KR102342922B1 - 열처리 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

챔버 내 구조물을 단시간에 안정 온도로 온도 조절할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공한다.
선행하는 로트의 처리가 종료된 후, 웜업 처리가 개시된다. 웜업 처리에서는, 할로겐 램프로부터의 광 조사에 의해 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 일정한 보온 온도로 보온한다. 웜업 처리의 실행 중에 로트를 내보내는 취지의 신호를 수신하면, 컨디셔닝 처리로 이행한다. 컨디셔닝 처리에서는, 서셉터에 유지한 더미 웨이퍼에 대해 처리 대상이 되는 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복함으로써 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 온도 조절한다. 웜업 처리를 행한 후에 컨디셔닝 처리를 실행함으로써, 챔버 내 구조물을 단시간에 안정 온도로 온도 조절할 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, 간단히 「기판」이라고 칭한다)에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 극히 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 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, 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.
이러한 플래시 램프 어닐링은, 극히 단시간의 가열이 필요한 처리, 예를 들면 전형적으로는 반도체 웨이퍼에 주입된 불순물의 활성화에 이용된다. 이온 주입법에 의해 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시광을 조사하면, 당해 반도체 웨이퍼의 표면을 극히 단시간만 활성화 온도로까지 승온시킬 수 있어, 불순물을 깊게 확산시키지 않고, 불순물 활성화만을 실행할 수 있는 것이다.
전형적으로는, 열처리에 한하지 않으며 반도체 웨이퍼의 처리는 로트(동일 조건에서 동일 내용의 처리를 행하는 대상이 되는 한 세트의 반도체 웨이퍼) 단위로 행해진다. 매엽식의 기판 처리 장치에서는, 로트를 구성하는 복수장의 반도체 웨이퍼에 대해 연속적으로 순차적으로 처리가 행해진다. 플래시 램프 어닐링 장치에 있어서도, 로트를 구성하는 복수의 반도체 웨이퍼가 1장씩 챔버에 반입되어 순차적으로 열처리가 행해진다.
그런데, 로트를 구성하는 복수의 반도체 웨이퍼를 순차적으로 처리하는 과정에서 반도체 웨이퍼를 유지하는 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도가 변화하는 경우가 있다. 이러한 현상은, 잠시 가동 정지 상태에 있었던 플래시 램프 어닐링 장치에서 새롭게 처리를 개시하는 경우나 반도체 웨이퍼의 처리 온도 등의 처리 조건을 변화시킨 경우에 발생한다. 로트의 복수의 반도체 웨이퍼를 처리하는 과정에서 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도가 변화하면, 로트의 초기의 반도체 웨이퍼와 후반의 반도체 웨이퍼에서 처리 시의 온도 이력이 다르다는 문제가 생긴다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 제품 로트의 처리를 개시하기 전에, 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 챔버 내에 반입하여 서셉터에 지지하고, 당해 더미 웨이퍼에 가열 처리를 행함으로써, 사전에 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 승온시켜 두는 것이 행해지고 있었다(더미 러닝). 특허문헌 1에는, 10장 정도의 더미 웨이퍼에 더미 러닝을 행하여 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도를 처리 시의 안정 온도에 도달시키는 것이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2017-092102호 공보
그러나, 실온 정도로까지 차가워진 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 더미 러닝에 의해 안정 온도로까지 승온시키는 데에는 상당한 장시간을 요한다. 그 결과, 제품 로트의 처리를 개시할 때까지의 대기 시간이 길어져, 스루풋이 저하한다는 문제가 발생하고 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 챔버 내 구조물을 단시간에 안정 온도로 온도 조절할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 챔버 내에 기판을 반입하는 반입 공정과, 상기 챔버 내에서 서셉터에 유지된 기판에 광을 조사하는 광 조사 공정과, 로트의 최초의 기판이 상기 챔버에 반입되기 전에, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 보온 공정과, 상기 보온 공정 후, 상기 연속 점등 램프의 점등과 소등을 반복함으로써 상기 구조물의 온도를 조절하는 온도 조절 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 온도 조절 공정에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 상기 로트에 포함되는 기판에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3의 발명은, 청구항 2의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 보온 공정에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 광 조사를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4의 발명은, 청구항 3의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 보온 공정에서는, 상기 서셉터의 온도에 의거하여 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어함과 더불어, 상기 온도 조절 공정에서는, 상기 서셉터에 유지된 더미 웨이퍼의 온도에 의거하여 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 보온 공정의 실행 중에 상기 로트의 처리 온도를 변경하는 신호를 수신했을 때에, 상기 보온 온도를 변경하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 6의 발명은, 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서, 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 서셉터와, 상기 서셉터에 유지된 기판에 광을 조사하는 연속 점등 램프와, 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어하는 제어부를 구비하고, 로트의 최초의 기판이 상기 챔버에 반입되기 전에, 상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 보온 단계 후, 상기 연속 점등 램프의 점등과 소등을 반복함으로써 상기 구조물의 온도를 조절하는 온도 조절 단계를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 7의 발명은, 청구항 6의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 온도 조절 단계에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 상기 로트에 포함되는 기판에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 8의 발명은, 청구항 7의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 보온 단계에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 광 조사를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 9의 발명은, 청구항 8의 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 서셉터의 온도를 측정하는 제1 온도계와, 상기 서셉터에 유지된 더미 웨이퍼의 온도를 측정하는 제2 온도계를 더 구비하고, 상기 보온 단계에서는, 상기 제1 온도계에 의해 측정된 상기 서셉터의 온도에 의거하여 상기 제어부가 상기 연속 점등 램프로부터의 출력을 제어함과 더불어, 상기 온도 조절 단계에서는, 상기 제2 온도계에 의해 측정된 상기 서셉터에 유지된 더미 웨이퍼의 온도에 의거하여 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 10의 발명은, 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 발명에 따른 열처리 장치에 있어서, 상기 보온 단계의 실행 중에 상기 로트의 처리 온도를 변경하는 신호를 수신했을 때에, 상기 보온 온도를 변경하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 5의 발명에 의하면, 로트의 최초의 기판이 챔버에 반입되기 전에, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해 챔버 내의 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 보온 공정과, 보온 공정 후, 연속 점등 램프의 점등과 소등을 반복함으로써 챔버 내의 구조물의 온도를 조절하는 온도 조절 공정을 구비하므로, 보온 온도로까지 승온되어 있는 챔버 내 구조물을 온도 조절하게 되어, 챔버 내 구조물을 단시간에 안정 온도로 온도 조절할 수 있다.
