KR102165977B1 - 열처리 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

플래시광 조사 시에서의 기판의 깨짐을 간이한 구성으로 검출할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공한다.
반도체 웨이퍼는 할로겐 램프에 의해 예비 가열된 후, 플래시 램프로부터의 플래시광 조사에 의해 가열된다. 방사 온도계는 소정의 샘플링 간격으로 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득한다. 그들 복수의 온도 측정치 중 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정한다. 산정한 온도 적산치가 미리 설정된 상한치와 하한치 사이의 범위에서 벗어나 있을 때에는, 플래시광 조사 시에 반도체 웨이퍼가 깨졌다고 판정한다.

Description

열처리 방법 및 열처리 장치{HEAT TREATMENT METHOD AND HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 박판형 정밀 전자 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 칭한다)에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 불순물 도입은 반도체 웨이퍼 내에 pn 접합을 형성하기 위한 필수의 공정이다. 현재, 불순물 도입은, 이온 주입법과 그 후의 어닐링법에 의해 이루어지는 것이 일반적이다. 이온 주입법은, 붕소(B), 비소(As), 인(P)과 같은 불순물의 원소를 이온화시켜 고가속 전압으로 반도체 웨이퍼에 충돌시켜 물리적으로 불순물 주입을 행하는 기술이다. 주입된 불순물은 어닐링 처리에 의해 활성화된다. 이 때에, 어닐링 시간이 수 초 정도 이상이면, 주입된 불순물이 열에 의해 깊게 확산되며, 그 결과 접합 깊이가 요구보다 너무 깊어져 양호한 디바이스 형성에 지장이 생길 우려가 있다.
그래서, 극히 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 어닐링 기술로서, 최근 플래시 램프 어닐링(FLA)이 주목받고 있다. 플래시 램프 어닐링은, 크세논 플래시 램프(이하, 간단히 「플래시 램프」라고 할 때에는 크세논 플래시 램프를 의미한다)를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시광을 조사함으로써, 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면만을 극히 단시간(수 밀리초 이하)에 승온시키는 열처리 기술이다.
크세논 플래시 램프의 방사 분광 분포는 자외역으로부터 근적외역이며, 종래의 할로겐 램프보다 파장이 짧고, 실리콘의 반도체 웨이퍼의 기초 흡수대와 거의 일치하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프로부터 반도체 웨이퍼에 플래시광을 조사했을 때에는, 투과광이 적어 반도체 웨이퍼를 급속히 승온시키는 것이 가능하다. 또, 수 밀리초 이하의 극히 단시간의 플래시광 조사이면, 반도체 웨이퍼의 표면 근방만을 선택적으로 승온시킬 수 있는 것도 판명되어 있다. 이 때문에, 크세논 플래시 램프에 의한 극히 단시간의 승온이면, 불순물을 깊게 확산시키지 않고, 불순물 활성화만을 실행할 수 있는 것이다.
이러한 플래시 램프를 사용한 열처리 장치에서는, 극히 높은 에너지를 갖는 플래시광을 순간적으로 반도체 웨이퍼의 표면에 조사하기 때문에, 한순간에 반도체 웨이퍼의 표면 온도가 급속히 상승하는 한편 이면 온도는 그 정도로는 상승하지 않는다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼의 표면에만 급격한 열팽창이 생겨 반도체 웨이퍼가 상면을 볼록하게 하여 휘어지도록 변형된다. 그리고, 다음 순간에는 반동으로 반도체 웨이퍼가 하면을 볼록하게 하여 휘어지도록 변형되고 있었다.
반도체 웨이퍼가 상면을 볼록하게 하도록 변형되었을 때에는, 웨이퍼의 끝 가장자리부가 서셉터에 충돌한다. 반대로, 반도체 웨이퍼가 하면을 볼록하게 하도록 변형되었을 때에는, 웨이퍼의 중앙부가 서셉터에 충돌하게 되어 있었다. 그 결과, 서셉터에 충돌한 충격에 의해 반도체 웨이퍼가 깨진다는 문제가 있었다.
플래시 가열 시에 웨이퍼 깨짐이 발생했을 때에는, 그 깨짐을 신속하게 검출하여 후속의 반도체 웨이퍼의 투입을 정지함과 더불어, 챔버 내의 청소를 행할 필요가 있다. 또, 웨이퍼 깨짐에 의해 발생한 파티클이 챔버 바깥으로 비산하여 후속의 반도체 웨이퍼에 부착되는 등의 폐해를 방지하는 관점에서도, 플래시 가열 직후의 챔버의 반출 입구를 개방하기 전에 챔버 내에서 반도체 웨이퍼의 깨짐을 검출하는 것이 바람직하다.
이 때문에, 예를 들면 특허문헌 1에는, 플래시 가열 처리를 행하는 챔버에 마이크로폰을 설치하고, 반도체 웨이퍼가 깨졌을 때의 소리를 검지함으로써 웨이퍼 깨짐을 판정하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 반도체 웨이퍼로부터의 반사광을 도광 로드에 의해 수광하고, 그 반사광의 강도로부터 웨이퍼 깨짐을 검출하는 기술이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2009-231697호 공보 일본국 특허공개 2015-130423호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 반도체 웨이퍼에 깨짐이 발생한 음향만을 추출하기 위한 필터링이 곤란하다는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 도광 로드를 회전시키는 공정이 플래시광 조사의 전후로 2회 필요해지므로, 스루풋이 악화된다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 플래시광 조사 시에서의 기판의 깨짐을 간이한 구성으로 검출할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 공정과, 플래시 램프로부터 상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시광 조사 공정과, 상기 기판의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 온도 측정 공정과, 상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산 공정과, 상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 온도 측정 공정에서는, 상기 기판의 이면의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3의 발명은, 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 서셉터에 유지된 기판에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 상기 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 공정과, 플래시 램프로부터 상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시광 조사 공정과, 상기 서셉터의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 온도 측정 공정과, 상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산 공정과, 상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 판정 공정에서는, 상기 온도 적산치가 미리 설정된 상한치 및 하한치의 범위에서 벗어나 있을 때에는 상기 기판이 깨졌다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5의 발명은, 청구항 4의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 상한치 및 상기 하한치를 설정하는 설정 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 6의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 적산 개시 시점은, 상기 기판의 온도가 상기 예비 가열 온도보다 설정 온도 승온된 시점인 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 7의 발명은, 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서, 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 서셉터와, 상기 서셉터에 유지된 상기 기판에 광을 조사하여 예비 가열 온도로 가열하는 연속 점등 램프와, 상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시 램프와, 상기 기판의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 방사 온도계와, 상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산부와, 상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 8의 발명은, 청구항 7의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 방사 온도계는, 상기 기판의 이면의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 9의 발명은, 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서, 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 서셉터와, 상기 서셉터에 유지된 상기 기판에 광을 조사하여 예비 가열 온도로 가열하는 연속 점등 램프와, 상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시 램프와, 상기 서셉터의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 방사 온도계와, 상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산부와, 상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 10의 발명은, 청구항 7의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 판정부는, 상기 온도 적산치가 미리 설정된 상한치 및 하한치의 범위에서 벗어나 있을 때에는 상기 기판이 깨졌다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 11의 발명은, 청구항 10의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 상한치 및 상기 하한치를 설정하는 설정부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 12의 발명은, 청구항 7의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 적산 개시 시점은, 상기 기판의 온도가 상기 예비 가열 온도보다 설정 온도 승온된 시점인 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 6의 발명에 의하면, 기판의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 취득한 복수의 온도 측정치 중 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산한 온도 적산치에 의거하여 기판의 깨짐을 판정하기 때문에, 플래시광 조사 시에서의 기판의 깨짐을 간이한 구성으로 검출할 수 있다.
