KR102225759B1 - 열처리 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

[과제]
열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실하게 파악할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공한다.
[해결 수단]
더미 웨이퍼에 대해서 할로겐 램프에 의한 예비 가열 처리 및 플래시 램프에 의한 플래시 가열 처리를 실시해 서셉터 등의 챔버 안 구조물을 온도조절하는 더미 러닝을 실시한다. 이 때, 예비 가열 처리 또는 플래시 가열 처리를 실시할 때마다 할로겐 램프에의 투입 전력량 등을 적산해 얻어지는 손모값을 산출한다. 손모값은 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 지표이다. 더미 웨이퍼의 손모값이 소정의 역치 이상이 되었을 경우에는 알람을 발보한다. 이에 의해, 열처리 장치의 오퍼레이터는 더미 웨이퍼의 열화가 한계치에 도달한 것을 인식해, 열화가 진행한 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.

Description

열처리 방법 및 열처리 장치{HEAT TREATMENT METHOD AND HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 지극히 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 플래시 램프 어닐(FLA)이 주목받고 있다. 플래시 램프 어닐은 크세논 플래시 램프(이하, 간단히「플래시 램프」라고 할 경우에는 크세논 플래시 램프를 의미한다)를 사용해 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 광을 조사함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면만을 지극히 단시간(수 밀리초 이하)에 승온시키는 열처리 기술이다.
크세논 플래시 램프의 방사 분광 분포는 자외역에서 근적외역이며, 종래의 할로겐 램프보다 파장이 짧고, 실리콘의 반도체 웨이퍼의 기초 흡수대와 거의 일치하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프에서 반도체 웨이퍼로 플래시 광을 조사했을 때에는 투과광이 적고 반도체 웨이퍼를 급속하게 승온하는 것이 가능하다. 또, 수 밀리초 이하의 지극히 단시간의 플래시 광 조사라면 반도체 웨이퍼의 표면 근방만을 선택적으로 승온할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
이러한 플래시 램프 어닐은 지극히 단시간의 가열이 필요하게 되는 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 지극히 단시간만 활성화 온도까지 승온할 수 있고, 불순물을 깊게 확산시키는 일 없이, 불순물 활성화만을 실행할 수 있는 것이다.
전형적으로는, 열처리에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼의 처리는 로트(동일 조건에서 동일 내용의 처리를 실시하는 대상이 되는 1조의 반도체 웨이퍼) 단위로 실시된다. 매엽식의 기판 처리 장치에서는 로트를 구성하는 복수매의 반도체 웨이퍼에 대해서 연속해 순차적으로 처리가 실시된다. 플래시 램프 어닐 장치에 있어서도 로트를 구성하는 복수의 반도체 웨이퍼가 1매씩 챔버에 반입되어 순차적으로 열처리가 실시된다.
그런데, 로트를 구성하는 복수의 반도체 웨이퍼를 순차적으로 처리하는 과정에서 반도체 웨이퍼를 유지하는 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도가 변화하는 일이 있다. 이러한 현상은 잠시 가동 정지상태에 있던 플래시 램프 어닐 장치에서 새롭게 처리를 개시하는 경우나 반도체 웨이퍼의 처리 온도 등의 처리 조건을 변화시켰을 경우에 생긴다. 로트의 복수의 반도체 웨이퍼를 처리하는 과정에서 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도가 변화하면, 로트의 초기의 반도체 웨이퍼와 후반의 반도체 웨이퍼로 처리 시의 온도 이력이 다르다고 하는 문제가 생긴다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 로트의 처리를 개시하기 전에 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 챔버 내에 반입하여 서셉터로 지지하고, 처리 대상의 로트와 동일 조건에서 플래시 가열 처리를 실시함으로써, 사전에 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 승온하여 두는 것이 실시되고 있었다(더미 러닝). 특허문헌 1에는, 10매 정도의 더미 웨이퍼에 플래시 가열 처리를 실시해 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도를 처리 시의 안정 온도로 도달시키는 것이 개시되어 있다.
일본국 특개 2017-092102호 공보
처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼는 복수회의 더미 러닝으로 사용되고, 반복해 가열 처리에 제공되게 된다. 그 결과, 더미 웨이퍼의 열화가 진행하고, 이에 동반하는 웨이퍼 균열이나 휨이 생기기 쉬워진다. 더미 러닝 시에 더미 웨이퍼의 균열이나 휨이 생기면, 챔버 내 오염이나 반송 트러블의 원인이 된다. 이 때문에, 더미 웨이퍼의 열화 상태를 정확하게 파악해, 열화가 진행한 더미 웨이퍼에 대해서는 적절한 타이밍에서 교환하는 것이 필요하다. 그러나, 종래는 작업자가 눈으로 보거나 종이에 써 둠으로써 더미 웨이퍼의 처리 이력을 관리하고 있었기 때문에, 열화 상태가 충분히 파악되어 있지 않고, 열화가 과도하게 진행한 더미 웨이퍼에 잘못해 가열 처리를 실시해 버리는 일이 있다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실하게 파악할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법에 있어서, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보(發報)하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법에 있어서, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법에 있어서, 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법에 있어서, 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법에 있어서, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제1 손모값, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 제2 손모값, 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 제3 손모값, 및, 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제4 손모값을 산출하는 산출 공정과, 상기 제1 손모값, 상기 제2 손모값, 상기 제3 손모값, 및, 상기 제4 손모값 중 적어도 1개가 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 6 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치에 있어서, 더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 연속 점등 램프와, 상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 상기 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 7의 발명은 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치에 있어서, 더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 연속 점등 램프와, 상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 8 발명은, 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서, 더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 플래시 광을 조사하는 플래시 램프와, 상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 9 발명은, 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서, 더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 플래시 광을 조사하는 플래시 램프와, 상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와, 상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 10 발명은, 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치에 있어서, 더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 연속 점등 램프와, 상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 플래시 광을 조사하는 플래시 램프와, 상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제1 손모값, 상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 제2 손모값, 상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 제3 손모값, 및, 상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제4 손모값을 산출하는 산출부와, 상기 제1 손모값, 상기 제2 손모값, 상기 제3 손모값, 및, 상기 제4 손모값 중 적어도 1개가 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 및 청구항 6 발명에 의하면, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값과 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하기 때문에 더미 웨이퍼의 열화를 적절히 관리할 수 있고, 열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
청구항 2 및 청구항 7 발명에 의하면, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 연속 점등 램프에의 투입 전력을 적산하여 얻어지는 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하기 때문에, 더미 웨이퍼의 열화를 적절히 관리할 수 있고, 열화가 진행한 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
청구항 3 및 청구항 8 발명에 의하면, 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하기 때문에, 더미 웨이퍼의 열화를 적절하게 관리할 수 있고, 열화가 진행한 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
청구항 4 및 청구항 9 발명에 의하면, 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하기 때문에, 더미 웨이퍼의 열화를 적절하게 관리할 수 있고, 열화가 진행한 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
청구항 5 및 청구항 10 발명에 의하면, 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제1 손모값, 연속 점등 램프에의 투입 전력을 적산하여 얻어지는 제2 손모값, 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 제3 손모값, 및, 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제4 손모값 중 적어도 1개가 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하기 때문에, 더미 웨이퍼의 열화를 적절히 관리할 수 있고, 열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실하게 파악할 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, 제어부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11은, 제1 실시형태의 더미 웨이퍼의 관리 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 12는, 할로겐 램프에 의한 예비 가열 시의 더미 웨이퍼의 온도 변화를 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
＜제1 실시형태＞
우선, 본 발명에 따른 열처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)를 나타내는 평면도이며, 도 2는 이 정면도이다. 열처리 장치(100)는 기판으로서 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)에 플래시 광을 조사하여 이 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 플래시 램프 어닐 장치이다. 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 사이즈는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면φ300mm나 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 도에 있어서는, 용이하게 이해하기 위하여, 필요에 따라서 각부의 치수나 수를 과장 또는 간략화해 그리고 있다. 또, 도 1~도 3의 각 도에 있어서는, 이러한 방향 관계를 명확하게 하기 위해 Z축방향을 연직 방향으로 하고, XY평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교좌표계를 교부하고 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 열처리 장치(100)는 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 외부로부터 장치 내에 반입함과 함께 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)를 장치 밖으로 반출하기 위한 인덱서부(101), 미처리의 반도체 웨이퍼(W)의 위치 결정을 실시하는 얼라이먼트부(230), 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각을 실시하는 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 수도를 실시하는 반송 로봇(150)을 구비한다. 또, 열처리 장치(100)는 상기의 각 처리부에 설치된 동작 기구 및 반송 로봇(150)을 제어해 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열 처리를 진행시키는 제어부(3)를 구비한다.
