KR102424748B1 - 열처리 방법 - Google Patents

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마오 오모리
가즈히코 후세
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

[과제] 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있는 열처리 방법을 제공한다.
[해결 수단] 선행 웨이퍼에 대한 처리가 완료된 후, 당해 선행 웨이퍼를 열처리 장치의 챔버로부터 반출한다. 선행 웨이퍼가 챔버로부터 반출되었을 때의 챔버 내의 온도를 반출시 온도로 하고, 선행 웨이퍼의 반출 후에 측정된 챔버 내의 측정 온도와 반출시 온도의 차분을 강하 온도로서 산정한다. 산정된 강하 온도와 소정의 역치를 비교한다. 강하 온도가 역치보다 클 때에는, 할로겐 램프 및 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 예열하는 더미 처리를 실행한다. 한편, 강하 온도가 역치 이하일 때에는, 더미 처리를 실행하지 않고 후속 웨이퍼의 처리를 개시한다.

Description

열처리 방법{HEAT TREATMENT METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 박판형상 정밀 전자 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 칭한다)에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 극히 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 플래시 램프 어닐링(FLA)이 주목되고 있다. 플래시 램프 어닐링은, 크세논 플래시 램프(이하, 간단히 「플래시 램프」라고 할 때에는 크세논 플래시 램프를 의미한다)를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 광을 조사함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면 만을 극히 단시간(수밀리 초 이하)에 승온시키는 열처리 기술이다.
크세논 플래시 램프의 방사 분광 분포는 자외역에서 근적외역이며, 종래의 할로겐 램프보다 파장이 짧아, 실리콘의 반도체 웨이퍼의 기초 흡수대와 거의 일치하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프로부터 반도체 웨이퍼에 플래시 광을 조사했을 때에는, 투과광이 적고 반도체 웨이퍼를 급속히 승온하는 것이 가능하다. 또, 수밀리 초 이하의 극히 단시간의 플래시 광 조사이면, 반도체 웨이퍼의 표면 근방 만을 선택적으로 승온시킬 수 있는 것도 판명되어 있다.
이와 같은 플래시 램프 어닐링은, 극히 단시간의 가열이 필요해지는 처리, 예를 들면 전형적으로는 반도체 웨이퍼에 주입된 불순물의 활성화에 이용된다. 이온 주입법에 의해 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하면, 당해 반도체 웨이퍼의 표면을 극히 단시간만 활성화 온도로까지 승온시킬 수 있어, 불순물을 깊게 확산시키지 않고, 불순물 활성화 만을 실행할 수 있는 것이다.
전형적으로는, 열처리에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼의 처리는 로트(동일 조건으로 동일 내용의 처리를 행하는 대상이 되는 1세트의 반도체 웨이퍼) 단위로 행해진다. 매엽식의 기판 처리 장치에서는, 로트를 구성하는 복수장의 반도체 웨이퍼에 대해 연속하여 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 변화되는 경우가 있다. 이와 같은 현상은, 잠시 가동 정지 상태에 있던 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 상이하다는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 로트를 구성하는 프로덕트 웨이퍼의 처리를 개시하기 전에, 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 챔버 내에 반입하여 서셉터에 지지하고, 처리 대상의 로트와 동일 조건으로 가열 처리를 행함으로써, 사전에 서셉터 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로까지 승온시켜 두는 것이 행해지고 있었다(더미 런닝). 특허문헌 1에는, 10장 정도의 더미 웨이퍼에 가열 처리를 행하여 서셉터 등의 챔버 내 구조물의 온도를 처리 시의 안정 온도에 도달시키는 것이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2017-092102호 공보
제품이 되는 프로덕트 웨이퍼의 처리를 행하기 전에, 복수장의 더미 웨이퍼를 소비하여 더미 런닝을 행하는 것은, 런닝 코스트를 상승시킴과 함께, 생산 효율을 저하시키는 것에도 연결된다. 이 때문에, 가능한 한 더미 런닝에서 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감하여 더미 런닝의 시간을 단축하는 것이 강하게 요구되고 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있는 열처리 방법을 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 단시간에 효율적으로 챔버 내의 온도를 안정화시킬 수 있는 열처리 방법을 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.
상기 제1의 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 발명은, 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 선행하는 기판의 처리가 종료되고 당해 선행하는 기판이 챔버로부터 반출된 후에, 상기 챔버 내의 온도를 측정하는 온도 측정 공정과, 상기 선행하는 기판이 상기 챔버로부터 반출되었을 때의 상기 챔버 내의 온도인 반출시 온도와 상기 온도 측정 공정에서 측정된 측정 온도의 차분인 강하 온도를 산정하는 산정 공정과, 상기 산정 공정에서 산정된 상기 강하 온도와 소정의 역치를 비교하는 비교 공정을 구비하고, 상기 강하 온도가 상기 역치보다 클 때에는, 연속 점등 램프 및 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 예열하는 더미 처리를 실행함과 함께, 상기 강하 온도가 상기 역치 이하일 때에는, 상기 더미 처리를 실행하지 않고 후속 기판을 상기 챔버 내에 반입하여 당해 후속 기판에 대한 처리를 개시하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 더미 처리에서는, 상기 챔버 내에 더미 웨이퍼를 반입하고, 상기 연속 점등 램프 및 상기 플래시 램프로부터 상기 더미 웨이퍼에 광 조사를 행하여 상기 챔버 내의 구조물을 예열하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 더미 처리에서는, 상기 챔버 내에 더미 웨이퍼를 반입하지 않고, 상기 연속 점등 램프 및 상기 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 예열하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4의 발명은, 청구항 3의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 연속 점등 램프 및 상기 플래시 램프로부터 더미 웨이퍼에 광 조사를 행할 때의 각각의 조건을 제1 조건 및 제2 조건으로 하고, 상기 더미 처리에서는, 상기 연속 점등 램프로부터 상기 제1 조건으로 광 조사를 행함과 함께, 상기 플래시 램프로부터 상기 제2 조건으로 광 조사를 행하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 온도 측정 공정에서는, 서셉터용 온도계에 의해 기판을 유지하는 서셉터의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 온도 측정 공정에서는, 분위기 온도계에 의해 상기 챔버 내의 분위기의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 7의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 온도 측정 공정에서는, 기판의 하면의 온도를 측정하는 방사 온도계에 의해 상기 챔버 내의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2의 목적을 달성하기 위해, 청구항 8의 발명은, 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 로트의 최초의 기판이 챔버 내에 반입되기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 상기 챔버 내에 반입하여 서셉터에 재치(載置)하는 반입 공정과, 상기 서셉터에 재치된 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하는 가열 공정과, 상기 플래시 램프 및 상기 연속 점등 램프가 소등되고 나서 소정 시간이 경과한 시점에서의 상기 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면 온도를 측정하는 이면 온도 측정 공정을 구비하고, 상기 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 상기 이면 온도 측정 공정에서 측정된 이면 온도가 일정해질 때까지 상기 반입 공정 및 상기 가열 공정을 반복한 후에 상기 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 9의 발명은, 청구항 8의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사했을 때의 상기 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 표면 도달 온도를 측정하는 표면 온도 측정 공정을 더 구비하고, 상기 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 상기 이면 온도 측정 공정에서 측정된 이면 온도 및 상기 표면 온도 측정 공정에서 측정된 표면 도달 온도의 쌍방이 일정해질 때까지 상기 반입 공정 및 상기 가열 공정을 반복한 후에 상기 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 10의 발명은, 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법에 있어서, 로트의 최초의 기판이 챔버 내에 반입되기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 상기 챔버 내에 반입하여 서셉터에 재치하는 반입 공정과, 상기 서셉터에 재치된 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하는 가열 공정과, 상기 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사했을 때의 상기 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 표면 도달 온도를 측정하는 표면 온도 측정 공정을 구비하고, 상기 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 상기 표면 온도 측정 공정에서 측정된 표면 도달 온도가 일정해질 때까지 상기 반입 공정 및 상기 가열 공정을 반복한 후에 상기 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 7의 발명에 의하면, 강하 온도가 역치보다 클 때에는, 연속 점등 램프 및 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 챔버 내의 구조물을 예열하는 더미 처리를 실행함과 함께, 강하 온도가 상기 역치 이하일 때에는, 상기 더미 처리를 실행하지 않고 후속 기판을 상기 챔버 내에 반입하여 당해 후속 기판에 대한 처리를 개시하기 때문에, 강하 온도가 비교적 작을 때에는 더미 처리가 행해지지 않아, 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있다.