청구항 7 내지 청구항 12의 발명에 의하면, 기판의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 취득한 복수의 온도 측정치 중 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산한 온도 적산치에 의거하여 기판의 깨짐을 판정하기 때문에, 플래시광 조사 시에서의 기판의 깨짐을 간이한 구성으로 검출할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는, 유지부의 전체 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3은, 서셉터의 평면도이다.
도 4는, 서셉터의 단면도이다.
도 5는, 이재 기구의 평면도이다.
도 6은, 이재 기구의 측면도이다.
도 7은, 복수의 할로겐 램프의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 방사 온도계 및 제어부의 기능 블록도이다.
도 9는, 반도체 웨이퍼의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 10은, 방사 온도계에 의해 측정되는 반도체 웨이퍼의 이면 온도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은, 상한치 및 하한치의 설정 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
＜제1 실시형태＞
도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치(1)의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 1의 열처리 장치(1)는, 기판으로서 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)에 대해 플래시광 조사를 행함으로써 그 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 플래시 램프 어닐링 장치이다. 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 사이즈는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 φ300mm나 φ450mm이다(본 실시형태에서는 φ300mm). 열처리 장치(1)에 반입되기 전의 반도체 웨이퍼(W)에는 불순물이 주입되어 있으며, 열처리 장치(1)에 의한 가열 처리에 의해 주입된 불순물의 활성화 처리가 실행된다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에서는, 용이한 이해를 위해, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 그리고 있다.
열처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(6)와, 복수의 플래시 램프(FL)를 내장하는 플래시 가열부(5)와, 복수의 할로겐 램프(HL)를 내장하는 할로겐 가열부(4)를 구비한다. 챔버(6)의 상측에 플래시 가열부(5)가 설치됨과 더불어, 하측에 할로겐 가열부(4)가 설치되어 있다. 또 열처리 장치(1)는, 챔버(6)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 유지하는 유지부(7)와, 유지부(7)와 장치 외부의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도(受渡)를 행하는 이재 기구(10)를 구비한다. 또한 열처리 장치(1)는, 할로겐 가열부(4), 플래시 가열부(5) 및 챔버(6)에 설치된 각 동작 기구를 제어하여 반도체 웨이퍼(W)의 열처리를 실행시키는 제어부(3)를 구비한다.
챔버(6)는, 통형의 챔버 측부(61)의 상하에 석영제의 챔버창을 장착하여 구성되어 있다. 챔버 측부(61)는 상하가 개구된 개략 통형상을 가지고 있으며, 상측 개구에는 상측 챔버창(63)이 장착되어 폐색되고, 하측 개구에는 하측 챔버창(64)이 장착되어 폐색되어 있다. 챔버(6)의 천장부를 구성하는 상측 챔버창(63)은, 석영에 의해 형성된 원판형상 부재이며, 플래시 가열부(5)에서 출사된 플래시광을 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다. 또, 챔버(6)의 마루부를 구성하는 하측 챔버창(64)도, 석영에 의해 형성된 원판형상 부재이며, 할로겐 가열부(4)로부터의 광을 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다.
또, 챔버 측부(61)의 내측의 벽면의 상부에는 반사 링(68)이 장착되며, 하부에는 반사 링(69)이 장착되어 있다. 반사 링(68, 69)은, 모두 원환형으로 형성되어 있다. 상측의 반사 링(68)은, 챔버 측부(61)의 상측으로부터 끼워 넣음으로써 장착된다. 한편, 하측의 반사 링(69)은, 챔버 측부(61)의 하측으로부터 끼워 넣어 도시 생략한 비스로 고정시킴으로써 장착된다. 즉, 반사 링(68, 69)은, 모두 착탈 가능하게 챔버 측부(61)에 장착되는 것이다. 챔버(6)의 내측 공간, 즉 상측 챔버창(63), 하측 챔버창(64), 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)에 의해 둘러싸이는 공간이 열처리 공간(65)으로서 규정된다.
챔버 측부(61)에 반사 링(68, 69)이 장착됨으로써, 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, 챔버(6)의 내벽면에 수평방향을 따라 원환형으로 형성되며, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)를 둘러싼다. 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)은, 강도와 내열성이 우수한 금속재료(예를 들면, 스테인리스 스틸)로 형성되어 있다.
또 챔버 측부(61)에는, 챔버(6)에 대해 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 반송 개구부(노구(爐口))(66)가 형성되어 있다. 반송 개구부(66)는, 게이트 밸브(185)에 의해 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 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)이 밀폐 공간이 된다.
또, 챔버(6)의 내벽 상부에는 열처리 공간(65)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급구멍(81)이 형성되어 있다. 가스 공급구멍(81)은, 오목부(62)보다 상측 위치에 형성되어 있으며, 반사 링(68)에 형성되어 있어도 된다. 가스 공급구멍(81)은 챔버(6)의 측벽 내부에 원환형으로 형성된 완충 공간(82)을 개재하여 가스 공급관(83)에 연통 접속되어 있다. 가스 공급관(83)은 처리 가스 공급원(85)에 접속되어 있다. 또, 가스 공급관(83)의 경로 도중에는 밸브(84)가 끼워져 삽입되어 있다. 밸브(84)가 개방되면, 처리 가스 공급원(85)으로부터 완충 공간(82)으로 처리 가스가 송급된다. 완충 공간(82)에 유입된 처리 가스는, 가스 공급구멍(81)보다 유체 저항이 작은 완충 공간(82) 내를 확산되도록 흘러 가스 공급구멍(81)으로부터 열처리 공간(65) 내로 공급된다. 처리 가스로서는, 예를 들면 질소(N2) 등의 불활성 가스, 또는, 수소(H2), 암모니아(NH3) 등의 반응성 가스, 혹은 그들을 혼합한 혼합 가스를 이용할 수 있다(본 실시형태에서는 질소가스).
