KR102504970B1 - 기판 지지 장치, 열처리 장치, 기판 지지 방법, 열처리 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 플래시광으로 기판이 만곡 형상이 되는 경우에도, 기판이 깨지는 것을 억제한다.
[해결 수단] 본원 명세서에 개시되는 기술에 관한 기판 지지 장치는, 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능한 기판에, 대향하기 위한 유지 플레이트와, 유지 플레이트에 설치되고, 또한, 기판을 지지하기 위한 복수의 기판 지지 핀을 구비하고, 복수의 기판 지지 핀은, 유지 플레이트와 만곡해 있지 않은 상태의 기판 사이의 공간의 체적과, 유지 플레이트와 만곡해 있는 상태의 기판 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치된다.

Description

기판 지지 장치, 열처리 장치, 기판 지지 방법, 열처리 방법{SUBSTRATE SUPPORT DEVICE, THERMAL PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE SUPPORT METHOD, AND THERMAL PROCESSING METHOD}
본원 명세서에 개시되는 기술은, 기판 지지 장치, 열처리 장치, 기판 지지 방법, 열처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 불순물 도입은 반도체 웨이퍼 등의 박판상 정밀 전자 기판(이하, 간단하게 「기판」이라고 칭하는 경우가 있다) 내에 pn 접합 등을 형성하기 위해 필요한 공정이다. 불순물 도입은, 이온 주입법과 그 후의 어닐링법에 의해서 이루어지는 것이 일반적이다.
이온 주입법은, 붕소(B), 비소(As), 인(P) 등의 불순물의 원소를 이온화시켜 고가속 전압으로 반도체 웨이퍼에 충돌시킴으로써, 물리적으로 불순물 주입을 행하는 기술이다.
주입된 불순물은, 어닐링 처리에 의해서 활성화된다. 이 때, 어닐링 시간이 몇 초 정도 이상이면, 주입된 불순물이 열에 의해서 깊게 확산되고, 그 결과 접합 깊이가 요구하는 것보다 너무 깊어져 버리기 때문에, 양호한 디바이스 형성에 지장이 생길 우려가 있다.
그래서, 극히 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 어닐링 기술로서, 플래시 램프 어닐링(flash lamp anneal, 즉, FLA)이 주목되고 있다. FLA는, 크세논 플래시 램프(이하, 간단히 「플래시 램프」라고 기재하는 경우에는, 크세논 플래시 램프를 의미한다)를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시광을 조사함으로써, 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면만을 극히 단시간(예를 들면, 수 밀리세컨드 이하)에 승온(昇溫)시키는 열처리 기술이다.
크세논 플래시 램프의 방사 분광 분포는 자외역부터 근적외역이며, 종래의 할로겐 램프보다 파장이 짧고, 또, 실리콘의 반도체 웨이퍼의 기초 흡수대와 거의 일치하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프로부터 반도체 웨이퍼에 플래시광을 조사했을 경우에는, 투과광이 적기 때문에, 반도체 웨이퍼를 급속히 승온하는 것이 가능하다. 또, 수 밀리세컨드 이하의 극히 단시간의 플래시광 조사이면, 반도체 웨이퍼의 표면 근방만을 선택적으로 승온할 수 있는 것도 판명되어 있다. 이 때문에, 크세논 플래시 램프에 의한 극단시간의 승온이면, 불순물을 깊게 확산시키지 않고, 불순물 활성화를 실행할 수 있다.
예를 들면 특허 문헌 1에는, 처리 챔버의 하방에 배치된 가열 플레이트에 의해서 반도체 웨이퍼를 예비 가열한 후, 처리 챔버의 상방에 배치된 플래시 램프로부터 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시광을 조사하는 플래시 램프 어닐링 장치가 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2004-186542호 공보
그런데, 플래시 램프로부터 조사되는 플래시광은 높은 에너지를 갖는 광이기 때문에, 플래시광이 조사된 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면 온도는 단시간에 상승한다. 그리고, 기판의 플래시광이 조사된 표면에 급격한 열팽창이 발생하면, 당해 표면이 볼록 형상이 되도록 기판이 만곡하는 경우가 있다.
그러면, 당해 만곡에 기인하여 지지 핀에 지지되어 있는 기판에 흔들림이 발생하여, 당해 흔들림에 의해서 지지 핀으로부터 기판이 튀어 버릴 가능성이 있다. 지지 핀으로부터 튄 기판은, 다시 지지 핀에 접촉할 때 등에 깨져 버리는 것이 염려된다.