청구항 6 내지 청구항 10의 발명에 의하면, 로트의 최초의 기판이 챔버에 반입되기 전에, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해 챔버 내의 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 보온 단계 후, 연속 점등 램프의 점등과 소등을 반복함으로써 챔버 내의 구조물의 온도를 조절하는 온도 조절 단계를 행하므로, 보온 온도로까지 승온되어 있는 챔버 내 구조물을 온도 조절하게 되어, 챔버 내 구조물을 단시간에 안정 온도로 온도 조절할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는, 도 1의 열처리 장치의 정면도이다.
도 3은, 열처리부의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 4는, 유지부의 전체 외관을 나타낸 사시도이다.
도 5는, 서셉터의 평면도이다.
도 6은, 서셉터의 단면도이다.
도 7은, 이재 기구의 평면도이다.
도 8은, 이재 기구의 측면도이다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프의 배치를 나타낸 평면도이다.
도 10은, 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은, 더미 처리의 순서를 나타낸 플로차트이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 열처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)를 나타낸 평면도이며, 도 2는 그 정면도이다. 열처리 장치(100)는 기판으로서 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)에 플래시광을 조사하여 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. 열처리 장치(100)에 반입되기 전의 반도체 웨이퍼(W)에는 불순물이 주입되어 있으며, 열처리 장치(100)에 의한 가열 처리에 의해 주입된 불순물의 활성화 처리가 실행된다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에 있어서는, 이해의 용이를 위해, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 그리고 있다. 또, 도 1~도 3의 각 도면에 있어서는, 그들 방향 관계를 명확하게 하기 위해 Z축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 붙이고 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 열처리 장치(100)는, 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 외부로부터 장치 내로 반입함과 더불어 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 장치 바깥으로 반출하기 위한 인덱서부(101), 미처리의 반도체 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 얼라인먼트부(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 대해 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)를 나열하여 재치(載置)하는 로드 포트(110)와, 각 캐리어(C)로부터 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 빼냄과 더불어, 각 캐리어(C)에 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 수납하는 수도 로봇(120)을 구비하고 있다. 정확하게는 인덱서부(101)에는 3개의 로드 포트가 설치되어 있으며, 로드 포트(110)는, 제1 로드 포트(110a), 제2 로드 포트(110b) 및 제3 로드 포트(110c)를 포함하는 총칭이다(3개의 로드 포트를 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 로드 포트(110)라고 한다). 3개의 로드 포트 중 제1 로드 포트(110a) 및 제2 로드 포트(110b)에는 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)(이하, 프로덕트 웨이퍼(W)라고도 칭한다)를 수용한 캐리어(C)가 재치된다. 한편, 제3 로드 포트(110c)는, 더미 웨이퍼(DW)를 수용한 더미 캐리어(DC) 전용의 로드 포트이다. 즉, 제3 로드 포트(110c)에는 더미 캐리어(DC)만이 재치된다. 전형적으로는, 제3 로드 포트(110c)에는 복수의 더미 웨이퍼(DW)를 수용한 더미 캐리어(DC)가 상시 재치되어 있다.
미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)는 무인 반송차(AGV, OHT) 등에 의해 반송되어 로드 포트(110)에 재치된다. 또, 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)도 무인 반송차가 로드 포트(110)로부터 가져 가게 된다.
또, 로드 포트(110)에 있어서는, 수도 로봇(120)이 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)에 대해 임의의 반도체 웨이퍼(W)(또는 더미 웨이퍼(DW))의 출입을 행할 수 있도록, 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)가 도 2의 화살표 CU로 나타내는 바와 같이 승강 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)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 노출시키는 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. 이에 따라, 수도 로봇(120)은, 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)에 대해 반도체 웨이퍼(W)의 출입을 행함과 더불어, 얼라인먼트부(230) 및 2개의 냉각부(130, 140)에 대해 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행한다. 수도 로봇(120)에 의한 캐리어(C)(또는 더미 캐리어(DC))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 얼라인먼트부(230) 또는 냉각부(130, 140)의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는, 핸드(121)의 슬라이드 이동, 및 수도 로봇(120)의 승강 동작에 의해 행해진다.
얼라인먼트부(230)는, Y축 방향을 따른 인덱서부(101)의 옆쪽에 접속되어 설치되어 있다. 얼라인먼트부(230)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시켜 플래시 가열에 적절한 방향으로 향하게 하는 처리부이다. 얼라인먼트부(230)는, 알루미늄 합금제의 하우징인 얼라인먼트 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 설치하여 구성된다.
얼라인먼트부(230)로의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 수도 로봇(120)에 의해 행해진다. 수도 로봇(120)으로부터 얼라인먼트 챔버(231)로는 웨이퍼 중심이 소정의 위치에 위치하도록 반도체 웨이퍼(W)가 건네진다. 얼라인먼트부(230)에서는, 인덱서부(101)에서 수취한 반도체 웨이퍼(W)의 중심부를 회전 중심으로 하여 연직 방향축 둘레로 반도체 웨이퍼(W)를 회전시켜, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다. 방향 조정이 종료된 반도체 웨이퍼(W)는 수도 로봇(120)에 의해 얼라인먼트 챔버(231)로부터 빼내어진다.
반송 로봇(150)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 반송 공간으로서 반송 로봇(150)을 수용하는 반송 챔버(170)가 형성되어 있다. 그 반송 챔버(170)의 3방향으로 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(플래시광)을 조사하여 플래시 가열 처리를 행하는 기판 처리부이다. 이 열처리부(160)의 구성에 대해서는 추가로 후술한다.
