KR100480831B1 - 열처리장치 및 열처리방법 - Google Patents

열처리장치 및 열처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판에 광을 조사함으로써 기판을 열처리하는 열처리장치에 관한 것으로서,
기판을 수납하는 열처리실과; 기판를 열 확산판을 통해 예비 가열하는 가열판와; 기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 상기 가열판에 의해 예비 가열된 기판을 처리온도까지 승온시키는 크세논 플래시램프와; 상기 크세논 플래시램프에 의한 기판의 승온시에 상기 열처리실을 감압하는 감압기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

열처리장치 및 열처리방법{HEAT TREATING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 광을 조사함으로써 기판을 열처리하는 열처리장치 및 열처리방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼에 주입된 이온의 활성화 공정에서는, 할로겐(Halogen) 램프를 사용한 램프 어닐링장치와 같은 열처리장치가 사용된다. 이와 같은 열처리장치에 있어서는, 반도체 웨이퍼를 섭씨1000도∼섭씨1100도 정도의 온도로 가열함으로써, 반도체 웨이퍼 내의 이온을 활성화시킨다. 그리고, 이와 같은 열처리장치에 있어서는, 할로겐 램프로부터 조사되는 광 에너지를 이용함으로써, 초당 수백도 정도의 속도로 웨이퍼를 승온(昇溫)하게 되어 있다.
그러나, 초당 수백도 정도의 속도로 웨이퍼를 승온하는 열처리장치를 사용하여 반도체 웨이퍼의 이온활성화를 실행한 경우에 있어서도, 반도체 웨이퍼에 주입된 이온의 프로파일(profile)이 무디어지는, 즉, 이온이 확산되어 버리는 현상이 생기는 것으로 판명되었다. 이와 같은 현상이 발생한 경우에는, 반도체 웨이퍼의 표면에 이온이 고농도로 주입되더라도, 주입 후의 이온이 확산되어 버리기 때문에, 이온을 필요 이상으로 주입해야 한다는 문제가 발생된다.
전술한 문제를 해결하기 위해, 예컨대, 크세논(xenon) 플래시램프 등을 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 섬광을 조사함으로써, 이온이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면만을 극히 단시간에 승온시키는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 크세논 플래시램프를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 극히 단시간에 승온시킬 수는 있을지라도, 그 승온온도는 단지 500도 정도이다. 즉, 반도체 웨이퍼를 이온활성화에 필요한 섭씨1000도∼섭씨1100도 정도의 온도까지 가열하는 것은 불가능하다.
한편, 일본특허공개공보 제2001-237195호에서는, 이와 같은 문제에 대응하기 위해서, 크세논 플래시램프로 기판을 가열하기 전에, 예비 가열장치로 기판을 예비 가열하는 열처리장치가 개시되어 있다.
이와 같은 열처리장치에 있어서는, 크세논 플래시램프에 의해 섬광을 조사하였을 때에, 반도체 웨이퍼를 수납한 열처리실 내의 기체가 반응을 일으키는 경우 가 있다. 예컨대, 기체 중에 산소가 존재할 경우, 이 산소로부터 순간적으로 오존이 생성되어, 순식간에 열처리실 내의 압력이 저하한다. 이와 같은 급격한 압력의 저하가 생긴 경우에는, 비교적 큰 소음, 즉, 진동이 발생된다. 그리고, 이와 같은 진동이 발생된 경우에는, 이 진동에 의해 열처리실 내의 파티클(particle)이 확산되고, 이 파티클이 열처리 중 반도체 웨이퍼에 부착한다고 하는 문제가 생긴다. 또한, 극단적인 경우에는, 이 진동이 반도체 웨이퍼를 이동시키는 경우도 있다.
또한, 열처리실 내의 가스는 대류에 의해 열처리실 내에서 순환한다. 이 때문에, 예비 가열장치에 의한 예비 가열시 또는 크세논 플래시램프에 의한 플래시 가열시에, 반도체 웨이퍼의 표면을 균일하게 가열하는 것이 어렵다.
