KR102109249B1 - 열처리 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

가열 처리 후의 기판의 산화를 방지할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공한다.
미처리 반도체 웨이퍼(W)는 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131), 반송 챔버(170)의 순서로 경유하여 처리 챔버(6)에 반송된다. 처리 챔버(6)에서 가열 처리가 행해진 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)는 반송 챔버(170), 제1 쿨 챔버(131)의 순서로 경유하여 인덱서부(101)에 반송된다. 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)에 반입되고 나서 소정 시간은 제1 쿨 챔버(131) 내에 대공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터 대배기 유량으로 배기를 행한다. 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도는 신속하게 저하되어, 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 산화를 방지할 수 있다.

Description

열처리 방법 및 열처리 장치{HEAT TREATMENT METHOD AND HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 박판형 정밀 전자 기판(이하, 단지 「기판」이라고 칭함)에 광을 조사하는 것에 의해서 해당 기판을 가열하는 열처리 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 매우 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 플래시 램프 어닐(FLA)이 주목받고 있다. 플래시 램프 어닐은, 크세논 플래시 램프(이하, 단순히 「플래시 램프」라고 할 때에는 크세논 플래시 램프를 의미함)를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 광을 조사함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면만을 매우 단시간(수 밀리세컨드 이하)에 승온시키는 열처리 기술이다.
크세논 플래시 램프의 방사 분광 분포는 자외 영역으로부터 근적외 영역이며, 종래의 할로겐 램프보다도 파장이 짧고, 실리콘의 반도체 웨이퍼의 기초 흡수대와 거의 일치하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프로부터 반도체 웨이퍼에 플래시 광을 조사했을 때에는, 투과광이 적고 반도체 웨이퍼를 급속히 승온시키는 것이 가능하다. 또, 수 밀리세컨드 이하의 매우 단시간의 플래시 광조사이면, 반도체 웨이퍼의 표면 근방만을 선택적으로 승온할 수 있는 것도 판명되어 있다.
이러한 플래시 램프 어닐은, 매우 단시간의 가열이 필요해지는 처리, 예를 들면 전형적으로는 반도체 웨이퍼에 주입된 불순물의 활성화에 이용된다. 이온 주입법에 의해 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하면, 당해 반도체 웨이퍼의 표면을 매우 단시간만큼 활성화 온도에까지 승온할 수 있고, 불순물을 깊게 확산시키지 않고 불순물 활성화만을 실행할 수 있는 것이다.
플래시 램프 어닐을 행하는 열처리 장치로서 예를 들면 특허 문헌 1에 개시되는 구성의 것이 사용되고 있다. 특허 문헌 1에 개시되는 플래시 램프 어닐 장치에 있어서는, 어닐 처리를 행하는 처리 챔버에 더하여 반도체 웨이퍼의 냉각 처리를 행하는 쿨 챔버를 설치하고 있다. 전형적으로는, 플래시 램프 어닐 시에 있어서는, 수 100℃로 예비 가열된 반도체 웨이퍼에 플래시 광을 조사하여 웨이퍼 표면을 순간적으로 1000℃ 이상까지 승온하고 있다. 이와 같이 고온으로 가열된 반도체 웨이퍼를 그대로 장치 외에 반출할 수 없기 때문에, 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼를 쿨 챔버에 반입하여 냉각 처리를 행하고 있는 것이다.
일본 특허 공개 제2014－157968호 공보
그러나, 순간적이기는 하지만 플래시 광조사에 의해서 반도체 웨이퍼의 표면은 1000℃ 이상의 고온으로 가열되기도 하고, 그러한 고온의 반도체 웨이퍼의 냉각에는 상당한 장시간을 필요로 한다. 이 때문에, 플래시 가열 자체가 단시간에 완료했다고 해도, 그 후의 냉각 처리에 장시간을 필요로 하게 되고, 냉각 시간이 율속 요인이 되어 장치 전체의 스루풋은 낮아진다는 문제가 생기고 있었다.
이 때문에, 특허 문헌 1에 개시되는 장치 구성에 쿨 챔버를 2개 설치하고, 그들에 교대로 반도체 웨이퍼를 반송하는 것에 의해서 스루풋의 저하를 억제하는 것이 생각된다. 그러나, 쿨 챔버를 2개 설치하면 처리 전의 미처리 반도체 웨이퍼도 쿨 챔버를 통과하게 되기 때문에, 가열 처리 후의 고온의 반도체 웨이퍼가 쿨 챔버에 반입되었을 때에, 챔버 내의 잔류 산소 농도가 높고, 그 고온의 반도체 웨이퍼가 산화된다는 새로운 문제가 생길 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 가열 처리 후의 기판의 산화를 방지할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 기판에 광을 조사하는 것에 의해서 해당 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 미처리 기판을 대기 분위기에 노출된 인덱서부로부터 상기 인덱서부에 제1 게이트 밸브를 개재하여 접속된 냉각 챔버에 반입하는 제1 반입 공정과, 상기 미처리 기판을 상기 냉각 챔버로부터 상기 냉각 챔버에 제2 게이트 밸브를 개재하여 접속된 반송 챔버에 반출하는 제1 반출 공정과, 상기 미처리 기판을 상기 반송 챔버로부터 상기 반송 챔버에 접속된 처리 챔버에 반송하는 반송 공정과, 상기 처리 챔버에서 상기 미처리 기판에 가열 처리를 행하는 열처리 공정과, 상기 처리 챔버에서 가열 처리가 행해진 처리 후의 기판을 상기 반송 챔버를 경유하여 상기 냉각 챔버에 반입하는 제2 반입 공정과, 상기 냉각 챔버에서 상기 처리 후의 기판을 냉각하는 냉각 공정과, 상기 냉각 챔버에서 냉각된 상기 처리 후의 기판을 상기 냉각 챔버로부터 상기 인덱서부에 반출하는 제2 반출 공정을 구비하고, 상기 냉각 챔버에는, 제1 공급 유량 또는 상기 제1 공급 유량보다도 큰 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급되고, 상기 냉각 챔버로부터는 제1 배기 유량 또는 상기 제1 배기 유량보다도 큰 제2 배기 유량으로 분위기가 배기되며, 적어도 상기 미처리 기판이 상기 냉각 챔버에 반입되고 나서 소정 시간은 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 미처리 기판을 상기 냉각 챔버로부터 반출하기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제1 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제1 배기 유량으로 배기를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 처리 후의 기판을 상기 냉각 챔버로부터 반출하기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 냉각 챔버 내의 기압은, 상기 반송 챔버 내의 기압보다도 낮고, 또한 대기압보다도 높게 유지되는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5의 발명은, 기판에 광을 조사하는 것에 의해서 해당 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서, 대기 분위기에 노출된 인덱서부와, 상기 인덱서부와 제1 게이트 밸브를 개재하여 접속되어 기판을 냉각하는 냉각 챔버와, 상기 냉각 챔버와 제2 게이트 밸브를 개재하여 접속된 반송 챔버와, 상기 반송 챔버와 접속되어 기판에 가열 처리를 행하는 처리 챔버와, 상기 냉각 챔버에 제1 공급 유량 또는 상기 제1 공급 유량보다도 큰 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 냉각 챔버로부터 제1 배기 유량 또는 상기 제1 배기 유량보다도 큰 제2 배기 유량으로 분위기를 배기하는 배기부와, 상기 가스 공급부에 의한 공급 유량 및 상기 배기부에 의한 배기 유량을 제어하는 제어부를 구비하고, 미처리 기판은 상기 인덱서부로부터 상기 냉각 챔버, 상기 반송 챔버의 순서로 경유하여 상기 처리 챔버에 반송되고, 상기 처리 챔버에서 가열 처리가 행해진 처리 후의 기판은 상기 처리 챔버로부터 상기 반송 챔버, 상기 냉각 챔버의 순서로 경유하여 상기 인덱서부에 반송되며, 상기 제어부는, 적어도 상기 미처리 기판이 상기 냉각 챔버에 반입되고 나서 소정 시간은 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기가 행해지도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 6의 발명은, 청구항 5의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 미처리 기판이 상기 냉각 챔버로부터 반출되기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제1 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제1 배기 유량으로 배기가 행해지도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 7의 발명은, 청구항 5의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리 후의 기판이 상기 냉각 챔버로부터 반출되기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기가 행해지도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 8의 발명은, 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 하나의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 냉각 챔버 내의 기압은, 상기 반송 챔버 내의 기압보다도 낮고, 또한, 대기압보다도 높게 유지되는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 4의 발명에 의하면, 적어도 미처리 기판이 냉각 챔버에 반입되고 나서 소정 시간은 냉각 챔버에 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 냉각 챔버로부터 제2 배기 유량으로 배기를 행하기 때문에, 미처리 기판의 반입에 수반하여 급격하게 상승한 냉각 챔버 내의 산소 농도는 신속히 저하되고, 가열 처리 후의 기판의 산화를 방지할 수 있다.
특히, 청구항 2의 발명에 의하면, 미처리 기판을 냉각 챔버로부터 반출하기 전에, 냉각 챔버에 제1 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 냉각 챔버로부터 제1 배기 유량으로 배기를 행하기 때문에, 미처리 기판을 반출할 때의 냉각 챔버로부터 반송 챔버로의 분위기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다.
특히, 청구항 3의 발명에 의하면, 처리 후의 기판을 냉각 챔버로부터 반출하기 전에, 냉각 챔버에 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 냉각 챔버로부터 제2 배기 유량으로 배기를 행하기 때문에, 처리 후의 기판을 반출할 때의 인덱서부로부터 냉각 챔버로의 대기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다.