2개의 냉각부(130, 140)는, 대체로 동일한 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 도 시 생략). 당해 냉각 플레이트는, 펠티에 소자 또는 항온수 순환에 의해 상온(약 23℃)으로 온도 조절되고 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 모두, 인덱서부(101)와 반송 챔버(170)의 사이에서, 그들의 양쪽에 접속되어 있다. 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)에는, 반도체 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 2개의 개구가 형성되어 있다. 제1 쿨 챔버(131)의 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(181)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 제1 쿨 챔버(131)의 반송 챔버(170)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(183)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 즉, 제1 쿨 챔버(131)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(181)를 통해 접속되고, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(183)를 통해 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제1 쿨 챔버(131)의 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, 제2 쿨 챔버(141)의 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(182)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 제2 쿨 챔버(141)의 반송 챔버(170)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(184)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 즉, 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(182)를 통해 접속되고, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(184)를 통해 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제2 쿨 챔버(141)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(182)가 개방된다. 또, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(184)가 개방된다. 게이트 밸브(182) 및 게이트 밸브(184)가 폐쇄되어 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. 이들 가스 공급 기구 및 배기 기구는, 유량을 2단계로 전환 가능하게 되어 있어도 된다.
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 가지며, 그들 2개의 링크 기구의 선단에는 각각 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a, 151b)가 설치되어 있다. 이들 반송 핸드(151a, 151b)는 상하로 소정의 피치만큼 떨어져 배치되며, 링크 기구에 의해 각각 독립적으로 동일 수평 방향으로 직선적으로 슬라이드 이동 가능하게 되어 있다. 또, 반송 로봇(150)은, 2개의 링크 기구가 설치되는 베이스를 승강 이동시킴으로써, 소정의 피치만큼 떨어진 상태인 채로 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, 양반송 핸드(151a, 151b)가 수도 상대와 대향하도록 선회하고, 그 후 (또는 선회하고 있는 동안에) 승강 이동하여 어느 한 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)의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 냉각부(130, 140)를 통해 행할 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 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 건넨 반도체 웨이퍼(W)를 다른 쪽이 수취함으로서 반도체 웨이퍼(W)의 수도가 행해진다. 반송 로봇(150) 및 수도 로봇(120)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 캐리어(C)로부터 열처리부(160)로까지 반송하는 반송 기구가 구성된다.
상술한 바와 같이, 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 이들 게이트 밸브가 개폐된다. 또, 반송 챔버(170) 및 얼라인먼트 챔버(231)에도 가스 공급부로부터 질소 가스가 공급됨과 더불어, 그들 내부의 분위기가 배기부에 의해 배기된다(모두 도시 생략).
다음에, 열처리부(160)의 구성에 대해 설명한다. 도 3은, 열처리부(160)의 구성을 나타낸 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 더불어, 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 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 있으며, 상측 개구에는 상측 챔버창(63)이 장착되어 폐색되고, 하측 개구에는 하측 챔버창(64)이 장착되어 폐색되어 있다. 처리 챔버(6)의 천장부를 구성하는 상측 챔버창(63)은, 석영에 의해 형성된 원판형상 부재이며, 플래시 램프(FL)에서 출사된 플래시광을 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 원환상으로 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 생략된 나사로 고정시킴으로써 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 의해 둘러싸인 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 따라 원환상으로 형성되고, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)을 둘러싼다. 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)은, 강도와 내열성이 우수한 금속 재료(예를 들면, 스테인리스 스틸)로 형성되어 있다.
또, 챔버 측부(61)에는, 처리 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 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 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 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원환상으로 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, 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 있다. 가스 배기구멍(86)은, 오목부(62)보다 하측 위치에 형성되어 있으며, 반사 링(69)에 형성되어 있어도 된다. 가스 배기구멍(86)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원환상으로 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 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, 처리 챔버(6)의 둘레방향을 따라 복수 형성되어 있어도 되고, 슬릿형의 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 통해 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다.
도 4는, 유지부(7)의 전체 외관을 나타낸 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 재치됨으로써, 처리 챔버(6)의 벽면에 지지되게 된다(도 3 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 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 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 4로 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 처리 챔버(6)의 벽면에 지지됨으로써, 유지부(7)가 처리 챔버(6)에 장착된다. 유지부(7)가 처리 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.
처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)는, 처리 챔버(6)에 장착된 유지부(7)의 서셉터(74) 상에 수평 자세로 재치되어 유지된다. 이때, 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 두께 쪽이 크다. 따라서, 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 수평 방향의 위치 어긋남은 가이드 링(76)에 의해 방지된다.
또 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 상하로 관통하여 개구부(78)가 형성되어 있다. 개구부(78)는, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)(도 3 참조)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사되는 방사광(적외광)을 수광하기 위해 형성되어 있다. 즉, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)가 개구부(78)를 통해 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 광을 수광하여 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 위해 관통하는 4개의 관통구멍(79)이 형성되어 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 원환상의 오목부(62)를 따르는 원호형상으로 되어 있다. 각각의 이재 아암(11)에는 2개의 리프트 핀(12)이 세워져 설치되어 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 7의 실선 위치)와 유지부(7)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 평면에서 봤을 때 겹치지 않는 퇴피 위치(도 7의 2점 쇄선 위치)의 사이에서 수평 이동시킨다. 이재 동작 위치는 서셉터(74)의 아래쪽이며, 퇴피 위치는 서셉터(74)보다 바깥쪽이다. 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 4, 5 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 처리 챔버(6)의 외부로 배출되도록 구성되어 있다.
도 3으로 되돌아가, 열처리부(160)는 끝 가장자리부 방사 온도계(에지 파이로미터)(20) 및 중앙부 방사 온도계(센터 파이로미터)(25)의 2개의 방사 온도계를 구비한다. 상술한 바와 같이, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)는, 서셉터(74)의 개구부(78)를 통해 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 적외광을 수광하고, 그 적외광의 강도로부터 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 측정하는 웨이퍼 온도계이다. 한편, 중앙부 방사 온도계(25)는, 서셉터(74)의 중앙부에서 방사된 적외광을 수광하고, 그 적외광의 강도로부터 서셉터(74)의 온도를 측정하는 서셉터 온도계이다. 또한, 도시의 편의상, 도 3에서는 끝 가장자리부 방사 온도계(20) 및 중앙부 방사 온도계(25)를 처리 챔버(6)의 내부에 기재하고 있지만, 이들은 모두 처리 챔버(6)의 외벽면에 장착되고, 외벽면에 형성된 관통구멍을 통해 적외광을 수광한다.
처리 챔버(6)의 위쪽에 설치된 플래시 램프 하우스(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 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 위쪽에 설치됨으로써, 램프광 방사창(53)이 상측 챔버창(63)과 서로 대향하게 된다. 플래시 램프(FL)는 처리 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 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평 방향을 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.