특히, 청구항 3의 발명에 의하면, 챔버 내에 더미 웨이퍼를 반입하지 않고, 연속 점등 램프 및 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 챔버 내의 구조물을 예열하기 때문에, 더미 웨이퍼를 이용하지 않고 더미 처리를 실행하게 되어, 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있다.
청구항 8 내지 청구항 10의 발명에 의하면, 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하고 있기 때문에, 보다 고온으로 더미 웨이퍼가 가열되어 챔버 내가 예열되기 때문에, 단시간에 효율적으로 챔버 내의 온도를 안정화시킬 수 있다.
특히, 청구항 9의 발명에 의하면, 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 이면 온도 및 표면 도달 온도의 쌍방이 일정해질 때까지 반입 공정 및 가열 공정을 반복한 후에 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하기 때문에, 챔버 내의 온도가 확실히 안정화되고 나서 로트의 최초의 기판의 처리를 개시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열처리 방법을 실시하는 열처리 장치의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 유지부의 전체 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3은 서셉터의 평면도이다.
도 4는 서셉터의 단면도이다.
도 5는 이재(移載) 기구의 평면도이다.
도 6은 이재 기구의 측면도이다.
도 7은 복수의 할로겐 램프의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 8은 제어부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 9는 반도체 웨이퍼의 처리 후의 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 10은 열처리 장치에서 반도체 웨이퍼가 처리될 때의 하부 방사 온도계의 측정 온도를 나타내는 도이다.
도 11은 더미 처리 시에 있어서의 1장의 더미 웨이퍼의 온도 변화를 나타내는 도이다.
도 12는 복수의 더미 웨이퍼에 더미 처리를 행했을 때의 판정 온도의 추이를 나타내는 도이다.
도 13은 복수의 더미 웨이퍼에 더미 처리를 행했을 때의 표면 도달 온도의 추이를 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은, 본 발명에 따른 열처리 방법을 실시하는 열처리 장치(1)의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 1의 열처리 장치(1)는, 기판으로서 원판 형상의 반도체 웨이퍼(W)에 대해 플래시 광 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 실시 형태에서는 φ300mm). 또한, 도 1 및 이후의 각 도에 있어서는, 이해 용이를 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 함께, 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, 통형상의 챔버 측부(61)의 상하에 석영제의 챔버 창을 장착하여 구성되어 있다. 챔버 측부(61)는 상하가 개구된 개략 통 형상을 가지고 있고, 상측 개구에는 상측 챔버 창(63)이 장착되어 폐색되고, 하측 개구에는 하측 챔버 창(64)이 장착되어 폐색되어 있다. 챔버(6)의 천정부를 구성하는 상측 챔버 창(63)은, 석영에 의해 형성된 원판 형상 부재이며, 플래시 가열부(5)로부터 출사된 플래시 광을 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다. 또, 챔버(6)의 바닥부를 구성하는 하측 챔버 창(64)도, 석영에 의해 형성된 원판 형상 부재이며, 할로겐 가열부(4)로부터의 광을 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다.
또, 챔버 측부(61)의 내측의 벽면의 상부에는 반사 링(68)이 장착되고, 하부에는 반사 링(69)이 장착되어 있다. 반사 링(68, 69)은, 모두 원환형상으로 형성되어 있다. 상측의 반사 링(68)은, 챔버 측부(61)의 상측으로부터 끼워넣음으로써 장착된다. 한편, 하측의 반사 링(69)은, 챔버 측부(61)의 하측으로부터 끼워넣어 도시를 생략한 나사로 고정함으로써 장착된다. 즉, 반사 링(68, 69)은, 모두 착탈 가능하게 챔버 측부(61)에 장착되는 것이다. 챔버(6)의 내측 공간, 즉 상측 챔버 창(63), 하측 챔버 창(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 수평 방향을 따라 원환형상으로 형성되고, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)를 위요한다. 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, 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.
또한, 챔버 측부(61)에는, 관통 구멍(61a) 및 관통 구멍(61b)이 형성되어 있다. 관통 구멍(61a)은, 후술하는 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 상면으로부터 방사된 적외광을 상부 방사 온도계(25)의 적외선 센서(29)로 이끌기 위한 원통형상의 구멍이다. 한편, 관통 구멍(61b)은, 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 적외광을 하부 방사 온도계(20)의 적외선 센서(24)로 이끌기 위한 원통형상의 구멍이다. 관통 구멍(61a) 및 관통 구멍(61b)은, 그들 관통 방향의 축이 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 주면과 교차하도록, 수평 방향에 대해 경사져 설치되어 있다. 관통 구멍(61a)의 열처리 공간(65)에 면하는 측의 단부에는, 상부 방사 온도계(25)가 측정 가능한 파장 영역의 적외광을 투과시키는 불화 칼슘 재료로 이루어지는 투명창(26)이 장착되어 있다. 또, 관통 구멍(61b)의 열처리 공간(65)에 면하는 측의 단부에는, 하부 방사 온도계(20)가 측정 가능한 파장 영역의 적외광을 투과시키는 불화 바륨 재료로 이루어지는 투명창(21)이 장착되어 있다.
또, 챔버(6)의 내벽 상부에는 열처리 공간(65)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(81)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(81)은, 오목부(62)보다 상측 위치에 형성되어 있고, 반사 링(68)에 형성되어 있어도 된다. 가스 공급 구멍(81)은 챔버(6)의 측벽 내부에 원환형상으로 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 끼워져 있다. 밸브(84)가 개방되면, 처리 가스 공급원(85)으로부터 완충 공간(82)에 처리 가스가 송급된다. 완충 공간(82)에 유입된 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 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 실시 형태에서는 질소 가스).
한편, 챔버(6)의 내벽 하부에는 열처리 공간(65) 내의 기체를 배기하는 가스 배기 구멍(86)이 형성되어 있다. 가스 배기 구멍(86)은, 오목부(62)보다 하측 위치에 형성되어 있고, 반사 링(69)에 형성되어 있어도 된다. 가스 배기 구멍(86)은 챔버(6)의 측벽 내부에 원환형상으로 형성된 완충 공간(87)을 통하여 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 있다. 밸브(89)가 개방되면, 열처리 공간(65)의 기체가 가스 배기 구멍(86)으로부터 완충 공간(87)을 거쳐 가스 배기관(88)으로 배출된다. 또한, 가스 공급 구멍(81) 및 가스 배기 구멍(86)은, 챔버(6)의 둘레 방향을 따라 복수 형성되어 있어도 되고, 슬릿형상의 것이어도 된다. 또, 처리 가스 공급원(85) 및 배기부(190)는, 열처리 장치(1)에 설치된 기구여도 되고, 열처리 장치(1)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 배기부(190)에 접속되어 있다. 밸브(192)를 개방함으로써, 반송 개구부(66)를 통하여 챔버(6) 내의 기체가 배기된다.
도 2는, 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 석영으로 형성되어 있다. 즉, 유지부(7)의 전체가 석영으로 형성되어 있다.
기대 링(71)은 원환 형상으로부터 일부가 결락된 원호 형상의 석영 부재이다. 이 결락 부분은, 후술하는 이재 기구(10)의 이재 아암(11)과 기대 링(71)의 간섭을 막기 위해 설치되어 있다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치됨으로써, 챔버(6)의 벽면에 지지되게 된다(도 1 참조). 기대 링(71)의 상면에, 그 원환 형상의 둘레 방향을 따라 복수의 연결부(72)(본 실시 형태에서는 4개)가 세워 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 평판형상 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 내직경을 가지는 원환 형상의 부재이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300mm인 경우, 가이드 링(76)의 내직경은 φ320mm이다. 가이드 링(76)의 내주는, 유지 플레이트(75)로부터 상방을 향하여 넓어지는 테이퍼면으로 되어 있다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)와 동일한 석영으로 형성된다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용착하도록 해도 되고, 별도 가공한 핀 등에 의해 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 내측의 영역이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 평면형상의 유지면(75a)이 된다. 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)에는, 복수의 기판 지지 핀(77)이 세워 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 유지면(75a)의 외주원(가이드 링(76)의 내주원)과 동심원의 둘레 상을 따라 30°마다 합계 12개의 기판 지지 핀(77)이 세워 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 실시 형태에서는 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 되돌아와, 기대 링(71)에 세워 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. 이와 같은 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 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.
챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)는, 챔버(6)에 장착된 유지부(7)의 서셉터(74) 상에 수평 자세로 재치(載置)되어 유지된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워 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 균일하기 때문에, 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 수평 방향의 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, 하부 방사 온도계(20)가 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사되는 방사광(적외광)을 수광하기 위해 설치되어 있다. 즉, 하부 방사 온도계(20)가 개구부(78) 및 챔버 측부(61)의 관통 구멍(61b)에 장착된 투명창(21)을 통하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 광을 수광하여 당해 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 관통 구멍(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 원환형상의 오목부(62)를 따르는 원호 형상으로 되어 있다. 각각의 이재 아암(11)에는 2개의 리프트 핀(12)이 세워 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 보았을 때에 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 관통 구멍(79)(도 2, 3 참조)을 통과하여, 리프트 핀(12)의 상단이 서셉터(74)의 상면으로부터 튀어 나온다. 한편, 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에서 하강시켜 리프트 핀(12)을 관통 구멍(79)으로부터 빼내고, 수평 이동 기구(13)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 열도록 이동시키면 각 이재 아암(11)이 퇴피 위치로 이동한다. 한 쌍의 이재 아암(11)의 퇴피 위치는, 유지부(7)의 기대 링(71)의 바로 윗쪽이다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치되어 있기 때문에, 이재 아암(11)의 퇴피 위치는 오목부(62)의 내측이 된다. 또한, 이재 기구(10)의 구동부(수평 이동 기구(13) 및 승강 기구(14))가 설치되어 있는 부위의 근방에도 도시를 생략한 배기 기구가 설치되어 있고, 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기가 챔버(6)의 외부에 배출되도록 구성되어 있다.
도 1로 되돌아와, 챔버(6)의 상방에 설치된 플래시 가열부(5)는, 하우징(51)의 내측에, 복수개(본 실시 형태에서는 30개)의 크세논 플래시 램프(FL)로 이루어지는 광원과, 그 광원의 상방을 덮도록 설치된 리플렉터(52)를 구비하여 구성된다. 또, 플래시 가열부(5)의 하우징(51)의 저부에는 램프광 방사창(53)이 장착되어 있다. 플래시 가열부(5)의 바닥부를 구성하는 램프광 방사창(53)은, 석영에 의해 형성된 판형상의 석영창이다. 플래시 가열부(5)가 챔버(6)의 상방에 설치됨으로써, 램프광 방사창(53)이 상측 챔버 창(63)과 서로 대향하게 된다. 플래시 램프(FL)는 챔버(6)의 상방으로부터 램프광 방사창(53) 및 상측 챔버 창(63)을 통하여 열처리 공간(65)에 플래시 광을 조사한다.
복수의 플래시 램프(FL)는, 각각이 장척의 원통 형상을 가지는 봉형상 램프이며, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평 방향을 따라) 서로 평행이 되도록 평면형상으로 배열되어 있다. 따라서, 플래시 램프(FL)의 배열에 의해 형성되는 평면도 수평면이다.
크세논 플래시 램프(FL)는, 그 내부에 크세논 가스가 봉입되고 그 양단부에 콘덴서에 접속된 양극 및 음극이 설치된 봉형상의 유리관(방전관)과, 그 유리관의 외주면 상에 부설된 트리거 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체이기 때문에, 콘덴서에 전하가 축적되어 있었다고 해도 통상 상태에서는 유리관 내에 전기는 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 인가하여 절연을 파괴한 경우에는, 콘덴서에 축적된 전기가 유리관 내에 순간적으로 흐르고, 그 때의 크세논의 원자 혹은 분자의 여기에 의해 광이 방출된다. 이와 같은 크세논 플래시 램프(FL)에 있어서는, 미리 콘덴서에 축적되어 있던 정전 에너지가 0.1밀리 세컨드 내지 100밀리 세컨드와 같은 극히 짧은 광 펄스로 변환되기 때문에, 할로겐 램프(HL)와 같은 연속 점등의 광원에 비해 극히 강한 광을 조사할 수 있다는 특징을 가진다. 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 상방에 그들 전체를 덮도록 설치되어 있다. 리플렉터(52)의 기본적인 기능은, 복수의 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시 광을 열처리 공간(65)의 측으로 반사한다는 것이다. 리플렉터(52)는 알루미늄 합금판으로 형성되어 있고, 그 표면(플래시 램프(FL)에 면하는 측의 면)은 블라스트 처리에 의해 조면화 가공이 실시되어 있다.
챔버(6)의 하방에 설치된 할로겐 가열부(4)는, 하우징(41)의 내측에 복수개(본 실시 형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 할로겐 가열부(4)는, 복수의 할로겐 램프(HL)에 의해 챔버(6)의 하방으로부터 하측 챔버 창(64)을 통하여 열처리 공간(65)으로의 광 조사를 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 설치됨과 함께, 상단보다 유지부(7)로부터 먼 하단에도 20개의 할로겐 램프(HL)가 설치되어 있다. 각 할로겐 램프(HL)는, 장척의 원통 형상을 가지는 봉형상 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 평행이 되도록 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 영역에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 설치 밀도가 높아져 있다. 즉, 상하단 모두, 램프 배열의 중앙부보다 주연부가 할로겐 램프(HL)의 설치 피치가 짧다. 이 때문에, 할로겐 가열부(4)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 격자형상으로 교차하도록 배열되어 있다. 즉, 상단에 배치된 20개의 할로겐 램프(HL)의 길이 방향과 하단에 배치된 20개의 할로겐 램프(HL)의 길이 방향이 서로 직교하도록 합계 40개의 할로겐 램프(HL)가 설치되어 있다.
할로겐 램프(HL)는, 유리관 내부에 설치된 필라멘트에 통전함으로써 필라멘트를 백열화시켜 발광시키는 필라멘트 방식의 광원이다. 유리관의 내부에는, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스에 할로겐 원소(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 가진다. 즉, 할로겐 램프(HL)는 적어도 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프이다. 또, 할로겐 램프(HL)는 봉형상 램프이기 때문에 장수명이며, 할로겐 램프(HL)를 수평 방향을 따르게 하여 배치함으로써 상방의 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)로부터 출사된 광을 열처리 공간(65)의 측으로 반사한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버(6)에는, 상부 방사 온도계(25) 및 하부 방사 온도계(20)의 2개의 방사 온도계(본 실시 형태에서는 파이로미터)가 설치되어 있다. 상부 방사 온도계(25)는, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 상방에 설치되고, 그 반도체 웨이퍼(W)의 상면으로부터 방사된 적외광을 수광하여 상면의 온도를 측정한다. 상부 방사 온도계(25)의 적외선 센서(29)는, 플래시 광이 조사된 순간의 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 급격한 온도 변화에 대응할 수 있도록, InSb(인듐안티몬)의 광학 소자를 구비하고 있다. 한편, 하부 방사 온도계(20)는, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 하방에 설치되고, 그 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 적외광을 수광하여 하면의 온도를 측정한다.
또한, 챔버(6)에는, 서셉터 온도계(91) 및 분위기 온도계(95)가 설치되어 있다. 서셉터 온도계(91)는, 방사 온도계이며, 서셉터(74)로부터 방사된 적외광을 수광하여 당해 서셉터(74)의 온도를 측정한다. 분위기 온도계(95)는, 열전대를 구비하고 있어, 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)의 분위기 온도를 측정한다. 또한, 도 1에서는 도시의 편의상, 서셉터 온도계(91) 및 분위기 온도계(95)를 챔버(6) 내에 기재하고 있지만, 이들은 상부 방사 온도계(25) 및 하부 방사 온도계(20)와 마찬가지로, 챔버 측부(61)에 장착되어 있어도 된다.