더욱이, 전술한 열처리장치에 있어서는, 열처리실을 밀폐하거나, 또는 고온으로 유지하기 위한 수많은 재료가 사용된다. 여기서, 열처리실 내에 산소가 존재할 경우에는, 크세논 플래시램프에 의한 플래시 가열시에 이들 재료가 산화되어, 열처리실의 수명이 단축된다고 하는 문제가 생긴다. 또한, 열처리실 내의 기체에 유기물이 포함되어 있는 경우에는, 이것이 흑화(黑化)되어 열처리실을 구성하는 투광판(透光板)에 부착됨으로써, 열처리장치의 수명이 저하된다고 하는 문제도 발생된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은, 반도체 웨이퍼를 균일하고도 청정하게 처리할 수가 있으며, 또한, 장치의 수명을 저하시키지 않는 열처리장치 및 열처리방법을 제공하는데 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 기판에 광을 조사함으로써 기판을 열처리하는 열처리장치에 의해 달성되는데, 본 발명에 따른 열처리장치는,
기판을 수납하는 열처리실과, 기판을 예비 가열하는 어시스트(assist) 가열장치와, 기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 상기 어시스트 가열수단으로 예비 가열된 기판을 처리온도까지 승온시키는 플래시 가열수단과, 상기 플래시 가열수단에 의한 기판의 승온시에 상기 열처리실을 감압하는 감압수단을 구비한다.
상기 열처리장치에 의하면, 열처리실 내에서 기체가 반응하여 파티클을 확산시키거나 반도체 웨이퍼를 이동시키기는 경우가 없다. 또한, 열처리실을 감압함으로써, 열처리실 내에서 대류가 발생하는 경우가 없다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 표면을 균일하게 가열하는 것이 가능해진다. 더욱이, 열처리실을 감압함으로써, 열처리실을 구성하는 재료의 산화나 유기물의 흑화에 기인하는 열처리장치의 수명 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 다른 특징으로서, 기판에 광을 조사함으로써 기판을 열처리하는 열처리방법이 제공된다. 이 방법은, 기판을 열처리실 내에 반입하는 기판 반입공정과, 상기 열처리실 내에 반입된 기판을 예비 가열하는 예비 가열공정과, 상기 열처리실을 감압하는 감압공정과, 상기 열처리실 내의 기판을 미리 설정된 예비 가열온도까지 예비 가열한 후에, 기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 기판을 처리온도까지 승온시키는 플래시 가열공정과, 상기 열처리실을 대기에 개방하는 개방공정과, 상기 열처리실에서 기판을 반출하는 기판 반출공정을 구비한다.
이 때, 바람직하게는, 상기 플래시 가열공정에서, 상기 열처리실 내의 기판이 미리 설정된 예비 가열온도까지 예비 가열된 직후에, 기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 기판을 처리온도까지 승온시킨다. 이 방법에 의하면, 열처리실을 감압한 상태에서도, 예비 가열온도에 도달한 기판에 대하여 플래시 가열공정을 실행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 특성 및 장점은 이하에 상세하게 기술되는 실시예로부터 명확해질 것이다.
본 발명을 예시하기 위해, 바람직한 몇 가지 형식의 도면이 나타내어져 있으나, 본 발명은 도시된 장치 및 수단에만 국한되는 것이 아님을 밝혀둔다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1과 도 2는 본 발명에 따른 열처리장치의 측단면도이다. 도 3은 그 장치의 평면 개요도이다.
상기 열처리장치는, 투광판(61), 바닥판(62) 및 한 쌍의 측판(63,64)으로 이루어지며, 그 내부에 반도체 웨이퍼(W)를 수납하여 열처리하기 위한 열처리실(65)을 구비한다. 열처리실(65)을 구성하는 투광판(61)은, 석영 등 적외선 투과성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 또한, 열처리실(65)을 구성하는 바닥판(62)에는, 후술하는 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 관통하여 연장되고 반도체 웨이퍼(W)를 그 아래면에서 지지하기 위한 지지핀(70)이 세워져서 설치되어 있다.