처리 챔버(6)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프 하우스(4)는, 하우징(41)의 내측에 복수개(본 실시형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 복수의 할로겐 램프(HL)는 처리 챔버(6)의 아래쪽으로부터 하측 챔버창(64)을 통해 열처리 공간(65)으로의 광 조사를 행한다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프(HL)의 배치를 나타낸 평면도이다. 본 실시형태에서는, 상하 2단으로 각 20개씩의 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 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평 방향을 따라) 서로 평행해지도록 배열되어 있다. 따라서, 상단, 하단 모두 할로겐 램프(HL)의 배열에 의해 형성되는 평면은 수평면이다.
또 도 9에 나타낸 바와 같이, 상단, 하단 모두 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 모두, 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 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, 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 도입함으로써, 필라멘트의 파손을 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 수평 방향을 따르게 하여 배치함으로써 위쪽의 반도체 웨이퍼(W)로의 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)에서 출사된 광을 열처리 공간(65)측으로 반사한다.
상기의 구성 이외에도 열처리부(160)는, 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)에서 발생하는 열에너지에 의한 할로겐 램프 하우스(4), 플래시 램프 하우스(5) 및 처리 챔버(6)의 과잉의 온도 상승을 방지하기 위해, 다양한 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 공랭 구조로 되어 있다. 또, 상측 챔버창(63)과 램프광 방사창(53)의 간극에도 공기가 공급되며, 플래시 램프 하우스(5) 및 상측 챔버창(63)을 냉각한다.
제어부(3)는, 열처리 장치(100)에 설치된 상기의 여러 가지 동작 기구를 제어한다. 도 10은, 제어부(3)의 구성을 나타낸 블록도이다. 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(100)에서의 처리가 진행된다. 또한, 도 1에서는, 인덱서부(101) 내에 제어부(3)를 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(3)는 열처리 장치(100) 내의 임의의 위치에 배치할 수 있다.
제어부(3)에는 액정의 터치 패널(33)이 접속되어 있다. 터치 패널(33)은, 예를 들면 열처리 장치(100)의 외벽에 설치되어 있다. 터치 패널(33)은, 여러 가지 정보를 표시함과 더불어, 여러 가지 코멘트나 파라미터의 입력을 받아들인다. 즉, 터치 패널(33)은, 표시부 및 입력부의 양쪽의 기능을 겸비한다. 열처리 장치(100)의 오퍼레이터는, 터치 패널(33)에 표시된 정보를 확인하면서, 터치 패널(33)로부터 커맨드나 파라미터를 입력할 수 있다. 또한, 터치 패널(33)을 대신하여, 키보드나 마우스 등의 입력부와 액정 디스플레이 등의 표시부의 조합을 이용하도록 해도 된다.
또, 제어부(3)는, 끝 가장자리부 방사 온도계(20), 중앙부 방사 온도계(25) 및 할로겐 램프(HL)의 램프 전원(45)과도 접속되어 있다. 제어부(3)는, 끝 가장자리부 방사 온도계(20) 또는 중앙부 방사 온도계(25)의 측정 결과에 의거하여 램프 전원(45)을 제어하여 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정한다.
또한, 열처리 장치(100)의 제어부(3)는 호스트 컴퓨터(39)와 통신 가능하게 되어 있다. 호스트 컴퓨터(39)는, 반도체 제조 공장에 설치된 복수의 열처리 장치(100)의 전체를 관리하는 컨트롤러이다. 호스트 컴퓨터(39)는, 반도체 제조 공장 내에 있어서, OHT(Overhead Hoist Transfer)에 의한 복수의 열처리 장치(100)에 대한 캐리어(C)의 반송도 제어한다. 또한, 호스트 컴퓨터(39)와 제어부(3) 사이의 통신은 유선이어도 무선이어도 된다.
다음에, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)의 처리 동작에 대해 설명한다. 여기서는, 제품이 되는 반도체 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)(W)에 대한 처리 동작에 대해 설명한 후, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도 조절 처리에 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 플래시광 조사 가열 처리(어닐링)에 의해 실행된다.
우선, 불순물이 주입된 미처리의 반도체 웨이퍼(W)가 캐리어(C)에 복수장 수용된 상태로 인덱서부(101)의 제1 로드 포트(110a) 또는 제2 로드 포트(110b)에 재치된다. 그리고, 수도 로봇(120)이 캐리어(C)로부터 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 1장씩 빼내어, 얼라인먼트부(230)의 얼라인먼트 챔버(231)에 반입한다. 얼라인먼트 챔버(231)에서는, 반도체 웨이퍼(W)를 그 중심부를 회전 중심으로 하여 수평면 내에서 연직 방향축 둘레로 회전시켜, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다.
다음에, 인덱서부(101)의 수도 로봇(120)이 얼라인먼트 챔버(231)로부터 방향이 조정된 반도체 웨이퍼(W)를 빼내어, 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 의해 반송 챔버(170)로 반출된다. 미처리의 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)를 거쳐 반송 챔버(170)로 이송될 때에는, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위한 패스로서 기능하는 것이다.
반도체 웨이퍼(W)를 빼낸 반송 로봇(150)은 열처리부(160)를 향하도록 선회한다. 이어서, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170)의 사이를 개방하여, 반송 로봇(150)이 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 처리 챔버(6)에 반입한다. 이때에, 선행하는 가열 처리가 완료된 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6)에 존재하고 있는 경우에는, 반송 핸드(151a, 151b)의 한쪽에 의해 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 빼낸 후 미처리의 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)의 사이를 폐쇄한다.
처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)에는, 할로겐 램프(HL)에 의해 예비 가열이 행해진 후, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광 조사에 의해 플래시 가열 처리가 행해진다. 이 플래시 가열 처리에 의해 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 활성화가 행해진다.