제어부(3)는, 열처리 장치(1)에 설치된 상기의 다양한 동작 기구를 제어한다. 도 8은, 제어부(3)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 제어부(3)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부(3)는, 각종 연산 처리를 행하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 읽어내기 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고쓰기 가능한 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(1)에 있어서의 처리가 진행된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제어부(3)는 산정부(31) 및 비교부(32)를 구비한다. 산정부(31) 및 비교부(32)는, 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 처리부이다. 산정부(31) 및 비교부(32)의 처리 내용에 대해서는 추가로 후술한다.
또, 제어부(3)에는 상부 방사 온도계(25), 하부 방사 온도계(20), 서셉터 온도계(91) 및 분위기 온도계(95)가 접속되어 있다. 상부 방사 온도계(25), 하부 방사 온도계(20), 서셉터 온도계(91) 및 분위기 온도계(95)에 의한 온도 측정 결과는 제어부(3)에 전달된다. 또한, 제어부(3)에는 표시부(39) 및 입력부(38)가 접속되어 있다. 제어부(3)는, 표시부(39)에 다양한 정보를 표시한다. 열처리 장치(1)의 오퍼레이터는, 표시부(39)에 표시된 정보를 확인하면서, 입력부(38)로부터 다양한 커멘드나 파라미터를 입력할 수 있다. 입력부(38)로서는, 예를 들면 키보드나 마우스를 이용할 수 있다. 표시부(39)로서는, 예를 들면 액정 디스플레이를 이용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 표시부(39) 및 입력부(38)로서, 열처리 장치(1)의 외벽에 설치된 액정의 터치 패널을 채용하여 쌍방의 기능을 겸비하게 하도록 하고 있다.
상기의 구성 이외에도 열처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터 발생하는 열에너지에 의한 할로겐 가열부(4), 플래시 가열부(5) 및 챔버(6)의 과잉한 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 배열(排熱)하는 공냉 구조로 되어 있다. 또, 상측 챔버 창(63)과 램프광 방사창(53)의 간극에도 공기가 공급되어, 플래시 가열부(5) 및 상측 챔버 창(63)을 냉각한다.
다음에, 열처리 장치(1)에 있어서의 처리 동작에 대해서 설명한다. 여기에서는 우선, 제품이 되는 통상의 반도체 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)(W)에 대한 열처리 동작에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서는, 제어부(3)가 열처리 장치(1)의 각 동작 기구를 제어함으로써 진행된다.
우선, 반도체 웨이퍼(W)의 처리에 앞서 급기를 위한 밸브(84)가 개방됨과 함께, 배기용의 밸브(89)가 개방되어 챔버(6) 내에 대한 급배기가 개시된다. 밸브(84)가 개방되면, 가스 공급 구멍(81)으로부터 열처리 공간(65)에 질소 가스가 공급된다. 또, 밸브(89)가 개방되면, 가스 배기 구멍(86)으로부터 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 이것에 의해, 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 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 또한, 도시를 생략한 배기 기구에 의해 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리 장치(1)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에는 질소 가스가 열처리 공간(65)에 계속적으로 공급되고 있으며, 그 공급량은 처리 공정에 따라 적당히 변경된다.
계속해서, 게이트 밸브(185)가 열리고 반송 개구부(66)가 개방되어, 장치 외부의 반송 로봇에 의해 반송 개구부(66)를 통하여 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)에 반입된다. 이 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 수반하여 장치 외부의 분위기를 유입시킬 우려가 있지만, 챔버(6)에는 질소 가스가 계속 공급되고 있기 때문에, 반송 개구부(66)로부터 질소 가스가 유출되어, 그와 같은 외부 분위기의 유입을 최소한으로 억제할 수 있다.
반송 로봇에 의해 반입된 반도체 웨이퍼(W)는 유지부(7)의 바로 윗쪽 위치까지 진출하고 정지한다. 그리고, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동하여 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 관통 구멍(79)을 통과하여 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 상면으로부터 튀어 나와 반도체 웨이퍼(W)를 수취한다. 이 때, 리프트 핀(12)은 기판 지지 핀(77)의 상단보다 상방으로까지 상승한다.
반도체 웨이퍼(W)가 리프트 핀(12)에 재치된 후, 반송 로봇이 열처리 공간(65)으로부터 퇴출하고, 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 하방으로부터 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)는, 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 또, 반도체 웨이퍼(W)는, 피처리면인 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 하방으로까지 하강한 한 쌍의 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해 퇴피 위치, 즉 오목부(62)의 내측으로 퇴피한다.
반도체 웨이퍼(W)가 석영으로 형성된 유지부(7)의 서셉터(74)에 의해 수평 자세로 하방으로부터 유지된 후, 할로겐 가열부(4)의 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등되어 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다. 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 할로겐광은, 석영으로 형성된 하측 챔버 창(64) 및 서셉터(74)를 투과하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 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 내측에 퇴피하고 있기 때문에, 할로겐 램프(HL)에 의한 가열의 장해가 되는 일은 없다.
할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 승온되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정된다. 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 승온되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 예비 가열 온도 T1에 도달했는지 여부를 감시하면서, 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 즉, 제어부(3)는, 하부 방사 온도계(20)에 의한 측정값에 의거하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1이 되도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 피드백 제어한다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달한 후, 제어부(3)는 반도체 웨이퍼(W)를 그 예비 가열 온도 T1에 잠시 유지한다. 구체적으로는, 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달한 시점에서 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정하고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 거의 예비 가열 온도 T1에 유지하고 있다.
이와 같은 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 행함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 전체를 예비 가열 온도 T1로 균일하게 승온시키고 있다. 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에 있어서는, 보다 방열이 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다 저하되는 경향이 있지만, 할로겐 가열부(4)에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 설치 밀도는, 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역이 높아져 있다. 이 때문에, 방열이 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 조사되는 광량이 많아져, 예비 가열 단계에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 면내 온도 분포를 균일한 것으로 할 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달하고 소정 시간이 경과한 시점에서 플래시 가열부(5)의 플래시 램프(FL)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 플래시 광 조사를 행한다. 이 때, 플래시 램프(FL)로부터 방사되는 플래시 광의 일부는 직접 챔버(6) 내를 향하고, 다른 일부는 일단 리플렉터(52)에 의해 반사되고 나서 챔버(6) 내를 향하고, 이와 같은 플래시 광의 조사에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열이 행해진다.
플래시 가열은, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광(섬광) 조사에 의해 행해지기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 단시간에 상승시킬 수 있다. 즉, 플래시 램프(FL)로부터 조사되는 플래시 광은, 미리 콘덴서에 축적되어 있던 정전 에너지가 극히 짧은 광 펄스로 변환된, 조사 시간이 0.1밀리 세컨드 이상 100밀리 세컨드 이하 정도의 극히 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 T2까지 상승한 후, 급속히 하강한다.
플래시 가열 처리가 종료된 후, 소정 시간 경과 후에 할로겐 램프(HL)가 소등된다. 이것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도 T1로부터 급속히 강온된다. 강온 중의 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정되고, 그 측정 결과는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 하부 방사 온도계(20)의 측정 결과로부터 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 온도까지 강온되었는지 여부를 감시한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 이하로까지 강온된 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 튀어 나와 열처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(74)로부터 수취한다. 계속해서, 게이트 밸브(185)에 의해 폐쇄되어 있던 반송 개구부(66)가 개방되어, 리프트 핀(12) 상에 재치된 반도체 웨이퍼(W)가 장치 외부의 반송 로봇에 의해 챔버(6)로부터 반출되어, 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리가 완료된다.
그런데, 전형적으로는, 반도체 웨이퍼(W)의 처리는 로트 단위로 행해진다. 로트란, 동일 조건으로 동일 내용의 처리를 행하는 대상이 되는 1세트의 반도체 웨이퍼(W)이다. 본 실시 형태의 열처리 장치(1)에 있어서도, 로트를 구성하는 복수장의 반도체 웨이퍼(W)가 1장씩 순차적으로 챔버(6)에 반입되어 가열 처리가 행해진다.
