしても想定される。ソフトウェアまたはファームウェアとして想定される場合、それぞれの構成要素は、たとえば、「モジュール」などと称される。ハードウェアとして想定される場合、それぞれの構成要素は、たとえば、「処理回路」(circuitry)、「ユニット」などと称される。また、その双方の概念において、それぞれの構成要素は「部」などと称される。 In addition, each of the components described in the above embodiments is considered to be software or firmware, and also corresponding hardware. When considered as software or firmware, each component is referred to as, for example, a "module." When considered as hardware, each component is referred to as, for example, a "processing circuit" or a "unit." In both of these concepts, each component is referred to as, for example, a "part."

3 制御部
4 ハロゲン加熱部
5 フラッシュ加熱部
6 チャンバー
7,7a,7b,7c 保持部
10 移載機構
11 移載アーム
12 リフトピン
13 水平移動機構
14 昇降機構
20 下部放射温度計
21,26,26a 透明窓
22,27 温度測定ユニット
24,29 赤外線センサー
25 上部放射温度計
33 表示部
34 入力部
41,51 筐体
43,52 リフレクタ
53 ランプ光放射窓
61 チャンバー側部
61a,61b,61c,79 貫通孔
62 凹部
63 上側チャンバー窓
64 下側チャンバー窓
65 熱処理空間
66 搬送開口部
68,69 反射リング
71 基台リング
72 連結部
74,74b サセプタ
75 保持プレート
75a 保持面
76 ガイドリング
77 支持ピン
78 開口部
81 ガス供給孔
82,87 緩衝空間
83 ガス供給管
84,89,192 バルブ
85 処理ガス供給源
86 ガス排気孔
88,191 ガス排気管
100 熱処理装置
101 インデクサ部
110 ロードポート
120 受渡ロボット
121 ハンド
130,140 冷却部
131 第1クールチャンバー
141 第2クールチャンバー
142 カメラ
143 算出部
144 分類部
145 記憶部
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
181,182,183,184,185 ゲートバルブ
190 排気部
230 アライメント部
231 アライメントチャンバー
280,281 ダンパー機構
280a バネ
280b 可変ダンパー
282 超音波振動子
3 Control unit 4 Halogen heating unit 5 Flash heating unit 6 Chamber 7, 7a, 7b, 7c Holding unit 10 Transfer mechanism 11 Transfer arm 12 Lift pin 13 Horizontal movement mechanism 14 Lifting mechanism 20 Lower radiation thermometer 21, 26, 26a Transparent window 22, 27 Temperature measurement unit 24, 29 Infrared sensor 25 Upper radiation thermometer 33 Display unit 34 Input unit 41, 51 Housing 43, 52 Reflector 53 Lamp light emission window 61 Chamber side 61a, 61b, 61c, 79 Through hole 62 Recess 63 Upper chamber window 64 Lower chamber window 65 Heat treatment space 66 Transport opening 68, 69 Reflecting ring 71 Base ring 72 Connection unit 74, 74b Susceptor 75 Holding plate 75a Holding surface 76 Guide ring 77 Support pin 78 Opening 81 Gas supply hole 82, 87 Buffer space 83 Gas supply pipe 84, 89, 192 Valve 85 Processing gas supply source 86 Gas exhaust hole 88, 191 Gas exhaust pipe 100 Heat treatment apparatus 101 Indexer section 110 Load port 120 Delivery robot 121 Hand 130, 140 Cooling section 131 First cool chamber 141 Second cool chamber 142 Camera 143 Calculation section 144 Classification section 145 Memory section 150 Transport robot 151a, 151b Transport hand 160 Heat treatment section 170 Transport chamber 181, 182, 183, 184, 185 Gate valve 190 Exhaust section 230 Alignment section 231 Alignment chamber 280, 281 Damper mechanism 280a Spring 280b Variable damper 282 Ultrasonic transducer

Claims (7)