청구항 5 내지 청구항 8의 발명에 의하면, 적어도 미처리 기판이 냉각 챔버에 반입되고 나서 소정 시간은 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 냉각 챔버로부터 제2 배기 유량으로 배기가 행해지기 때문에, 미처리 기판의 반입에 수반하여 급격하게 상승한 냉각 챔버 내의 산소 농도는 신속히 저하되고, 가열 처리 후의 기판의 산화를 방지할 수 있다.
특히, 청구항 6의 발명에 의하면, 미처리 기판이 냉각 챔버로부터 반출되기 전에, 냉각 챔버에 제1 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 냉각 챔버로부터 제1 배기 유량으로 배기가 행해지기 때문에, 미처리 기판을 반출할 때의 냉각 챔버로부터 반송 챔버로의 분위기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다.
특히, 청구항 7의 발명에 의하면, 처리 후의 기판이 냉각 챔버로부터 반출되기 전에, 냉각 챔버에 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 냉각 챔버로부터 제2 배기 유량으로 배기가 행해지기 때문에, 처리 후의 기판을 반출할 때의 인덱서부로부터 냉각 챔버로의 대기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 열처리 장치의 정면도이다.
도 3은 열처리부의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 4는 유지부의 전체 외관을 나타내는 사시도이다.
도 5는 서셉터의 평면도이다.
도 6은 서셉터의 단면도이다.
도 7은 이재(移載) 기구의 평면도이다.
도 8은 이재 기구의 측면도이다.
도 9는 복수의 할로겐 램프의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 10은 냉각부의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은 제1 쿨 챔버에 대한 질소 가스의 공급 유량 및 배기 유량의 변화를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태에 대해 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)의 전체 개략 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)를 나타내는 평면도이며, 도 2는 그 정면도이다. 열처리 장치(100)는 기판으로서 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)에 플래시 광을 조사하여 그 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 플래시 램프 어닐 장치이다. 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 사이즈는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 φ300 mm나 φ450 mm이다. 열처리 장치(100)에 반입되기 전의 반도체 웨이퍼(W)에는 불순물이 주입되어 있고, 열처리 장치(100)에 의한 가열 처리에 의해서 주입된 불순물의 활성화 처리가 실행된다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에 있어서는, 이해의 용이함을 위해서, 필요에 따라서 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 그리고 있다. 또, 도 1~도 3의 각 도면에 있어서는, 그러한 방향 관계를 명확하게 하기 위해 Z축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 첨부하고 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 열처리 장치(100)는 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 외부로부터 장치 내에 반입함과 함께 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)를 장치 외에 반출하기 위한 인덱서부(101), 미처리 반도체 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 얼라이먼트부(230), 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각을 행하는 2개의 냉각부(130, 140), 반도체 웨이퍼(W)에 플래시 가열 처리를 실시하는 열처리부(160) 및 냉각부(130, 140) 및 열처리부(160)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도(受渡)를 행하는 반송 로봇(150)을 구비한다. 또, 열처리 장치(100)는 상기의 각 처리부에 설치된 동작 기구 및 반송 로봇(150)을 제어하여 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열 처리를 진행시키는 제어부(3)를 구비한다.
인덱서부(101)는 복수의 캐리어(C)(본 실시 형태에서는 2개)를 나열하여 올려 놓는 로드 포트(110)와, 각 캐리어(C)로부터 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 취출함과 함께, 각 캐리어(C)에 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)를 수납하는 수도(受渡) 로봇(120)을 구비하고 있다. 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)는 무인 반송차(AGV, OHT) 등에 의해서 반송되어 로드 포트(110)에 올려 놓아짐과 함께, 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)는 무인 반송차에 의해서 로드 포트(110)로부터 들고 가게 된다.
또, 로드 포트(110)에 있어서는, 수도 로봇(120)이 캐리어(C)에 대해서 임의의 반도체 웨이퍼(W)의 출입을 행할 수 있도록, 캐리어(C)가 도 2의 화살표 CU로 나타내는 바와 같이 승강 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 캐리어(C)의 형태로서는, 반도체 웨이퍼(W)를 밀폐 공간에 수납하는 FOUP(front opening unified pod) 외에, SMIF(Standard Mechanical Inter Face) 포드나 수납한 반도체 웨이퍼(W)를 외기에 노출하는 OC(open cassette)여도 된다.
또, 수도 로봇(120)은, 도 1의 화살표 120S로 나타내는 바와 같은 슬라이드 이동, 화살표 120R로 나타내는 바와 같은 선회 동작 및 승강 동작이 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 수도 로봇(120)은, 2개의 캐리어(C)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 출입을 행함과 함께, 얼라이먼트부(230) 및 2개의 냉각부(130, 140)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행한다. 수도 로봇(120)에 의한 캐리어(C)에 대한 반도체 웨이퍼(W)의 출입은, 핸드(121)의 슬라이드 이동, 및, 캐리어(C)의 승강 이동에 의해 행해진다. 또, 수도 로봇(120)과 얼라이먼트부(230) 또는 냉각부(130, 140)와의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는, 핸드(121)의 슬라이드 이동, 및, 수도 로봇(120)의 승강 동작에 의해서 행해진다.
얼라이먼트부(230)는, Y축 방향을 따른 인덱서부(101)의 측방에 설치되어 있다. 얼라이먼트부(230)는 반도체 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시켜 플래시 가열에 적절한 방향을 향하는 처리부이다. 얼라이먼트부(230)는, 알루미늄 합금제의 하우징인 얼라이먼트 챔버(231)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 지지하여 회전시키는 기구, 및, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 형성된 노치나 오리엔테이션 플랫 등을 광학적으로 검출하는 기구 등을 마련하여 구성된다.
얼라이먼트부(230)로의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 수도 로봇(120)에 의해서 행해진다. 수도 로봇(120)으로부터 얼라이먼트 챔버(231)로는 웨이퍼 중심이 소정의 위치에 위치하도록 반도체 웨이퍼(W)가 건네진다. 얼라이먼트부(230)에서는, 인덱서부(101)로부터 수취한 반도체 웨이퍼(W)의 중심부를 회전 중심으로서 연직 방향 축둘레로 회전시키고, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다. 방향 조정이 종료된 반도체 웨이퍼(W)는 수도 로봇(120)에 의해서 얼라이먼트 챔버(231)로부터 취출된다.
반송 로봇(150)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 반송 공간으로서 반송 로봇(150)을 수용하는 반송 챔버(170)가 설치되어 있다. 그 반송 챔버(170)의 3측(方)에 열처리부(160)의 처리 챔버(6), 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 및 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)가 연통 접속되어 있다.
열처리 장치(100)의 주요부인 열처리부(160)는, 예비 가열을 행한 반도체 웨이퍼(W)에 크세논 플래시 램프(FL)로부터의 섬광(플래시 광)을 조사하여 플래시 가열 처리를 행하는 기판 처리부이다. 열처리부(160)의 구성에 대해서는 후에 더욱 상세하게 설명한다.
2개의 냉각부(130, 140)는, 대체로 동일한 구성을 구비한다. 도 10은, 냉각부(130)의 구성을 나타내는 도면이다. 냉각부(130)는, 알루미늄 합금제의 하우징인 제1 쿨 챔버(131)(냉각 챔버)의 내부에, 금속제의 냉각 플레이트(132)를 구비한다. 냉각 플레이트(132)의 상면에는 석영판(133)이 올려 놓아진다. 냉각 플레이트(132)는, 펠티에 소자 또는 항온수 순환에 의해서 상온(약 23℃)으로 온조(溫調)되어 있다. 열처리부(160)에서 플래시 가열 처리가 실시된 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)에 반입되었을 때에는, 당해 반도체 웨이퍼(W)는 석영판(133)에 올려 놓아져 냉각된다. 또, 제1 쿨 챔버(131) 내에는, 그 내부 공간의 산소 농도를 측정하는 산소 농도계(135)가 설치되어 있다.
제1 쿨 챔버(131)에는, 반도체 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 2개의 개구가 설치되어 있다. 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(181)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 반송 챔버(170)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(183)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 즉, 제1 쿨 챔버(131)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(181)를 개재하여 접속되고, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(183)를 개재하여 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제1 쿨 챔버(131) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(181)가 개방된다. 또, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(183)가 개방된다. 게이트 밸브(181) 및 게이트 밸브(183)가 폐쇄되어 있을 때에는, 제1 쿨 챔버(131)의 내부가 밀폐 공간이 된다.
또, 냉각부(130)는 제1 쿨 챔버(131)에 질소 가스(N2)를 공급하는 가스 공급부(250), 및, 제1 쿨 챔버(131)로부터 배기를 행하는 배기부(260)을 구비한다. 가스 공급부(250)는, 공급 배관(251), 매스 플로우 컨트롤러(252) 및 질소 가스 공급원(253)을 구비한다. 공급 배관(251)의 선단은 제1 쿨 챔버(131)에 접속되고, 기단은 질소 가스 공급원(253)에 접속되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(252)는, 공급 배관(251)의 경로 중에 설치되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(252)는, 질소 가스 공급원(253)으로부터 제1 쿨 챔버(131)에 공급하는 질소 가스의 유량을 조정할 수 있고, 본 실시 형태에 있어서는 대공급 유량(예를 들면 120리터/분) 또는 소공급 유량(예를 들면 20리터/분)으로 전환한다. 즉, 가스 공급부(250)는 제1 쿨 챔버(131)에 대공급 유량 또는 소공급 유량으로 질소 가스를 공급한다.