여기서, 당분간 처리를 행하고 있지 않았던 열처리 장치(1)에서 로트의 처리를 개시하는 경우, 대체로 실온의 챔버(6)에 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)가 반입되어 가열 처리가 행해지게 된다. 이와 같은 경우는, 예를 들면 메인터넌스 후에 열처리 장치(1)가 기동되고 나서 최초의 로트를 처리하는 경우나 앞의 로트를 처리한 후에 장시간이 경과한 경우 등이다. 가열 처리 시에는, 승온된 반도체 웨이퍼(W)로부터 서셉터(74)로 열전도가 발생하기 때문에, 초기에는 실온이었던 서셉터(74)가 반도체 웨이퍼(W)의 처리 장수가 증가함에 따라서 서서히 축열에 의해 승온되게 된다.
그리고, 약 10장의 반도체 웨이퍼(W)의 가열 처리가 행해졌을 때에 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 일정한 안정 온도에 도달한다. 서셉터(74)의 온도가 안정 온도에 도달할 때까지는, 반도체 웨이퍼(W)로부터의 서셉터(74)로의 전열량이 서셉터(74)로부터의 방열량보다 많기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 장수가 증가함에 따라서 서셉터(74)의 온도가 서서히 축열에 의해 상승한다. 이에 반해, 서셉터(74)의 온도가 안정 온도에 도달한 후에는, 반도체 웨이퍼(W)로부터 서셉터(74)로의 전열량과 서셉터(74)로부터의 방열량이 균형을 이루고 있기 때문에, 서셉터(74)의 온도는 일정한 안정 온도로 유지되게 된다. 또한, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 안정 온도란, 당해 구조물을 예열하지 않고, 챔버(6) 내에서 로트의 복수의 반도체 웨이퍼(W)에 연속하여 가열 처리를 행함으로써, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 상승하여 일정해졌을 때의 당해 구조물의 온도이다. 또, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물에는, 서셉터(74) 외에, 챔버 측부(61), 투명창(21, 26), 상측 챔버 창(63), 하측 챔버 창(64) 및 반사 링(68, 69)이 포함된다.
이와 같이 실온의 챔버(6)에서 로트의 처리를 개시하면, 초기 단계에서는 실온 근방의 서셉터(74)에 반도체 웨이퍼(W)가 유지되는데 반해, 후반에서는 안정 온도로 승온된 서셉터(74)에 반도체 웨이퍼(W)가 유지되게 된다. 즉, 로트의 초기의 반도체 웨이퍼(W)와 도중부터의 반도체 웨이퍼(W)에서 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 상이한 것에 기인하여 온도 이력이 불균일해진다는 문제가 있었다. 그래서, 종래부터, 로트의 처리를 개시하기 전에, 처리 대상이 아닌 복수장의 더미 웨이퍼를 챔버(6) 내에 반입하고 가열 처리를 행하여 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로까지 승온하는 더미 런닝이 실시되고 있다. 그러나, 이미 서술한 바와 같이, 복수장의 더미 웨이퍼를 소비하여 더미 런닝을 행하는 것은, 런닝 코스트를 상승시킴과 함께, 생산 효율을 저하시키는 것에도 연결된다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 가능한 한 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있도록, 이하와 같은 처리를 행하고 있다.
도 9는, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 후의 순서를 나타내는 플로차트이다. 열처리 장치(1)에서는, 선행하는 반도체 웨이퍼(W)(이하, 선행 웨이퍼로 한다)의 처리가 실행된다. 도 10은, 열처리 장치(1)에서 반도체 웨이퍼(W)가 처리될 때의 하부 방사 온도계(20)의 측정 온도를 나타내는 도이다. 선행 웨이퍼에 대한 처리는 상술한 대로이다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 선행 웨이퍼에는 할로겐 램프(HL)로부터 광 조사가 행해져 당해 선행 웨이퍼가 예비 가열 온도 T1로 예비 가열된다. 그 후, 선행 웨이퍼의 표면에 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광이 조사되어 플래시 가열이 행해진다. 플래시 가열이 종료되고 플래시 램프(FL)가 소등됨과 함께 할로겐 램프(HL)도 소등됨으로써, 선행 웨이퍼에 대한 처리가 완료된다(단계 S1).
시각 t1에 선행 웨이퍼의 처리가 완료되고 플래시 램프(FL) 및 할로겐 램프(HL)의 쌍방이 소등됨으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 강온된다. 또, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도도 강온된다. 시각 t1 이후에 강온되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정된다. 그리고, 시각 t2에 당해 선행 웨이퍼가 챔버(6)로부터 반출된다(단계 S2). 시각 t2에 선행 웨이퍼가 챔버(6)로부터 반출될 때에 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정되는 챔버(6) 내의 온도를 반출시 온도 T3으로 한다.
선행 웨이퍼가 챔버(6)로부터 반출된 후에도, 하부 방사 온도계(20)에 의한 온도 측정은 계속해서 행해진다. 선행 웨이퍼가 챔버(6)로부터 반출된 이후는, 서셉터(74)에 반도체 웨이퍼(W)가 유지되어 있지 않기 때문에, 하부 방사 온도계(20)는 챔버(6) 내의 온도를 측정하게 된다.
다음에, 시각 t3에 상기 선행 웨이퍼의 다음에 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)(이하, 후속 웨이퍼로 한다)에 대한 처리 개시 요구가 제어부(3)에 의해 이루어진다(단계 S3). 후속 웨이퍼에 대한 처리 개시 요구가 이루어진 시각 t3의 시점에서 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정되는 챔버(6) 내의 온도가 측정 온도 T4이다. 그리고, 제어부(3)의 산정부(31)가 시각 t2부터 시각 t3까지의 강하 온도를 산정한다(단계 S4). 구체적으로는, 산정부(31)가 시각 t2의 반출시 온도 T3과 시각 t3의 측정 온도 T4의 차분 ΔT를 산출한다. 또한, 예를 들면 선행 웨이퍼와 후속 웨이퍼가 동일한 로트인 경우에는 시각 t2부터 시각 t3까지는 비교적 짧고, 선행 웨이퍼가 앞 로트의 마지막 반도체 웨이퍼(W)이고 후속 웨이퍼가 뒤 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)인 경우는 시각 t2부터 시각 t3까지가 길어지는 경우가 많다.
계속해서, 제어부(3)의 비교부(32)가 시각 t2부터 시각 t3까지의 강하 온도인 상기의 차분 ΔT와 소정의 역치를 비교한다(단계 S5). 소정의 역치는 파라미터로서 미리 설정되어 제어부(3)의 기억부에 저장되어 있다. 소정의 역치로서는 적당한 값을 설정할 수 있지만 예를 들면 5℃로 설정된다.
비교부(32)에 의한 비교 결과, 강하 온도인 차분 ΔT가 소정의 역치보다 클 때에는, 단계 S5에서 단계 S6으로 진행되어, 더미 처리가 실행된다. 본 실시 형태의 더미 처리는, 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광 조사에 의해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 안정 온도로 예열하는 안정화 처리이다. 더미 처리는 더미 웨이퍼의 존재의 유무에 상관 없이 행해지는 것이지만, 제1 실시 형태에서는 더미 웨이퍼를 이용하여 더미 처리를 실행하고 있다. 더미 웨이퍼는, 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 원판 형상의 실리콘 웨이퍼이며, 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 사이즈 및 형상을 가진다. 단, 더미 웨이퍼에는, 패턴 형성이나 이온 주입은 이루어져 있지 않다. 즉, 더미 웨이퍼는 이른바 베어 웨이퍼이다. 제1 실시 형태의 더미 처리는, 서셉터(74)에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사하여 더미 웨이퍼를 플래시 가열함으로써 행해진다. 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광 조사에 의해 가열되어 승온된 더미 웨이퍼로부터의 열전도 및 열복사에 의해, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 안정 온도로 예열되게 된다. 또한, 더미 처리에서는, 복수장의 더미 웨이퍼에 대해 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광 조사를 순차적으로 반복하여 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 가열하도록 해도 된다.
더미 처리가 종료된 후, 후속 웨이퍼의 처리가 개시된다(단계 S7). 후속 웨이퍼에 대한 처리도 상술한 대로이다. 즉, 챔버(6)에 반입되어 서셉터(74)에 유지된 후속 웨이퍼에는 할로겐 램프(HL)로부터 광 조사가 행해져 당해 후속 웨이퍼가 예비 가열 온도 T1로 예비 가열된다. 그 후, 후속 웨이퍼의 표면에 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광이 조사되어 플래시 가열이 행해진다.