또한, 열처리실(65)을 구성하는 측판(64)에는, 반도체 웨이퍼(W)를 반입 및 반출하기 위한 개구부(66)가 형성되어 있다. 개구부(66)는, 축(67)을 중심으로 피봇 가능한 게이트 밸브(68)에 의해 개폐될 수 있게 되어 있다. 반도체 웨이퍼(W)는, 개구부(66)가 개방된 상태에서, 도시하지 않은 반송 로봇에 의해 열처리실(65) 내로 반입된다.
열처리실(65)의 위쪽에는, 원통 모양의 크세논 플래시램프(69)가 서로 평행하게 복수개(이 실시예에 있어서는 21개) 배치되어 있다. 또한, 크세논 플래시램프(69)의 위쪽에는 리플렉터(71)가 설치되어 있다.
상기 각각의 크세논 플래시램프(69)는, 그 내부에 크세논 가스가 봉입되고, 그 양단부에 컨덴서에 접속된 양극 및 음극이 설치된 유리관과, 이 유리관의 외주부에 감겨진 트리거(trigger) 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체이기 때문에, 통상의 상태에서는 유리관 내에 전기가 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 가하여 절연이 파괴된 경우에는, 컨덴서에 저장된 전기가 유리관을 통해 흐른다. 이에 따라 주울열이 발생되고, 이 주울열로 인해 크세논 가스가 가열되어 광이 방출된다. 상기 크세논 플래시램프(69)에 있어서는, 미리 저장되어 있던 정전에너지가 0.1∼10밀리세컨드라는 지극히 짧은 광 펄스로 변환되기 때문에, 연속 점등의 광원에 비해 극히 강한 광을 조사할 수 있다는 특징을 갖는다.
크세논 플래시램프(69)와 투광판(61) 사이에는, 광 확산판(72)이 설치되어 있다. 이 광 확산판(72)은, 적외선 투과재료인 석영유리 표면에 광 확산처리된 것이 사용된다.
열처리실(65)에는, 열 확산판(73)과 가열판(74)이 언급된 순서대로 설치되어 있다. 또한, 열 확산판(73)의 위 표면에는, 반도체 웨이퍼(W)가 변위(displacement)하는 것을 방지하기 위한 핀(75)이 부설되어 있다.
가열판(74)은 반도체 웨이퍼(W)를 예비 가열하기 위해 제공된다. 상기 가열판(74)은, 백색의 질화알루미늄으로 구성된다. 그리고, 이 가열판(74)은, 히터와, 이 히터를 제어하기 위한 센서를 수납한다. 또, 이 가열판(74)은 그 전부가 백색의 질화알루미늄으로 구성될 필요는 없고, 열 확산판(73)과 마주보는 가열판(74)의 표면만이 백색의 질화알루미늄으로 구성되어도 된다.
전술한 바와 같이, 열 확산판(73)과 마주보는 가열판(74)의 표면을 형성하기 위해 백색의 질화알루미늄을 사용함으로써, 후술하는 플래시 노광(露光)시에서의 가열판(74)의 눌어붙음(burning)을 방지할 수 있게 된다. 그러나, 이 가열판(74)을 백색 이외의 질화알루미늄이나, 탄화규소(SiC)로 구성하더라도 좋다.
한편, 열 확산판(73)은, 가열판(74)으로부터의 열에너지를 확산하여 반도체 웨이퍼(W)를 균일하게 가열하기 위해 제공된다. 이 열 확산판(73)은, 가열판(74)보다 열전도율 계수가 작은 재질로 구성된다.
구체적으로는, 상기 열 확산판(73)은, 알맞은 열전도율 계수를 갖음과 동시에, 반도체 웨이퍼(W)를 오염시키는 경우가 없는 석영으로 구성될 수 있다. 석영 대신에, 산화알루미늄의 일종인 사파이어(sapphire)가 사용되어도 된다.