배기부(260)는 배기관(261), 메인 밸브(263), 보조 밸브(262) 및 배기 기구(264)를 구비한다. 배기관(261)의 선단은 제1 쿨 챔버(131)에 접속되고, 기단은 배기 기구(264)에 접속되어 있다. 배기관(261)의 기단측은, 메인 배기관(261a)과 보조 배기관(261b)의 2갈래로 분기되어 있고, 그러한 메인 배기관(261a) 및 보조 배기관(261b)의 각각이 배기 기구(264)에 접속된다. 메인 밸브(263)는 메인 배기관(261a)의 경로 도중에 설치되고, 보조 밸브(262)는 보조 배기관(261b)의 경로 도중에 설치된다.
메인 배기관(261a)과 보조 배기관(261b)에서는 배관 직경이 상이하다. 메인 배기관(261a)의 배관 직경은 보조 배기관(261b)의 배관 직경보다도 크다. 즉, 메인 배기관(261a)을 사용한 배기 경로와 보조 배기관(261b)을 사용한 배기 경로에서는 배기의 컨덕턴스가 상이하다. 본 실시 형태에 있어서는, 보조 밸브(262)는 상시 개방되어 있음에 대하여, 메인 밸브(263)의 개폐는 적절하게 전환된다. 메인 밸브(263) 및 보조 밸브(262)의 쌍방이 개방되어 있을 때에는, 제1 쿨 챔버(131) 내의 분위기가 대배기 유량으로 배기되게 된다. 한편, 메인 밸브(263)가 폐쇄되고 보조 밸브(262)만이 개방되어 있을 때에는, 제1 쿨 챔버(131) 내의 분위기가 소배기 유량으로 배기되게 된다. 즉, 배기부(260)는 제1 쿨 챔버(131)로부터 대배기 유량 또는 소배기 유량으로 분위기를 배기한다. 또한, 질소 가스 공급원(253) 및 배기 기구(264)는, 열처리 장치(100)에 설치된 기구여도 되고, 열처리 장치(100)가 설치되는 공장의 유틸리티여도 된다.
냉각부(140)도 냉각부(130)와 대체로 동일한 구성을 구비한다. 즉, 냉각부(140)는 알루미늄 합금제의 하우징인 제2 쿨 챔버(141)의 내부에, 금속제의 냉각 플레이트와, 그 상면에 올려 놓아진 석영판을 구비한다. 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(182)를 개재하여 접속되고, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(184)를 개재하여 접속되어 있다(도 1). 또, 냉각부(140)도, 전술한 가스 공급부(250) 및 배기부(260)와 동일한 급배기 기구를 구비한다.
반송 챔버(170)에 설치된 반송 로봇(150)은, 연직 방향을 따른 축을 중심으로 화살표 150R로 나타내는 바와 같이 선회 가능하게 된다. 반송 로봇(150)은, 복수의 아암 세그먼트로 이루어지는 2개의 링크 기구를 갖고, 그러한 2개의 링크 기구의 선단에는 각각 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a, 151b)가 설치되어 있다. 이러한 반송 핸드(151a, 151b)는 상하에 소정의 피치만큼 떨어져 배치되고, 링크 기구에 의해 각각 독립하여 동일 수평 방향으로 직선적으로 슬라이드 이동 가능으로 되어 있다. 또, 반송 로봇(150)은, 2개의 링크 기구가 설치되는 베이스를 승강 이동함으로써, 소정의 피치만큼 떨어진 상태인 채 2개의 반송 핸드(151a, 151b)를 승강 이동시킨다.
반송 로봇(150)이 제1 쿨 챔버(131), 제2 쿨 챔버(141) 또는 열처리부(160)의 처리 챔버(6)를 수도 상대로 하여 반도체 웨이퍼(W)의 수도(출입)를 행할 때에는, 우선, 양 반송 핸드(151a, 151b)가 수도 상대와 대향하도록 선회하고, 그 후 (또는 선회하고 있는 동안에) 승강 이동하여 어느 하나의 반송 핸드가 수도 상대와 반도체 웨이퍼(W)를 수도하는 높이에 위치한다. 그리고, 반송 핸드(151a(151b))를 수평 방향으로 직선적으로 슬라이드 이동시켜 수도 상대와 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행한다.
반송 로봇(150)과 수도 로봇(120)과의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 냉각부(130, 140)을 개재하여 행해진다. 즉, 2개의 냉각부(130, 140)는 반송 로봇(150)과 수도 로봇(120) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 수도하기 위한 패스로서도 기능하는 것이다. 구체적으로는, 반송 로봇(150) 또는 수도 로봇(120) 중 한쪽이 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 건네준 반도체 웨이퍼(W)를 다른쪽이 수취하는 것에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도가 행해진다.
전술한 바와 같이, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101) 사이에는 각각 게이트 밸브(181, 182)가 설치되어 있다. 또, 반송 챔버(170)와 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141) 사이에는 각각 게이트 밸브(183, 184)가 설치되어 있다. 또한, 반송 챔버(170)와 열처리부(160)의 처리 챔버(6) 사이에는 게이트 밸브(185)가 설치되어 있다. 열처리 장치(100) 내에서 반도체 웨이퍼(W)가 반송될 때에는, 적절하게 이러한 게이트 밸브가 개폐된다.
또, 반송 챔버(170) 및 얼라이먼트 챔버(231)에도 가스 공급부로부터 질소 가스가 공급됨과 함께, 그러한 내부의 분위기가 배기부에 의해서 배기된다(모두 도 시 생략).
다음에, 열처리부(160)의 구성에 대해 설명한다. 도 3은, 열처리부(160)의 구성을 나타내는 종단면도이다. 열처리부(160)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수용하여 가열 처리를 행하는 처리 챔버(6)와, 복수의 플래시 램프(FL)를 내장하는 플래시 램프 하우스(5)와, 복수의 할로겐 램프(HL)를 내장하는 할로겐 램프 하우스(4)를 구비한다. 처리 챔버(6)의 상측에 플래시 램프 하우스(5)가 설치됨과 함께, 하측에 할로겐 램프 하우스(4)가 설치되어 있다. 또, 열처리부(160)는 처리 챔버(6)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 유지하는 유지부(7)와, 유지부(7)와 반송 로봇(150) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행하는 이재 기구(10)를 구비한다.
처리 챔버(6)는, 통형상의 챔버 측부(61)의 상하에 석영제의 챔버창을 장착하여 구성되어 있다. 챔버 측부(61)는 상하가 개구된 개략 통형상을 가지고 있고, 상측 개구에는 상측 챔버창(63)이 장착되어 폐색되며, 하측 개구에는 하측 챔버창(64)이 장착되어 폐색되어 있다. 처리 챔버(6)의 천정부를 구성하는 상측 챔버창(63)은, 석영에 의해 형성된 원판형상 부재이며, 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시 광을 처리 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다. 또, 처리 챔버(6)의 마루부를 구성하는 하측 챔버창(64)도, 석영에 의해 형성된 원판형상 부재이며, 할로겐 램프(HL)로부터의 광을 처리 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다.
또, 챔버 측부(61)의 내측의 벽면의 상부에는 반사 링(68)이 장착되고, 하부에는 반사 링(69)이 장착되어 있다. 반사 링(68, 69)은 모두 원환형상으로 형성되어 있다. 상측의 반사 링(68)은, 챔버 측부(61)의 상측으로부터 끼워 넣어짐으로써 장착된다. 한편, 하측의 반사 링(69)은, 챔버 측부(61)의 하측으로부터 끼워 넣어져, 도시 생략의 나사로 고정함으로써 장착된다. 즉, 반사 링(68, 69)은 모두 착탈 가능하게 챔버 측부(61)에 장착되는 것이다. 처리 챔버(6)의 내측 공간, 즉 상측 챔버창(63), 하측 챔버창(64), 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)에 의해서 둘러싸이는 공간이 열처리 공간(65)으로서 규정된다.
챔버 측부(61)에 반사 링(68, 69)이 장착됨으로써, 처리 챔버(6)의 내벽면에 오목부(62)가 형성된다. 즉, 챔버 측부(61)의 내벽면 중 반사 링(68, 69)이 장착되어 있지 않은 중앙 부분과, 반사 링(68)의 하단면과, 반사 링(69)의 상단면으로 둘러싸인 오목부(62)가 형성된다. 오목부(62)는, 처리 챔버(6)의 내벽면에 수평 방향을 따라서 원환형상으로 형성되고, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)를 둘러싼다. 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)은, 강도와 내열성이 우수한 금속재료(예를 들면, 스테인레스 스틸)로 형성되어 있다.
또, 챔버 측부(61)에는, 처리 챔버(6)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 반송 개구부(노구(爐口))(66)가 설치되어 있다. 반송 개구부(66)는, 게이트 밸브(185)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 반송 개구부(66)는 오목부(62)의 외주면에 연통 접속되어 있다. 이 때문에, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 개방하고 있을 때에는, 반송 개구부(66)로부터 오목부(62)를 통과하여 열처리 공간(65)으로의 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 열처리 공간(65)으로부터의 반도체 웨이퍼(W)의 반출을 행할 수 있다. 또, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 폐쇄하면 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)이 밀폐 공간이 된다.