플래시 가열 처리가 종료된 후, 게이트 밸브(185)가 처리 챔버(6)와 반송 챔버(170)의 사이를 다시 개방하여, 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 빼낸 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. 이때, 당해 반도체 웨이퍼(W)가 가열 처리 전에 제1 쿨 챔버(131)를 통과해 오고 있는 경우에는 가열 처리 후에도 제1 쿨 챔버(131)에 반입되고, 가열 처리 전에 제2 쿨 챔버(141)를 통과해 오고 있는 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 행해진다. 열처리부(160)의 처리 챔버(6)로부터 반출된 시점에서의 반도체 웨이퍼(W) 전체의 온도는 비교적 고온이므로, 이를 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)로 상온 근방으로까지 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 반출하여, 캐리어(C)로 반환한다. 캐리어(C)에 소정 장수의 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)가 수용되면, 그 캐리어(C)는 인덱서부(101)의 제1 로드 포트(110a) 또는 제2 로드 포트(110b)로부터 반출된다.
열처리부(160)에 있어서의 가열 처리에 대해 설명을 계속한다. 처리 챔버(6)로의 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 앞서, 급기를 위한 밸브(84)가 개방됨과 더불어, 배기용의 밸브(89, 192)가 개방되어 처리 챔버(6) 내에 대한 급배기가 개시된다. 밸브(84)가 개방되면, 가스 공급구멍(81)으로부터 열처리 공간(65)으로 질소 가스가 공급된다. 또, 밸브(89)가 개방되면, 가스 배기구멍(86)으로부터 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 이에 따라, 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)의 상부로부터 공급된 질소 가스가 아래쪽으로 흘러, 열처리 공간(65)의 하부로부터 배기된다.
또, 밸브(192)가 개방됨으로써, 반송 개구부(66)로부터도 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 또한, 도시 생략된 배기 기구에 의해 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리부(160)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에는 질소 가스가 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, 반송 로봇(150)에 의해 반송 개구부(66)를 통해 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)으로 반입된다. 반송 로봇(150)은, 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a)(또는 반송 핸드(151b))를 유지부(7)의 바로 위쪽 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 관통구멍(79)을 통과하여 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 상면으로부터 돌출하여 반도체 웨이퍼(W)를 수취한다. 이때, 리프트 핀(12)은 기판 지지 핀(77)의 상단보다 위쪽으로까지 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 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 유지부(7)의 서셉터(74)에 의해 수평 자세로 아래쪽으로부터 유지된 후, 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등하여 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다. 할로겐 램프(HL)에서 출사된 할로겐광은, 석영으로 형성된 하측 챔버창(64) 및 서셉터(74)를 투과하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 조사된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사를 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)에 의한 예비 가열을 행할 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 끝 가장자리부 방사 온도계(20)에 의해 측정되어 있다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 개구부(78)를 통해 방사된 적외광을 끝 가장자리부 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 광 조사에 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, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)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, 600℃ 내지 800℃ 정도가 된다(본 실시형태에서는 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, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)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 단계에 있어서는, 보다 방열이 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다 저하하는 경향이 있는데, 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 발생하기 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(T1)에 도달하여 소정 시간이 경과한 시점에서 플래시 램프(FL)가 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 플래시광 조사를 행한다. 이때, 플래시 램프(FL)에서 방사되는 플래시광의 일부는 직접 처리 챔버(6) 내로 향하고, 다른 일부는 일단 리플렉터(52)에 의해 반사된 후 처리 챔버(6) 내로 향하며, 이들 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 상승하고, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물이 활성화된 후, 표면 온도가 급속히 하강한다. 이와 같이, 플래시 가열에서는 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.
플래시 가열 처리가 종료된 후, 소정 시간 경과 후에 할로겐 램프(HL)가 소등된다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도(T1)로부터 급속히 강온한다. 강온 중의 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 끝 가장자리부 방사 온도계(20)에 의해 측정되며, 그 측정 결과는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)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 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 의해 밀어올려진 반도체 웨이퍼(W)의 바로 아래쪽 위치로까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 한 쌍의 이재 아암(11)이 하강함으로써, 플래시 가열 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 핸드(151b)에 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 행해진다. 로트란, 동일 조건에서 동일 내용의 처리를 행하는 대상이 되는 한 세트의 반도체 웨이퍼(W)이다. 본 실시형태의 열처리 장치(100)에 있어서도, 로트를 구성하는 복수장(예를 들면, 25장)의 반도체 웨이퍼(W)가 1개의 캐리어(C)에 수용되어 인덱서부(101)의 제1 로드 포트(110a) 또는 제2 로드 포트(110b)에 재치되며, 그 캐리어(C)로부터 반도체 웨이퍼(W)가 1장씩 순차적으로 처리 챔버(6)에 반입되어 가열 처리가 행해진다.
여기서, 잠시 처리를 행하고 있지 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 행해지게 된다. 이러한 경우는, 예를 들면 유지 보수 후에 열처리 장치(100)가 기동되고 나서 최초의 로트를 처리하는 경우나 이전의 로트를 처리한 후에 장시간이 경과한 경우 등이다. 가열 처리 시에는, 승온된 반도체 웨이퍼(W)로부터 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물에 열전도가 발생하므로, 초기에는 실온이었던 서셉터(74)가 반도체 웨이퍼(W)의 처리 장수가 증가함에 따라 서서히 축열에 의해 승온하게 된다. 또, 할로겐 램프(HL)에서 출사된 적외광의 일부는 하측 챔버창(64)에 흡수되므로, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 장수가 증가함에 따라 하측 챔버창(64)의 온도도 서서히 승온하게 된다.
그리고, 약 10장의 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리가 행해졌을 때에 서셉터(74) 및 하측 챔버창(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 균형을 이룬다. 서셉터(74)의 온도가 안정 온도에 도달할 때까지는, 반도체 웨이퍼(W)로부터의 전열량이 서셉터(74)로부터의 방열량보다 많기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 장수가 증가함에 따라 서셉터(74)의 온도가 서서히 축열에 의해 상승한다. 이에 반해, 서셉터(74)의 온도가 안정 온도에 도달한 후는, 반도체 웨이퍼(W)로부터의 전열량과 서셉터(74)로부터의 방열량이 균형을 이루므로, 서셉터(74)의 온도는 일정한 안정 온도로 유지되게 된다. 또한, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 안정 온도란, 당해 구조물을 예열하지 않고, 처리 챔버(6) 내에서 로트의 복수의 반도체 웨이퍼(W)에 연속적으로 가열 처리를 행함으로써, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 상승하여 일정해졌을 때의 당해 구조물의 온도이다. 또, 하측 챔버창(64)의 온도가 안정 온도에 도달한 후는, 하측 챔버창(64)이 할로겐 램프(HL)의 조사광으로부터 흡수하는 열량과 하측 챔버창(64)에서 방출되는 열량이 균형을 이루므로, 하측 챔버창(64)의 온도도 일정한 안정 온도로 유지되게 된다.