도 4는, 열 확산판(73)의 일부를 확대하여 나타내는 측면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 열 확산판(73)의 표면에는, 반도체 웨이퍼(W)의 외경에 대응한 형상을 가지는 오목부(90)가 형성되어 있다. 상기 오목부(90)의 깊이는, 반도체 웨이퍼(W)의 두께와 같은 정도이기 때문에, 도 1∼도 3에서는 그 깊이가 표현되어 있지 않다. 반도체 웨이퍼(W)는 상기 오목부(90)에 위치결정되고, 전술한 위치결정핀(75)에 의해 변위가 방지된다. 상기 오목부(90)와 위치결정 핀(75)은, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 위치결정수단을 구성한다. 또, 오목부(90)와 위치결정 핀(75) 중 어느 하나를 생략하여도 된다.
다시, 도 1∼도 3을 참조하여, 열 확산판(73) 및 가열판(74)은 에어실린더(76)의 구동에 의해, 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치와 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치 사이를 승강하는 구성으로 되어있다.
열 확산판(73)과 가열판(74)은 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치로 하강된다. 이 위치에서, 도시하지 않은 반송 로봇에 의해, 개구부(66)로부터 반입된 반도체 웨이퍼(W)가 지지핀(70) 상에 재치(載置)되거나, 또는 지지핀(70)으로부터 웨이퍼(W)가 제거되어 개구부(66)를 통해 반출된다. 이 상태에서, 지지핀(70)의 상단(上端)은 열 확산판(73) 및 가열판(74)에 형성된 관통구멍을 통과하며, 열 확산판(73)의 표면으로부터 위쪽에 배치된다. 또, 도 1에서는, 설명의 편의상, 실제로 측면도에서는 보이지 않는 열 확산판(73) 및 가열판(74)의 관통구멍을 보여주고 있다.
반도체 웨이퍼(W)에 대하여 열처리하기 위해서, 열 확산판(73) 및 가열판(74)은 지지핀(70)의 상단보다 위쪽으로 상승한 도 2에 나타내는 위치까지 상승한다. 이 상태에서, 반도체 웨이퍼(W)는, 그 아래면이 열 확산판(73)의 위표면에 의해 지지된 상태로, 투광판(61)에 근접한 위치까지 상승한다.
열 확산판(73) 및 가열판(74)이 반입ㆍ반출위치와 열처리 위치 사이를 승강할 때, 파티클이 발생될 수 있다. 반도체 웨이퍼(W)에 이러한 파티클이 부착되는 것을 방지하기 위해, 벨로즈(bellows)(77)가 가열판(74)을 지지하는 지지부재(80)와 열처리실(65)의 바닥판(62) 사이에 연장되게 설치되어 있다.
열처리실(65)에서의 개구부(66)와 먼 쪽 측벽(63)에는, 도입로(78)가 형성되어 있다. 이 도입로(78)는, 후술하는 열처리실(65)의 대기(大氣) 개방시에 공기를 도입하기 위해 제공된다. 공기를 도입하는 대신에, 질소가스 등을 도입하여도 된다.
열처리실(65)의 바닥판(62)에는 배출구(79)가 형성되어 있다. 상기 배출구(79)는, 스위치밸브(81)를 통해 진공펌프 등의 감압(減壓) 기구와 접속되어 있다. 배출구(79) 및 스위치밸브(81)는 본 발명에 따른 감압장치를 구성한다.
다음, 본 발명에 따른 열처리장치에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 동작에 관해서 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 열처리장치에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 동작을 나타내는 플로우 챠트이고, 도 6은 반도체 웨이퍼(W)의 온도 추이를 나타내는 그래프이다.
상기 열처리장치에서는, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치로 하강한 상태에서, 도시하지 않은 반송로봇에 의해 개구부(66)를 통해 반도체 웨이퍼(W)가 반입되어 지지핀(70) 상에 재치된다. 웨이퍼의 반입이 완료되면, 개구부(66)가 게이트 밸브(68)에 의해 폐쇄된다(스텝 S1). 그 후, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 에어실린더(76)의 구동에 의해 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치까지 상승한다.