한편, 강하 온도인 차분 ΔT가 소정의 역치 이하일 때에는, 단계 S5에서 직접 단계 S7로 진행되어, 단계 S6의 더미 처리를 실행하지 않고 후속 웨이퍼가 챔버(6)에 반입되어 당해 후속 웨이퍼에 대한 처리가 개시된다.
제1 실시 형태에 있어서는, 선행 웨이퍼가 챔버(6)로부터 반출된 시각 t2에 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정된 반출시 온도 T3과 시각 t3에 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정된 측정 온도 T4의 차분 ΔT를 선행 웨이퍼 반출 후의 강하 온도로서 산출하고 있다. 그리고, 강하 온도인 차분 ΔT와 소정의 역치의 비교를 행하고 있다.
강하 온도인 차분 ΔT가 소정의 역치보다 클 때에는, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 안정 온도로부터 크게 저하되어 있는 것을 의미하고 있어, 그대로 후속 웨이퍼의 처리를 행하면 그 이후의 온도 이력이 불균일해질 우려가 있다. 이 때문에, 강하 온도가 소정의 역치보다 클 때에는, 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터 더미 웨이퍼에 광 조사를 행함으로써 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 예열하는 더미 처리를 실행하고 있다. 더미 처리에 의해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 안정 온도로 예열됨으로써, 후속 웨이퍼 이후의 온도 이력을 균일하게 할 수 있다.
한편, 강하 온도인 차분 ΔT가 소정의 역치 이하일 때에는, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 안정 온도로부터 그다지는 저하되어 있지 않은 것을 의미하고 있다. 이 경우, 그대로 후속 웨이퍼의 처리를 행했다고 해도, 당해 후속 웨이퍼 이후의 온도 이력이 불균일해지는 것은 방지된다. 이 때문에, 강하 온도가 소정의 역치 이하일 때에는, 더미 처리를 실행하지 않고 후속 웨이퍼를 챔버(6) 내에 반입하여 당해 후속 웨이퍼에 대한 처리를 개시하고 있다. 이와 같이 하면, 강하 온도가 역치 이하의 비교적 작을 때에는, 더미 처리를 실행하지 않기 때문에, 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있음과 함께, 더미 처리에 필요로 하는 시간을 삭감하는 것이 가능해진다.
＜제2 실시 형태＞
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태의 열처리 장치(1)의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 또, 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서도 제1 실시 형태와 동일하다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 후의 순서도 제1 실시 형태(도 9)와 대체로 동일하다. 제1 실시 형태에서는 더미 웨이퍼를 이용하여 단계 S6의 더미 처리를 행하고 있던 것에 반해, 제2 실시 형태에서는 더미 웨이퍼를 이용하지 않고 더미 처리를 실행한다.
상기의 제1 실시 형태에 있어서는, 단계 S6의 더미 처리를 실행할 때에, 서셉터(74)에 더미 웨이퍼를 유지한 상태로 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사하여 더미 웨이퍼를 플래시 가열하고 있었다. 그리고, 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광 조사에 의해 가열되어 승온된 더미 웨이퍼로부터의 열전도 및 열복사에 의해, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 예열하고 있었다. 이와 같이 더미 웨이퍼를 이용하여 더미 처리를 행할 때의 할로겐 램프(HL)의 프로세스 조건(램프 출력 및 발광 시간 등)은 할로겐 가열 조건(제1 조건)으로서 예를 들면 제어부(3)의 자기 디스크(35)에 저장되어 있다(도 8). 마찬가지로 더미 웨이퍼를 이용하여 더미 처리를 행할 때의 플래시 램프(FL)의 프로세스 조건(램프 출력 및 발광 펄스 폭 등)은 플래시 가열 조건(제2 조건)으로서 자기 디스크(35)에 저장되어 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 강하 온도인 차분 ΔT가 소정의 역치보다 크고, 단계 S6의 더미 처리를 행할 때에, 더미 웨이퍼를 이용하지 않고 더미 처리를 실행하고 있다. 구체적으로는, 챔버(6) 내에 더미 웨이퍼를 반입하지 않고, 서셉터(74)에 아무것도 유지하지 않는 상태에서 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광 조사를 행한다. 이 때의 할로겐 램프(HL)의 프로세스 조건 및 플래시 램프(FL)의 프로세스 조건으로서는, 각각 자기 디스크(35)에 저장되어 있는 할로겐 가열 조건 및 플래시 가열 조건이 이용된다. 즉, 더미 웨이퍼를 이용하여 더미 처리를 행할 때와 동일한 프로세스 조건으로 더미 웨이퍼 없는 더미 처리를 실행하는 것이다.
더미 웨이퍼를 이용하지 않고, 서셉터(74)에 아무것도 유지하지 않는 상태에서 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터 광 조사를 행했다고 해도, 서셉터(74) 등이 직접 광을 흡수하여 당해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 예열된다. 이것에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 후속 웨이퍼 이후의 온도 이력을 균일하게 할 수 있다. 또, 제2 실시 형태에 있어서는, 더미 웨이퍼를 이용하지 않고 더미 처리를 실행하고 있기 때문에, 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있다.
＜제3 실시 형태＞
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 제3 실시 형태의 열처리 장치(1)의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 또, 제3 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서도 제1 실시 형태와 동일하다. 제3 실시 형태에 있어서는, 로트의 처리를 개시하기 전에, 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 챔버(6) 내에 반입하여 가열 처리를 행하여 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물을 승온시키는 더미 런닝(더미 처리)을 실시하고 있다. 이와 같은 더미 처리는, 실온의 챔버(6)에서 로트의 처리를 개시하는 경우뿐만 아니라, 예비 가열 온도 T1이나 처리 온도 T2를 변경하는 경우에도 실행된다. 이하, 제3 실시 형태에 있어서의 더미 처리에 대해서 설명한다.
더미 처리는, 처리 대상이 아닌 더미 웨이퍼를 챔버(6) 내에 반입하여 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 의한 가열 처리 및 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의한 가열 처리를 행함으로써 실행된다. 더미 웨이퍼는, 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 원판 형상의 실리콘 웨이퍼이며, 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 사이즈 및 형상을 가진다. 단, 더미 웨이퍼에는, 패턴 형성이나 이온 주입은 이루어져 있지 않다. 즉, 더미 웨이퍼는 이른바 베어 웨이퍼이다.
더미 웨이퍼의 챔버(6) 내로의 반입은 상술한 반도체 웨이퍼(W)의 반입과 동일한 순서로 행해진다. 그리고, 더미 웨이퍼가 석영의 서셉터(74)에 유지된 후, 할로겐 램프(HL)의 점등이 개시된다. 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광은 석영의 하측 챔버 창(64) 및 서셉터(74)를 투과하여 더미 웨이퍼의 이면에 조사된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사를 받음으로써 더미 웨이퍼가 가열되고 그 온도가 상승한다.
도 11은, 더미 처리 시에 있어서의 1장의 더미 웨이퍼의 온도 변화를 나타내는 도이다. 이 도면의 종축에 나타내는 것은, 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정되는 더미 웨이퍼의 이면의 온도이다. 시각 t11에 할로겐 램프(HL)가 점등되고 더미 웨이퍼의 승온이 개시된다. 그리고, 더미 웨이퍼의 이면 온도가 온도 T13에 도달한 시각 t12에 플래시 램프(FL)가 발광한다. 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시 광은 더미 웨이퍼의 표면에 조사된다. 플래시 광 조사에 의해 플래시 가열되는 더미 웨이퍼의 온도는 온도 T13으로부터 더 승온된다. 또, 승온된 더미 웨이퍼로부터의 열전도 및 열복사에 의해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도도 승온된다.
플래시 램프(FL)로부터 조사되는 플래시 광의 조사 시간은 상술과 마찬가지로 0.1밀리 세컨드 이상 100밀리 세컨드 이하 정도이다. 즉, 플래시 램프(FL)는, 시각 t12에 발광하는 것과 거의 동시에 소등되는 것이다. 또, 플래시 램프(FL)가 소등됨과 함께 할로겐 램프(HL)도 소등된다. 플래시 램프(FL) 및 할로겐 램프(HL)가 소등됨으로써, 더미 웨이퍼의 온도는 급속히 강온된다.