이와 같이 실온의 처리 챔버(6)에서 처리를 개시하면, 로트의 초기의 반도체 웨이퍼(W)와 도중으로부터의 반도체 웨이퍼(W)에서 처리 챔버(6)의 구조물의 온도가 다른 것에 기인하여 온도 이력이 불균일해진다는 문제가 있었다. 또, 초기의 반도체 웨이퍼(W)에 대해서는 저온의 서셉터(74)에 지지되어 플래시 가열 처리가 행해지므로 웨이퍼 휨이 발생하는 경우도 있었다. 이 때문에, 종전보다, 제품 로트의 처리를 개시하기 전에, 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼(DW)를 처리 챔버(6) 내에 반입하여 가열 처리를 행하여 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 승온시키는 더미 러닝(더미 처리)이 실시되고 있다. 그러나, 실온의 처리 챔버(6)에 더미 처리를 실행하여 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로까지 승온시키는 데에는 상당한 장시간을 요하며, 그 사이에는 로트의 처리를 개시할 수 없으므로 스루풋이 저하할 우려가 있었다. 이하, 본 실시형태에 있어서의 더미 처리에 대해 설명한다.
도 11은, 더미 처리의 순서를 나타낸 플로차트이다. 우선, 선행하는 로트의 처리가 완료될 때까지는 더미 처리는 실행되지 않는다(단계 S1). 선행하는 로트의 마지막 반도체 웨이퍼(W)의 처리가 종료하고 당해 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6)로부터 반출되면, 열처리 장치(100)가 대기 상태가 됨과 더불어, 즉시 단계 S1로부터 단계 S2로 진행되어 웜업 처리가 개시된다. 웜업 처리가 개시되면, 제3 로드 포트(110c)에 재치된 더미 캐리어(DC)로부터 수도 로봇(120) 및 반송 로봇(150)에 의해 더미 웨이퍼(DW)가 열처리부(160)의 처리 챔버(6)로 반송된다.
더미 웨이퍼(DW)는, 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 원판형상의 실리콘 웨이퍼이며, 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 사이즈 및 형상을 갖는다. 단, 더미 웨이퍼(DW)에는, 패턴 형성이나 이온 주입은 이루어져 있지 않다. 즉, 더미 웨이퍼(DW)는 이른바 실리콘의 베어 웨이퍼이다. 또, 더미 웨이퍼(DW)를 수용하는 더미 캐리어(DC)의 형태 자체는 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(C)와 동일하며, 본 실시형태에서는 FOUP이다. 단, 더미 캐리어(DC)는, 더미 웨이퍼(DW)만이 수용되는 더미 웨이퍼(DW) 전용의 캐리어이다.
처리 챔버(6)에 반입된 더미 웨이퍼(DW)는, 상술한 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 순서로 석영의 서셉터(74)에 수도되어 수평 자세로 유지된다. 서셉터(74)에 더미 웨이퍼(DW)가 유지된 상태로 할로겐 램프(HL)가 점등된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 더미 웨이퍼(DW)가 가열되고, 승온된 더미 웨이퍼(DW)로부터의 열전도 및 열복사에 의해 서셉터(74)도 가열된다. 또, 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광의 일부는 서셉터(74)에 직접 흡수되고, 그에 따라서도 서셉터(74)가 승온된다. 또한, 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광의 일부는 하측 챔버창(64)에도 흡수되고, 그에 따라 하측 챔버창(64)도 승온된다. 이와 같이 하여 웜업 처리에서는, 할로겐 램프(HL)로부터 광 조사에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 가열된다.
또, 웜업 처리를 행할 때에는, 중앙부 방사 온도계(25)에 의해 측정된 서셉터(74)의 온도에 의거하여 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어하고 있다. 보다 구체적으로는, 제어부(3)는, 중앙부 방사 온도계(25)에 의한 서셉터(74)의 온도 측정 결과에 의거하여, 서셉터(74)의 온도가 보온 온도(T3)가 되도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 피드백 제어한다. 보온 온도(T3)는, 후속의 로트에서의 서셉터(74)의 안정 온도보다 저온이다. 중앙부 방사 온도계(25)에 의해 측정된 서셉터(74)의 온도가 보온 온도(T3)에 도달한 후, 제어부(3)는 서셉터(74)가 일정한 보온 온도(T3)를 유지하도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 즉, 웜업 처리는, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 비교적 저온의 일정한 보온 온도로 보온하는 처리이다.
웜업 처리는, 호스트 컴퓨터(39)로부터 로트의 내보냄 신호를 수신할 때까지 계속된다(단계 S3). 호스트 컴퓨터(39)는, 반도체 제조 공장에 설치된 복수의 열처리 장치(100)의 전체를 관리함과 더불어, 그 반도체 제조 공장 내에 있어서의 OHT에 의한 캐리어(C)의 반송도 제어하고 있다. 호스트 컴퓨터(39)는, 열처리 장치(100)에 제품 로트의 처리를 행하게 할 때에는, 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)를 OHT로 하여금 열처리 장치(100)에 반송하게 한다. 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)는 반도체 제조 공장 내의 스토커에 집적되어 있으며, 호스트 컴퓨터(39)는 당해 스토커로부터 열처리 장치(100)에 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)를 반송하도록 OHT에 지시를 부여한다. 그리고, 호스트 컴퓨터(39)는, OHT에 캐리어(C)의 반송을 지시함과 동시에, 미처리의 로트를 스토커로부터 내보낸 취지의 로트 내보냄 신호를 열처리 장치(100)에 발신한다.