열 확산판(73) 및 가열판(74)은, 가열판(74)에 내장된 히터의 작용에 의해 미리 가열되어 있다. 이 때문에, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치까지 상승한 상태에서는, 반도체 웨이퍼(W)가 가열상태에 있는 열 확산판(73)과 접촉함으로써 예비 가열되어, 도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 점차로 상승한다(스텝 S2).
이 예비 가열공정에서는, 반도체 웨이퍼(W)는 열 확산판(73)을 통해 가열판(74)로부터의 열에너지를 받는다. 이 때문에, 가열판(74)에서의 온도분포가 완전히 균일하지 않은 경우라도, 반도체 웨이퍼(W)를 균일하게 가열할 수 있게 된다.
이 예비 가열공정과 병행하여, 열처리실(65)이 감압된다(스텝 S3). 즉, 스위치밸브(81)를 열어서 도입로(78)를 도시하지 않은 감압기구와 접속함으로써, 열처리실(65) 내를 배기하고 감압한다. 이 때에는, 후술하는 여러가지 효과를 효과적으로 나타내기 위해서, 열처리실(65) 내를 1/10기압∼1/1000기압까지 감압하는 것이 바람직하다.
이 상태에서, 반도체 웨이퍼(W)는 열 확산판(73)을 통해 계속해서 가열된다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도상승시에는, 도시하지 않은 온도센서에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 예비 가열온도(T1)에 도달했는가의 여부를 항상 감시한다(스텝 S4).
상기 예비 가열온도(T1)는, 약 섭씨200도∼섭씨600도 범위의 온도이다. 반도체 웨이퍼(W)를 이 정도의 예비 가열온도(T1)까지 가열했다 해도, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 이온이 확산되어지는 등의 변화는 없다.
그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 도 6에 나타내는 예비 가열온도(T1) 로 된 직후에, 크세논 플래시램프(69)를 점등하여 플래시 가열을 한다(스텝 S5). 이 플래시 가열공정에서의 크세논 플래시램프(69)의 점등시간은, 0.l∼10밀리세컨드 정도이다. 이와 같이, 크세논 플래시램프(69)에서 미리 저장되어 있는 정전에너지는 매우 짧은 광 펄스로 변환되기 때문에, 매우 강한 섬광이 조사되게 된다.
이 상태에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 도 6에 나타내는 온도(T2) 로 된다. 이 온도(T2)는 약 섭씨1000도∼섭씨1100도, 즉 반도체 웨이퍼(W)의 처리에 필요한 온도이다. 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 이와 같은 처리온도(T2)에까지 승온될 때, 반도체 웨이퍼(W) 중의 이온이 활성화된다.
이 때, 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 0.1∼10밀리세컨드 정도의 극히 짧은 시간에 처리온도(T2)까지 승온된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W) 중의 이온의 활성화가 단시간에 완료된다. 이로 인해, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 이온이 확산되어 프로파일이 무디어지는 현상을 방지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 크세논 플래시램프(69)를 점등하여 반도체 웨이퍼(W)를 가열하기 전에, 가열판(74)을 사용하여 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도를 섭씨200도∼섭씨600도 정도의 예비 가열온도(T1)까지 가열하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프(69)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 섭씨1000도∼섭씨1100도 정도의 처리온도(T2)까지 빠르게 승온할 수 있게 된다.
이 플래시 가열공정에서, 가열판(74)은 석영제로 된 열 확산판(73)을 통해 투과된 광선을 받는다. 그러나, 가열판(74)은 백색의 질화알루미늄으로 구성되어 있기 때문에 가열판(74)에 눌어붙음이 생기는 경우가 없다.
또한, 전술한 플래시 가열공정은 감압조건하에서 실행된다. 이 때문에, 종래와 같이 열처리실(65) 내에서 기체가 반응하여 파티클을 확산시키거나 반도체 웨이퍼(W)를 이동시키는 경우는 없다.
마찬가지로, 열처리실(65)을 감압함으로써, 열처리실(25) 내에서 대류가 발생하는 경우는 없다. 따라서, 예비 가열공정 및 플래시 가열공정에서, 반도체 웨이퍼(W)의 표면을 균일하게 가열하는 것이 가능해진다.