인덱서부(101)는 복수의 캐리어(C)(본 실시형태에서는 2개)를 늘어놓아 재치(載置)하는 로드 포트(110)와 각 캐리어(C)로부터 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 꺼냄과 함께, 각 캐리어(C)에 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)를 수납하는 수도 로봇(120)을 구비하고 있다. 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)는 무인 반송차(AGV, OHT) 등에 의해서 반송되어 로드 포트(110)에 재치됨과 함께, 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)는 무인 반송차에 의해서 로드 포트(110)로부터 가져가진다.
또, 로드 포트(110)에 있어서는 수도 로봇(120)이 캐리어(C)에 대해서 임의의 반도체 웨이퍼(W)의 출납을 실시할 수 있도록, 캐리어(C)가 도 2의 화살표(CU)에서 나타내는 것과 같이 승강 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 캐리어(C)의 형태로는 반도체 웨이퍼(W)를 밀폐 공간에 수납하는 FOUP(front opening unified pod) 외에, SMIF(Standard Mechanical Inter Face) 포드나 수납한 반도체 웨이퍼(W)를 바깥 공기에 노출하는 OC(open cassette)여도 된다.
또, 수도 로봇(120)은 도 1의 화살표(120S)에서 나타내는 것과 같은 슬라이드 이동, 화살표(120R)에서 나타내는 것과 같은 선회 동작 및 승강 동작이 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 수도 로봇(120)은 2개의 캐리어(C)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 출납을 실시함과 함께, 얼라이먼트부(230) 및 2개의 냉각부(130, 140)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시한다. 수도 로봇(120)에 의한 캐리어(C)에 대한 반도체 웨이퍼(W)의 출납은 핸드(121)의 슬라이드 이동, 및 캐리어(C)의 승강 이동에 의해 실시된다. 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 실시된다.
얼라이먼트부(230)는 Y축방향에 따른 인덱서부(101)의 측방에 접속되어서 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 지지해 회전시키는 기구, 및 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 형성된 노치나 오리엔테이션 플렛 등을 광학적으로 검출하는 기구 등을 설치하여 구성된다.
얼라이먼트부(230)에의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 수도 로봇(120)에 의해서 실시된다. 수도 로봇(120)에서 얼라이먼트 챔버(231)로는 웨이퍼 중심이 소정의 위치에 위치하도록 반도체 웨이퍼(W)를 건네받는다. 얼라이먼트부(230)에서는 인덱서부(101)로부터 받은 반도체 웨이퍼(W)의 중심부를 회전 중심으로 하여 연직 방향축 주위에서 반도체 웨이퍼(W)를 회전시켜, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다. 방향 조정이 종료한 반도체 웨이퍼(W)는 수도 로봇(120)에 의해서 얼라이먼트 챔버(231)로부터 꺼내진다.
반송 로봇(150)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 반송 공간으로서 반송 로봇(150)을 수용하는 반송 챔버(170)가 설치되어 있다. 이 반송 챔버(170)의 세방면에 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 실시한 반도체 웨이퍼(W)에 크세논 플래시 램프(FL)로부터의 섬광(플래시 광)을 조사해 플래시 가열 처리를 실시하는 기판 처리부이다. 이 열처리부(160)의 구성에 대해서는 더 후술한다.
2개의 냉각부(130, 140)는 대체로 같은 구성을 구비한다. 냉각부(130, 140)는 각각 알루미늄 합금제의 하우징인 제1 쿨 챔버(131), 제2 쿨 챔버(141)의 내부에 금속제의 냉각 플레이트와 그 상면에 재치된 석영판을 구비한다(모두 도시생략). 당해 냉각 플레이트는 펠티어 소자 또는 항온수 순환에 의해서 상온(약 23℃)으로 온도조절 되고 있다. 열처리부(160)에서 플래시 가열 처리가 실시된 반도체 웨이퍼(W)는 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 반입되어 당해 석영판에 재치되어 냉각된다.
제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 아울러, 인덱서부(101)와 반송 챔버(170)의 사이에서, 이러한 쌍방으로 접속되어 있다. 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)에는 반도체 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 2개의 개구가 형성되어 설치되어 있다. 제1 쿨 챔버(131)의 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(181)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 제1 쿨 챔버(131)의 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 통하여 접속되고, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(183)를 통하여 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제1 쿨 챔버(131)의 사이에 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시할 때, 게이트 밸브(181)가 개방된다. 또, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)의 사이에 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시할 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, 제2 쿨 챔버(141)의 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(182)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 제2 쿨 챔버(141)의 반송 챔버(170)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(184)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 즉, 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(182)를 통하여 접속되고, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(184)를 통하여 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제2 쿨 챔버(141)의 사이에 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시할 때, 게이트 밸브(182)가 개방된다. 또, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)의 사이에 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시할 때에는 게이트 밸브(184)가 개방된다. 게이트 밸브(182) 및 게이트 밸브(184)가 폐쇄되고 있을 때에는 제2 쿨 챔버(141)의 내부가 밀폐 공간이 된다.
또한, 냉각부(130, 140)는 각각 제1 쿨 챔버(131), 제2 쿨 챔버(141)에 청정한 질소 가스를 공급하는 가스 공급 기구와 챔버 내의 분위기를 배기하는 배기 기구를 구비한다. 이러한 가스 공급 기구 및 배기 기구는 유량을 2단계로 변경 가능하게 되어 있어도 된다.
반송 챔버(170)에 설치된 반송 로봇(150)은 연직 방향을 따른 축을 중심으로 화살표(150R)에서 나타내는 바와 같이 선회 가능하게 된다. 반송 로봇(150)은 복수의 암 세그먼트로 이루어지는 2개의 링크 기구를 가지고, 이들 2개의 링크 기구의 선단에는 각각 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a, 151b)가 설치되어 있다. 이러한 반송 핸드(151a, 151b)는 상하로 소정의 피치만 사이를 두어 배치되고, 링크 기구에 의해 각각 독립해 동일 수평 방향으로 직선으로 슬라이드 이동 가능하게 되어 있다. 또, 반송 로봇(150)은 2개의 링크 기구가 설치되는 베이스를 승강 이동함으로써, 소정의 피치만 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)을 수도 상대로서 반도체 웨이퍼(W)의 수도(출납)를 실시할 때, 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 직선으로 슬라이드 이동시켜 수도 상대와 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시한다.
반송 로봇(150)과 수도 로봇(120)의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 냉각부(130, 140)을 통하여 실시할 수 있다. 즉, 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 및 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)는 반송 로봇(150)과 수도 로봇(120)의 사이에 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 다른 쪽이 받는 것에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도가 실시된다. 반송 로봇(150) 및 수도 로봇(120)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 캐리어(C)로부터 열처리부(160)까지 반송하는 반송 기구가 구성된다.
상술한 것처럼, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101)의 사이에는 각각 게이트 밸브(181, 182)가 설치되어 있다. 또, 반송 챔버(170)와 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)의 사이에는 각각 게이트 밸브(183, 184)가 설치되어 있다. 또한, 반송 챔버(170)와 열처리부(160)의 처리 챔버(6)의 사이에는 게이트 밸브(185)가 설치되어 있다. 열처리 장치(100) 내에서 반도체 웨이퍼(W)가 반송될 때에는 적절히 이러한 게이트 밸브가 개폐된다. 또, 반송 챔버(170) 및 얼라이먼트 챔버(231)에도 가스 공급부로부터 질소 가스가 공급됨과 함께, 이러한 내부의 분위기가 배기부에 의해서 배기된다(모두 도시생략).
다음으로, 열처리부(160)의 구성에 대해 설명한다. 도 3은 열처리부(160)의 구성을 나타내는 종단면도이다. 열처리부(160)는 반도체 웨이퍼(W)를 수용해 가열 처리를 실시하는 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)의 사이에 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 실시하는 이재 기구(10)를 구비한다.
처리 챔버(6)는 통 형상의 챔버측부(61)의 상하에 석영제의 챔버 창을 장착하여 구성되어 있다. 챔버측부(61)는 상하가 개구된 개략 통형상을 가지고 있고, 상측 개구에는 상측 챔버 창(63)이 장착되어 폐색되고, 하측 개구에는 하측 챔버 창(64)이 장착되어 폐색되어 있다. 처리 챔버(6)의 천정부를 구성하는 상측 챔버 창(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 챔버 창(64)도 석영에 의해 형성된 원판형상 부재이며, 할로겐 램프(HL)로부터의 빛을 처리 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다.