다음에, 플래시 램프(FL) 및 할로겐 램프(HL)가 소등되고 나서 소정 시간이 경과한 시각 t13의 더미 웨이퍼의 이면 온도 T14가 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정된다. 시각 t13에 하부 방사 온도계(20)에 의해 측정되는 더미 웨이퍼의 이면 온도 T14는, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 안정화되었는지 여부를 판정하기 위한 판정 온도이다.
시각 t13에 더미 웨이퍼의 이면 온도 T14가 측정된 직후에 더미 웨이퍼가 챔버(6)로부터 반출된다. 더미 웨이퍼의 챔버(6)로부터의 반출은 상술한 반도체 웨이퍼(W)의 반출과 동일한 순서로 행해진다.
이와 같이 하여 1장의 더미 웨이퍼에 대한 가열 처리가 완료된다. 실온의 챔버(6)에 1장의 더미 웨이퍼를 반입하여 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)에 의한 가열 처리를 행한 것 만으로는, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도를 안정화시키기는 곤란하다. 이 때문에, 본 실시 형태의 더미 처리에서는, 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)가 챔버(6)에 반입되기 전에, 복수장의 더미 웨이퍼를 순차적으로 챔버(6)에 반입하여 서셉터(74)에 재치하고, 그들 복수장의 더미 웨이퍼에 대해 반복하여 가열 처리를 행하여 서셉터(74) 등의 온도를 안정화시킨다. 복수의 더미 웨이퍼의 각각에 대한 가열 처리는 상술한 대로이다.
도 12는, 복수의 더미 웨이퍼에 더미 처리를 행했을 때의 판정 온도의 추이를 나타내는 도이다. 도 12의 종축에 나타내는 것은 판정 온도이다. 판정 온도는, 복수의 더미 웨이퍼의 각각에 대해서 시각 t13에 측정되는 이면 온도 T14이다. 도 12의 횡축에 나타내는 것은, 가열 처리를 행한 더미 웨이퍼의 장수이다. 또, 도 12에 있어서, X표로 나타내는 것은 할로겐 램프(HL)에 의해서만 가열 처리를 행한 경우(즉, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사는 행하고 있지 않은 경우)의 비교예이다. 도 12에 있어서, 동그라미표로 나타내는 것은 본 실시 형태와 같이 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)의 쌍방에 의한 가열 처리를 행한 경우의 예이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 더미 처리의 초기의 단계에서는 더미 웨이퍼의 처리 장수가 증가함에 따라서 판정 온도가 상승한다. 이것은, 더미 웨이퍼의 처리 장수가 증가함에 따라서, 승온된 더미 웨이퍼로부터의 열전도 및 열복사에 의해 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 예열되고 그 온도도 승온되는 것에 의한 것이다. 그리고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)의 쌍방에 의한 가열 처리를 행한 경우에는, 8장의 더미 웨이퍼의 가열 처리를 행한 시점에서 판정 온도가 일정해져 안정화된다. 이에 반해, 할로겐 램프(HL)에 의해서만 가열 처리를 행한 경우에는, 11장의 더미 웨이퍼의 가열 처리를 행하지 않으면 판정 온도가 안정화되지 않는다. 즉, 할로겐 램프(HL)에 더하여 플래시 램프(FL)에 의한 가열 처리를 행하는 것이 보다 빨리 판정 온도가 안정화되는 것이다. 특히, 플래시 램프(FL)에 의해 더미 웨이퍼의 표면측의 가열 처리를 행하면, 더미 웨이퍼의 표면 측에 설치되어 있는 챔버 내 구조물의 온도도 효율적으로 안정화시킬 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 판정 온도가 안정화된 시점에서 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 안정 온도에 도달했다고 간주하고, 더미 처리를 완료하고 있다. 그리고, 판정 온도가 일정해져 안정화된 후에 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 개시하도록 하고 있다. 이와 같이 하면, 로트의 초기의 반도체 웨이퍼(W)와 후반의 반도체 웨이퍼(W)에서 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 일정하기 때문에 온도 이력을 균일하게 할 수 있다.
제3 실시 형태에 있어서는, 로트의 처리를 개시하기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 챔버(6)에 반입하고, 각 더미 웨이퍼의 이면에 할로겐 램프(HL)로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하는 더미 처리를 행하고 있다. 그리고, 플래시 램프(FL) 및 할로겐 램프(HL)가 소등되고 나서 소정 시간이 경과한 시점에서의 더미 웨이퍼의 이면 온도가 일정해질 때까지 더미 처리를 반복해서 계속하고 있다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 더하여 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서도 더미 웨이퍼를 가열하고 있기 때문에, 보다 고온으로 더미 웨이퍼가 가열되어 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 예열되게 되어, 단시간에 효율적으로 챔버 내 구조물의 온도를 안정화시킬 수 있다.
＜제4 실시 형태＞
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 제4 실시 형태의 열처리 장치(1)의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 또, 제4 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서도 제1 실시 형태와 동일하다. 제3 실시 형태에서는 시각 t13의 더미 웨이퍼의 이면 온도 T14에 의해 안정화를 판정하고 있던 것에 반해, 제4 실시 형태에서는 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사했을 때의 더미 웨이퍼의 표면의 최고 도달 온도(표면 도달 온도)에 의해 안정화를 판정하고 있다.
제4 실시 형태에 있어서의 더미 처리의 내용은 제3 실시 형태와 동일하다. 즉, 로트의 처리를 개시하기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 챔버(6)에 반입하여 서셉터(74)에 재치하고, 각 더미 웨이퍼의 이면에 할로겐 램프(HL)로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하고 있다(도 11).
제4 실시 형태에 있어서는, 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사했을 때의 표면의 최고 도달 온도를 상부 방사 온도계(25)에 의해 측정하고 있다. 그리고, 표면 도달 온도가 일정해져 안정화된 시점에서 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 안정 온도에 도달했다고 간주하여 더미 처리를 완료하고, 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 개시하도록 하고 있다.
도 13은, 복수의 더미 웨이퍼에 더미 처리를 행했을 때의 표면 도달 온도의 추이를 나타내는 도이다. 도 13의 종축에 나타내는 것은 표면 도달 온도이다. 또, 도 13의 횡축에 나타내는 것은, 가열 처리를 행한 더미 웨이퍼의 장수이다. 도 13에 나타내고 있는 것은, 할로겐 램프(HL)에 의한 광 조사 후에 플래시 램프(FL)에 의한 플래시 광 조사를 행했을 때의 표면 도달 온도이지만, 도 13의 1장째의 더미 웨이퍼를 처리하기 전에 복수장의 더미 웨이퍼에 대해 할로겐 램프(HL) 만에 의한 가열 처리를 행하고 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 할로겐 램프(HL)에 의해서만 복수장의 더미 웨이퍼의 가열 처리를 행하고 있었다고 해도, 그 후에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)에 의해 더미 웨이퍼의 가열 처리를 행함으로써, 더미 웨이퍼의 처리 장수와 함께 표면 도달 온도가 점차 상승된다. 이것은, 할로겐 램프(HL)에 의한 가열 처리 만으로는 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도를 충분히 안정화시키는 것은 곤란하고, 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)의 쌍방을 이용한 가열 처리에 의해 챔버 내 구조물의 온도를 확실히 안정화시킬 수 있는 것을 나타내고 있다.
도 13에 나타내는 표면 도달 온도는 상부 방사 온도계(25)에 의해 측정되는 더미 웨이퍼의 표면의 온도이다. 개구부(78)를 통하여 방사광을 수광하여 더미 웨이퍼의 이면의 온도를 측정하는 하부 방사 온도계(20)가 대체로 더미 웨이퍼 자체의 온도 만을 측정하는데 반해, 더미 웨이퍼의 표면의 온도를 측정하는 상부 방사 온도계(25)는 챔버 내 구조물의 온도의 영향을 받기 쉽다. 바꾸어 말하면, 상부 방사 온도계(25)에 의해 측정되는 더미 웨이퍼의 표면 도달 온도는 챔버 내 구조물의 온도에 의한 영향을 가미한 온도이다.