基板を保持するための保持部と、
フラッシュ光を照射することによって前記基板を加熱するためのフラッシュランプと、
前記フラッシュ光が照射された後の前記基板の変位を検知するための少なくとも1つの検知部と、
検知された前記基板の前記変位に基づいて、前記基板の周波数分布である測定周波数分布を算出するための算出部と、
前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じた前記基板の前記周波数分布である第1の周波数分布と、前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった前記基板の前記周波数分布である第2の周波数分布とをあらかじめ記憶するための記憶部と、
前記測定周波数分布と前記第1の周波数分布との間の類似度、および、前記測定周波数分布と前記第2の周波数分布との間の類似度に基づいて、前記測定周波数分布の分類を行うための分類部とを備える、
熱処理装置。
A holder for holding the substrate;
a flash lamp for heating the substrate by irradiating the substrate with a flash light;
at least one detector for detecting a displacement of the substrate after the flash light is irradiated;
a calculation unit for calculating a measured frequency distribution, which is a frequency distribution of the substrate, based on the detected displacement of the substrate;
a storage unit for storing in advance a first frequency distribution, which is the frequency distribution of the substrate on which a crack occurs after the flash light is irradiated, and a second frequency distribution, which is the frequency distribution of the substrate on which a crack does not occur after the flash light is irradiated;
a classification unit for classifying the measured frequency distribution based on a similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution and a similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution.
Heat treatment equipment.
請求項1に記載の熱処理装置であり、
前記保持部は、前記基板に生じる振動を調整するための少なくとも1つの振動調整部を備え、
前記測定周波数分布が前記第2の周波数分布に近づくように、前記振動調整部を制御する制御部をさらに備える、
熱処理装置。
The heat treatment device according to claim 1,
the holding unit includes at least one vibration adjusting unit for adjusting vibrations generated in the substrate,
A control unit that controls the vibration adjustment unit so that the measured frequency distribution approaches the second frequency distribution.
Heat treatment equipment.
請求項2に記載の熱処理装置であり、
前記振動調整部は、前記基板の下面に接触し、かつ、前記基板を支持するダンパー機構である、
熱処理装置。
The heat treatment device according to claim 2,
The vibration adjustment unit is a damper mechanism that contacts a lower surface of the substrate and supports the substrate.
Heat treatment equipment.
請求項2または3に記載の熱処理装置であり、
前記保持部は、
前記基板の下面に接触し、かつ、前記基板を支持する支持ピンと、
前記支持ピンが上面に配置される保持プレートとを備え、
前記振動調整部は、前記保持プレートの下面に接触し、かつ、前記保持プレートを支持するダンパー機構である、
熱処理装置。
The heat treatment device according to claim 2 or 3,
The holding portion is
a support pin that contacts a lower surface of the substrate and supports the substrate;
a holding plate on an upper surface of which the support pin is disposed,
The vibration adjustment unit is a damper mechanism that contacts a lower surface of the holding plate and supports the holding plate.
Heat treatment equipment.
請求項2から4のうちのいずれか1つに記載の熱処理装置であり、
前記振動調整部は、前記基板に向けて超音波を発生させる超音波振動子である、
熱処理装置。
A heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The vibration adjustment unit is an ultrasonic transducer that generates ultrasonic waves toward the substrate.
Heat treatment equipment.
請求項1から5のうちのいずれか1つに記載の熱処理装置であり、
前記分類部は、前記第1の周波数分布および前記第2の周波数分布を教師データとして機械学習を行うことによって、前記機械学習によって得られる学習済みモデルを用いて前記測定周波数分布の分類を行う、
熱処理装置。
A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
the classification unit performs machine learning using the first frequency distribution and the second frequency distribution as teacher data, and classifies the measured frequency distribution using a trained model obtained by the machine learning.
Heat treatment equipment.
基板を保持する工程と、
フラッシュ光を照射することによって前記基板を加熱する工程と、
前記フラッシュ光が照射された後の前記基板の変位を検知する工程と、
検知された前記基板の前記変位に基づいて、前記基板の周波数分布である測定周波数分布を算出する工程と、
前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じた前記基板の前記周波数分布を第1の周波数分布とし、前記フラッシュ光が照射された後に割れが生じなかった前記基板の前記周波数分布を第2の周波数分布とし、前記測定周波数分布と前記第1の周波数分布との間の類似度、および、前記測定周波数分布と前記第2の周波数分布との間の類似度に基づいて、前記測定周波数分布の分類を行う工程とを備える、
熱処理方法。
holding a substrate;
heating the substrate by applying a flash of light;
detecting a displacement of the substrate after the flash of light is applied;
calculating a measured frequency distribution, which is a frequency distribution of the substrate, based on the detected displacement of the substrate;
a step of classifying the measured frequency distribution based on a similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution and a similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution, the frequency distribution of the substrate on which a crack has occurred after the flash light has been irradiated being a first frequency distribution and the frequency distribution of the substrate on which a crack has not occurred after the flash light has been irradiated being a second frequency distribution, and the similarity between the measured frequency distribution and the first frequency distribution and the similarity between the measured frequency distribution and the second frequency distribution.
Heat treatment method.
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