또, 챔버측부(61)의 안쪽의 벽면의 상부에는 반사 링(68)이 장착되고, 하부에는 반사 링(69)이 장착되어 있다. 반사 링(68, 69)은 함께 원고리형상으로 형성되어 있다. 상측의 반사 링(68)은 챔버측부(61)의 상측으로부터 끼워넣는 것에 의해서 장착된다. 한편, 하측의 반사 링(69)은 챔버측부(61)의 하측으로부터 끼워넣어 도시생략된 나사로 고정시키는 것에 의해서 장착된다. 즉, 반사 링(68, 69)은 함께 착탈 가능하게 챔버측부(61)에 장착되는 것이다. 처리 챔버(6)의 안쪽 공간, 즉 상측 챔버 창(63), 하측 챔버 창(64), 챔버측부(61) 및 반사 링(68, 69)에 의해서 둘러싸이는 공간이 열처리 공간(65)으로서 규정된다.
챔버측부(61)에 반사 링(68, 69)이 장착됨으로써, 처리 챔버(6)의 내벽면에 오목부(62)가 형성된다. 즉, 챔버측부(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 원고리형상으로 형성되어 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)를 둘러싼다. 챔버측부(61) 및 반사 링(68, 69)은 강도와 내열성에 뛰어난 금속재료(예를들면, 스테인리스 스틸)로 형성되어 있다.
또, 챔버측부(61)에는 처리 챔버(6)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 실시하기 위한 반송 개구부(로구)(66)가 형성되어 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 통과해 열처리 공간(65)에의 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 열처리 공간(65)으로부터의 반도체 웨이퍼(W)의 반출을 실시할 수 있다. 또, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 폐쇄하면 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)이 밀폐 공간으로 여겨진다.
또, 처리 챔버(6)의 내벽 상부에는 열처리 공간(65)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(81)이 형성되어 설치되어 있다. 가스 공급 구멍(81)은 오목부(62)보다 상측 위치에 형성되어 설치되어 있고, 반사 링(68)에 설치되어 있어도 된다. 가스 공급 구멍(81)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원고리형상으로 형성된 완충 공간(82)을 통하여 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 개재되어 삽입되어 있다. 밸브(84)가 개방되면, 처리 가스 공급원(85)에서 완충 공간(82)으로 처리 가스가 공급된다. 완충 공간(82)에 유입한 처리 가스는 가스 공급 구멍(81)보다 유체 저항이 작은 완충 공간(82) 내를 퍼지도록 흘러 가스 공급 구멍(81)으로부터 열처리 공간(65) 내로 공급된다. 처리 가스로는 질소(N2) 등의 불활성 가스, 또는, 수소(H2), 암모니아(NH3) 등의 반응성 가스를 이용할 수 있다(본 실시형태에서는 질소).
한편, 처리 챔버(6)의 내벽 하부에는 열처리 공간(65) 내의 기체를 배기하는 가스 배기구멍(86)이 형성되어 설치되어 있다. 가스 배기구멍(86)은 오목부(62)보다 하측 위치에 형성되어 설치되어 있고, 반사 링(69)에 설치되어 있어도 된다. 가스 배기구멍(86)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원고리형상으로 형성된 완충 공간(87)을 통하여 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 개재되어 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 공급 구멍(81) 및 가스 배기구멍(86)은 처리 챔버(6)의 둘레 방향을 따라서 복수 설치되어 있어도 되고, 슬릿 형상인 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 통하여 배기 기구(190)에 접속되어 있다. 밸브(192)를 개방하는 것에 의해서, 반송 개구부(66)를 통하여 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다.
도 4는, 유지부(7)의 전체 외관을 나타내는 사시도이다. 유지부(7)는 기대 링(71), 연결부(72) 및 서셉터(74)를 구비하여 구성된다. 기대 링(71), 연결부(72) 및 서셉터(74)는 모두 석영에서 형성되어 있다. 즉, 유지부(7)의 전체가 석영에서 형성되어 있다.
기대 링(71)은 원고리형상에서 일부가 결여된 원호형상의 석영 부재이다. 이 결여 부분은 후술하는 이재 기구(10)의 이재 암(11)과 기대 링(71)의 간섭을 막기 위해서 설치되어 있다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치되는 것에 의해서, 처리 챔버(6)의 벽면에 지지 되게 된다(도 3 참조). 기대 링(71)의 상면에 그 원고리형상의 둘레 방향을 따라서 복수의 연결부(72)(본 실시형태에서는 4개)가 세워져 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 석영에서 형성된 대략 원형의 평판 형상 부재이다. 유지 플레이트(75)의 직경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 크다. 즉, 유지 플레이트(75)는 반도체 웨이퍼(W)보다 큰 평면 사이즈를 가진다.
유지 플레이트(75)의 상면 주연부에 가이드 링(76)이 설치되어 있다. 가이드 링(76)은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 내경을 가지는 원고리형상의 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 상방을 향해서 넓어지는 테이퍼면으로 되어 있다. 가이드 링(76)은 유지 플레이트(75)와 같은 석영에서 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)보다 안쪽의 영역이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 평면형상의 유지면(75a)이 된다. 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)에는 복수의 기판 지지 핀(77)이 세워져 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 유지면(75a)의 외주 원(가이드 링(76)의 내주원)과 동심원의 둘레 상을 따라서 30°마다 합계 12개의 기판 지지 핀(77)이 세워져 설치되어 있다. 12개의 기판 지지 핀(77)을 배치한 원의 지름(대향하는 기판 지지 핀(77) 간의 거리)은 반도체 웨이퍼(W)의 지름보다 작고, 반도체 웨이퍼(W)의 지름이 φ300mm이면 φ270mm~φ280mm(본 실시형태에서는 φ270mm)이다. 각각의 기판 지지 핀(77)은 석영에서 형성되어 있다. 복수의 기판 지지 핀(77)은 유지 플레이트(75)의 상면에 용접에 의해서 설치되도록 해도 되고, 유지 플레이트(75)와 일체로 가공하도록 해도 된다.
도 4로 돌아와, 기대 링(71)에 세워져 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) 위에 수평 자세로 재치되어 유지된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워져 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 아래쪽 면에 접촉해 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 두어 지지 되게 된다. 기판 지지 핀(77)의 높이보다 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 관통해 개구부(78)가 형성되어 있다. 개구부(78)는 방사 온도계(20)(도 3 참조)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 아래쪽 면으로부터 방사되는 방사광(적외광)을 수광하기 위해서 설치되어 있다. 즉, 방사 온도계(20)가 개구부(78)를 통하여 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 아래쪽 면으로부터 방사된 빛을 수광해 그 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 위해서 관통하는 4개의 관통구멍(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 암(11)을 구비한다. 이재 암(11)은 대체로 원고리형상의 오목부(62)를 따르는 원호형상으로 되어 있다. 각각의 이재 암(11)에는 2개의 리프트 핀(12)이 세워져 설치되어 있다. 각 이재 암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해서 회동 가능하게 되어 있다. 수평 이동 기구(13)는 한 쌍의 이재 암(11)을 유지부(7)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 이재를 실시하는 이재 동작 위치(도 7의 실선 위치)와 유지부(7)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 평면에서 봤을 때 겹치지 않는 퇴피 위치(도 7의 2점쇄선 위치)의 사이에서 수평 이동시킨다. 이재 동작 위치는 서셉터(74)의 하방이며, 퇴피 위치는 서셉터(74)보다 바깥쪽이다. 수평 이동 기구(13)로는 개별 모터에 의해서 각 이재 암(11)을 각각 회동시키는 것이어도 되고, 링크 기구를 이용해 1개의 모터에 의해서 한 쌍의 이재 암(11)을 연동시켜 회동시키는 것이어도 된다.
또, 한 쌍의 이재 암(11)은 승강기구(14)에 의해서 수평 이동 기구(13)와 함께 승강 이동된다. 승강기구(14)가 한 쌍의 이재 암(11)을 이재 동작 위치에서 상승시키면, 합계 4개의 리프트 핀(12)이 서셉터(74)에 뚫어 설치된 관통구멍(79)(도 4, 5 참조)을 통과하고, 리프트 핀(12)의 상단이 서셉터(74)의 상면으로부터 뚫고 나온다. 한편, 승강기구(14)가 한 쌍의 이재 암(11)을 이재 동작 위치에서 하강시켜 리프트 핀(12)을 관통구멍(79)으로부터 빼내, 수평 이동 기구(13)가 한 쌍의 이재 암(11)을 열도록 이동시키면 각 이재 암(11)이 퇴피 위치로 이동한다. 한 쌍의 이재 암(11)의 퇴피 위치는 유지부(7)의 기대 링(71)의 바로 위이다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치되고 있기 때문에, 이재 암(11)의 퇴피 위치는 오목부(62)의 안쪽이 된다. 또한, 이재 기구(10)의 구동부(수평 이동 기구(13) 및 승강기구(14))가 설치되어 있는 부위의 근방에도 도시생략의 배기 기구가 설치되어 있고, 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기가 처리 챔버(6)의 외부에 배출되도록 구성되어 있다.