제4 실시 형태에 있어서는, 더미 웨이퍼의 표면 도달 온도가 일정해져 안정화된 시점에서 더미 처리를 완료하고, 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 개시하도록 하고 있다. 따라서, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 보다 확실히 안정화되고 나서 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 행하게 되어, 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도 이력을 보다 균일하게 할 수 있다.
제4 실시 형태에 있어서도, 로트의 처리를 개시하기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 챔버(6)에 반입하고, 각 더미 웨이퍼의 이면에 할로겐 램프(HL)로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하는 더미 처리를 행하고 있다. 그리고, 제4 실시 형태에서는, 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사했을 때의 더미 웨이퍼의 표면 도달 온도가 일정해질 때까지 더미 처리를 반복해서 계속하고 있다. 제3 실시 형태와 마찬가지로, 할로겐 램프(HL)로부터의 광 조사에 더하여 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광 조사에 의해서도 더미 웨이퍼를 가열하고 있기 때문에, 보다 고온으로 더미 웨이퍼가 가열되어 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물이 예열되게 되어, 단시간에 효율적으로 챔버 내 구조물의 온도를 안정화시킬 수 있다.
＜변형예＞
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명했지만, 이 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 다양한 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제1 실시 형태에 있어서는, 하부 방사 온도계(20)의 측정 온도에 의거하여 강하 온도를 산출하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 서셉터 온도계(91) 또는 분위기 온도계(95)의 측정 온도에 의거하여 강하 온도를 산출하도록 해도 된다. 즉, 선행 웨이퍼를 챔버(6)로부터 반출한 후에 서셉터 온도계(91)에 의해 서셉터(74)의 온도를 측정하고, 그 서셉터(74)의 온도가 시각 t2부터 시각 t3까지 강하한 차분을 강하 온도로 해도 된다. 혹은, 선행 웨이퍼를 챔버(6)로부터 반출한 후에 분위기 온도계(95)에 의해 챔버(6) 내의 분위기 온도를 측정하고, 그 분위기 온도가 시각 t2부터 시각 t3까지 강하한 차분을 강하 온도로 해도 된다. 어느 경우여도, 강하 온도가 소정의 역치보다 클 때에는, 더미 처리를 실행하고, 강하 온도가 소정의 역치 이하일 때에는, 더미 처리를 행하지 않고 후속 웨이퍼에 대한 처리를 개시한다. 이것에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 후속 웨이퍼 이후의 온도 이력이 불균일해지는 것을 방지하면서 소비하는 더미 웨이퍼의 장수를 저감할 수 있다.
또, 예를 들면, 제3 실시 형태에서는 더미 웨이퍼의 이면 온도에 의거하여 안정화를 판정하고, 제4 실시 형태에서는 더미 웨이퍼의 표면 도달 온도에 의거하여 안정화를 판정하고 있었지만, 이들 쌍방에 의거하여 안정화를 판정하도록 해도 된다. 즉, 플래시 램프(FL) 및 할로겐 램프(HL)가 소등되고 나서 소정 시간이 경과한 시점에서의 더미 웨이퍼의 이면 온도 및 플래시 램프(FL)로부터 플래시 광을 조사했을 때의 더미 웨이퍼의 표면 도달 온도의 쌍방이 일정해질 때까지 더미 처리를 반복해서 계속하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 서셉터(74) 등의 챔버 내 구조물의 온도가 보다 확실히 안정화되고 나서 로트의 최초의 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 개시할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 플래시 가열부(5)에 30개의 플래시 램프(FL)를 구비하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 플래시 램프(FL)의 갯수는 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 갯수도 40개로 한정되는 것이 아니라, 임의의 수로 할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프로서 필라멘트 방식의 할로겐 램프(HL)를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 행하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 할로겐 램프(HL) 대신에 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 태양 전지용의 기판이어도 된다.
1 열처리 장치 3 제어부
4 할로겐 가열부 5 플래시 가열부
6 챔버 7 유지부
10 이재 기구 20 하부 방사 온도계
25 상부 방사 온도계 63 상측 챔버 창
64 하측 챔버 창 65 열처리 공간
74 서셉터 91 서셉터 온도계
95 분위기 온도계 FL 플래시 램프
HL 할로겐 램프 W 반도체 웨이퍼

Claims (10)

  1. 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    선행하는 기판의 처리가 종료되고 당해 선행하는 기판이 챔버로부터 반출된 후에, 상기 챔버 내의 온도를 측정하는 온도 측정 공정과,
    상기 선행하는 기판이 상기 챔버로부터 반출되었을 때의 상기 챔버 내의 온도인 반출시 온도와 상기 온도 측정 공정에서 측정된 측정 온도의 차분인 강하 온도를 산정하는 산정 공정과,
    상기 산정 공정에서 산정된 상기 강하 온도와 소정의 역치를 비교하는 비교 공정
    을 구비하고,
    상기 강하 온도가 상기 역치보다 클 때에는, 연속 점등 램프 및 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 예열하는 더미 처리를 실행함과 함께, 상기 강하 온도가 상기 역치 이하일 때에는, 상기 더미 처리를 실행하지 않고 후속 기판을 상기 챔버 내에 반입하여 당해 후속 기판에 대한 처리를 개시하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 더미 처리에서는, 상기 챔버 내에 더미 웨이퍼를 반입하고, 상기 연속 점등 램프 및 상기 플래시 램프로부터 상기 더미 웨이퍼에 광 조사를 행하여 상기 챔버 내의 구조물을 예열하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 더미 처리에서는, 상기 챔버 내에 더미 웨이퍼를 반입하지 않고, 상기 연속 점등 램프 및 상기 플래시 램프로부터의 광 조사에 의해 상기 챔버 내의 구조물을 예열하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연속 점등 램프 및 상기 플래시 램프로부터 더미 웨이퍼에 광 조사를 행할 때의 각각의 조건을 제1 조건 및 제2 조건으로 하고,
    상기 더미 처리에서는, 상기 연속 점등 램프로부터 상기 제1 조건으로 광 조사를 행함과 함께, 상기 플래시 램프로부터 상기 제2 조건으로 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 측정 공정에서는, 서셉터용 온도계에 의해 기판을 유지하는 서셉터의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 측정 공정에서는, 분위기 온도계에 의해 상기 챔버 내의 분위기의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 측정 공정에서는, 기판의 하면의 온도를 측정하는 방사 온도계에 의해 상기 챔버 내의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  8. 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    로트의 최초의 기판이 챔버 내에 반입되기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 상기 챔버 내에 반입하여 서셉터에 재치(載置)하는 반입 공정과,
    상기 서셉터에 재치된 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하는 가열 공정과,
    상기 플래시 램프 및 상기 연속 점등 램프가 소등하고 나서 소정 시간이 경과한 시점에서의 상기 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면 온도를 측정하는 이면 온도 측정 공정
    을 구비하고,
    상기 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 상기 이면 온도 측정 공정에서 측정된 이면 온도가 일정해질 때까지 상기 반입 공정 및 상기 가열 공정을 반복한 후에 상기 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사했을 때의 상기 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 표면 도달 온도를 측정하는 표면 온도 측정 공정을 더 구비하고,
    상기 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 상기 이면 온도 측정 공정에서 측정된 이면 온도 및 상기 표면 온도 측정 공정에서 측정된 표면 도달 온도의 쌍방이 일정해질 때까지 상기 반입 공정 및 상기 가열 공정을 반복한 후에 상기 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  10. 기판에 광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리 방법으로서,
    로트의 최초의 기판이 챔버 내에 반입되기 전에 복수의 더미 웨이퍼를 순차적으로 상기 챔버 내에 반입하여 서셉터에 재치하는 반입 공정과,
    상기 서셉터에 재치된 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 이면에 연속 점등 램프로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열한 후에, 당해 더미 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼를 가열하는 가열 공정과,
    상기 플래시 램프로부터 플래시 광을 조사했을 때의 상기 복수의 더미 웨이퍼의 각각의 표면 도달 온도를 측정하는 표면 온도 측정 공정
    을 구비하고,
    상기 복수의 더미 웨이퍼에 대해서 상기 표면 온도 측정 공정에서 측정된 표면 도달 온도가 일정해질 때까지 상기 반입 공정 및 상기 가열 공정을 반복한 후에 상기 로트의 최초의 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
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