한편, 챔버(6)의 내벽 하부에는 열처리 공간(65) 내의 기체를 배기하는 가스 배기구멍(86)이 형성되어 있다. 가스 배기구멍(86)은, 오목부(62)보다 하측 위치에 형성되어 있으며, 반사 링(69)에 형성되어 있어도 된다. 가스 배기구멍(86)은 챔버(6)의 측벽 내부에 원환형으로 형성된 완충 공간(87)을 개재하여 가스 배기관(88)에 연통 접속되어 있다. 가스 배기관(88)은 배기부(190)에 접속되어 있다. 또, 가스 배기관(88)의 경로 도중에는 밸브(89)가 끼워져 삽입되어 있다. 밸브(89)가 개방되면, 열처리 공간(65)의 기체가 가스 배기구멍(86)으로부터 완충 공간(87)을 거쳐 가스 배기관(88)으로 배출된다. 또한, 가스 공급구멍(81) 및 가스 배기구멍(86)은, 챔버(6)의 둘레방향을 따라 복수 형성되어 있어도 되고, 슬릿형의 것이어도 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 배기부(190)에 접속되어 있다. 밸브(192)를 개방함으로써, 반송 개구부(66)를 통해 챔버(6) 내의 기체가 배기된다.
도 2는, 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 결락된 원호형상의 석영 부재이다. 이 결락 부분은, 후술하는 이재 기구(10)의 이재 아암(11)과 기대 링(71)의 간섭을 방지하기 위해 형성되어 있다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 바닥면에 재치(載置)됨으로써, 챔버(6)의 벽면에 지지되게 된다(도 1 참조). 기대 링(71)의 상면에, 그 원환형상의 둘레방향을 따라 복수의 연결부(72)(본 실시형태에서는 4개)가 세워져 설치된다. 연결부(72)도 석영의 부재이며, 용접에 의해 기대 링(71)에 고착된다.
서셉터(74)는 기대 링(71)에 설치된 4개의 연결부(72)에 의해 지지된다. 도 3은, 서셉터(74)의 평면도이다. 또 도 4는, 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 평판형 부재이다. 유지 플레이트(75)의 직경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 크다. 즉, 유지 플레이트(75)는, 반도체 웨이퍼(W)보다 큰 평면 사이즈를 갖는다.
유지 플레이트(75)의 상면 주연부에 가이드 링(76)이 설치되어 있다. 가이드 링(76)은, 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 내경을 갖는 원환형상의 부재이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300mm인 경우, 가이드 링(76)의 내경은 φ320mm이다. 가이드 링(76)의 내주는, 유지 플레이트(75)로부터 위쪽을 향해 넓어지는 테이퍼면으로 되어 있다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)와 동일한 석영으로 형성된다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용착되도록 해도 되고, 별도 가공한 핀 등에 의해 유지 플레이트(75)에 고정되도록 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)보다 내측의 영역이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 평면형의 유지면(75a)이 된다. 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)에는, 복수의 기판 지지 핀(77)이 세워져 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 유지면(75a)의 외주 원(가이드 링(76)의 내주 원)과 동심원의 둘레 상을 따라 30°마다 합계 12개의 기판 지지 핀(77)이 세워져 설치되어 있다. 12개의 기판 지지 핀(77)을 배치한 원의 직경(대향하는 기판 지지 핀(77)간의 거리)은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 작고, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300mm이면 φ270mm~φ280mm(본 실시형태에서는 φ270mm)이다. 각각의 기판 지지 핀(77)은 석영으로 형성되어 있다. 복수의 기판 지지 핀(77)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용접에 의해 설치하도록 해도 되고, 유지 플레이트(75)와 일체로 가공하도록 해도 된다.
도 2로 되돌아가, 기대 링(71)에 세워져 설치된 4개의 연결부(72)와 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 주연부가 용접에 의해 고착된다. 즉, 서셉터(74)와 기대 링(71)은 연결부(72)에 의해 고정적으로 연결되어 있다. 이러한 유지부(7)의 기대 링(71)이 챔버(6)의 벽면에 지지됨으로써, 유지부(7)가 챔버(6)에 장착된다. 유지부(7)가 챔버(6)에 장착된 상태에서는, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)는 수평 자세(법선이 연직방향과 일치하는 자세)가 된다. 즉, 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)은 수평면이 된다.
챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)는, 챔버(6)에 장착된 유지부(7)의 서셉터(74) 상에 수평 자세로 재치되어 유지된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워져 설치된 12개의 기판 지지 핀(77)에 의해 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 균일하므로, 12개의 기판 지지 핀(77)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 지지할 수 있다.
또, 반도체 웨이퍼(W)는 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)으로부터 소정의 간격을 두고 지지되게 된다. 기판 지지 핀(77)의 높이보다 가이드 링(76)의 두께가 크다. 따라서, 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 수평방향의 위치 어긋남은 가이드 링(76)에 의해 방지된다.
또 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 상하로 관통하여 개구부(78)가 형성되어 있다. 개구부(78)는, 방사 온도계(120)(도 1 참조)가 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사되는 방사광(적외광)을 수광하기 위해 형성되어 있다. 즉, 방사 온도계(120)가 개구부(78)를 통해 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 광을 수광하여 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 측정한다. 또한, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 후술하는 이재 기구(10)의 리프트 핀(12)이 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위해 관통하는 4개의 관통구멍(79)이 형성되어 있다.
도 5는, 이재 기구(10)의 평면도이다. 또 도 6은, 이재 기구(10)의 측면도이다. 이재 기구(10)는, 2개의 이재 아암(11)을 구비한다. 이재 아암(11)은, 대체로 원환형의 오목부(62)를 따르는 원호형상으로 되어 있다. 각각의 이재 아암(11)에는 2개의 리프트 핀(12)이 세워져 설치되어 있다. 이재 아암(11) 및 리프트 핀(12)은 석영으로 형성되어 있다. 각 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해 회동 가능하게 되어 있다. 수평 이동 기구(13)는, 한 쌍의 이재 아암(11)을 유지부(7)에 대해 반도체 웨이퍼(W)의 이재를 행하는 이재 동작 위치(도 5의 실선 위치)와 유지부(7)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 평면에서 봤을 때 겹치지 않는 퇴피 위치(도 5의 2점 쇄선 위치)의 사이에서 수평 이동시킨다. 수평 이동 기구(13)로서는, 개별의 모터에 의해 각 이재 아암(11)을 각각 회동시키는 것이어도 되고, 링크 기구를 이용하여 1개의 모터에 의해 한 쌍의 이재 아암(11)을 연동시켜 회동시키는 것이어도 된다.
또, 한 쌍의 이재 아암(11)은, 승강 기구(14)에 의해 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 형성된 관통구멍(79)(도 2, 3 참조)을 통과하여, 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 관통구멍(79)으로부터 빼내어, 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 위쪽이다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 바닥면에 재치되어 있으므로, 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 생략한 배기 기구가 설치되어 있으며, 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기가 챔버(6)의 외부로 배출되도록 구성되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 열처리 장치(1)에는 3개의 방사 온도계(120, 130, 140)가 설치되어 있다. 상술한 바와 같이, 방사 온도계(120)는, 서셉터(74)에 설치된 개구부(78)를 통해 반도체 웨이퍼(W)의 하면의 온도를 측정한다. 방사 온도계(130)는, 서셉터(74)의 중앙부에서 방사된 적외광을 검지하여 당해 중앙부의 온도를 측정한다. 한편, 방사 온도계(140)는, 반도체 웨이퍼(W)의 상면으로부터 방사된 적외광을 검지하여 웨이퍼 상면의 온도를 측정한다. 방사 온도계(140)로서는, 플래시 램프(FL)로부터 플래시광이 조사된 순간의 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 급격한 온도 변화에 추종하는 것이 가능한 고속 방사 온도계를 채용하는 것이 바람직하다. 또, 열처리 장치(1)에는 온도 센서(150)도 설치되어 있다. 온도 센서(150)는, 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)의 분위기 온도를 계측한다.