도 3으로 돌아와, 처리 챔버(6)의 상방에 설치된 플래시 램프 하우스(5)는 하우징(51)의 안쪽에 복수개(본 실시형태에서는 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 저부에는 램프광방사창(53)이 장착되어 있다. 플래시 램프 하우스(5)의 마루부를 구성하는 램프광방사창(53)은 석영에 의해 형성된 판 모양의 석영창이다. 플래시 램프 하우스(5)가 처리 챔버(6)의 상방에 설치됨으로써, 램프광방사창(53)이 상측 챔버 창(63)과 서로 대향 하게 된다. 플래시 램프(FL)는 처리 챔버(6)의 상방으로부터 램프광방사창(53) 및 상측 챔버 창(63)을 통하여 열처리 공간(65)에 플래시 광을 조사한다.
복수의 플래시 램프(FL)는 각각이 장척인 원통형상을 가지는 봉형상 램프이며, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라서(즉 수평 방향을 따라서) 서로 평행하게 되도록 평면 형상으로 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 배치된 봉형상의 유리관(방전관)과, 그 유리관의 외주면상에 부설된 트리거 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체인 것에서, 콘덴서에 전하가 축적되어 있었다고 해도 통상의 상태에서는 유리관 내에 전기는 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 인가해 절연을 파괴했을 경우에는 콘덴서에 저축된 전기가 유리관 내에 순간적으로 흐르고, 그 때의 크세논의 원자 혹은 분자의 여기에 의해서 광이 방출된다. 이러한 크세논 플래시 램프(FL)에 있어서는, 미리 콘덴서에 저축되어 있던 정전 에너지가 0.1 밀리 세컨드 내지 100 밀리 세컨드라고 하는 지극히 짧은 광펄스로 변환되는 것에서, 할로겐 램프(HL)와 같은 연속 점등의 광원에 비해 지극히 강한 광을 조사할 수 있다는 특징을 가진다. 즉, 플래시 램프(FL)는 1초 미만의 지극히 짧은 시간에 순간적으로 발광하는 펄스 발광 램프이다. 또한, 플래시 램프(FL)의 발광 시간은 플래시 램프(FL)에 전력 공급을 실시하는 램프 전원의 코일 정수에 의해서 조정할 수 있다.
또, 리플렉터(52)는 복수의 플래시 램프(FL)의 상방에 이들 전체를 덮도록 설치되어 있다. 리플렉터(52)의 기본적인 기능은 복수의 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시 광을 열처리 공간(65)의 측에 반사한다는 것이다. 리플렉터(52)는 알루미늄 합금판으로 형성되어 있고, 그 표면(플래시 램프(FL)에 임하는 측의 면)은 블러스트 처리에 의해 조면화 가공이 실시되어 있다.
처리 챔버(6)의 하방에 설치된 할로겐 램프 하우스(4)는 하우징(41)의 안쪽에 복수개(본 실시형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 복수의 할로겐 램프(HL)는 처리 챔버(6)의 하방으로부터 하측 챔버 창(64)을 통하여 열처리 공간(65)에의 광 조사를 실시한다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프(HL)의 배치를 나타내는 평면도이다. 본 실시형태에서는, 상하 2단에 각 20개씩의 할로겐 램프(HL)가 배치되어 있다. 각 할로겐 램프(HL)는 장척인 원통형상을 가지는 봉형상 램프이다. 상단, 하단 또 20개의 할로겐 램프(HL)는 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라서(즉 수평 방향을 따라서) 서로 평행하도록 배열되어 있다. 따라서, 상단, 하단 또한 할로겐 램프(HL)의 배열에 의해서 형성되는 평면은 수평면이다.
또, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상단, 하단 또한 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 배치 밀도가 높아지고 있다. 즉, 상하단 또한, 램프 배열의 중앙부보다 주연부 쪽이 할로겐 램프(HL)의 배치 피치가 짧다. 이 때문에, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의한 가열 시에 온도 저하가 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 의해 많은 광량의 조사를 실시할 수 있다.
또, 상단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군과 하단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군이 격자모양으로 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 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 도입하는 것에 의해서, 필라멘트의 파손을 억제하면서 필라멘트의 온도를 고온으로 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 할로겐 램프(HL)는 통상의 백열전구에 비해 수명이 길고 또한 강한 빛을 연속적으로 조사할 수 있다는 특성을 가진다. 즉, 할로겐 램프(HL)는 적어도 1초 이상 연속해 발광하는 연속 점등 램프이다. 또, 할로겐 램프(HL)는 봉형상 램프이기 때문에 수명이 기며, 할로겐 램프(HL)를 수평 방향을 따르게 해 배치함으로써 상방의 반도체 웨이퍼(W)에의 방사 효율이 뛰어난 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 빛을 열처리 공간(65)의 측에 반사한다.
제어부(3)는 열처리 장치(100)에 설치된 상기의 여러 가지의 동작 기구를 제어한다. 도 10은 제어부(3)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 제어부(3)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 같다. 즉, 제어부(3)는 각종 연산 처리를 실시하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 읽어내기 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 자체적으로 읽고 쓰는 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크(35)를 구비하고 있다. 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 열처리 장치(100)에 있어서의 처리를 진행한다. 예를 들면, 제어부(3)는 반송 로봇(150) 및 수도 로봇(120)을 구비하는 반송 기구(38)를 제어해 반도체 웨이퍼(W)를 설정된 반송 경로를 따라서 반송시킨다. 또한, 도 1에 있어서는 인덱서부(101) 내에 제어부(3)를 나타내고 있지만, 이로 한정되는 것은 아니고, 제어부(3)는 열처리 장치(100) 내의 임의의 위치에 배치할 수 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제어부(3)는 산출부(31) 및 발보부(32)를 구비한다. 산출부(31) 및 발보부(32)는 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 처리부이다. 산출부(31) 및 발보부(32)의 처리 내용에 대해서는 더 후술한다.
또, 제어부(3)에는 표시부(34) 및 입력부(33)가 접속되어 있다. 제어부(3)는 표시부(34)에 여러 가지의 정보를 표시한다. 열처리 장치(100)의 오퍼레이터는 표시부(34)에 표시된 정보를 확인하면서, 입력부(33)로부터 여러 가지의 커멘드나 파라미터를 입력할 수 있다. 입력부(33)로는 예를 들면 키보드나 마우스를 이용할 수 있다. 표시부(34)로는 예를 들면 액정 디스플레이를 이용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는 표시부(34) 및 입력부(33)로서 열처리 장치(100)의 외벽에 설치된 액정의 터치 패널을 채용해 쌍방의 기능을 겸비하도록 하고 있다.
상기의 구성 이외에도 열처리부(160)는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터 발생하는 열에너지에 의한 할로겐 램프 하우스(4), 플래시 램프 하우스(5) 및 처리 챔버(6)의 과도한 온도 상승을 방지하기 위해, 여러가지 냉각용의 구조를 구비하고 있다. 예를 들면, 처리 챔버(6)의 벽체에는 수냉관(도시생략)이 설치되어 있다. 또, 할로겐 램프 하우스(4) 및 플래시 램프 하우스(5)는 내부에 기체류를 형성해 배열하는 공냉 구조로 되어 있다. 또, 상측 챔버 창(63)과 램프광방사창(53)의 간격에도 공기가 공급되어 플래시 램프 하우스(5) 및 상측 챔버 창(63)을 냉각한다.
다음으로, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)의 처리 동작에 대해 설명한다. 여기에서는, 통상의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 처리 동작에 대해 설명한 후, 더미 웨이퍼의 관리에 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 광 조사 가열 처리(어닐)에 의해 실행된다.
우선, 불순물이 주입된 미처리의 반도체 웨이퍼(W)가 캐리어(C)에 복수매 수용된 상태로 인덱서부(101)의 로드 포트(110)에 재치된다. 그리고, 수도 로봇(120)이 캐리어(C)로부터 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 1매씩 꺼내, 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 주위에서 회전시키고, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다.
다음으로, 인덱서부(101)의 수도 로봇(120)이 얼라이먼트 챔버(231)로부터 방향이 조정된 반도체 웨이퍼(W)를 꺼내, 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 미처리의 반도체 웨이퍼(W)는 반송 로봇(150)에 의해서 반송 챔버(170)에 반출된다. 미처리의 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)를 거쳐 반송 챔버(170)에 이송될 때, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위한 패스로서 기능하는 것이다.