또, 처리 챔버(6)의 내벽 상부에는 열처리 공간(65)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(81)이 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(81)은, 오목부(62)보다도 상측 위치에 설치되어 있고, 반사 링(68)에 설치되어 있어도 된다. 가스 공급 구멍(81)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원환형상으로 형성된 완충 공간(82)을 개재하여 가스 공급관(83)에 연통 접속되어 있다. 가스 공급관(83)은 처리 가스 공급원(85)에 접속되고 있다. 또, 가스 공급관(83)의 경로 도중에는 밸브(84)가 사이에 삽입되어 있다. 밸브(84)가 개방되면, 처리 가스 공급원(85)으로부터 완충 공간(82)에 처리 가스가 송급된다. 완충 공간(82)에 유입한 처리 가스는, 가스 공급 구멍(81)보다도 유체 저항이 작은 완충 공간(82) 내를 퍼지도록 흘러 가스 공급 구멍(81)으로부터 열처리 공간(65) 내로 공급된다. 처리 가스로서는, 질소(N2) 등의 불활성 가스, 또는, 수소(H2), 암모니아(NH3) 등의 반응성 가스를 이용할 수 있다(본 실시 형태에서는 질소).
한편, 처리 챔버(6)의 내벽 하부에는 열처리 공간(65) 내의 기체를 배기하는 가스 배기 구멍(86)이 설치되어 있다. 가스 배기 구멍(86)은, 오목부(62)보다도 하측 위치에 설치되어 있고, 반사 링(69)에 설치되어 있어도 된다. 가스 배기 구멍(86)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원환형상으로 형성된 완충 공간(87)을 개재하여 가스 배기관(88)에 연통 접속되어 있다. 가스 배기관(88)은 배기 기구(190)에 접속되어 있다. 또, 가스 배기관(88)의 경로 도중에는 밸브(89)가 사이에 삽입되어 있다. 밸브(89)가 개방되면, 열처리 공간(65)의 기체가 가스 배기 구멍(86)으로부터 완충 공간(87)을 거쳐 가스 배기관(88)으로 배출된다. 또한, 가스 공급 구멍(81) 및 가스 배기 구멍(86)은, 처리 챔버(6)의 둘레방향을 따라서 복수 설치되어 있어도 되고, 슬릿형상의 것이어도 된다. 또, 처리 가스 공급원(85) 및 배기 기구(190)는 열처리 장치(100)에 설치된 기구여도 되고, 열처리 장치(100)가 설치되는 공장의 유틸리티여도 된다.
또, 반송 개구부(66)의 선단에도 열처리 공간(65) 내의 기체를 배출하는 가스 배기관(191)이 접속되어 있다. 가스 배기관(191)은 밸브(192)를 개재하여 배기 기구(190)에 접속되어 있다. 밸브(192)를 개방함으로써, 반송 개구부(66)를 개재하여 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다.
도 4는, 유지부(7)의 전체 외관을 나타내는 사시도이다. 유지부(7)는, 기대(基臺) 링(71), 연결부(72) 및 서셉터(74)를 구비하여 구성된다. 기대 링(71), 연결부(72) 및 서셉터(74)는 모두 석영으로 형성되어 있다. 즉, 유지부(7)의 전체가 석영으로 형성되어 있다.
기대 링(71)은 원환형상으로부터 일부가 결핍한 원호형상의 석영 부재이다. 이 결핍 부분은, 후술하는 이재 기구(10)의 이재 아암(11)과 기대 링(71)의 간섭을 막기 위해서 설치되어 있다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 바닥면에 올려 놓아짐으로써, 처리 챔버(6)의 벽면에 지지되게 된다(도 3 참조). 기대 링(71)의 상면에, 그 원환형상의 둘레방향을 따라서 복수의 연결부(72)(본 실시 형태에서는 4개)가 세워 설치된다. 연결부(72)도 석영의 부재이며, 용접에 의해서 기대 링(71)에 고착된다.
서셉터(74)는 기대 링(71)에 설치된 4개의 연결부(72)에 의해서 지지된다. 도 5는, 서셉터(74)의 평면도이다. 또, 도 6은, 서셉터(74)의 단면도이다. 서셉터(74)는, 유지 플레이트(75), 가이드 링(76) 및 복수의 기판 지지 핀(77)을 구비한다. 유지 플레이트(75)는, 석영으로 형성된 대략 원형의 평판형상 부재이다. 유지 플레이트(75)의 직경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 크다. 즉, 유지 플레이트(75)는, 반도체 웨이퍼(W)보다도 큰 평면 사이즈를 가진다.
유지 플레이트(75)의 상면 주연부에 가이드 링(76)이 설치되어 있다. 가이드 링(76)은, 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 큰 내직경을 가지는 원환형상의 부재이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300 mm인 경우, 가이드 링(76)의 내직경은 φ320 mm이다. 가이드 링(76)의 내주는, 유지 플레이트(75)로부터 위쪽을 향해서 넓어지는 테이퍼면으로 되어 있다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)와 동일한 석영으로 형성된다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용착하도록 해도 되고, 별도 가공한 핀 등에 의해서 유지 플레이트(75)에 고정하도록 해도 된다. 혹은, 유지 플레이트(75)와 가이드 링(76)을 일체의 부재로서 가공하도록 해도 된다.
유지 플레이트(75)의 상면 중 가이드 링(76)보다도 내측의 영역이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 평면형상의 유지면(75a)이 된다. 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)에는, 복수의 기판 지지 핀(77)이 세워 설치되고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 유지면(75a)의 외주원(가이드 링(76)의 내주원)과 동심원의 둘레 상을 따라서 30°마다 계 12개의 기판 지지 핀(77)이 세워 설치되고 있다. 12개의 기판 지지 핀(77)을 배치한 원의 직경(대향하는 기판 지지 핀(77)간의 거리)은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 작고, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300 mm이면 φ270 mm~φ280 mm(본 실시 형태에서는 φ270 mm)이다. 각각의 기판 지지 핀(77)은 석영으로 형성되어 있다. 복수의 기판 지지 핀(77)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용접에 의해서 설치하도록 해도 되고, 유지 플레이트(75)와 일체로 가공하도록 해도 된다.
도 4로 되돌아와, 기대 링(71)에 세워 설치된 4개의 연결부(72)와 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 주연부가 용접에 의해서 고착된다. 즉, 서셉터(74)와 기대 링(71)은 연결부(72)에 의해서 고정적으로 연결되어 있다. 이러한 유지부(7)의 기대 링(71)이 처리 챔버(6)의 벽면에 지지되는 것에 의해서, 유지부(7)가 처리 챔버(6)에 장착된다. 유지부(7)가 처리 챔버(6)에 장착된 상태에 있어서는, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)는 수평 자세(법선이 연직 방향과 일치하는 자세)가 된다. 즉, 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)은 수평면이 된다.
처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)는, 처리 챔버(6)에 장착된 유지부(7)의 서셉터(74) 상에 수평 자세로 올려 놓아져 유지된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 12개의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 보다 엄밀하게는, 12개의 기판 지지 핀(77)의 상단부가 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 접촉하여 당해 반도체 웨이퍼(W)를 지지한다. 12개의 기판 지지 핀(77)의 높이(기판 지지 핀(77)의 상단으로부터 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)까지의 거리)는 균일하기 때문에, 12개의 기판 지지 핀(77)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 지지할 수 있다.
또, 반도체 웨이퍼(W)는 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)으로부터 소정의 간격을 두고 지지되게 된다. 기판 지지 핀(77)의 높이보다도 가이드 링(76)의 두께 쪽이 크다. 따라서, 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 수평 방향의 위치 어긋남은 가이드 링(76)에 의해서 방지된다.
또, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 상하로 관통하여 개구부(78)가 형성되어 있다. 개구부(78)는, 방사 온도계(20)(도 3 참조)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사되는 방사광(적외광)을 수광하기 위해서 설치되어 있다. 즉, 방사 온도계(20)가 개구부(78)을 개재하여 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 광을 수광하고, 따로 놓인 디텍터에 의해서 그 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 측정된다. 또한, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 후술하는 이재 기구(10)의 리프트 핀(12)이 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위해서 관통하는 4개의 관통 구멍(79)이 뚫어 설치되어 있다.
도 7은, 이재 기구(10)의 평면도이다. 또, 도 8은, 이재 기구(10)의 측면도이다. 이재 기구(10)는 2개의 이재 아암(11)을 구비한다. 이재 아암(11)은, 대체로 원환형상의 오목부(62)를 따르는 원호형상으로 되어 있다. 각각의 이재 아암(11)에는 2개의 리프트 핀(12)이 세워 설치되어 있다. 각 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해서 회동 가능하게 되어 있다. 수평 이동 기구(13)는, 한 쌍의 이재 아암(11)을 유지부(7)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 이재를 행하는 이재 동작 위치(도 7의 실선 위치)와 유지부(7)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 평면에서 보아 겹치지 않는 퇴피 위치(도 7의 2점 쇄선 위치) 사이에서 수평 이동시킨다. 수평 이동 기구(13)로서는, 개별의 모터에 의해서 각 이재 아암(11)을 각각 회동시키는 것이어도 되고, 링크 기구를 이용하여 1개의 모터에 의해서 한 쌍의 이재 아암(11)을 연동시켜 회동시키는 것이어도 된다.
또, 한 쌍의 이재 아암(11)은, 승강 기구(14)에 의해서 수평 이동 기구(13)와 함께 승강 이동된다. 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에서 상승시키면, 합계 4개의 리프트 핀(12)이 서셉터(74)에 뚫어 설치된 관통 구멍(79)(도 4, 5 참조)을 통과하고, 리프트 핀(12)의 상단이 서셉터(74)의 상면으로부터 돌출된다. 한편, 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에서 하강시켜 리프트 핀(12)을 관통 구멍(79)으로부터 빼내고, 수평 이동 기구(13)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 열도록 이동시키면 각 이재 아암(11)이 퇴피 위치로 이동한다. 한 쌍의 이재 아암(11)의 퇴피 위치는, 유지부(7)의 기대 링(71)의 바로 위이다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 바닥면에 올려 놓아져 있기 때문에, 이재 아암(11)의 퇴피 위치는 오목부(62)의 내측이 된다. 또한, 이재 기구(10)의 구동부(수평 이동 기구(13) 및 승강 기구(14))가 설치되어 있는 부위의 근방에도 도시 생략의 배기 기구가 설치되어 있고, 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기가 처리 챔버(6)의 외부에 배출되도록 구성되어 있다.