열처리 장치(100)가 로트의 내보냄 신호를 수신하였다고 해도, 즉시 캐리어(C)가 열처리 장치(100)에 반입되는 것은 아니다. OHT는 반도체 제조 공장 내에 설치된 다수의 열처리 장치(100)에 대한 캐리어(C)의 반송을 담당하고 있으며, 호스트 컴퓨터(39)로부터의 지시를 받고 나서 열처리 장치(100)에 캐리어(C)를 반입할 때까지 전형적으로는 몇 분을 요한다. 본 실시형태에 있어서는, 호스트 컴퓨터(39)가 OHT에 미처리의 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)의 반송을 지시하고 나서 당해 캐리어(C)가 열처리 장치(100)에 반입될 때까지의 기간을 이용하여 컨디셔닝 처리를 실행하고 있다. 구체적으로는, 열처리 장치(100)의 제어부(3)가 호스트 컴퓨터(39)로부터 발신된 로트 내보냄 신호를 수신한 시점에서 단계 S3로부터 단계 S4로 진행하여 컨디셔닝 처리를 개시한다.
컨디셔닝 처리가 개시되면, 웜업 처리에서 사용되고 있었던 더미 웨이퍼(DW)가 처리 챔버(6)로부터 반출됨과 더불어, 새로운 더미 웨이퍼(DW)가 더미 캐리어(DC)로부터 처리 챔버(6)로 반송된다. 처리 챔버(6)에 반입된 더미 웨이퍼(DW)는 서셉터(74)에 수도되어 수평 자세로 유지된다. 컨디셔닝 처리에 있어서도, 서셉터(74)에 더미 웨이퍼(DW)가 유지된 상태로 할로겐 램프(HL)가 점등된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 더미 웨이퍼(DW)가 가열되고, 승온된 더미 웨이퍼(DW)로부터의 열전도 및 열복사에 의해 서셉터(74)도 가열된다. 또, 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광의 일부는 서셉터(74) 및 하측 챔버창(64)에 의해 직접 흡수되고, 그들이 가열된다. 즉, 컨디셔닝 처리에 있어서도, 할로겐 램프(HL)로부터 광 조사에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 가열된다.
또, 컨디셔닝 처리를 행할 때에는, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)에 의해 측정되어 있는 서셉터(74)에 유지된 더미 웨이퍼(DW)의 온도에 의거하여 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어하고 있다. 구체적으로는, 제어부(3)는, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)에 의한 더미 웨이퍼(DW)의 온도 측정 결과에 의거하여, 더미 웨이퍼(DW)의 온도가 다음에 처리 대상이 되는 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 예비 가열 온도(T1)가 되도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 피드백 제어한다. 그리고, 더미 웨이퍼(DW)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 후, 할로겐 램프(HL)가 일단 소등된다.
할로겐 램프(HL)가 소등된 후, 상기의 더미 웨이퍼(DW)가 처리 챔버(6)로부터 반출됨과 더불어, 새로운 더미 웨이퍼(DW)가 처리 챔버(6)에 반입된다. 즉, 더미 웨이퍼(DW)의 교환이 행해진다. 그리고, 새로운 더미 웨이퍼(DW)가 서셉터(74)에 유지된 후, 다시 할로겐 램프(HL)가 점등하여 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 더미 웨이퍼(DW)가 가열된다. 이에 따라, 상기와 동일하게, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 가열된다.
이때에도, 끝 가장자리부 방사 온도계(20)에 의해 측정된 더미 웨이퍼(DW)의 온도에 의거하여, 더미 웨이퍼(DW)의 온도가 다음에 처리 대상이 되는 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 예비 가열 온도(T1)가 되도록 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 그리고, 더미 웨이퍼(DW)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 후, 할로겐 램프(HL)가 다시 소등된다.
이후, 상술과 바와 같은 컨디셔닝 처리가 복수의 더미 웨이퍼(DW)에 대해 반복하여 행해진다. 요컨대, 컨디셔닝 처리에 있어서는, 할로겐 램프(HL)의 점등과 소등을 반복하고, 다음에 처리 대상이 되는 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 예비 가열과 동일한 광 조사를 반복하는 것이다. 이러한 컨디셔닝 처리에 의해, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도는 보온 온도로부터 승강을 반복하여 서서히 안정 온도에 가까워지도록 온도 조절된다.
다음에, 처리 대상이 되는 로트를 수용한 캐리어(C)가 OHT에 의해 제1 로드 포트(110a) 또는 제2 로드 포트(110b)에 재치된 후, 당해 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 처리가 개시된다(단계 S5). 반도체 웨이퍼(W)에 대한 열처리는 상술한 바와 같으며, 미리 설정된 처리 순서 및 처리 조건에 따라 실행된다. 웜업 처리 및 컨디셔닝 처리에 의해 안정 온도로 온도 조절된 서셉터(74)에 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)가 유지되게 된다. 이 때문에, 로트를 구성하는 모든 반도체 웨이퍼(W)에 대해 열처리 이력을 균일하게 할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 승온시키는 더미 처리를 2단계로 나누어 실행하고 있다. 즉, 선행 로트의 처리가 종료된 후, 제1 단계로서 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 웜업 처리를 행하면서 열처리 장치(100)는 대기하고 있다. 그리고, 후속의 로트의 처리를 개시하기 전에, 제2 단계로서 당해 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하는 컨디셔닝 처리를 실행하여 챔버 내 구조물을 안정 온도로 온도 조절하고 있다. 이와 같이, 챔버 내 구조물을 보온 온도로 보온하는 웜업 처리를 행한 후에, 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하는 컨디셔닝 처리를 실행함으로써, 종래의 더미 처리와 비교하여 챔버 내 구조물을 단시간에 안정 온도로 온도 조절할 수 있다. 그 결과, 열처리 장치(100)에 있어서의 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
또, 웜업 처리 및 컨디셔닝 처리에 의해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 온도 조절하고 나서 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 개시하고 있으므로, 로트를 구성하는 모든 반도체 웨이퍼(W)에 걸쳐 안정 온도의 서셉터(74)에 유지되게 되어, 열처리 이력을 균일하게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 여러 가지 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 서셉터(74)에 더미 웨이퍼(DW)를 유지한 상태로 할로겐 램프(HL)로부터 광 조사를 행하여 웜업 처리를 행하고 있었지만, 이를 대신하여, 서셉터(74)에 더미 웨이퍼(DW)를 유지하지 않고 할로겐 램프(HL)로부터 광 조사를 행하여 웜업 처리를 행하도록 해도 된다. 이 경우, 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광의 일부가 서셉터(74) 등에 직접 흡수됨으로써 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 보온 온도로 보온된다. 다만, 투명한 석영의 서셉터(74)는 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광을 그다지 흡수하지 않으므로, 상기 실시형태와 같이 더미 웨이퍼(DW)를 이용하는 편이 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 효율적으로 승온시킬 수 있다.