반도체 웨이퍼(W)를 꺼낸 반송 로봇(150)은 열처리부(160)를 향하도록 선회한다. 계속해서, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170)의 사이를 개방하고, 반송 로봇(150)이 미처리의 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 반송 핸드(151a, 151b)의 한쪽에 의해서 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 꺼내고 나서 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 처리 챔버(6)에 반입해 웨이퍼 교체를 실시한다. 그 후, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170)의 사이를 폐쇄한다.
처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)에는 할로겐 램프(HL)에 의해서 예비 가열이 실시된 후, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 플래시 가열 처리가 실시된다. 이 플래시 가열 처리에 의해 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 활성화가 실시된다.
플래시 가열 처리가 종료한 후, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170)의 사이를 다시 개방하고, 반송 로봇(150)이 처리 챔버(6)로부터 플래시 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반송 챔버(170)로 반출한다. 반도체 웨이퍼(W)를 꺼낸 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)의 사이를 폐쇄한다.
그 후, 반송 로봇(150)이 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 때, 당해 반도체 웨이퍼(W)가 가열 처리 전에 제1 쿨 챔버(131)를 지나가는 경우에는 가열 처리 후에도 제1 쿨 챔버(131)에 반입되고, 가열 처리 전에 제2 쿨 챔버(141)를 통과해 가는 경우에는 가열 처리 후에도 제2 쿨 챔버(141)에 반입된다. 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에서는 플래시 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각 처리가 실시된다. 열처리부(160)의 처리 챔버(6)로부터 반출된 시점에서의 반도체 웨이퍼(W) 전체의 온도는 비교적 고온이기 때문에, 이를 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 반출해, 캐리어(C)로 반환한다. 캐리어(C)에 소정 매수의 처리 완료의 반도체 웨이퍼(W)가 수용되면, 그 캐리어(C)는 인덱서부(101)의 로드 포트(110)로부터 반출된다.
열처리부(160)에 있어서의 가열 처리에 대하여 설명을 계속한다. 처리 챔버(6)에의 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 앞서, 급기를 위한 밸브(84)가 개방되는 것과 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 배기구멍(86)으로부터 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 이에 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 개방됨으로써, 반송 개구부(66)로부터도 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 또한, 도시생략의 배기 기구에 의해서 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리부(160)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에는 질소 가스가 열처리 공간(65)에 계속적으로 공급되어 있고, 그 공급량은 처리 공정에 따라 적절하게 변경된다.
계속해서, 게이트 밸브(185)가 열려 반송 개구부(66)가 개방되고, 반송 로봇(150)에 의해 반송 개구부(66)를 개입시켜 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)에 반입된다. 반송 로봇(150)은 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a)(또는 반송 핸드(151b))를 유지부(7)의 바로 위의 위치까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 암(11)이 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치에 수평 이동해 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 관통구멍(79)를 지나 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 상면으로부터 뚫고 나와 반도체 웨이퍼(W)를 받는다. 이 때, 리프트 핀(12)은 기판 지지 핀(77)의 상단보다 위쪽에까지 상승한다.
미처리의 반도체 웨이퍼(W)가 리프트 핀(12)에 재치된 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151a)를 열처리 공간(65)으로부터 퇴출시켜, 게이트 밸브(185)에 의해서 반송 개구부(66)가 폐쇄된다. 그리고, 한 쌍의 이재 암(11)이 하강함으로써, 반도체 웨이퍼(W)는 이재 기구(10)로부터 유지부(7)의 서셉터(74)에 수도되어 수평 자세로 아래쪽보다 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워져 설치된 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지 되어 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 지지 된 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 암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해서 퇴피 위치, 즉 오목부(62)의 안쪽으로 퇴피한다.
반도체 웨이퍼(W)가 유지부(7)의 서셉터(74)에 의해서 수평 자세에서 아래쪽보다 유지된 후, 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등해 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다. 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 할로겐 광은 석영에서 형성된 하측 챔버 창(64) 및 서셉터(74)를 투과해 반도체 웨이퍼(W)의 아래쪽 면으로부터 조사된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사를 받는 것에 의해서 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열되어 온도가 상승한다. 또한, 이재 기구(10)의 이재 암(11)은 오목부(62)의 안쪽으로 퇴피하고 있기 때문에, 할로겐 램프(HL)에 의한 가열에 장해가 되는 일은 없다.
할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 실시할 때에는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 방사 온도계(20)에 의해서 측정되고 있다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 아래쪽 면으로부터 개구부(78)을 개입시켜 방사된 적외광을 방사 온도계(20)가 수광해 승온 중의 웨이퍼 온도를 측정한다. 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 승온하는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 예비 가열 온도(T1)에 도달했는지 아닌지를 감시하면서, 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 즉, 제어부(3)는 방사 온도계(20)에 의한 측정값에 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 확산할 우려가 없는 600℃ 내지 800℃ 정도가 된다(본 실시 형태에서는 700℃).
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(20)에 의해서 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 시점에서 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정해, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 거의 예비 가열 온도(T1)로 유지하고 있다.
이러한 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 실시함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 전체를 예비 가열 온도(T1)로 균일하게 승온시키고 있다. 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에 있어서는, 보다 방열이 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다 저하하는 경향이 있지만, 할로겐 램프 하우스(4)에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 배치 밀도는 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역 쪽이 높아지고 있다. 이 때문에, 방열이 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 조사되는 광량이 많아지고, 예비 가열 단계에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 면 내 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달해 소정 시간이 경과한 시점에서 플래시 램프(FL)가 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 플래시 광 조사를 실시한다. 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 향하고, 이러한 플래시 광의 조사에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열이 실시된다.
플래시 가열은 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광(섬광) 조사에 의해 실시되기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 단시간에 상승할 수 있다. 즉, 플래시 램프(FL)로부터 조사되는 플래시 광은 미리 콘덴서에 저축되어 있던 정전 에너지가 지극히 짧은 광펄스로 변환된, 조사 시간이 0.1 밀리 세컨드 이상 100 밀리 세컨드 이하 정도의 지극히 짧고 강한 섬광이다. 그리고, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해 플래시 가열되는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도는 순간적으로 1000℃ 이상의 처리 온도(T2)까지 상승하고, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물이 활성화된 후, 표면 온도가 급속히 하강한다. 이와 같이, 플래시 가열에서는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 지극히 단시간으로 승강할 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 열에 의한 확산을 억제하면서 불순물의 활성화를 실시할 수 있다. 또한, 불순물의 활성화에 필요한 시간은 그 열확산에 필요한 시간과 비교해 지극히 짧기 때문에, 0.1 밀리 세컨드 내지 100 밀리 세컨드 정도의 확산이 생기지 않는 단시간이어도 활성화는 완료한다.
플래시 가열 처리가 종료한 후, 소정 시간 경과 후에 할로겐 램프(HL)가 소등한다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도(T1)에서 급속하게 온도가 내려간다. 온도가 내려가는 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 결과보다 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 온도까지 온도가 내려갔는지 아닌지를 감시한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 이하로까지 온도가 내려간 후, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 암(11)이 다시 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동해 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 서셉터(74)의 상면으로부터 뚫고 나와 열처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(74)로부터 받는다. 이어서, 게이트 밸브(185)에 의해 폐쇄되고 있던 반송 개구부(66)가 개방되고, 리프트 핀(12) 상에 재치된 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 로봇(150)의 반송 핸드(151b)(또는 반송 핸드(151a))에 의해 반출된다. 반송 로봇(150)은 반송 핸드(151b)를 리프트 핀(12)에 의해서 밀어 올려진 반도체 웨이퍼(W)의 바로 아래 위치까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 한 쌍의 이재 암(11)이 하강함으로써, 플래시 가열 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 핸드(151b)로 건네져 재치된다. 그 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)를 처리 챔버(6)로부터 퇴출시켜 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반출한다.
그런데, 전형적으로는 반도체 웨이퍼(W)의 처리는 로트 단위로 실시된다. 로트란 동일 조건에서 동일 내용의 처리를 실시하는 대상이 되는 1조의 반도체 웨이퍼(W)이다. 본 실시형태의 열처리 장치(100)에 있어서도, 로트를 구성하는 복수매(예를 들면, 25매)의 반도체 웨이퍼(W)가 1개의 캐리어(C)에 수용되어 인덱서부(101)의 로드 포트(110)에 재치되고, 이 캐리어(C)로부터 반도체 웨이퍼(W)가 1매씩 차례차례 처리 챔버(6)에 반입되어 가열 처리가 실시된다.