도 3으로 되돌아와, 처리 챔버(6)의 상방에 설치된 플래시 램프 하우스(5)는, 하우징(51)의 내측에, 복수개(본 실시 형태에서는 30개)의 크세논 플래시 램프(FL)로 이루어지는 광원과, 그 광원의 상방을 덮도록 설치된 리플렉터(52)를 구비하여 구성된다. 또, 플래시 램프 하우스(5)의 하우징(51)의 바닥부에는 램프광 방사창(53)이 장착되어 있다. 플래시 램프 하우스(5)의 마루부를 구성하는 램프광 방사창(53)은 석영에 의해 형성된 판형상의 석영창이다. 플래시 램프 하우스(5)가 처리 챔버(6)의 상방에 설치됨으로써, 램프광 방사창(53)이 상측 챔버창(63)과 서로 대향하게 된다. 플래시 램프(FL)는 처리 챔버(6)의 상방으로부터 램프광 방사창(53) 및 상측 챔버창(63)을 개재하여 열처리 공간(65)에 플래시 광을 조사한다.
복수의 플래시 램프(FL)는, 각각이 장척의 원통형상을 가지는 막대형상 램프이며, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라서(즉 수평 방향을 따라서) 서로 평행이 되도록 평면형상으로 배열되어 있다. 따라서, 플래시 램프(FL)의 배열에 의해서 형성되는 평면도 수평면이다.
크세논 플래시 램프(FL)는, 그 내부에 크세논 가스가 봉입되어 그 양단부에 콘덴서에 접속된 양극 및 음극이 설치된 막대형상의 유리관(방전관)과, 해당 유리관의 외주면 상에 부설된 트리거 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체이기 때문에, 콘덴서에 전하가 축적되고 있었다고 해도 통상의 상태에서는 유리관 내에 전기는 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 인가하여 절연을 파괴한 경우에는, 콘덴서에 저장된 전기가 유리관 내에 순간적으로 흐르고, 그 때의 크세논의 원자 혹은 분자의 여기에 의해서 광이 방출된다. 이러한 크세논 플래시 램프(FL)에 있어서는, 미리 콘덴서에 저장되어 있던 정전 에너지가 0.1밀리세컨드 내지 100밀리세컨드라는 매우 짧은 광펄스로 변환되기 때문에, 할로겐 램프(HL)와 같은 연속 점등의 광원에 비해 매우 강한 광을 조사할 수 있다는 특징을 가진다. 즉, 플래시 램프(FL)는, 1초 미만의 매우 짧은 시간에서 순간적으로 발광하는 펄스 발광 램프이다. 또한, 플래시 램프(FL)의 발광 시간은, 플래시 램프(FL)에 전력 공급을 행하는 램프 전원의 코일 상수에 의해서 조정할 수 있다.
또, 리플렉터(52)는, 복수의 플래시 램프(FL)의 상방에 그들 전체를 덮도록 설치되어 있다. 리플렉터(52)의 기본적인 기능은, 복수의 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시 광을 열처리 공간(65)의 측으로 반사한다는 것이다. 리플렉터(52)는 알루미늄 합금판으로 형성되어 있고, 그 표면(플래시 램프(FL)를 바라보는 측의 면)은 블라스트 처리에 의해 조면화 가공이 실시되어 있다.
처리 챔버(6)의 하방에 설치된 할로겐 램프 하우스(4)는, 하우징(41)의 내측에 복수개(본 실시 형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 복수의 할로겐 램프(HL)는 처리 챔버(6)의 하방으로부터 하측 챔버창(64)을 개재하여 열처리 공간(65)으로의 광조사를 행한다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프(HL)의 배치를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 상하 2단에 각 20개씩의 할로겐 램프(HL)가 설치되어 있다. 각 할로겐 램프(HL)는 장척의 원통형상을 가지는 막대형상 램프이다. 상단, 하단 모두 20개의 할로겐 램프(HL)는, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라서(즉 수평 방향을 따라서) 서로 평행이 되도록 배열되어 있다. 따라서, 상단, 하단 모두 할로겐 램프(HL)의 배열에 의해서 형성되는 평면은 수평면이다.
또, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상단, 하단 모두 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다도 주연부에 대향하는 영역에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 설치 밀도가 높아져 있다. 즉, 상하단 모두, 램프 배열의 중앙부보다도 주연부 쪽이 할로겐 램프(HL)의 설치 피치가 짧다. 이 때문에, 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의한 가열시에 온도 저하가 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 의해 많은 광량의 조사를 행할 수 있다.
또, 상단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군과 하단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군이 격자형상으로 교차하도록 배열되어 있다. 즉, 상단의 각 할로겐 램프(HL)의 길이 방향과 하단의 각 할로겐 램프(HL)의 길이 방향이 직교하도록 합계 40개의 할로겐 램프(HL)가 설치되어 있다.
할로겐 램프(HL)는, 유리관 내부에 설치된 필라멘트에 통전함으로써 필라멘트를 백열화시켜 발광시키는 필라멘트 방식의 광원이다. 유리관의 내부에는, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스에 할로겐 원소(옥소, 취소 등)를 미량 도입한 기체가 봉입되어 있다. 할로겐 원소를 도입함으로써, 필라멘트의 파손을 억제하면서 필라멘트의 온도를 고온으로 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 할로겐 램프(HL)는, 통상의 백열 전구에 비해 수명이 길고 또한 강한 광을 연속적으로 조사할 수 있다는 특성을 가진다. 즉, 할로겐 램프(HL)는 적어도 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프이다. 또, 할로겐 램프(HL)는 막대형상 램프이기 때문에 장수명이며, 할로겐 램프(HL)를 수평 방향을 따르게 하여 배치함으로써 상방의 실리콘 기판(W)으로의 방사 효율이 우수한 것이 된다.
또, 할로겐 램프 하우스(4)의 하우징(41) 내에도, 2단의 할로겐 램프(HL)의 하측에 리플렉터(43)가 설치되어 있다(도 3). 리플렉터(43)는, 복수의 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광을 열처리 공간(65)의 측에 반사한다.
상기의 구성 이외에도 열처리부(160)는, 반도체 웨이퍼(W)의 열처리시에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터 발생하는 열에너지에 의한 할로겐 램프 하우스(4), 플래시 램프 하우스(5) 및 처리 챔버(6)의 과잉인 온도 상승을 방지하기 위해, 여러가지 냉각용의 구조를 구비하고 있다. 예를 들면, 처리 챔버(6)의 벽체에는 수냉관(도시 생략)이 설치되어 있다. 또, 할로겐 램프 하우스(4) 및 플래시 램프 하우스(5)는, 내부에 기체류를 형성하여 배열하는 공냉 구조로 되어 있다. 또, 상측 챔버창(63)과 램프광 방사창(53)의 간극에도 공기가 공급되어 플래시 램프 하우스(5) 및 상측 챔버창(63)을 냉각한다.
제어부(3)는, 열처리 장치(100)에 설치된 상기의 여러 가지의 동작 기구를 제어한다. 제어부(3)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부(3)는, 각종 연산 처리를 행하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 독출 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크를 구비하고 있다. 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행하는 것에 의해서 열처리 장치(100)에 있어서의 처리가 진행된다. 또한, 도 1에 있어서는, 인덱서부(101) 내에 제어부(3)를 나타내고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 제어부(3)는 열처리 장치(100) 내의 임의의 위치에 배치할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 처리 동작에 대해 설명한다. 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)는 이온 주입법에 의해 불순물(이온)이 첨가된 반도체 기판이다. 그 불순물의 활성화가 열처리 장치(100)에 의한 플래시 광조사 가열 처리(어닐)에 의해 실행된다. 여기에서는, 우선 열처리 장치(100)에 있어서의 대략의 반도체 웨이퍼(W)의 반송 순서와 열처리부(160)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리에 대해 설명한다.
우선, 불순물이 주입된 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 캐리어(C)에 복수매 수용된 상태로 인덱서부(101)의 로드 포트(110)에 올려 놓아진다. 그리고, 수도 로봇(120)이 캐리어(C)로부터 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 1매씩 취출하고, 얼라이먼트부(230)의 얼라이먼트 챔버(231)에 반입한다. 얼라이먼트 챔버(231)에서는, 반도체 웨이퍼(W)를 그 중심부를 회전 중심으로 하여 수평면 내에서 연직 방향축 둘레로 회전시키고, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다.
다음에, 인덱서부(101)의 수도 로봇(120)이 얼라이먼트 챔버(231)로부터 방향이 조정된 반도체 웨이퍼(W)를 취출하고, 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 또는 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)에 반입한다. 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 반입된 미처리 반도체 웨이퍼(W)는 반송 로봇(150)의 상측의 반송 핸드(151a)에 의해서 반송 챔버(170)에 반출된다. 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)를 거쳐 반송 챔버(170)에 이송될 때에는, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위한 패스로서 기능한다. 또한, 반도체 웨이퍼(W)의 반송의 타이밍에 맞추어, 당해 반도체 웨이퍼(W)가 반입된 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)의 분위기 제어를 행하는 것이지만, 그 상세에 대해서는 다시 후술한다.