또, 컨디셔닝 처리에서는, 복수의 더미 웨이퍼(DW)에 대해 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사를 반복하여 행하고 있었지만, 더미 웨이퍼(DW)의 교환을 행하지 않고 1장의 더미 웨이퍼(DW)에 대해 할로겐 램프(HL)의 점등과 소등을 반복하여 광 조사를 반복하도록 해도 된다. 혹은, 서셉터(74)에 더미 웨이퍼(DW)를 유지하지 않고 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사를 반복하여 컨디셔닝 처리를 행하도록 해도 된다. 요컨대, 컨디셔닝 처리는, 할로겐 램프(HL)의 점등과 소등을 반복하여, 처리 대상이 되는 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하여 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 온도 조절하는 것이면 된다.
또, 웜업 처리를 행하고 있는 열처리 장치(100)의 대기 상태의 도중에 호스트 컴퓨터(39)로부터 레시피를 변경하는 취지의 신호를 수신하는 경우가 있다. 레시피란, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 열처리의 처리 순서 및 처리 조건을 규정한 것이다. 따라서, 레시피가 변경되면, 다음에 처리 대상이 되는 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 예비 가열 온도(T1) 및 처리 온도(T2)도 변경으로 되는 경우가 많다. 이와 같이 웜업 처리의 도중에 레시피를 변경하는 신호를 수신했을 때에는, 제어부(3)는 웜업 처리에서의 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 보온 온도를 변경하도록 해도 된다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 예비 가열 온도(T1) 및 처리 온도(T2)를 높게 하도록 변경된 경우에는, 제어부(3)는 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 보온 온도도 보다 고온으로 변경한다. 반대로, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 예비 가열 온도(T1) 및 처리 온도(T2)를 낮게 하도록 변경된 경우에는, 제어부(3)는 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 보온 온도도 보다 저온으로 변경한다. 제어부(3)는 서셉터(74) 등이 변경 후의 보온 온도를 유지하도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 플래시 램프 하우스(5)에 30개의 플래시 램프(FL)를 구비하도록 하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 플래시 램프(FL)의 개수는 임의의 수로 할 수 있다. 또, 플래시 램프(FL)는 크세논 플래시 램프에 한정되는 것은 아니며, 크립톤 플래시 램프여도 된다. 또, 할로겐 램프 하우스(4)에 구비하는 할로겐 램프(HL)의 개수도 40개에 한정되는 것은 아니며, 임의의 수로 할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프로서 필라멘트 방식의 할로겐 램프(HL)를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 행하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 할로겐 램프(HL)를 대신하여 방전형의 아크 램프(예를 들면, 크세논 아크 램프)를 연속 점등 램프로서 이용하여 예비 가열을 행하도록 해도 된다. 이 경우, 웜업 처리 및 컨디셔닝 처리도 아크 램프로부터의 광 조사에 의해 행해지게 된다.
또, 열처리 장치(100)에 의해 처리 대상이 되는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 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
20 : 끝 가장자리부 방사 온도계
25 : 중앙부 방사 온도계
33 : 터치 패널
39 : 호스트 컴퓨터
65 : 열처리 공간
74 : 서셉터
100 : 열처리 장치
101 : 인덱서부
110 : 로드 포트
110a : 제1 로드 포트
110b : 제2 로드 포트
110c : 제3 로드 포트
120 : 수도 로봇
130, 140 : 냉각부
150 : 반송 로봇
151a, 151b : 반송 핸드
160 : 열처리부
C : 캐리어
DC : 더미 캐리어
DW : 더미 웨이퍼
FL : 플래시 램프
HL : 할로겐 램프
W : 반도체 웨이퍼

Claims (10)

  1. 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    챔버 내에 기판을 반입하는 반입 공정과,
    상기 챔버 내에서 서셉터에 유지된 기판에 광을 조사하는 광 조사 공정과,
    로트의 최초의 기판이 상기 챔버에 반입되기 전에, 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 보온 공정과,
    상기 보온 공정 후, 상기 연속 점등 램프의 점등과 소등을 반복함으로써 상기 구조물의 온도를 조절하는 온도 조절 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 조절 공정에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 상기 로트에 포함되는 기판에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보온 공정에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보온 공정에서는, 상기 서셉터의 온도에 의거하여 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어함과 더불어,
    상기 온도 조절 공정에서는, 상기 서셉터에 유지된 더미 웨이퍼의 온도에 의거하여 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보온 공정의 실행 중에 상기 로트의 처리 온도를 변경하는 신호를 수신했을 때에, 상기 보온 온도를 변경하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  6. 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 장치로서,
    기판을 수용하는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 서셉터와,
    상기 서셉터에 유지된 기판에 광을 조사하는 연속 점등 램프와,
    상기 연속 점등 램프의 출력을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 로트의 최초의 기판이 상기 챔버에 반입되기 전에, 상기 연속 점등 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 일정한 보온 온도로 보온하는 보온 단계를 행하도록 구성되고, 상기 제어부는 또한, 상기 보온 단계 후, 상기 연속 점등 램프의 점등과 소등을 반복함으로써 상기 구조물의 온도를 조절하는 온도 조절 단계를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 온도 조절 단계에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 상기 로트에 포함되는 기판에 대한 것과 동일한 광 조사를 반복하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 보온 단계에서는, 상기 서셉터에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 상기 연속 점등 램프로부터 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 서셉터의 온도를 측정하는 제1 온도계와,
    상기 서셉터에 유지된 더미 웨이퍼의 온도를 측정하는 제2 온도계를 더 구비하고,
    상기 보온 단계에서는, 상기 제1 온도계에 의해 측정된 상기 서셉터의 온도에 의거하여 상기 제어부가 상기 연속 점등 램프로부터의 출력을 제어함과 더불어,
    상기 온도 조절 단계에서는, 상기 제2 온도계에 의해 측정된 상기 서셉터에 유지된 더미 웨이퍼의 온도에 의거하여 상기 연속 점등 램프의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보온 단계의 실행 중에 상기 로트의 처리 온도를 변경하는 신호를 수신했을 때에, 상기 보온 온도를 변경하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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