챔버(6)의 상방에 설치된 플래시 가열부(5)는, 하우징(51)의 내측에, 복수개(본 실시형태에서는 30개)의 크세논 플래시 램프(FL)로 이루어지는 광원과, 그 광원의 위쪽을 덮도록 설치된 리플렉터(52)를 구비하여 구성된다. 또, 플래시 가열부(5)의 하우징(51)의 바닥부에는 램프광 방사창(53)이 장착되어 있다. 플래시 가열부(5)의 마루부를 구성하는 램프광 방사창(53)은, 석영에 의해 형성된 판형의 석영창이다. 플래시 가열부(5)가 챔버(6)의 위쪽에 설치됨으로써, 램프광 방사창(53)이 상측 챔버창(63)과 서로 대향하게 된다. 플래시 램프(FL)는 챔버(6)의 위쪽으로부터 램프광 방사창(53) 및 상측 챔버창(63)을 통해 열처리 공간(65)에 플래시광을 조사한다.
복수의 플래시 램프(FL)는, 각각이 장척의 원통형상을 갖는 막대형 램프이며, 각각의 길이방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평방향을 따라) 서로 평행해지도록 평면형으로 배열되어 있다. 따라서, 플래시 램프(FL)의 배열에 의해 형성되는 평면도 수평면이다.
크세논 플래시 램프(FL)는, 그 내부에 크세논 가스가 봉입되며 그 양단부에 콘덴서에 접속된 양극 및 음극이 배치된 막대형의 유리관(방전관)과, 그 유리관의 외주면 상에 부설된 트리거 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체이므로, 콘덴서에 전하가 축적되어 있었다고 해도 통상의 상태에서는 유리관 내에 전기는 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 인가하여 절연을 파괴한 경우에는, 콘덴서에 비축된 전기가 유리관 내로 순간적으로 흐르며, 그 때의 크세논의 원자 혹은 분자의 여기에 의해 광이 방출된다. 이러한 크세논 플래시 램프(FL)에서는, 미리 콘덴서에 비축되어 있었던 정전 에너지가 0.1밀리초 내지 100밀리초와 같은 극히 짧은 광펄스로 변환되므로, 할로겐 램프(HL)와 같은 연속 점등의 광원에 비해 극히 강한 광을 조사할 수 있다는 특징을 갖는다. 즉, 플래시 램프(FL)는, 1초 미만의 극히 짧은 시간에 순간적으로 발광하는 펄스 발광 램프이다. 또한, 플래시 램프(FL)의 발광 시간은, 플래시 램프(FL)에 전력 공급을 행하는 램프 전원의 코일 상수에 의해 조정할 수 있다.
또 리플렉터(52)는, 복수의 플래시 램프(FL)의 위쪽에 그들 전체를 덮도록 설치되어 있다. 리플렉터(52)의 기본적인 기능은, 복수의 플래시 램프(FL)에서 출사된 플래시광을 열처리 공간(65)측으로 반사한다는 것이다. 리플렉터(52)는 알루미늄 합금판으로 형성되어 있으며, 그 표면(플래시 램프(FL)에 면하는 측의 면)은 블라스트 처리에 의해 조면화(粗面化) 가공이 실시되어 있다.
챔버(6)의 아래쪽에 설치된 할로겐 가열부(4)는, 하우징(41)의 내측에 복수개(본 실시형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 할로겐 가열부(4)는, 복수의 할로겐 램프(HL)에 의해 챔버(6)의 아래쪽으로부터 하측 챔버창(64)을 통해 열처리 공간(65)으로의 광조사를 행하여 반도체 웨이퍼(W)를 가열한다.
도 7은, 복수의 할로겐 램프(HL)의 배치를 나타내는 평면도이다. 40개의 할로겐 램프(HL)는 상하 2단으로 나누어 배치되어 있다. 유지부(7)에 가까운 상단에 20개의 할로겐 램프(HL)가 배치됨과 더불어, 상단보다 유지부(7)에서 먼 하단에도 20개의 할로겐 램프(HL)가 배치되어 있다. 각 할로겐 램프(HL)는, 장척의 원통형상을 갖는 막대형 램프이다. 상단, 하단 모두 20개의 할로겐 램프(HL)는, 각각의 길이방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평방향을 따라) 서로 평행해지도록 배열되어 있다. 따라서, 상단, 하단 모두 할로겐 램프(HL)의 배열에 의해 형성되는 평면은 수평면이다.
또 도 7에 나타내는 바와 같이, 상단, 하단 모두 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역에서의 할로겐 램프(HL)의 배치 밀도가 높아지고 있다. 즉, 상하단 모두, 램프 배열의 중앙부보다 주연부 쪽이 할로겐 램프(HL)의 배치 피치가 짧다. 이 때문에, 할로겐 가열부(4)로부터의 광조사에 의한 가열 시에 온도 저하가 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 보다 많은 광량의 조사를 행할 수 있다.
또, 상단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군과 하단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군이 격자형으로 교차하도록 배열되어 있다. 즉, 상단에 배치된 20개의 할로겐 램프(HL)의 길이방향과 하단에 배치된 20개의 할로겐 램프(HL)의 길이방향이 서로 직교하도록 합계 40개의 할로겐 램프(HL)가 배치되어 있다.
할로겐 램프(HL)는, 유리관 내부에 배치된 필라멘트에 통전함으로써 필라멘트를 백열화시켜 발광시키는 필라멘트 방식의 광원이다. 유리관의 내부에는, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스에 할로겐 원소(요오드, 브롬 등)를 미량 도입한 기체가 봉입되어 있다. 할로겐 원소를 도입함으로써, 필라멘트의 절손(折損)을 억제하면서 필라멘트의 온도를 고온으로 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 할로겐 램프(HL)는, 통상의 백열전구에 비해 수명이 길고 또한 강한 광을 연속적으로 조사할 수 있다는 특성을 갖는다. 즉, 할로겐 램프(HL)는 적어도 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프이다. 또, 할로겐 램프(HL)는 막대형 램프이므로 수명이 길고, 할로겐 램프(HL)를 수평방향을 따르게 하여 배치함으로써 위쪽의 반도체 웨이퍼(W)로의 방사 효율이 우수한 것이 된다.
또, 할로겐 가열부(4)의 하우징(41) 내에도, 2단의 할로겐 램프(HL)의 하측에 리플렉터(43)가 설치되어 있다(도 1). 리플렉터(43)는, 복수의 할로겐 램프(HL)에서 출사된 광을 열처리 공간(65)측으로 반사한다.