여기서, 당분간 처리를 실시하지 않았던 열처리 장치(100)에서 로트의 처리를 개시하는 경우, 대체로 실온의 처리 챔버(6)에 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)가 반입되어 예비 가열 및 플래시 가열 처리가 실시되게 된다. 이러한 경우는, 예를 들면 메인터넌스 후에 열처리 장치(100)가 기동되고 나서 최초의 로트를 처리하는 경우나 앞의 로트를 처리한 후에 장시간이 경과했을 경우 등이다. 가열 처리 시에는 승온한 반도체 웨이퍼(W)로부터 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물에 열전도가 생기기 때문에, 초기에는 실온이었던 서셉터(74)가 반도체 웨이퍼(W)의 처리 매수가 증가함에 따라 서서히 축열에 의해 승온하게 된다. 또, 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 적외광의 일부는 하측 챔버 창(64)에 흡수되기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 매수가 증가함에 따라 하측 챔버 창(64)의 온도도 서서히 승온하게 된다.
그리고, 약 10매의 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리가 실시되었을 때에 서셉터(74) 및 하측 챔버 창(64)의 온도가 일정한 안정 온도에 도달한다. 안정 온도에 도달한 서셉터(74)에서는 반도체 웨이퍼(W)로부터 서셉터(74)로의 전열량과 서셉터(74)로부터의 방열량이 균형된다. 서셉터(74)의 온도가 안정 온도에 도달할 때까지는 반도체 웨이퍼(W)로부터의 전열량이 서셉터(74)로부터의 방열량보다 많기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 매수가 증가함에 따라 서셉터(74)의 온도가 서서히 축열에 의해 상승한다. 이에 대해서, 서셉터(74)의 온도가 안정 온도로 도달한 후에는 반도체 웨이퍼(W)로부터의 전열량과 서셉터(74)로부터의 방열량이 균형되기 때문에, 서셉터(74)의 온도는 일정한 안정 온도로 유지되게 된다. 또, 하측 챔버 창(64)의 온도가 안정 온도에 도달한 후에는 하측 챔버 창(64)이 할로겐 램프(HL)의 조사빛으로부터 흡수하는 열량과 하측 챔버 창(64)으로부터 방출되는 열량이 균형되기 때문에, 하측 챔버 창(64)의 온도도 일정한 안정 온도로 유지되게 된다.
이와 같이 실온의 처리 챔버(6)에서 처리를 개시하면, 로트의 초기의 반도체 웨이퍼(W)와 도중에서의 반도체 웨이퍼(W)에서 처리 챔버(6)의 구조물의 온도가 다른 것에 기인해 온도 이력이 불균일하게 된다고 하는 문제가 있었다. 또, 초기의 반도체 웨이퍼(W)에 대해서는 저온의 서셉터(74)에 지지 되어 플래시 가열 처리가 실시되기 때문에 웨이퍼 휨이 생기기도 했다. 이 때문에, 로트의 처리를 개시하기 전에, 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 처리 챔버(6) 내에 반입해 처리 대상의 반도체 웨이퍼(W)와 같은 예비 가열 및 플래시 가열 처리를 실시해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 승온하는 더미 러닝이 실시되고 있다. 10매 정도의 더미 웨이퍼에 예비 가열 및 플래시 가열 처리를 실시함으로써, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 승온시킬 수 있다. 이러한 더미 러닝은 실온의 처리 챔버(6)에서 처리를 개시하는 경우 뿐만 아니라, 예비 가열 온도(T1)나 처리 온도(T2)를 변경하는 경우에도 실행된다. 이미 서술한 것처럼, 더미 웨이퍼에는 반복해 예비 가열 및 플래시 가열 처리가 실시되기 때문에, 더미 웨이퍼의 열화가 진행해 웨이퍼 균열이나 휨이 생기기 쉬워진다. 이 때문에, 더미 웨이퍼의 열화 상태를 적절히 관리하는 것이 필요하다. 이하, 열처리 장치(100)에 있어서의 더미 웨이퍼의 관리에 대해 설명한다.
도 11은, 제1 실시형태의 더미 웨이퍼의 관리 순서를 나타내는 플로차트이다. 더미 웨이퍼는, 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)와 같은 원판형상인 실리콘 웨이퍼이며, 반도체 웨이퍼(W)와 같은 사이즈 및 형상을 가진다. 단, 더미 웨이퍼에는 패턴 형성이나 이온 주입은 이루어지지 않았다. 즉, 더미 웨이퍼는 이른바 베어 웨이퍼다.
더미 러닝을 실시할 때에는 우선 반송을 개시하려고 하는 웨이퍼가 더미 웨이퍼인지 아닌지가 확인된다(단계 S11). 더미 웨이퍼는 통상의 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(C)와는 다른 더미 웨이퍼 전용의 캐리어(C)(더미 캐리어)에 수용되어 운용된다. 이러한 더미 웨이퍼 전용의 캐리어(C)가 인덱서부(101)의 로드 포트(110)에 재치되면, 캐리어(C)에 첨부된 태그가 판독되어 당해 캐리어(C)가 더미 캐리어인 것이 제어부(3)에 의해서 인식된다. 제어부(3)는 반송을 개시하려고 하는 웨이퍼가 더미 캐리어에 수용된 웨이퍼일 때 당해 웨이퍼를 더미 웨이퍼라고 판단한다. 반송을 개시하려고 하는 웨이퍼가 더미 웨이퍼가 아닌 경우에는, 더미 러닝은 개시되지 않는다. 또한, 더미 웨이퍼 전용의 캐리어(C)의 형태 자체는 통상의 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(C)와 같고, 본 실시형태에서는 FOUP이다.
반송을 개시하려고 하는 웨이퍼가 더미 웨이퍼인 경우, 단계 S11에서 단계 S12로 진행되고, 그 더미 웨이퍼가 반송 기구(38)(수도 로봇(120) 및 반송 로봇(150))에 의해서 인덱서부(101)로부터 열처리부(160)로 반송된다. 더미 웨이퍼의 반송 순서는 상술한 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 반송 순서와 대체로 같다.
다음으로, 열처리부(160)의 처리 챔버(6) 내에서 더미 웨이퍼의 가열 처리가 실행된다(단계 S13). 구체적으로는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼가 예비 가열된 후, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 당해 더미 웨이퍼의 표면이 플래시 가열된다. 예비 가열 및 플래시 가열의 내용은 상술한 통상의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리와 같다.
계속해서, 더미 웨이퍼에 대한 가열 처리의 내용에 따라 제어부(3)의 산출부(31)가 더미 웨이퍼의 손모값를 적산해 산출한다(단계 S14). 제1 실시형태에 있어서는 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산해 얻어지는 예비 가열 카운터를 손모값으로서 산출한다.
도 12는, 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열 시의 더미 웨이퍼의 온도 변화를 나타내는 도이다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼가 예비 가열 온도(T1)로 시각(t1)에서 시각(t2)까지 유지된다. 예비 가열 카운터는 예비 가열 온도(T1)에 가열 시간(t2－t1)을 곱한 값을 적산함으로써 산출된다. 예를 들면, 처리 전의 더미 웨이퍼의 예비 가열 카운터가 20000이었다고 하고, 그 더미 웨이퍼에 예비 가열 온도 700℃에서 4초의 가열을 실시했을 경우에는 700×4=2800을 처리 전의 20000으로 적산한 22800이 새로운 예비 가열 카운터로서 산출된다. 그 더미 웨이퍼에 또한 예비 가열 온도 700℃에서 4초의 가열을 실시했을 경우에는 새로운 증가분 2800을 처리 전의 22800로 적산한 25600이 새로운 예비 가열 카운터로서 산출된다. 처리 전의 더미 웨이퍼의 예비 가열 카운터는 더미 데이타베이스(39)(도 10 참조)에 등록되어 있고, 산출부(31)에 의해서 산출된 새로운 예비 가열 카운터가 거기에 덮어써진다. 또한, 더미 데이타베이스(39)에는 더미 캐리어와 이에 수용된 복수의 더미 웨이퍼의 손모값이 관련되어 등록되어 있다.
다음으로, 산출부(31)에 의해서 산출된 손모값(제1 실시형태에서는 예비 가열 카운터)가 미리 설정되어 있는 소정의 역치 이상인지 아닌지가 제어부(3)에 의해서 판정된다(단계 S15). 예비 가열 카운터가 역치 이상이 되고 있는 경우에는 단계 S15에서 단계 S17로 진행되어, 제어부(3)의 발보부(32)가 알람을 발보한다. 예를 들면, 발보부(32)는 표시부(34)에 더미 웨이퍼의 예비 가열 데미지가 사용 한도에 도달한 취지의 경고를 표시한다.
한편, 산출된 예비 가열 카운터가 역치 미만인 경우에는 알람 발보는 이루어지지 않는다. 이 경우, 가열 처리 후의 더미 웨이퍼가 반송 기구(38)에 의해서 열처리부(160)로부터 인덱서부(101)의 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다. 또, 본 실시형태에 있어서는 단계 S17에서 알람이 발보되었을 경우에도 반송은 정지되지 않고, 더미 웨이퍼는 반송 기구(38)에 의해서 인덱서부(101)의 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다.