더욱이, 열처리실(65)을 감압함으로써, 열처리실(65)로부터 산소와 유기물을 배제하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 열처리실(65)을 구성하는 재료의 산화나 유기물의 흑화에 기인하는 열처리장치의 수명 저하를 방지할 수 있게 된다.
플래시 가열공정이 종료하면, 스위치밸브(81)를 폐쇄하는 동시에 도입로(78)를 통해 공기를 도입함으로써, 열처리실(65)을 대기에 개방한다(스텝 S6). 또한, 가열판(74)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 가열을 정지한다(스텝 S7).
전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 예비 가열온도(T1)로 된 직후에 플래시 가열이 이루어진다. 플래시 가열공정이 완료되면, 열처리실(65)을 대기에 개방한다. 이들 공정은 다음과 같은 이유에 의거하여 이루어진다.
본 발명에 따른 열처리장치에서는, 가열판(74)을 감압된 열처리실(65) 내에 설치하고 있기 때문에, 가열판(74)을 냉각하는 것이 곤란해지고, 가열판(74)을 원하는 온도로 유지하는 것이 어렵게 된다. 이와 같은 문제에 대응하기 위해서, 펠티어(Peltier) 소자 등의 냉각장치를 사용한 경우에는, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 온도의 균일성이 저하한다.
이 때문에, 본 발명에 따른 열처리장치에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 예비 가열온도(T1)로 된 직후에 플래시 가열을 함으로써, 플래시 가열이 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열온도(T1)보다 높은 온도로 된 시점에서 실행되는 것을 방지한다. 플래시 가열공정 완료 후에 열처리실(65)을 대기에 개방함으로써 열처리실(65)의 내부를 냉각한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 온도는, 예비 가열온도(T1)에 대하여 약간의 오버슈트(H)를 발생시킨 후, 빠르게 저하한다.
열처리실(65)의 대기 개방이 완료된 후, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 에어실린더(76)의 구동에 의해 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출 위치까지 하강한다. 그리고, 게이트 밸브(68)에 의해 폐쇄되었던 개구부(66)가 개방된다. 그리고, 지지핀(70) 상에 재치된 반도체 웨이퍼(W)가 도시되지 않은 반송 로봇에 의해 장치로부터 반출된다(스텝 S8).
전술한 실시예에서는, 예비 가열장치로서 가열판(74)을 사용하고 있으나, 그 대신, 예비 가열장치로서 할로겐 램프 등의 램프를 사용하여도 된다.
본 발명은, 그 사상이나 기본적인 속성에서 벗어나지 않은채 특정한 형식으로 구현될 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 범위를 가리킬 때는, 앞서의 명세서보다는 첨부된 청구범위를 참조해야 할 것이다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼를 균일하고도 청정하게 처리할 수가 있으며, 또한, 장치의 수명을 저하시키는 경우가 없다.
도 1은, 본 발명에 따른 열처리장치의 측단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 열처리장치의 측단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 열처리장치의 평면 개요도이다.
도 4는, 열 확산판의 일부를 확대하여 나타낸 측면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 열처리장치에 의한 반도체 웨이퍼의 열처리 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6은, 반도체 웨이퍼의 온도 추이를 나타내는 그래프이다.