제어부(3)는, 열처리 장치(1)에 설치된 상기의 여러 가지 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 쓰기가 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크를 구비하고 있다. 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 열처리 장치(1)에서의 처리가 진행된다.
도 8은, 방사 온도계(120) 및 제어부(3)의 기능 블록도이다. 반도체 웨이퍼(W)의 하면의 온도를 측정하는 방사 온도계(120)는, 적외선 센서(121) 및 온도 측정 유닛(122)을 구비한다. 적외선 센서(121)는, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 개구부(78)를 통해 방사된 적외광을 수광한다. 적외선 센서(121)는, 온도 측정 유닛(122)과 전기적으로 접속되어 있으며, 수광에 응답하여 발생한 신호를 온도 측정 유닛(122)에 전달한다. 온도 측정 유닛(122)은, 도시를 생략하는 증폭 회로, A/D 컨버터, 온도 변환 회로 등을 구비하고 있으며, 적외선 센서(121)에서 출력된 적외광의 강도를 나타내는 신호를 온도로 변환한다. 온도 측정 유닛(122)에 의해 구해진 온도가 반도체 웨이퍼(W)의 하면의 온도이다. 또한, 서셉터(74)의 온도를 측정하는 방사 온도계(130) 및 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 온도를 측정하는 방사 온도계(140)도 대체로 방사 온도계(120)와 동일한 구성을 구비하고 있다.
방사 온도계(120)는, 열처리 장치(1) 전체의 컨트롤러인 제어부(3)와 전기적으로 접속되어 있으며, 방사 온도계(120)에 의해 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 하면의 온도는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 적산부(31) 및 깨짐 판정부(32)를 구비한다. 적산부(31) 및 깨짐 판정부(32)는, 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 처리부이다. 적산부(31) 및 깨짐 판정부(32)의 처리 내용에 대해서는 더 후술한다.
또, 제어부(3)에는 표시부(33) 및 입력부(34)가 접속되어 있다. 제어부(3)는, 표시부(33)에 다양한 정보를 표시한다. 입력부(34)는, 열처리 장치(1)의 오퍼레이터가 제어부(3)에 여러 가지 커맨드나 파라미터를 입력하기 위한 기기이다. 오퍼레이터는, 표시부(33)의 표시 내용을 확인하면서, 입력부(34)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서 및 처리 조건을 기술한 처리 레시피의 조건 설정을 행할 수도 있다. 표시부(33) 및 입력부(34)로서는, 쌍방의 기능을 겸비한 터치 패널을 이용할 수도 있고, 본 실시형태에서는 열처리 장치(1)의 외벽에 설치된 액정의 터치 패널을 채용하고 있다.
상기의 구성 이외에도 열처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)에서 발생하는 열에너지에 의한 할로겐 가열부(4), 플래시 가열부(5) 및 챔버(6)의 과잉의 온도 상승을 방지하기 위해, 다양한 냉각용의 구조를 구비하고 있다. 예를 들면, 챔버(6)의 벽체에는 수냉관(도시 생략)이 설치되어 있다. 또, 할로겐 가열부(4) 및 플래시 가열부(5)는, 내부에 기체류를 형성하여 배열하는 공랭 구조로 되어 있다. 또, 상측 챔버창(63)과 램프광 방사창(53)의 간극에도 공기가 공급되어, 플래시 가열부(5) 및 상측 챔버창(63)을 냉각한다.
다음으로, 열처리 장치(1)에서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 9는, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 여기서 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)는 이온 주입법에 의해 불순물(이온)이 첨가된 반도체 기판이다. 그 불순물의 활성화가 열처리 장치(1)에 의한 플래시광 조사 가열 처리(어닐링)에 의해 실행된다. 이하에 설명하는 열처리 장치(1)의 처리 순서는, 제어부(3)가 열처리 장치(1)의 각 동작 기구를 제어함으로써 진행된다.
우선, 급기를 위한 밸브(84)가 개방됨과 더불어, 배기용의 밸브(89, 192)가 개방되어 챔버(6) 내에 대한 급배기가 개시된다. 밸브(84)가 개방되면, 가스 공급구멍(81)으로부터 열처리 공간(65)으로 질소가스가 공급된다. 또, 밸브(89)가 개방되면, 가스 배기구멍(86)으로부터 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 이에 따라, 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)의 상부에서 공급된 질소가스가 아래쪽으로 흐르며, 열처리 공간(65)의 하부로부터 배기된다.
또, 밸브(192)가 개방됨으로써, 반송 개구부(66)로부터도 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 또한, 도시 생략한 배기 기구에 의해 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리 장치(1)에서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에는 질소가스가 열처리 공간(65)으로 계속적으로 공급되고 있으며, 그 공급량은 처리 공정에 따라 적절히 변경된다.
이어서, 게이트 밸브(185)가 열려 반송 개구부(66)가 개방되며, 장치 외부의 반송 로봇에 의해 반송 개구부(66)를 통해 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)으로 반입된다(단계 S1). 이 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 따라 장치 외부의 분위기를 말려 들어가게 할 우려가 있지만, 챔버(6)에는 질소가스가 계속 공급되고 있기 때문에, 반송 개구부(66)로부터 질소가스가 유출되어, 그러한 외부 분위기가 말려 들어가는 것을 최소한으로 억제할 수 있다.
반송 로봇에 의해 반입된 반도체 웨이퍼(W)는 유지부(7)의 바로 위쪽 위치까지 진출하여 정지한다. 그리고, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동하여 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 관통구멍(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 상단보다 위쪽으로까지 상승한다.
반도체 웨이퍼(W)가 리프트 핀(12)에 재치된 후, 반송 로봇이 열처리 공간(65)으로부터 퇴출하여, 게이트 밸브(185)에 의해 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 아래쪽으로부터 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)는, 유지 플레이트(75) 상에 세워져 설치된 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해 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 의해 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 이면(표면과는 반대측의 주면)과 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)의 사이에는 소정의 간격이 형성된다. 서셉터(74)의 아래쪽으로까지 하강한 한 쌍의 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해 퇴피 위치, 즉 오목부(62)의 내측으로 퇴피된다.
반도체 웨이퍼(W)가 석영으로 형성된 유지부(7)의 서셉터(74)에 의해 수평 자세로 아래쪽으로부터 유지된 시점에서 방사 온도계(120)에 의한 온도 측정이 개시되게 된다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면(이면)으로부터 개구부(78)를 통해 방사된 적외광을 방사 온도계(120)가 수광하여 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 측정한다. 도 10은, 방사 온도계(120)에 의해 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도의 변화를 나타내는 도면이다.
반도체 웨이퍼(W)가 챔버(6) 내에 반입되어 서셉터(74)에 유지된 후, 시각 t1에 할로겐 가열부(4)의 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등하여 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다(단계 S2). 할로겐 램프(HL)에서 출사된 할로겐광은, 석영으로 형성된 하측 챔버창(64) 및 서셉터(74)를 투과하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 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 내측으로 퇴피되어 있으므로, 할로겐 램프(HL)에 의한 가열의 장해가 되는 일은 없다.