제1 실시형태에 있어서는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산해 얻어지는 예비 가열 카운터가 역치 이상이 되었을 때에 알람을 발보하도록 하고 있다. 예비 가열 시의 더미 웨이퍼의 온도가 높아질수록, 또 가열 시간이 길어질수록 예비 가열에 의해서 더미 웨이퍼에 주는 데미지가 커져, 예비 가열 카운터도 크게 상승한다. 즉, 예비 가열 카운터는 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값으로서 파악되는 지표이다. 제1 실시형태와 같이 함으로써, 열처리 장치(100)의 오퍼레이터는 더미 웨이퍼의 열화가 설정된 한계치에 도달한 것을 인식할 수 있고, 열화가 진행한 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다. 그리고, 오퍼레이터는 당해 더미 웨이퍼를 새로운 더미 웨이퍼로 교환하는 등에 의해, 열화가 진행된 더미 웨이퍼의 오처리를 방지할 수 있다.
＜제2 실시형태＞
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 제2 실시형태의 열처리 장치(100)의 구성 및 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서는 제1 실시형태와 같다. 또, 제2 실시형태에 있어서의 더미 웨이퍼의 관리 내용(도 11)도 제1 실시형태와 대체로 같다. 제2 실시형태가 제1 실시형태와 다른 것은 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값의 내용이다.
제2 실시형태에 있어서는 산출부(31)가 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량을 적산해 얻어지는 투입 전력 카운터를 손모값으로서 산출한다. 구체적으로는, 도 12에서 더미 웨이퍼가 예비 가열 온도(T1)로 유지되고 있는 시각(t1)으로부터 시각(t2)까지의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량을 적산하는 것에 의해서 투입 전력 카운터가 산출된다. 예를 들면, 처리 전의 더미 웨이퍼의 투입 전력 카운터가 32000이었다고 하고, 그 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량이 16000이었을 경우에는 증가분 16000을 처리 전의 32000으로 적산한 48000이 새로운 투입 전력 카운터로서 산출된다. 그 더미 웨이퍼에 또한 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량을 16000으로 하여 예비 가열을 실시했을 경우에는 새로운 증가분 16000을 처리 전의 48000으로 적산한 64000이 새로운 투입 전력 카운터로서 산출된다. 처리 전의 더미 웨이퍼의 투입 전력 카운터는 더미 데이타베이스(39)에 등록되어 있고, 산출부(31)에 의해서 산출된 새로운 투입 전력 카운터가 이에 덮어써진다.
제1 실시형태와 마찬가지로 산출부(31)에 의해서 산출된 손모값(제2 실시형태에서는 투입 전력 카운터)가 미리 설정되어 있는 소정의 역치 이상이 되고 있는지 아닌지가 제어부(3)에 의해서 판정된다. 그리고, 투입 전력 카운터가 역치 이상이 되고 있는 경우에는 발보부(32)가 알람을 발보한다. 한편, 산출된 투입 전력 카운터가 역치 미만인 경우에는 알람은 발보되지 않고, 가열 처리 후의 더미 웨이퍼가 반송 기구(38)에 의해서 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다.
제2 실시형태에 있어서는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량을 적산해 얻어지는 투입 전력 카운터가 역치 이상이 되었을 때에 알람을 발보하도록 하고 있다. 예비 가열 시의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량이 커지는 만큼, 예비 가열에 의해서 더미 웨이퍼에 주는 데미지가 커지고, 투입 전력 카운터도 크게 상승한다. 즉, 투입 전력 카운터는 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값으로서 파악되는 지표이다. 제2 실시형태와 같도록 함으로써, 열처리 장치(100)의 오퍼레이터는 더미 웨이퍼의 열화가 설정된 한계치에 도달한 것을 인식할 수 있어 열화가 진행한 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
＜제3 실시형태＞
다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 설명한다. 제3 실시형태의 열처리 장치(100)의 구성 및 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서는 제1 실시형태와 같다. 또, 제3 실시형태에 있어서의 더미 웨이퍼의 관리 내용(도 11)도 제1 실시형태와 대체로 같다. 제3 실시형태가 제1 실시형태와 다른 것은 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값의 내용이다.
제3 실시형태에 있어서는 산출부(31)가 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 플래시 가열했을 때의 플래시 램프(FL)의 방전 전압을 적산해 얻어지는 방전 전압 카운터를 손모값으로서 산출한다. 플래시 램프(FL)에는 대용량의 콘덴서로부터 전력 공급이 이루어진다. 플래시 광 조사 전에 콘덴서에 축전된 충전 전압으로부터 플래시 광 조사 후에 콘덴서에 잔류하고 있는 잔류 전압을 줄인 값이 플래시 램프(FL)의 방전 전압이 된다. 예를 들면, 처리 전의 더미 웨이퍼의 방전 전압 카운터가 8000이었다고 한다. 그리고, 플래시 광 조사 전의 콘덴서의 충전 전압이 4000V로 플래시 램프(FL)로부터 1.4 밀리 세컨드의 플래시 광을 조사한 후의 콘덴서의 잔류 전압이 3000V이었다고 하면, 플래시 램프(FL)의 방전 전압은 4000-3000=1000V가 된다. 이 경우, 증가분 1000을 처리 전의 방전 전압 카운터 8000으로 적산한 9000이 새로운 방전 전압 카운터로서 산출된다. 그 더미 웨이퍼에 또한 플래시 램프(FL)의 방전 전압을 2400로 하여 플래시 가열을 실시했을 경우에는 새로운 증가분 2400를 처리 전의 9000으로 적산한 11400이 새로운 방전 전압 카운터로서 산출된다. 처리 전의 더미 웨이퍼의 방전 전압 카운터는 더미 데이타베이스(39)에 등록되어 있고, 산출부(31)에 의해서 산출된 새로운 방전 전압 카운터가 거기에 덮어써진다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 산출부(31)에 의해서 산출된 손모값(제3 실시형태에서는 방전 전압 카운터)가 미리 설정되어 있는 소정의 역치 이상이 되어 있는지 아닌지가 제어부(3)에 의해서 판정된다. 그리고, 방전 전압 카운터가 역치 이상이 되어 있는 경우에는 발보부(32)가 알람을 발보한다. 한편, 산출된 방전 전압 카운터가 역치 미만인 경우에는 알람은 발보되지 않고, 가열 처리 후의 더미 웨이퍼가 반송 기구(38)에 의해서 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다.
제3 실시형태에 있어서는 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 플래시 가열했을 때의 플래시 램프(FL)의 방전 전압을 적산해 얻어지는 방전 전압 카운터가 역치 이상이 되었을 때에 알람을 발보하도록 하고 있다. 플래시 가열 시의 플래시 램프(FL)의 방전 전압이 커질 수록 플래시 가열에 의해서 더미 웨이퍼에 주는 데미지가 커져, 방전 전압 카운터도 크게 상승한다. 즉, 방전 전압 카운터는 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값으로서 파악되는 지표이다. 제3 실시형태와 같이 함으로써, 열처리 장치(100)의 오퍼레이터는 더미 웨이퍼의 열화가 설정된 한계치에 도달한 것을 인식할 수 있어 열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
＜제4 실시형태＞
다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 대해 설명한다. 제4 실시형태의 열처리 장치(100)의 구성 및 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서는 제1 실시형태와 같다. 또, 제4 실시형태에 있어서의 더미 웨이퍼의 관리 내용(도 11)도 제1 실시형태와 대체로 같다. 제4 실시형태가 제1 실시형태와 다른 것은 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값의 내용이다.