본원 명세서에 개시되는 기술은, 이상에 기재된 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 플래시광으로 기판이 만곡 형상이 되는 경우에도, 기판이 깨지는 것을 억제하기 위한 기술이다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제1의 양태는, 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능한 기판에, 대향하기 위한 유지 플레이트와, 상기 유지 플레이트에 설치되고, 또한, 상기 기판을 지지하기 위한 복수의 기판 지지 핀을 구비하며, 복수의 상기 기판 지지 핀은, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있지 않은 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적과, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있는 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치된다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제2의 양태는, 제1의 양태와 관련하여, 상기 기판 지지 핀이, 평면에서 볼 때 환상으로 배치된다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제3의 양태는, 제1 또는 2의 양태와 관련하여, 상기 기판은, 평면에서 볼 때 원형이다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제4의 양태는, 제1 내지 3 중 어느 하나의 양태와 관련하여, 평면에서 볼 때의, 각각의 상기 기판 지지 핀과 원형의 상기 기판의 중심부 사이의 거리 rpin은, 상기 기판 지지 핀의 높이를 hpin으로 하고, 만곡해 있는 상태의 상기 기판의 곡률 반경을 R로 하고, 만곡해 있는 상태의 상기 기판의 높이를 hbow로 하고, 만곡해 있지 않은 상태의 상기 기판의 직경을 Dwafer로 하고, 만곡해 있는 상태의 상기 기판을 평면에서 볼 때의 직경을 c로 하는 경우에,
Figure 112020124861288-pat00001
을 만족한다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제5의 양태는, 상기의 기판 지지 장치와, 상기 기판에 상기 플래시광을 조사하기 위한 플래시 램프를 구비한다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제6의 양태는, 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능한 기판에, 상기 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 핀이 설치되는 유지 플레이트를 대향시키는 공정과, 복수의 상기 기판 지지 핀을, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있지 않은 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적과, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있는 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치시키는 공정을 구비한다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제7의 양태는, 상기의 기판 지지 방법에 의해 지지된 상기 기판에, 플래시 램프를 이용하여 상기 플래시광을 조사하는 공정을 구비한다.
본원 명세서에 개시되는 기술의 제1~7의 양태에 의하면, 플래시광으로 반도체 웨이퍼가 만곡 형상이 되는 경우에도, 반도체 웨이퍼가 기판 지지 핀으로부터 튀는 것을 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로 반도체 웨이퍼가 깨지는 것을 억제할 수 있다.
또, 본원 명세서에 개시되는 기술과 관련된 목적과, 특징과, 국면과, 이점은, 이하에 나타내어지는 상세한 설명과 첨부 도면에 의해서, 더 명백해진다.
도 1은, 실시의 형태에 관한, 열처리 장치의 구성의 예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는, 실시의 형태에 관한, 열처리 장치의 구성의 예를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은, 실시의 형태에 관한, 열처리 장치에 있어서의 열처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는, 유지부의 전체 외관을 나타낸 사시도이다.
도 5는, 서셉터의 평면도이다.
도 6은, 서셉터 단면도이다.
도 7은, 이재 기구의 평면도이다.
도 8은, 이재 기구의 측면도이다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프의 배치를 나타낸 평면도이다.
도 10은, 하부 방사 온도계와 서셉터에 유지된 반도체 웨이퍼의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은, 하부 방사 온도계, 상부 방사 온도계 및 제어부 관계성을 나타낸 기능 블록도이다.
도 12는, 반도체 웨이퍼의 처리 순서를 나타낸 플로차트이다.
도 13은, 반도체 웨이퍼의 표면 온도의 변화를 나타낸 도면이다.
도 14는, 반도체 웨이퍼가 만곡해 있는 상태에 있어서의 갭 체적의 개요를 나타낸 도면이다.
도 15는, Vdome, Vdisc 및 Vtotal의 관계에 관한 시뮬레이션 결과의 예를 나타낸 도면이다.
도 16은, 식 (9)를 따르는 rpin의 경우의, 기판 지지 핀에 지지된 반도체 웨이퍼를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타낸 도면이다.
도 17은, 식 (9)를 따르는 rpin의 경우의, 기판 지지 핀에 지지된 반도체 웨이퍼를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타낸 도면이다.
도 18은, 다른 rpin의 경우의, 기판 지지 핀에 지지된 반도체 웨이퍼를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타낸 도면이다.
도 19는, 다른 rpin의 경우의, 기판 지지 핀에 지지된 반도체 웨이퍼를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타낸 도면이다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하면서 실시의 형태에 대해 설명한다. 이하의 실시의 형태에서는, 기술의 설명을 위해서 상세한 특징 등도 나타내어지는데, 그것들은 예시이며, 실시의 형태가 실시 가능해지기 위해서 그들 모두가 반드시 필수의 특징은 아니다.
또한, 도면은 개략적으로 나타내어지는 것이며, 설명의 편의를 위해, 적절히, 구성의 생략, 또는, 구성의 간략화가 도면에 있어서 이루어지는 것이다. 또, 상이한 도면에 각각 나타내어지는 구성 등의 크기 및 위치의 상호 관계는, 반드시 정확하게 기재되는 것은 아니며, 적절히 변경될 수 있는 것이다. 또, 단면도가 아닌 평면도 등의 도면에 있어서도, 실시의 형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해서, 해칭이 첨부되는 경우가 있다.