할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의해 승온하는 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 방사 온도계(120)에 의해 측정된다. 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의해 승온하는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 예비 가열 온도(T1)에 도달하였는지의 여부를 감시하면서, 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 즉, 제어부(3)는, 방사 온도계(120)에 의한 측정치에 의거하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)가 되도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 피드백 제어한다. 예비 가열 온도(T1)는, 반도체 웨이퍼(W)에 첨가된 불순물이 열에 의해 확산될 우려가 없는, 200℃ 내지 800℃ 정도, 바람직하게는 350℃ 내지 600℃ 정도가 된다(본 실시형태에서는 600℃). 이와 같이 방사 온도계(120)는, 예비 가열 단계에서 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어하기 위한 센서이다. 또한, 방사 온도계(120)는 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도를 측정하고 있지만, 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에서는 반도체 웨이퍼(W)의 표리면에 온도차가 발생하는 일은 없으며, 방사 온도계(120)에 의해 측정되는 이면 온도는 반도체 웨이퍼(W) 전체의 온도라고 간주할 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 후, 제어부(3)는 반도체 웨이퍼(W)를 그 예비 가열 온도(T1)로 잠시 유지한다. 구체적으로는, 방사 온도계(120)에 의해 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 시점에서 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 거의 예비 가열 온도(T1)로 유지하고 있다.
이러한 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 행함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 전체를 예비 가열 온도(T1)로 균일하게 승온시키고 있다. 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에서는, 보다 방열이 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다 저하하는 경향이 있는데, 할로겐 가열부(4)에서의 할로겐 램프(HL)의 배치 밀도는, 기판(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역 쪽이 높아지고 있다. 이 때문에, 방열이 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 조사되는 광량이 많아져, 예비 가열 단계에서의 반도체 웨이퍼(W)의 면내 온도 분포를 균일한 것으로 할 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달하여 소정 시간이 경과한 시각 t2에 플래시 가열부(5)의 플래시 램프(FL)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 플래시광 조사를 행한다(단계 S3). 이 때, 플래시 램프(FL)에서 방사되는 플래시광의 일부는 직접 챔버(6) 내로 향하고, 다른 일부는 일단 리플렉터(52)에 의해 반사된 후에 챔버(6) 내로 향하며, 이러한 플래시광의 조사에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열이 행해진다.
플래시 가열은, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광(섬광) 조사에 의해 행해지므로, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 단시간에 상승시킬 수 있다. 즉, 플래시 램프(FL)에서 조사되는 플래시광은, 미리 콘덴서에 비축되어 있었던 정전 에너지가 극히 짧은 광펄스로 변환된, 조사 시간이 0.1밀리초 이상 100밀리초 이하 정도의 극히 짧고 강한 섬광이다. 그리고, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광 조사에 의해 플래시 가열되는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도는, 순간적으로 1000℃ 이상의 처리 온도(T2)까지 상승하며, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물이 활성화된 후, 표면 온도가 급속히 하강한다. 이와 같이, 열처리 장치(1)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 극히 단시간에 승강시킬 수 있으므로, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 열에 의한 확산을 억제하면서 불순물의 활성화를 행할 수 있다. 또한, 불순물의 활성화에 필요한 시간은 그 열 확산에 필요한 시간에 비교하여 극히 짧기 때문에, 0.1밀리초 내지 100밀리초 정도의 확산이 발생하지 않는 단시간이어도 활성화는 완료된다.
극히 조사 시간이 짧은 플래시광을 조사함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 표면을 급격히 승온시키는 플래시 가열에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 표리면에 온도차가 발생한다. 즉, 플래시광이 조사된 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 선행하여 승온되고, 그 표면으로부터의 열전도에 의해 이면이 뒤늦게 승온된다. 또, 플래시 가열 시에 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 도달하는 최고 온도(T3)는 표면이 도달하는 최고 온도(처리 온도(T2))보다 낮다. 따라서, 플래시 가열 시에서의 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도 변화는 표면의 온도 변화에 비교하면 완만한 것이 된다.
플래시광 조사가 개시된 시각 t2 이후도 방사 온도계(120)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도는 측정되고 있다. 방사 온도계(120)의 샘플링 간격은, 예를 들면 10밀리초이다. 상술한 바와 같이, 플래시광의 조사 시간은 극히 단시간이지만, 플래시 가열 시에서의 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도 변화는 비교적 장기에 걸친 완만한 것이므로, 10밀리초의 샘플링 간격이어도 그 온도 변화에 추종할 수 있다. 그리고, 시각 t2 이후도 방사 온도계(120)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 10밀리초의 샘플링 간격으로 측정함으로써, 도 10에 나타내는 바와 같은 온도 프로파일을 취득할 수 있다.
본 실시형태에서는, 방사 온도계(120)가 10밀리초의 샘플링 간격으로 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 측정하여 취득한 복수의 온도 측정치 중, 적산 개시 시점인 시각 t3 이후에 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산부(31)(도 8)가 적산하여 온도 적산치를 산정하고 있다(단계 S4). 적산 개시 시점인 시각 t3은, 플래시 가열 시에 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)보다 설정 온도(ΔT)만큼 승온된 적산 개시 트리거 온도(T4)에 도달한 시점이다. 따라서, 필연적으로 적산 개시 시점(시각 t3)은 플래시광의 조사 개시 시(시각 t2) 이후가 된다. 설정 온도(ΔT)는, 미리 설정되어 있는 열처리 장치(1)의 장치 파라미터이다. 장치 파라미터란 열처리 장치(1)의 제어부(3)에 대해 설정되는 제어용의 파라미터이다. 설정 온도(ΔT)로서 0℃를 설정하는 것도 가능하다. 설정 온도(ΔT)가 0℃인 경우, 적산 개시 시점이 플래시광의 조사 개시 시와 일치한다.
또 적산부(31)는, 적산 개시 시점 이후에 취득된 설정수(N)의 온도 측정치를 적산한다. 즉, 설정수(N)는 온도 측정치를 적산하는 개수이다. 이 설정수(N)도 미리 설정되어 있는 열처리 장치(1)의 장치 파라미터이다. 본 실시형태에서는, 설정수(N)로서 300이 설정되어 있다. 10밀리초의 샘플링 간격으로 취득된 300개의 온도 측정치를 적산하는 것은, 적산 개시 시점부터 3초간에 걸친 반도체 웨이퍼(W)의 온도 측정치를 적산하는 것을 의미한다. 또한, 설정 온도(ΔT) 및 설정수(N)에 더하여 방사 온도계(120)의 샘플링 간격도 장치 파라미터로서 미리 설정되어 있는 값이다.
적산부(31)에 의한 온도 측정치의 적산은 다음의 식 (1)에 의해 나타내어진다. 식 (1)에서, S는 온도 적산치이며, Ti는 방사 온도계(120)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 온도 측정치이다. 즉, 적산부(31)는, 적산 개시 시점 이후의 N개(본 실시형태에서는 300개)의 온도 측정치를 순차적으로 가산하여 온도 적산치(S)를 구하고 있는 것이다.