반도체 웨이퍼(W)를 취출한 반송 로봇(150)은 열처리부(160)를 향하도록 선회한다. 계속해서, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170) 사이를 개방하고, 반송 로봇(150)이 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 처리 챔버(6)에 반입한다. 이 때에, 선행하는 가열 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6)에 존재하고 있는 경우에는, 하측의 반송 핸드(151b)에 의해서 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 취출하고 나서 상측의 반송 핸드(151a)에 의해서 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 처리 챔버(6)에 반입하여 웨이퍼 교체를 행한다. 그 후, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170) 사이를 폐쇄한다.
처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)에는, 할로겐 램프(HL)에 의해서 예비 가열이 행해진 후, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광조사에 의해서 플래시 가열 처리가 행해진다. 이 플래시 가열 처리에 의해 불순물의 활성화가 행해진다.
플래시 가열 처리가 종료한 후, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170) 사이를 재차 개방하고, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)에 의해서 처리 챔버(6)로부터 플래시 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반송 챔버(170)에 반출한다. 반도체 웨이퍼(W)를 취출한 반송 로봇(150)은, 처리 챔버(6)로부터 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)를 향하도록 선회한다. 또, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170) 사이를 폐쇄한다.
그 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)를 전진시켜 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 또는 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)에 반입한다. 이 때에, 당해 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131)를 거쳐 반송 챔버(170)에 반송되고 있는 경우에는, 당해 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131)에 반송한다. 한편, 당해 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제2 쿨 챔버(141)를 거쳐 반송 챔버(170)에 반송되고 있는 경우에는, 당해 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제2 쿨 챔버(141)에 반송한다. 즉, 반도체 웨이퍼(W)가 왕로(往路)에서 통과한 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 귀로(復路)에서도 반입되는 것이다.
또, 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 새로운 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 존재하고 있는 경우에는, 상측의 반송 핸드(151a)에 의해서 당해 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 취출하고 나서 하측의 반송 핸드(151b)에 의해서 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 반입하여 웨이퍼 교체를 행한다.
제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에서는, 플래시 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각 처리가 행해진다. 열처리부(160)의 처리 챔버(6)로부터 반출된 시점에서의 반도체 웨이퍼(W) 전체의 온도는 비교적 고온이기 때문에, 이것을 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에서 상온 근방에까지 냉각하는 것이다. 소정의 냉각 처리 시간이 경과한 후, 수도 로봇(120)이 냉각 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)로부터 반출하고 캐리어(C)로 반환한다. 캐리어(C)에 소정 매수의 처리 완료 반도체 웨이퍼(W)가 수용되면, 그 캐리어(C)는 인덱서부(101)의 로드 포트(110)로부터 반출된다.
열처리부(160)에 있어서의 플래시 가열 처리에 대하여 설명을 계속한다. 처리 챔버(6)로의 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 앞서, 급기를 위한 밸브(84)가 개방됨과 함께, 배기용의 밸브(89, 192)가 개방되어 처리 챔버(6) 내에 대한 급배기가 개시된다. 밸브(84)가 개방되면, 가스 공급 구멍(81)으로부터 열처리 공간(65)에 질소 가스가 공급된다. 또, 밸브(89)가 개방되면, 가스 배기 구멍(86)으로부터 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 이것에 의해, 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)의 상부로부터 공급된 질소 가스가 하방으로 흘러, 열처리 공간(65)의 하부로부터 배기된다.
또, 밸브(192)가 개방되는 것에 의해서, 반송 개구부(66)로부터도 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 또한, 도시 생략의 배기 기구에 의해서 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리부(160)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리시에는 질소 가스가 열처리 공간(65)에 계속적으로 공급되고 있고, 그 공급량은 처리 공정에 따라서 적절하게 변경된다.
계속해서, 게이트 밸브(185)가 열려 반송 개구부(66)가 개방되고, 반송 로봇(150)에 의해 반송 개구부(66)를 개재하여 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)에 반입된다. 반송 로봇(150)은, 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a)를 유지부(7)의 바로 위 위치까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동하여 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 관통 구멍(79)을 통과하여 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 상면으로부터 돌출하여 반도체 웨이퍼(W)를 수취한다. 이 때, 리프트 핀(12)은 기판 지지 핀(77)의 상단보다도 상방에까지 상승한다.
미처리 반도체 웨이퍼(W)가 리프트 핀(12)에 올려 놓아진 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151a)를 열처리 공간(65)으로부터 퇴출시키고, 게이트 밸브(185)에 의해서 반송 개구부(66)가 폐쇄된다. 그리고, 한 쌍의 이재 아암(11)이 하강함으로써, 반도체 웨이퍼(W)는 이재 기구(10)로부터 유지부(7)의 서셉터(74)에 수도되어 수평 자세로 하방에서 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)는, 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 또, 반도체 웨이퍼(W)는, 패턴 형성이 이루어져 불순물이 주입된 표면을 상면으로 하여 유지부(7)에 유지된다. 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 이면(표면과는 반대측의 주면)과 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)의 사이에는 소정의 간격이 형성된다. 서셉터(74)의 하방에까지 하강한 한 쌍의 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해서 퇴피 위치, 즉 오목부(62)의 내측에 퇴피한다.
반도체 웨이퍼(W)가 유지부(7)의 서셉터(74)에 의해서 수평 자세로 하방에서 유지된 후, 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등해 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다. 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 할로겐광은, 석영으로 형성된 하측 챔버창(64) 및 서셉터(74)를 투과하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 조사된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사를 받음으로써 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열되어 온도가 상승한다. 또한, 이재 기구(10)의 이재 아암(11)은 오목부(62)의 내측에 퇴피하고 있기 때문에, 할로겐 램프(HL)에 의한 가열의 장해가 되는 일은 없다.
할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 행할 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 방사 온도계(20)에 의해서 측정되고 있다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 개구부(78)를 개재하여 방사된 적외광을 방사 온도계(20)가 수광하여 승온 중인 웨이퍼 온도를 측정한다. 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의해서 승온하는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 예비 가열 온도 T1에 도달했는지 여부를 감시하면서, 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 즉, 제어부(3)는 방사 온도계(20)에 의한 측정값에 근거하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1이 되도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 피드백 제어한다. 예비 가열 온도 T1은, 반도체 웨이퍼(W)에 첨가된 불순물이 열에 의해 확산될 우려가 없는, 600℃ 내지 800℃ 정도로 된다(본 실시의 형태에서는 700℃).
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달한 후, 제어부(3)는 반도체 웨이퍼(W)를 그 예비 가열 온도 T1로 잠시 유지한다. 구체적으로는, 방사 온도계(20)에 의해서 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달한 시점에서 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정하고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 거의 예비 가열 온도 T1로 유지하고 있다.
이러한 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 행함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 전체를 예비 가열 온도 T1로 균일하게 승온하고 있다. 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에 있어서는, 보다 방열이 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다도 저하되는 경향이 있지만, 할로겐 램프 하우스(4)에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 설치 밀도는, 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다도 주연부에 대향하는 영역 쪽이 높아져 있다. 이 때문에, 방열이 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 조사되는 광량이 많아져, 예비 가열 단계에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 면내 온도 분포를 균일한 것으로 할 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달하여 소정 시간이 경과한 시점에서 플래시 램프(FL)가 반도체 웨이퍼(W)의 상면에 플래시 광조사를 행한다. 이 때, 플래시 램프(FL)로부터 방사되는 플래시 광의 일부는 직접 처리 챔버(6) 내로 향하고, 다른 일부는 일단 리플렉터(52)에 의해 반사되고 나서 처리 챔버(6) 내로 향하며, 이러한 플래시 광의 조사에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열이 행해진다.
플래시 가열은, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광(섬광) 조사에 의해 행해지기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 단시간에 상승시킬 수 있다. 즉, 플래시 램프(FL)로부터 조사되는 플래시 광은, 미리 콘덴서에 저장되어 있던 정전 에너지가 매우 짧은 광펄스로 변환된, 조사 시간이 0.1 밀리세컨드 이상 100 밀리세컨드 이하 정도의 매우 짧고 강한 섬광이다. 그리고, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광조사에 의해 플래시 가열되는 반도체 웨이퍼(W)의 상면 온도는, 순간적으로 1000℃ 이상의 처리 온도 T2까지 상승되고, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물이 활성화된 후, 상면 온도가 급속히 하강된다. 이와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 상면 온도를 매우 단시간에 승강시킬 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 열에 의한 확산을 억제하면서 불순물의 활성화를 행할 수 있다. 또한, 불순물의 활성화에 필요한 시간은 그 열확산에 필요한 시간과 비교하여 매우 짧기 때문에, 0.1 밀리세컨드 내지 100 밀리세컨드 정도의 확산이 생기지 않는 단시간이어도 활성화는 완료된다.
플래시 가열 처리가 종료한 후, 소정 시간 경과 후에 할로겐 램프(HL)가 소등된다. 이것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도 T1로부터 급속히 강온된다. 강온 중의 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 방사 온도계(20)에 의해서 측정되고, 그 측정 결과는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는 방사 온도계(20)의 측정 결과에서 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 온도까지 강온했는지 여부를 감시한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 이하까지 강온된 후, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 재차 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동하여 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 서셉터(74)의 상면으로부터 돌출하여 열처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(74)로부터 수취한다. 계속해서, 게이트 밸브(185)에 의해 폐쇄되어 있던 반송 개구부(66)가 개방되고, 리프트 핀(12) 상에 올려 놓아진 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 로봇(150)의 하측의 반송 핸드(151b)에 의해 반출된다. 반송 로봇(150)은, 하측의 반송 핸드(151b)를 리프트 핀(12)에 의해서 밀어 올려진 반도체 웨이퍼(W)의 바로 아래 위치에까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 한 쌍의 이재 아암(11)이 하강함으로써, 플래시 가열 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 핸드(151b)에 건네져 올려 놓아진다. 그 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)를 처리 챔버(6)로부터 퇴출시켜 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반출한다.