Claims (12)

  1. 기판에 광을 조사함으로써 기판을 열처리하는 열처리장치에 있어서,
    기판을 수납하는 열처리실과;
    기판을 예비 가열하는 어시스트(assist) 가열수단과;
    기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 상기 어시스트 가열수단으로 예비 가열된 기판을 처리온도까지 승온시키도록 한 플래시램프를 갖는 플래시 가열수단과;
    상기 플래시 가열수단에 의한 기판의 승온시에 상기 열처리실을 감압하는 감압수단과;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플래시램프는 크세논 플래시램프인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감압수단은 상기 열처리실을 1/10기압∼l/1000기압까지 감압하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어시스트 가열수단은 기판을 섭씨200도∼섭씨600도의 온도로 예비 가열하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 플래시 가열수단은 기판을 섭씨1000도∼섭씨1100도까지 승온시키게 되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 플래시 가열수단은, 0.1∼10밀리세컨드 사이에 기판을 처리온도까지 승온시키게 되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  7. 기판에 광을 조사함으로써 기판을 열처리하는 열처리방법에 있어서,
    기판을 열처리실 내에 반입하는 기판 반입공정과;
    상기 열처리실 내에 반입된 기판을 예비 가열하는 예비 가열공정과;
    상기 열처리실 내를 예비 가열공정과 병행하여 감압하는 감압공정과;
    상기 열처리실 내의 기판을 미리 설정된 예비 가열온도까지 예비 가열한 후에, 기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 기판을 처리온도까지 승온시키도록 한 플래시램프에 의한 플래시 가열공정과;
    상기 열처리실을 대기에 개방하는 개방공정과;
    상기 열처리실로부터 기판을 반출하는 기판 반출공정과;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플래시 가열공정에서는, 상기 열처리실 내의 기판이 미리 설정된 예비 가열온도까지 승온된 직후에, 기판에 대하여 섬광을 조사함으로써, 기판을 처리온도까지 승온시키는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감압공정에서는, 상기 열처리실을 1/10기압∼1/1000기압까지 감압하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 예비 가열공정에서는, 기판을 섭씨200도∼섭씨600도의 온도로 예비 가열하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 플래시 가열공정에서는, 기판을 섭씨1000도∼섭씨1100도까지 승온시키는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 플래시 가열공정에서는, 0.1∼10밀리세컨드 사이에 기판을 처리온도까지 승온시키는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101788909B1 (ko) 2011-03-23 2017-10-20 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 열처리 방법 및 열처리 장치

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003060447A1 (en) * 2001-12-26 2003-07-24 Vortek Industries Ltd. Temperature measurement and heat-treating methods and systems
KR101163682B1 (ko) 2002-12-20 2012-07-09 맷슨 테크날러지 캐나다 인코퍼레이티드 피가공물 지지 장치
US20040241048A1 (en) 2003-05-30 2004-12-02 Applera Corporation Thermal cycling apparatus and method for providing thermal uniformity
JP2006019565A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP4720154B2 (ja) * 2004-11-19 2011-07-13 ウシオ電機株式会社 フラッシュランプ発光装置
JP2006179583A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Ushio Inc 閃光放射装置
US7745762B2 (en) 2005-06-01 2010-06-29 Mattson Technology, Inc. Optimizing the thermal budget during a pulsed heating process
US7572741B2 (en) * 2005-09-16 2009-08-11 Cree, Inc. Methods of fabricating oxide layers on silicon carbide layers utilizing atomic oxygen
JP5967859B2 (ja) 2006-11-15 2016-08-10 マトソン テクノロジー、インコーポレイテッド 熱処理中の被加工物を支持するシステムおよび方法
JP4874830B2 (ja) 2007-02-06 2012-02-15 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP5396703B2 (ja) * 2007-10-09 2014-01-22 富士通セミコンダクター株式会社 熱処理装置及び方法、並びに半導体装置の製造方法
KR101610269B1 (ko) 2008-05-16 2016-04-07 맷슨 테크놀로지, 인크. 워크피스 파손 방지 방법 및 장치
JP5507274B2 (ja) 2010-01-29 2014-05-28 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理方法および熱処理装置
US8950470B2 (en) 2010-12-30 2015-02-10 Poole Ventura, Inc. Thermal diffusion chamber control device and method
US8097085B2 (en) * 2011-01-28 2012-01-17 Poole Ventura, Inc. Thermal diffusion chamber
CN102669198B (zh) * 2012-06-01 2014-05-07 甄天瑞 自动盘式红外线烘烤机
JP6006145B2 (ja) * 2013-03-01 2016-10-12 東京エレクトロン株式会社 疎水化処理装置、疎水化処理方法及び疎水化処理用記録媒体
KR101426202B1 (ko) * 2013-05-24 2014-08-01 김민호 패드를 가진 정전척 및 그 제조방법
JP6385748B2 (ja) * 2014-07-24 2018-09-05 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及び熱処理方法