또, 이하에 나타내어지는 설명에서는, 같은 구성 요소에는 같은 부호를 붙여 도시하며, 그들의 명칭과 기능에 대해서도 동일한 것으로 한다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명을, 중복을 피하기 위해서 생략하는 경우가 있다.
또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 어느 구성 요소가 「구비한다」, 「포함한다」 또는 「갖는다」 등으로 기재되는 경우, 특별히 언급하지 않는 한은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
또, 이하에 기재되는 설명에 있어서의, 상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현, 예를 들면, 「일방향으로」, 「일방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 또는 「동축」 등은, 특별히 언급하지 않는 한은, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타내는 경우, 및, 공차 또는 같은 정도의 기능이 얻어지는 범위에 있어서 각도 또는 거리가 변위해 있는 경우를 포함하는 것으로 한다.
또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 동일한 상태인 것을 나타내는 표현, 예를 들면, 「동일」, 「동일하다」, 「균일」 또는 「균질」 등은, 특별히 언급하지 않는 한은, 엄밀하게 동일한 상태인 것을 나타내는 경우, 및, 공차 또는 같은 정도의 기능이 얻어지는 범위에 있어서 차가 발생하고 있는 경우를 포함하는 것으로 한다.
또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 「상」, 「하」, 「좌」, 「우」, 「측」, 「저(底)」, 「표(表)」또는 「이(裏)」 등의 특정 위치 또는 방향을 의미하는 용어가 이용되는 경우가 있어도, 이들 용어는, 실시의 형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해서 편의상 이용되는 것이며, 실제로 실시될 때의 위치 또는 방향과는 관계되지 않는 것이다.
또, 이하에 기재되는 설명에 있어서, 「…의 상면」또는 「…의 하면」 등으로 기재되는 경우, 대상이 되는 구성 요소의 상면 자체 또는 하면 자체에 더하여, 대상이 되는 구성 요소의 상면 또는 하면에 다른 구성 요소가 형성된 상태도 포함하는 것으로 한다. 즉, 예를 들면, 「갑의 상면에 설치되는 을」로 기재되는 경우, 갑과 을 사이에 다른 구성 요소 「병」이 개재되는 것을 방해하는 것은 아니다.
＜실시의 형태＞
이하, 본 실시의 형태에 관한 기판 지지 장치, 열처리 장치, 기판 지지 방법, 열처리 방법에 대해 설명한다.
＜열처리 장치의 구성에 대하여＞
도 1은, 본 실시의 형태에 관한 열처리 장치(100)의 구성의 예를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 또, 도 2는, 본 실시의 형태에 관한 열처리 장치(100)의 구성의 예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 1에 예가 나타내어지는 것과 같이, 열처리 장치(100)는, 기판으로서 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)에 플래시광을 조사하여 당해 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 플래시 램프 어닐링 장치이다.
처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 사이즈는 특별히 한정되는 것은 아닌데, 예를 들면 φ300mm 또는 φ450mm의 원형이다.
도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 열처리 장치(100)는, 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 외부로부터 장치 내에 반입함과 더불어, 처리 완료 반도체 웨이퍼(W)를 장치 외로 반출하기 위한 인덱서부(101)와, 미처리 반도체 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 얼라인먼트부(230)와, 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각을 행하는 2개의 냉각부(130) 및 냉각부(140)와, 반도체 웨이퍼(W)에 플래시 가열 처리를 실시하는 열처리부(160)와, 냉각부(130), 냉각부(140) 및 열처리부(160)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도(受渡)를 행하는 반송 로봇(150)을 구비한다.
또, 열처리 장치(100)는, 상기의 각 처리부에 설치된 동작 기구 및 반송 로봇(150)을 제어하여, 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열 처리를 진행시키는 제어부(3)를 구비한다.
인덱서부(101)는, 복수의 캐리어(C)(본 실시의 형태에서는 2개)를 늘어놓아 재치하는 로드 포트(110)와, 각 캐리어(C)로부터 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 취출함과 더불어, 각 캐리어(C)에 처리 완료 반도체 웨이퍼(W)를 수납하는 수도 로봇(120)을 구비하고 있다.
미처리 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(C)는, 무인 반송차(AGV, OHT) 등에 의해 반송되어 로드 포트(110)에 재치됨과 더불어, 처리 완료 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(C)는, 무인 반송차에 의해서 로드 포트(110)로부터 가져간다.