본 실시 형태에 있어서는, 미처리 기판으로서 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131)를 통과한 반도체 웨이퍼(W)는, 열처리부(160)에 있어서의 가열 처리 후에 처리 후 기판으로서 재차 제1 쿨 챔버(131)로 되돌아와 냉각된다. 동일하게, 미처리 기판으로서 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)를 통과한 반도체 웨이퍼(W)는, 열처리부(160)에 있어서의 가열 처리 후에 처리 후 기판으로서 재차 제2 쿨 챔버(141)로 되돌아와 냉각된다.
또, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)에 있어서는, 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 반송 챔버(170)에 반출되는 것과 거의 동시에 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반입된다는 반송 로봇(150)에 의한 웨이퍼 교체가 행해진다. 장치 외부와의 사이에서 캐리어(C)가 수도되는 인덱서부(101)는 대기 분위기에 노출되고 있다. 그 대기 분위기에 노출된 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131)(또는 제2 쿨 챔버(141))에 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 반입되면, 제1 쿨 챔버(131)의 내부에 대기 분위기가 혼입하여 산소 농도가 급격하게 상승하게 된다. 그 상태에서, 웨이퍼 교체가 행해지고, 가열 처리 후의 비교적 고온의 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)에 반입되면, 당해 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 산화될 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)의 반송의 타이밍에 맞추어, 가스 공급부(250) 및 배기부(260)에 의해서 제1 쿨 챔버(131) 내의 분위기를 조정하고 있다. 이하, 그 제1 쿨 챔버(131)에 있어서의 분위기 제어에 대해 설명한다. 또한, 이하는 제1 쿨 챔버(131)에 있어서의 분위기 제어에 대한 설명이지만, 제2 쿨 챔버(141)에 대해서도 동일하다.
도 11은, 제1 쿨 챔버(131)에 대한 질소 가스의 공급 유량 및 배기 유량의 변화를 나타내는 도면이다. 동 도면의 상단에는, 제1 쿨 챔버(131)에 대한 질소 가스의 공급 유량을 나타내고, 하단에는 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량을 나타낸다. 제1 쿨 챔버(131)에 대한 질소 가스의 공급 유량은 매스 플로우 컨트롤러(252)에 의해서 대공급 유량 또는 소공급 유량으로 전환된다. 한편, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량은 메인 밸브(263)의 개폐에 의해서 대배기 유량 또는 소배기 유량으로 전환된다.
우선, 제1 쿨 챔버(131) 내에 반도체 웨이퍼(W)가 존재하고 있지 않은 시각 t1에 질소 가스의 공급 유량을 대공급 유량으로 함과 함께, 배기 유량도 대배기 유량으로 전환한다. 이때에는, 게이트 밸브(181) 및 게이트 밸브(183)가 폐쇄되어 제1 쿨 챔버(131) 내는 밀폐 공간으로 되어 있다.
다음에, 시각 t2에 게이트 밸브(181)가 개방되고, 계속해서 시각 t3에 인덱서부(101)로부터 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131) 내에 반입된다. 이 때에, 대기 분위기에 노출된 인덱서부(101)로부터 수도 로봇(120)에 의해서 제1 쿨 챔버(131)에 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 반입되기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내에 대기 분위기가 혼입하게 된다. 무엇보다, 제1 쿨 챔버(131)에는 대공급 유량으로 질소 가스가 공급되고 있기 때문에, 제1 쿨 챔버(131)의 인덱서부(101)측의 개구로부터는 질소 가스가 흘러나와 인덱서부(101)로부터의 대기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다. 그런데도, 제1 쿨 챔버(131) 내로의 대기 분위기의 혼입을 완전히 막을 수는 없기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도는 수% 정도까지 급격하게 상승한다.
계속해서, 시각 t4에, 게이트 밸브(181)가 폐쇄되어 제1 쿨 챔버(131) 내는 밀폐 공간이 된다. 시각 t4로부터 소정 시간(예를 들면, 약 1분), 밀폐 공간이 된 제1 쿨 챔버(131) 내에는 대공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터 대배기 유량으로 분위기가 배기된다. 이것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 수반하여 제1 쿨 챔버(131) 내에 혼입한 산소는 신속하게 제1 쿨 챔버(131)로부터 배출되게 된다. 그 결과, 수% 정도까지 상승한 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도는 빠르게 1 ppm 이하까지 저하된다.
또, 제1 쿨 챔버(131) 내에 대공급 유량으로 질소 가스가 공급되면, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압이 반송 챔버(170) 내의 기압보다도 높아지고, 제1 쿨 챔버(131) 내의 분위기가 반송 챔버(170)에 누출하여 반송 챔버(170) 내의 산소 농도가 상승할 우려가 있다. 그러나, 제1 쿨 챔버(131)에는 대공급 유량으로 질소 가스를 공급하고 있지만, 그 제1 쿨 챔버(131)로부터는 대배기 유량으로 분위기의 배기를 행하고 있기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압은 반송 챔버(170) 내의 기압보다도 낮게 유지된다. 이 때문에, 제1 쿨 챔버(131)로부터 반송 챔버(170)로의 분위기의 누출은 방지된다.
그 후, 시각 t5에는 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량이 소공급 유량으로 전환됨과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량이 소배기 유량으로 전환된다. 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량이 소공급 유량으로 전환되면, 이번은 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압이 대기압보다도 낮아지고, 인덱서부(101)의 대기 분위기가 제1 쿨 챔버(131) 내에 누출할 우려가 있다. 그러나, 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량을 소공급 유량으로 전환함과 동시에, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량을 소배기 유량으로 전환하고 있기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압은 대기압보다도 높게 유지된다. 이 때문에, 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131)로의 대기 분위기의 누출은 방지된다.
다음에, 시각 t6에 게이트 밸브(183)가 개방되고, 제1 쿨 챔버(131)의 내부 공간과 반송 챔버(170) 내부 공간이 연통 상태가 된다. 그리고, 계속해서 시각 t7에 반송 로봇(150)에 의해서 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)로부터 반송 챔버(170)에 반출됨과 함께, 선행하는 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 챔버(170)로부터 제1 쿨 챔버(131) 내에 반입된다. 즉, 반송 로봇(150)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 교체가 행해진다. 시각 t6에 게이트 밸브(183)가 개방되기보다도 이전에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도가 1 ppm 이하까지 저하되고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 교체에 수반하여 반송 챔버(170) 내의 산소 농도가 상승하는 것은 방지된다.
또, 제1 쿨 챔버(131)에 반입된 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)는 냉각 플레이트(132) 상의 석영판(133)에 올려 놓아져 냉각된다. 제1 쿨 챔버(131)에 반입된 시점에서의 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)는 비교적 고온이지만, 그 시점에서의 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도는 1 ppm 이하까지 저하되고 있기 때문에, 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 산화를 방지할 수 있다.
계속해서, 시각 t8에, 게이트 밸브(183)가 폐쇄되어 제1 쿨 챔버(131) 내는 재차 밀폐 공간이 된다. 시각 t8부터 소정 시간(예를 들면, 약 50초), 밀폐 공간이 된 제1 쿨 챔버(131) 내에는 소공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터 소배기 유량으로 분위기가 배기된다. 이것에 의해, 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 냉각됨과 함께, 제1 쿨 챔버(131) 내는 저산소 농도로 유지된다.
그 후, 시각 t9에는 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량이 대공급 유량으로 전환됨과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량이 대배기 유량으로 전환된다. 이 때에도, 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량을 대공급 유량으로 전환함과 동시에, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량을 대배기 유량으로 전환하고 있기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압은 반송 챔버(170) 내의 기압보다도 낮게 유지되고, 제1 쿨 챔버(131)로부터 반송 챔버(170)로의 분위기의 누출은 방지된다.
시각 t10에 게이트 밸브(181)가 개방되고, 제1 쿨 챔버(131)의 내부 공간과 대기 분위기에 노출된 인덱서부(101)가 연통 상태가 된다. 그리고, 시각 t11에 냉각된 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)로부터 인덱서부(101)에 반출되고, 계속해서 새로운 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131) 내에 반입된다. 이 때에, 재차 제1 쿨 챔버(131) 내에 대기 분위기가 혼입하여 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도가 수% 정도로까지 급격하게 상승된다. 그 후, 시각 t12에, 게이트 밸브(181)가 폐쇄되어 제1 쿨 챔버(131) 내가 밀폐 공간이 되고, 이후 상기와 동일한 순서가 반복된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)(또는 제2 쿨 챔버(141))에 반입되고 나서 소정 시간은 제1 쿨 챔버(131) 내에 대공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터 대배기 유량으로 배기를 행하고 있다. 이것에 의해, 미처리 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 수반하여 급격하게 상승한 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도는 신속히 저하되고, 가열 처리 후의 비교적 고온의 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)에 반입된 시점에서는 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도가 충분히 낮아지고 있다. 그 결과, 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 산화를 방지할 수 있다.
제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량을 대공급 유량으로 한 채로, 게이트 밸브(183)를 개방하여 반도체 웨이퍼(W)의 교체를 행하면, 제1 쿨 챔버(131) 내의 분위기가 반송 챔버(170)에 유입할 우려가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131)로부터 반출하기 전에, 제1 쿨 챔버(131) 내에 소공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터 소배기 유량으로 배기를 행하고 있다. 이 때문에, 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131)로부터 반송 챔버(170)에 반출할 때의, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 분위기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다. 또, 반도체 웨이퍼(W)의 반출에 수반하여 제1 쿨 챔버(131) 내의 분위기가 반송 챔버(170)에 약간 유입했다고 해도, 제1 쿨 챔버(131) 내의 산소 농도가 충분히 낮기 때문에, 반송 챔버(170) 내의 산소 농도의 상승은 방지된다.