제4 실시형태에 있어서는 산출부(31)가 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 플래시 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 표면 온도에 플래시 광의 조사 시간을 곱한 값을 적산해 얻어지는 플래시 가열 카운터를 손모값으로 하여 산출한다. 플래시 광의 조사 시간은 플래시 램프(FL)의 발광 시간이며, 예를 들면 플래시 램프(FL)에 전력 공급을 실시하는 램프 전원의 코일 정수에 의해서 조정할 수 있다. 또, 플래시 램프(FL)와 콘덴서를 연결하는 회로에 IGBT(절연 게이트 바이폴러 트랜지스터)를 접속하고, 그 IGBT에 의해서 콘덴서로부터 플래시 램프(FL)에의 전하 공급 시간을 제어함으로써, 플래시 램프(FL)의 발광 시간을 조정하도록 해도 된다. 예를 들면, 처리 전의 더미 웨이퍼의 플래시 가열 카운터가 30000이었다고 하고, 그 더미 웨이퍼를 조사 시간 1.4 밀리 세컨드의 플래시 광 조사에 의해 표면의 피크 온도 1200℃로 플래시 가열했을 경우에는 1200×1.4=1680을 처리 전의 30000으로 적산한 31680이 새로운 플래시 가열 카운터로서 산출된다. 이 더미 웨이퍼를 또한 조사 시간 10 밀리 세컨드의 플래시 광 조사에 의해 표면의 피크 온도 1000℃로 플래시 가열했을 경우에는 새로운 증가분 1000×10=10000을 처리 전의 31680로 적산한 41680이 새로운 플래시 가열 카운터로서 산출된다. 처리 전의 더미 웨이퍼의 플래시 가열 카운터는 더미 데이타베이스(39)로 등록되어 있고, 산출부(31)에 의해서 산출된 새로운 플래시 가열 카운터가 거기에 덮어써진다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 산출부(31)에 의해서 산출된 손모값(제4 실시형태에서는 플래시 가열 카운터)이 미리 설정되어 있는 소정의 역치 이상이 되어 있는지 아닌지가 제어부(3)에 의해서 판정된다. 그리고, 플래시 가열 카운터가 역치 이상이 되어 있는 경우에는 발보부(32)가 알람을 발보한다. 한편, 산출된 플래시 가열 카운터가 역치 미만인 경우에는 알람은 발보 되지 않고, 가열 처리 후의 더미 웨이퍼가 반송 기구(38)에 의해서 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다.
제4 실시형태에 있어서는 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 플래시 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 표면 온도에 플래시 광의 조사 시간을 곱한 값을 적산해 얻어지는 플래시 가열 카운터가 역치 이상이 되었을 때에 알람을 발보하도록 하고 있다. 플래시 가열 시의 더미 웨이퍼의 표면 온도가 높아질수록, 또 플래시 광의 조사 시간이 길어질수록 플래시 가열에 의해서 더미 웨이퍼에 주는 데미지가 커져, 플래시 가열 카운터도 크게 상승한다. 즉, 플래시 가열 카운터는 더미 웨이퍼의 열화의 정도를 나타내는 손모값으로서 파악되는 지표이다. 제4 실시형태와 같이 함으로써, 열처리 장치(100)의 오퍼레이터는 더미 웨이퍼의 열화가 설정된 한계치에 도달한 것을 인식할 수 있고, 열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실히 파악할 수 있다.
＜변형예＞
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명했는데, 이 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제1 실시형태에서 제4 실시형태까지 설명한 손모값을 OR판정하는 것에 의해서 알람을 발보하도록 해도 된다. 즉, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산해 얻어지는 예비 가열 카운터를 제1 손모값으로 한다. 할로겐 램프(HL)에서의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 예비 가열했을 때의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력량을 적산해 얻어지는 투입 전력 카운터를 제2 손모값으로 한다. 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 플래시 가열했을 때의 플래시 램프(FL)의 방전 전압을 적산해 얻어지는 방전 전압 카운터를 제3 손모값로 한다. 또한, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 플래시 가열했을 때의 더미 웨이퍼의 표면 온도에 플래시 광의 조사 시간을 곱한 값을 적산해 얻어지는 플래시 가열 카운터를 제4 손모값으로 한다. 그리고, 제1 손모값, 제2 손모값, 제3 손모값, 및, 제4 손모값 중 적어도 1개가 역치 이상이었을 때에 발보부(32)가 알람을 발보하도록 해도 된다. 이와 같이 손모값의 항목을 늘리는 것에 의해서, 보다 높은 정밀도로 열화가 진행된 더미 웨이퍼를 확실하게 파악할 수 있다.
또, 손모값이 역치 이상이 되고 있는 경우에 알람발보에 더하여, 더미 웨이퍼의 반송을 정지하도록 해도 된다. 더미 웨이퍼의 손모값이 역치 이상이 되고 있는 경우에는 더미 웨이퍼가 변형하고 있기도 하고, 반송 트러블의 원인이 될 우려가 있다. 손모값이 역치 이상이 되고 있는 경우에 더미 웨이퍼의 반송을 정지함으로써, 이러한 반송 트러블을 미연에 방지할 수 있다.
또, 제1 실시형태에 있어서, 처리 챔버(6)에 더미 웨이퍼가 반입되고 나서 당해 더미 웨이퍼가 처리 챔버(6)로부터 반출될 때까지의 더미 웨이퍼의 온도를 적분한 값(도 12의 웨이퍼 온도를 시간으로 적분한 값)을 적산함으로써 예비 가열 카운터를 산출하도록 해도 된다. 마찬가지로 제2 실시형태에 있어서, 처리 챔버(6)에 더미 웨이퍼가 반입되고 나서 당해 더미 웨이퍼가 처리 챔버(6)로부터 반출될 때까지의 할로겐 램프(HL)에의 투입 전력을 적분한 값을 적산하는 것에 의해서 투입 전력 카운터를 산출하도록 해도 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서는 플래시 램프 하우스(5)에 30개의 플래시 램프(FL)를 구비하도록 하고 있었지만, 이로 한정되는 것은 아니고, 플래시 램프(FL)의 개수는 임의가 수라고 할 수 있다. 또, 플래시 램프(FL)는 크세논 플래시 램프로 한정되는 것이 아니고, 크리프톤 플래시 램프여도 된다. 또, 할로겐 램프 하우스(4)에 구비하는 할로겐 램프(HL)의 갯수도 40개로 한정되는 것이 아니고, 임의의 수라고 할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는 1초 이상 연속해 발광하는 연속 점등 램프로서 필라멘트 방식의 할로겐 램프(HL)를 이용해 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 실시하고 있었지만, 이로 한정되는 것은 아니고, 할로겐 램프(HL)를 대신해 방전형의 아크 램프(예를 들면, 크세논 아크 램프)를 연속 점등 램프로서 이용해 예비 가열을 실시하도록 해도 된다. 이 경우, 더미 웨이퍼의 예비 가열도 아크 램프로부터의 광 조사에 의해서 실시되게 된다.
또, 열처리 장치(100)에 의해서 처리 대상이 되는 기판은 반도체 웨이퍼로 한정되는 것은 아니고, 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이에 이용하는 유리 기판이나 태양전지용의 기판이어도 된다.
3 제어부
4 할로겐 램프 하우스
5 플래시 램프 하우스
6 처리 챔버
7 유지부
10 이재 기구
31 산출부
32 발보부
33 입력부
34 표시부
35 자기 디스크
38 반송 기구
39 더미 데이타베이스
65 열처리 공간
74 서셉터
100 열처리 장치
101 인덱서부
120 수도 로봇
130, 140 냉각부
150 반송 로봇
151a, 151b 반송 핸드
160 열처리부
FL 플래시 램프
HL 할로겐 램프
W 반도체 웨이퍼

Claims (10)

  1. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법으로서,
    연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모(損耗)값을 산출하는 산출 공정과,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보(發報)하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  2. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법으로서,
    연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  3. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법으로서,
    플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  4. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법으로서,
    플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출 공정과,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  5. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 방법으로서,
    연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제1 손모값,
    연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 제2 손모값,
    플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 제3 손모값, 및,
    플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제4 손모값을 산출하는 산출 공정과,
    상기 제1 손모값, 상기 제2 손모값, 상기 제3 손모값, 및, 상기 제4 손모값 중 적어도 1개가 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  6. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서,
    더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 연속 점등 램프와,
    상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 상기 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  7. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서,
    더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 연속 점등 램프와,
    상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  8. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서,
    더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 플래시 광을 조사하는 플래시 램프와,
    상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  9. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서,
    더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 플래시 광을 조사하는 플래시 램프와,
    상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 손모값을 산출하는 산출부와,
    상기 손모값이 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  10. 더미 웨이퍼를 관리하는 열처리 장치로서,
    더미 웨이퍼를 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 광을 조사하는 연속 점등 램프와,
    상기 챔버 내의 상기 더미 웨이퍼에 플래시 광을 조사하는 플래시 램프와,
    상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 온도에 가열 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제1 손모값,
    상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 연속 점등 램프에의 투입 전력량을 적산하여 얻어지는 제2 손모값,
    상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 플래시 램프의 방전 전압을 적산하여 얻어지는 제3 손모값, 및,
    상기 플래시 램프로부터의 플래시 광 조사에 의해서 더미 웨이퍼를 가열했을 때의 상기 더미 웨이퍼의 표면 온도에 조사 시간을 곱한 값을 적산하여 얻어지는 제4 손모값을 산출하는 산출부와,
    상기 제1 손모값, 상기 제2 손모값, 상기 제3 손모값, 및, 상기 제4 손모값 중 적어도 1개가 소정의 역치 이상이었을 때에 경고를 발보하는 발보부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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