US9741576B2 (en) 2015-08-26 2017-08-22 SCREEN Holdings Co., Ltd. Light irradiation type heat treatment method and heat treatment apparatus
US10121683B2 (en) 2015-08-26 2018-11-06 SCREEN Holdings Co., Ltd. Light-irradiation heat treatment method and heat treatment apparatus
WO2017116685A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 Mattson Technology, Inc. Preheat processes for millisecond anneal system
JP6757629B2 (ja) * 2016-08-30 2020-09-23 東京応化工業株式会社 基板加熱装置、基板加熱方法及び赤外線ヒータ
JP7191504B2 (ja) * 2017-07-14 2022-12-19 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP2019021828A (ja) * 2017-07-20 2019-02-07 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP6975596B2 (ja) 2017-09-20 2021-12-01 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス パーティクル除去方法および熱処理装置
JP6942615B2 (ja) * 2017-11-20 2021-09-29 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP7179531B2 (ja) 2018-08-28 2022-11-29 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
CN110338674B (zh) * 2019-07-31 2021-07-16 宁波方太厨具有限公司 一种上加热管结构及具有该结构的烤箱

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03145123A (ja) * 1989-10-31 1991-06-20 Toshiba Corp 半導体製造装置
US5710407A (en) * 1993-01-21 1998-01-20 Moore Epitaxial, Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4457352A (en) * 1980-03-14 1984-07-03 Scheffer Karl D System and process for the abatement of casting pollution, reclaiming resin bonded sand, and/or recovering a low BTU fuel from castings
JPS57162340A (en) 1981-03-31 1982-10-06 Ushio Inc Annealing method for silicon semiconductor
JPS59193024A (ja) * 1983-03-29 1984-11-01 Ushio Inc 閃光照射装置
JPS60258928A (ja) 1984-02-28 1985-12-20 タマラツク・サイエンテイフイツク・カンパニ−・インコ−ポレ−テツド 半導体ウエ−ハの加熱装置および方法
US4649261A (en) * 1984-02-28 1987-03-10 Tamarack Scientific Co., Inc. Apparatus for heating semiconductor wafers in order to achieve annealing, silicide formation, reflow of glass passivation layers, etc.
JPS6226571A (ja) 1985-07-26 1987-02-04 Sharp Corp ワ−ドプロセツサ
JPH0982696A (ja) 1995-09-18 1997-03-28 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
US6423949B1 (en) * 1999-05-19 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Multi-zone resistive heater
JP3531567B2 (ja) 2000-02-25 2004-05-31 ウシオ電機株式会社 閃光照射加熱装置
US6376806B2 (en) * 2000-05-09 2002-04-23 Woo Sik Yoo Flash anneal
JP2002141298A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US6594446B2 (en) * 2000-12-04 2003-07-15 Vortek Industries Ltd. Heat-treating methods and systems
JP4092541B2 (ja) * 2000-12-08 2008-05-28 ソニー株式会社 半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03145123A (ja) * 1989-10-31 1991-06-20 Toshiba Corp 半導体製造装置
US5710407A (en) * 1993-01-21 1998-01-20 Moore Epitaxial, Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101788909B1 (ko) 2011-03-23 2017-10-20 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 열처리 방법 및 열처리 장치
US9805932B2 (en) 2011-03-23 2017-10-31 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment method and heat treatment apparatus for heating substrate by irradiating substrate with light
KR101821528B1 (ko) 2011-03-23 2018-01-23 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 열처리 방법 및 열처리 장치
US10276385B2 (en) 2011-03-23 2019-04-30 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment method and heat treatment apparatus for heating substrate by irradiating substrate with light
US10879072B2 (en) 2011-03-23 2020-12-29 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment method and heat treatment apparatus for heating substrate by irradiating substrate with light

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