또한, 냉각한 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131)로부터 반출하기 전에, 재차 제1 쿨 챔버(131) 내에 대공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 제1 쿨 챔버(131)로부터 대배기 유량으로 배기를 행하고 있다. 이 때문에, 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 제1 쿨 챔버(131)로부터 반출될 때에는, 제1 쿨 챔버(131)의 인덱서부(101)측의 개구로부터 질소 가스가 흘러나와 인덱서부(101)로부터의 대기 유입을 최소한으로 억제할 수 있다.
그런데, 각 챔버 내의 기압에 대해서는, 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리를 행하는 처리 챔버(6) 내의 산소 농도를 가장 낮게 하는 관점으로부터 처리 챔버(6), 반송 챔버(170), 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141), 대기압의 순서로 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 대기 분위기에 노출된 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131)(또는 제2 쿨 챔버(141)), 반송 챔버(170)를 거쳐 처리 챔버(6)로의 분위기의 누출을 최소한으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량을 대공급 유량으로 전환함과 동시에, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량을 대배기 유량으로 전환하고 있기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압은 반송 챔버(170) 내의 기압보다도 항상 낮게 유지된다. 반대로, 제1 쿨 챔버(131)로의 질소 가스의 공급 유량을 소공급 유량으로 전환함과 동시에, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량을 소배기 유량으로 전환하고 있기 때문에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압은 대기압보다도 항상 높게 유지된다. 즉, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압은, 반송 챔버(170) 내의 기압보다도 낮고, 또한 대기압보다도 높게 유지되는 것이다.
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명했지만, 이 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 전술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 배기부(260)의 메인 배기관(261a) 및 보조 배기관(261b)의 각각에, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압을 일정하게 유지하기 위한 자동 압력 제어(APC:Automatic Pressure Control) 밸브를 설치하도록 해도 된다. 거기에 더하여, 반송 챔버(170)의 배기계에도, 반송 챔버(170) 내의 기압을 일정하게 유지하기 위한 자동 압력 제어 밸브를 설치하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 제1 쿨 챔버(131) 내의 기압을 확실하게, 반송 챔버(170) 내의 기압보다도 낮게, 또한 대기압보다도 높게 유지할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 제1 쿨 챔버(131)에 대한 질소 가스의 공급 유량을 매스 플로우 컨트롤러(252)에 의해서 대공급 유량 또는 소공급 유량의 2단으로 전환하고 있었지만, 공급 유량은 2단에 한정되는 것이 아니고, 3단 이상의 다단으로 전환되도록 해도 된다. 동일하게, 제1 쿨 챔버(131)로부터의 배기 유량도 3단 이상의 다단으로 전환되도록 해도 된다.
또, 제1 쿨 챔버(131) 내에 설치한 산소 농도계(135)(도 10)에 의한 산소 농도 측정 결과에 근거하여, 제1 쿨 챔버(131)에 대한 질소 가스의 공급 유량 및 배기 유량을 제어하도록 해도 된다.
또, 보조 밸브(262)는, 상시 개방되고 있는 것이라면, 반드시 보조 배기관(261b)에 설치할 필요는 없다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 행하도록 하고 있었지만, 이것에 대신하여 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 서셉터를 핫 플레이트 상에 올려 놓고, 그 핫 플레이트로부터의 열전도에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 예비 가열하도록 해도 된다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 플래시 램프 하우스(5)에 30개의 플래시 램프(FL)를 구비하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 플래시 램프(FL)의 갯수는 임의의 수로 할 수 있다. 또, 플래시 램프(FL)는 크세논 플래시 램프에 한정되는 것이 아니고, 클립톤 플래시 램프여도 된다. 또, 할로겐 램프 하우스(4)에 구비하는 할로겐 램프(HL)의 갯수도 40개에 한정되는 것은 아니고, 임의의 수로 할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프로서 필라멘트 방식의 할로겐 램프(HL)를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 행하고 있었지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 할로겐 램프(HL)에 대신하여 방전형의 아크 램프를 연속 점등 램프로서 이용하여 예비 가열을 행하도록 해도 된다.
또, 열처리 장치(100)에 의해서 처리 대상이 되는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이에 이용하는 유리 기판이나 태양 전지용의 기판이어도 된다. 또, 본 발명에 따른 기술은, 고유전율 게이트 절연막(High-k막)의 열처리, 금속과 실리콘의 접합, 혹은 폴리 실리콘의 결정화에 적용하도록 해도 된다.
3: 제어부 4: 할로겐 램프 하우스
5: 플래시 램프 하우스 6: 처리 챔버
7: 유지부 10: 이재 기구
65: 열처리 공간 74: 서셉터
100: 열처리 장치 101: 인덱서부
120: 수도 로봇 130, 140: 냉각부
131: 제 1 쿨 챔버 135: 산소 농도계
141: 제 2 쿨 챔버 150: 반송 로봇
160: 열처리부 170: 반송 챔버
181, 182, 183, 184, 185: 게이트 밸브 230: 얼라이먼트부
231: 얼라이먼트 챔버 250: 가스 공급부
252: 매스 플로우 컨트롤러 260: 배기부
262: 보조 밸브 263: 메인 밸브
FL: 플래시 램프 HL: 할로겐 램프
W: 반도체 웨이퍼

Claims (8)

  1. 기판에 광을 조사하는 것에 의해서 해당 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    미처리 기판을 대기 분위기에 노출된 인덱서부로부터 상기 인덱서부에 제1 게이트 밸브를 개재하여 접속된 냉각 챔버에 반입하는 제1 반입 공정과,
    상기 미처리 기판을 상기 냉각 챔버로부터 상기 냉각 챔버에 제2 게이트 밸브를 개재하여 접속된 반송 챔버에 반출하는 제1 반출 공정과,
    상기 미처리 기판을 상기 반송 챔버로부터 상기 반송 챔버에 접속된 처리 챔버에 반송하는 반송 공정과,
    상기 처리 챔버에서 상기 미처리 기판에 가열 처리를 행하는 열처리 공정과,
    상기 처리 챔버에서 가열 처리가 행해진 처리 후의 기판을 상기 반송 챔버를 경유하여 상기 냉각 챔버에 반입하는 제2 반입 공정과,
    상기 냉각 챔버에서 상기 처리 후의 기판을 냉각하는 냉각 공정과,
    상기 냉각 챔버에서 냉각된 상기 처리 후의 기판을 상기 냉각 챔버로부터 상기 인덱서부에 반출하는 제2 반출 공정을 구비하고,
    상기 냉각 챔버에는, 제1 공급 유량 또는 상기 제1 공급 유량보다도 큰 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급되고,
    상기 냉각 챔버로부터는, 제1 배기 유량 또는 상기 제1 배기 유량보다도 큰 제2 배기 유량으로 분위기가 배기되며,
    적어도 상기 미처리 기판이 상기 냉각 챔버에 반입되고 나서 소정 시간은 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미처리 기판을 상기 냉각 챔버로부터 반출하기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제1 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제1 배기 유량으로 배기를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리 후의 기판을 상기 냉각 챔버로부터 반출하기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급함과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 챔버 내의 기압은, 상기 반송 챔버 내의 기압보다도 낮고, 또한 대기압보다도 높게 유지되는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  5. 기판에 광을 조사하는 것에 의해서 해당 기판을 가열하는 열처리 장치로서,
    대기 분위기에 노출된 인덱서부와,
    상기 인덱서부와 제1 게이트 밸브를 개재하여 접속되어 기판을 냉각하는 냉각 챔버와,
    상기 냉각 챔버와 제2 게이트 밸브를 개재하여 접속된 반송 챔버와,
    상기 반송 챔버와 접속되어 기판에 가열 처리를 행하는 처리 챔버와,
    상기 냉각 챔버에 제1 공급 유량 또는 상기 제1 공급 유량보다도 큰 제2 공급 유량으로 질소 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 냉각 챔버로부터 제1 배기 유량 또는 상기 제1 배기 유량보다도 큰 제2 배기 유량으로 분위기를 배기하는 배기부와,
    상기 가스 공급부에 의한 공급 유량 및 상기 배기부에 의한 배기 유량을 제어하는 제어부를 구비하고,
    미처리 기판은 상기 인덱서부로부터 상기 냉각 챔버, 상기 반송 챔버의 순서로 경유하여 상기 처리 챔버에 반송되고,
    상기 처리 챔버에서 가열 처리가 행해진 처리 후의 기판은 상기 처리 챔버로부터 상기 반송 챔버, 상기 냉각 챔버의 순서로 경유하여 상기 인덱서부에 반송되며,
    상기 제어부는, 적어도 상기 미처리 기판이 상기 냉각 챔버에 반입되고 나서 소정 시간은 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기가 행해지도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 미처리 기판이 상기 냉각 챔버로부터 반출되기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제1 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제1 배기 유량으로 배기가 행해지도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리 후의 기판이 상기 냉각 챔버로부터 반출되기 전에, 상기 냉각 챔버에 상기 제2 공급 유량으로 질소 가스가 공급됨과 함께, 상기 냉각 챔버로부터 상기 제2 배기 유량으로 배기가 행해지도록 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 챔버 내의 기압은, 상기 반송 챔버 내의 기압보다도 낮고, 또한 대기압보다도 높게 유지되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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