Figure 112018129116711-pat00001
다음으로, 깨짐 판정부(32)는, 온도 적산치(S)에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정한다(단계 S5). 플래시광 조사 시에 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌을 때에는, 방사 온도계(120)에 의한 온도 측정에 지장을 초래하여, 비정상적인 온도 측정치가 얻어지게 된다. 그리고, 그러한 비정상적인 온도 측정치를 적산하여 구해진 온도 적산치(S)도 비정상적인 값이 된다. 따라서, 온도 적산치(S)가 적정한 범위 내에 들어가 있는지의 여부를 판정함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정할 수 있다. 구체적으로는, 깨짐 판정부(32)는 다음의 식 (2)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정한다. 식 (2)에서, LL 및 UL은 각각 깨짐 판정을 위한 하한치 및 상한치이다. 깨짐 판정부(32)는, 식 (2)가 만족될 때에는 반도체 웨이퍼(W)가 깨지지 않았다고 판정하고, 만족되지 않을 때에는 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌다고 판정한다. 즉, 깨짐 판정부(32)는, 온도 적산치(S)가 미리 설정된 상한치(UL)와 하한치(LL) 사이의 범위에서 벗어나 있을 때에는 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌다고 판정하는 것이다.
Figure 112018129116711-pat00002
상술한 설정 온도(ΔT), 설정수(N) 및 샘플링 간격이 장치 파라미터로서 설정되어 있었던 것에 반해, 상한치(UL) 및 하한치(LL)는 레시피 파라미터로서 설정되는 값이다. 레시피 파라미터란, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서나 처리 조건을 기술한 처리 레시피로 설정되는 파라미터이다. 처리 레시피는 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)마다 제어부(3)에 전달되는 것이므로, 레시피 파라미터도 반도체 웨이퍼(W)마다 설정하는 것이 가능하다.
도 11은, 상한치(UL) 및 하한치(LL)의 설정 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 11의 설정 화면은, 표시부(33) 및 입력부(34)로서 기능하는 제어부(3)의 터치 패널에 표시된 화면이다. 열처리 장치(1)의 오퍼레이터는, 도 11에 나타내는 바와 같은 설정 화면의 텍스트 박스(35a)로부터 상한치(UL)의 수치를 입력함과 더불어, 텍스트 박스(35b)로부터 하한치(LL)의 수치를 입력하여 설정할 수 있다. 상한치(UL) 및 하한치(LL)로서는, 예를 들면 깨짐이 발생하지 않았을 때에 식 (1)에 의해 구해진 온도 적산치를 표준치로 하고, 그 표준치에 소정의 임계치를 가산 및 감산한 값을 채용하는 것이 바람직하다. 상한치(UL)와 하한치(LL) 사이의 범위가 좁아질수록 엄격한 깨짐 판정이 이루어지는 것이 된다.
도 9로 되돌아가, 깨짐 판정부(32)가 플래시광 조사 개시 후에 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌다고 판정했을 때에는, 단계 S6으로부터 단계 S7로 진행하여, 제어부(3)가 열처리 장치(1)에서의 처리를 중단하며, 챔버(6)에 반도체 웨이퍼(W)를 반출입하는 반송계의 동작도 정지한다. 또, 제어부(3)가 표시부(33)에 웨이퍼 깨짐 발생의 경고를 발하도록 해도 된다. 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐이 발생했을 때에는, 챔버(6) 내에 파티클이 발생하고 있으므로, 챔버(6)를 개방하여 청소 작업을 행한다.
한편, 깨짐 판정부(32)가 플래시광 조사 개시 후에 반도체 웨이퍼(W)가 깨지지 않았다고 판정했을 때에는, 단계 S6으로부터 단계 S8로 진행하여, 반도체 웨이퍼(W)의 반출 처리가 행해진다. 구체적으로는, 플래시 가열 처리가 종료한 후, 소정 시간 경과 후에 할로겐 램프(HL)가 소등한다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도(T1)로부터 급속히 강온한다. 강온 중의 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 방사 온도계(120)에 의해 측정되며, 그 측정 결과는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 방사 온도계(120)의 측정 결과로부터 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 온도까지 강온하였는지의 여부를 감시한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 이하로까지 강온한 후, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 다시 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. 이어서, 게이트 밸브(185)에 의해 폐쇄되어 있었던 반송 개구부(66)가 개방되어, 리프트 핀(12) 상에 재치된 반도체 웨이퍼(W)가 장치 외부의 반송 로봇에 의해 반출되며, 열처리 장치(1)에서의 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리가 완료된다.
본 실시형태에서는, 방사 온도계(120)가 10밀리초의 샘플링 간격으로 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하고 있다. 적산부(31)는, 그들 복수의 온도 측정치 중 적산 개시 시점 이후에 취득된 설정수(N)의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치(S)를 산정하고, 그 온도 적산치(S)에 의거하여 깨짐 판정부(32)가 플래시광 조사 개시 후의 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정하고 있다. 방사 온도계(120)는, 본래는 예비 가열 단계에서의 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어하기 위한 구성이다. 즉, 할로겐 램프(HL)의 출력 제어용의 방사 온도계(120)를 깨짐 판정에도 이용하고 있으며, 열처리 장치(1)에 웨이퍼 깨짐 검출을 위한 특별한 하드웨어 구성을 추가하지 않고, 플래시광 조사 시에서의 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 간이한 구성으로 검출하고 있는 것이다. 또, 간단한 연산 처리에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 검출하고 있으므로, 스루풋을 저하시킬 염려도 없다.
또 본 실시형태에서는, 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치(S)를 산정하고 있다. 이 때문에, 플래시광 조사 중에 반도체 웨이퍼(W)에 깨짐이 발생했을 때에는, 비정상적인 온도 측정치가 적산되어 온도 적산치(S)도 비정상적인 값이 되므로, 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 정확하고 확실하게 검출할 수 있다.
＜제2 실시형태＞
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 제2 실시형태의 열처리 장치(1)의 구성은 제1 실시형태와 완전히 동일하다. 또, 제2 실시형태의 열처리 장치(1)에서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서도 제1 실시형태와 대체로 동일하다. 제2 실시형태가 제1 실시형태와 상위한 것은, 서셉터(74)의 온도 측정치를 적산하여 깨짐 판정을 위한 온도 적산치(S)를 산정하고 있는 점이다.
제2 실시형태에서는, 방사 온도계(130)가 소정의 샘플링 간격(예를 들면 10밀리초)으로 서셉터(74)의 중앙부의 온도를 측정하고 있다. 방사 온도계(130)가 소정의 샘플링 간격으로 석영의 서셉터(74)의 온도를 측정하여 취득한 복수의 온도 측정치 중, 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수(N)의 온도 측정치를 적산부(31)가 적산하여 온도 적산치(S)를 산정한다. 그리고, 깨짐 판정부(32)는, 서셉터(74)의 온도 적산치(S)가 적정한 범위 내에 들어가 있는지의 여부를 판정함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정한다. 깨짐 판정에 관한 연산 처리는, 제1 실시형태의 식 (1) (2)와 동일하다.
투명한 서셉터(74)는 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의해서는 거의 가열되지 않지만, 승온하고 있는 반도체 웨이퍼(W)로부터의 열전도 및 열복사에 의해 서셉터(74)도 가열된다. 따라서, 플래시광 조사 시에 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌을 때에는, 반도체 웨이퍼(W)에 의한 서셉터(74)의 가열이 중단되며, 서셉터(74)의 온도 변화도 비정상적인 거동을 나타내게 된다. 그리고, 비정상적인 서셉터(74)의 온도 측정치가 취득된 결과, 온도 적산치(S)도 비정상적인 값이 된다. 따라서, 서셉터(74)의 온도 적산치(S)가 적정한 범위 내에 들어가 있는지의 여부를 판정함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정할 수 있는 것이다.
＜변형예＞
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였지만, 이 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 여러 가지 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제1 실시형태에서는 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도 적산치에 의거하여, 제2 실시형태에서는 서셉터(74)의 온도 적산치에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정하고 있었지만, 그들 이외의 온도 측정치를 적산한 온도 적산치에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐 판정을 행하도록 해도 된다. 예를 들면, 방사 온도계(140)에 의해 측정한 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 적산한 온도 적산치에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정하도록 해도 된다. 혹은, 온도 센서(150)에 의해 측정한 챔버(6) 내의 분위기 온도를 적산한 온도 적산치에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정하도록 해도 된다. 플래시광 조사 시에 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌을 때에는, 그 영향에 의해 챔버(6) 내의 분위기 온도도 비정상적인 거동을 나타내므로, 분위기 온도의 온도 적산치에 의거하여 깨짐 판정을 행하는 것이 가능하다. 요컨대, 플래시광 조사 시에 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌을 때에, 통상과는 다른 비정상적인 온도 변화를 나타내는 요소의 온도를 적산한 온도 적산치에 의거하여 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐 판정을 행하도록 하면 된다.
또, 제1 실시형태에서의 반도체 웨이퍼(W)의 온도 적산치에 의거한 깨짐 판정과, 제2 실시형태에서의 서셉터(74)의 온도 적산치에 의거한 깨짐 판정의 「OR 판정」을 행하도록 해도 된다. 즉, 깨짐 판정부(32)는, 반도체 웨이퍼(W)의 온도 적산치가 적정 범위 내에 들어가 있지 않을 때, 또는, 서셉터(74)의 온도 적산치가 적정 범위 내에 들어가 있지 않을 때에 반도체 웨이퍼(W)가 깨졌다고 판정하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 보다 확실하게 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 판정하는 것이 가능해진다. 혹은, 반도체 웨이퍼(W)의 온도 적산치에 의거한 깨짐 판정과, 서셉터(74)의 온도 적산치에 의거한 깨짐 판정의 다른 논리 연산(예를 들면, AND, XOR 등)을 이용한 판정을 행하도록 해도 된다.
또 상기 실시형태에서는, 플래시 가열부(5)에 30개의 플래시 램프(FL)를 구비하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 플래시 램프(FL)의 개수는 임의의 수로 할 수 있다. 또, 플래시 램프(FL)는 크세논 플래시 램프에 한정되는 것이 아니라, 크립톤 플래시 램프여도 된다. 또, 할로겐 가열부(4)에 구비하는 할로겐 램프(HL)의 개수도 40개에 한정되는 것이 아니라, 임의의 수로 할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는, 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프로서 필라멘트 방식의 할로겐 램프(HL)를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 행하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 할로겐 램프(HL)를 대신하여 방전형의 아크 램프(예를 들면, 크세논 아크 램프)를 연속 점등 램프로서 이용하여 예비 가열을 행하도록 해도 된다.
또, 열처리 장치(1)에 의해 처리 대상이 되는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것이 아니라, 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이에 이용하는 유리 기판이나 태양전지용의 기판이어도 된다. 또 본 발명에 따른 기술은, 고유전율 게이트 절연막(High-k막)의 열처리, 금속과 실리콘의 접합, 혹은 폴리실리콘의 결정화에 적용하도록 해도 된다.
1: 열처리 장치 3: 제어부
4: 할로겐 가열부 5: 플래시 가열부
6: 챔버 7: 유지부
10: 이재 기구 31: 적산부
32: 깨짐 판정부 33: 표시부
34: 입력부 63: 상측 챔버창
64: 하측 챔버창 65: 열처리 공간
74: 서셉터 75: 유지 플레이트
77: 기판 지지 핀 120, 130, 140: 방사 온도계
150: 온도 센서 FL: 플래시 램프
HL: 할로겐 램프 W: 반도체 웨이퍼

Claims (12)

  1. 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 공정과,
    플래시 램프로부터 상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시광 조사 공정과,
    상기 기판의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 온도 측정 공정과,
    상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산 공정과,
    상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 측정 공정에서는, 상기 기판의 이면의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  3. 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    서셉터에 유지된 기판에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 상기 기판을 예비 가열 온도로 가열하는 예비 가열 공정과,
    플래시 램프로부터 상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시광 조사 공정과,
    상기 서셉터의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 온도 측정 공정과,
    상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산 공정과,
    상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 판정 공정에서는, 상기 온도 적산치가 미리 설정된 상한치 및 하한치의 범위에서 벗어나 있을 때에는 상기 기판이 깨졌다고 판정하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상한치 및 상기 하한치를 설정하는 설정 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적산 개시 시점은, 상기 기판의 온도가 상기 예비 가열 온도보다 설정 온도 승온된 시점인 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  7. 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 장치로서,
    기판을 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 서셉터와,
    상기 서셉터에 유지된 상기 기판에 광을 조사하여 예비 가열 온도로 가열하는 연속 점등 램프와,
    상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시 램프와,
    상기 기판의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 방사 온도계와,
    상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산부와,
    상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 방사 온도계는, 상기 기판의 이면의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  9. 기판에 플래시광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 장치로서,
    기판을 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 서셉터와,
    상기 서셉터에 유지된 상기 기판에 광을 조사하여 예비 가열 온도로 가열하는 연속 점등 램프와,
    상기 기판의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시 램프와,
    상기 서셉터의 온도를 소정의 샘플링 간격으로 측정하여 복수의 온도 측정치를 취득하는 방사 온도계와,
    상기 복수의 온도 측정치 중 상기 플래시광의 조사 개시 시 이후의 적산 개시 시점부터 취득된 설정수의 온도 측정치를 적산하여 온도 적산치를 산정하는 적산부와,
    상기 온도 적산치에 의거하여 상기 기판의 깨짐을 판정하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 온도 적산치가 미리 설정된 상한치 및 하한치의 범위에서 벗어나 있을 때에는 상기 기판이 깨졌다고 판정하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 상한치 및 상기 하한치를 설정하는 설정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 적산 개시 시점은, 상기 기판의 온도가 상기 예비 가열 온도보다 설정 온도 승온된 시점인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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