또, 로드 포트(110)에 있어서는, 수도 로봇(120)이 캐리어(C)에 대해서 임의의 반도체 웨이퍼(W)의 출납을 행할 수 있도록, 캐리어(C)가 도 2의 화살표(CU)로 나타내어지는 바와 같이 승강 이동 가능하게 구성되어 있다.
또한, 캐리어(C)의 형태로서는, 반도체 웨이퍼(W)를 밀폐 공간에 수납하는 front opening unified pod(FOUP) 외에, standard mechanical inter face(SMIF) 포드, 또는, 수납된 반도체 웨이퍼(W)를 외기에 노출하는 open cassette(OC)여도 된다.
또, 수도 로봇(120)은, 도 1의 화살표(120S)에 의해서 나타내어지는 슬라이드 이동, 화살표(120R)에 의해서 나타내어지는 선회 동작 및 승강 동작이 가능하게 되어 있다. 이에 의해서, 수도 로봇(120)은, 2개의 캐리어(C)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 출납을 행함과 더불어, 얼라인먼트부(230) 및 2개의 냉각부(130) 및 냉각부(140)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행한다.
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 의해서 행해진다. 또, 수도 로봇(120)과, 얼라인먼트부(230) 또는 냉각부(130)(냉각부(140))의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는, 핸드(121)의 슬라이드 이동, 및, 수도 로봇(120)의 승강 동작에 의해서 행해진다.
얼라인먼트부(230)는, Y축 방향을 따른 인덱서부(101)의 측방에 접속되어 설치되어 있다. 얼라인먼트부(230)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시켜 플래시 가열에 적절한 방향을 향하는 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 노치 또는 오리엔테이션 플랫(Orientation Flat) 등을 광학적으로 검출하는 기구 등을 설치하여 구성된다.
얼라인먼트부(230)로의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는, 수도 로봇(120)에 의해서 행해진다. 수도 로봇(120)으로부터 얼라인먼트 챔버(231)로는, 웨이퍼 중심이 소정의 위치에 위치하도록 반도체 웨이퍼(W)가 건네진다.
얼라인먼트부(230)에서는, 인덱서부(101)로부터 수취한 반도체 웨이퍼(W)의 중심부를 회전 중심으로서 연직 방향 축 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 의해서 얼라인먼트 챔버(231)로부터 취출된다.
반송 로봇(150)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 반송 공간으로서, 반송 로봇(150)을 수용하는 반송 챔버(170)가 설치되어 있다. 그 반송 챔버(170)의 삼방에 열처리부(160)의 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 가열(어시스트 가열)을 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 더 후술한다.
2개의 냉각부(130) 및 냉각부(140)는, 대체로 같은 구성을 구비한다. 냉각부(130) 및 냉각부(140)는 각각, 알루미늄 합금제의 하우징인 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)의 내부에, 금속제의 냉각 플레이트와, 그 상면에 재치된 석영판을 구비한다(모두 도시 생략). 당해 냉각 플레이트는, 펠티에 소자 또는 항온수 순환에 의해서 상온(약 23℃)으로 온도 조절되어 있다.
열처리부(160)에 있어서 플래시 가열 처리가 실시된 반도체 웨이퍼(W)는, 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 반입되고, 당해 석영판에 재치되어 냉각된다.
제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 모두, 인덱서부(101)와 반송 챔버(170) 사이에 있어서, 그들의 양방에 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 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 개재하여 접속되고, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(183)를 개재하여 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제1 쿨 챔버(131) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(181)가 개방된다. 또, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170) 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 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 개재하여 접속되고, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(184)를 개재하여 접속되어 있다.
인덱서부(101)와 제2 쿨 챔버(141) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(182)가 개방된다. 또, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170) 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.
챔버(6)에 인접하여 설치된 반송 챔버(170)에 설치된 반송 로봇(150)은, 연직 방향을 따른 축을 중심으로 화살표(150R)로 나타내는 바와 같이 선회 가능하게 된다. 반송 로봇(150)은, 복수의 아암 세그먼트로 이루어지는 2개의 링크 기구를 갖고, 그들 2개의 링크 기구의 선단에는 각각 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a) 및 반송 핸드(151b)가 설치되어 있다. 이들 반송 핸드(151a) 및 반송 핸드(151b)는 상하에 소정의 피치만큼 간격을 두고 배치되고, 링크 기구에 의해서 각각 독립적으로 동일 수평 방향으로 직선적으로 슬라이드 이동 가능하게 되어 있다.
또, 반송 로봇(150)은, 2개의 링크 기구가 설치되는 베이스를 승강 이동함으로써, 소정의 피치만큼 떨어진 상태인 채로 2개의 반송 핸드(151a) 및 반송 핸드(151b)를 승강 이동시킨다.
반송 로봇(150)이 제1 쿨 챔버(131), 제2 쿨 챔버(141) 또는 열처리부(160)의 챔버(6)를 수도 상대로서 반도체 웨이퍼(W)의 수도(출납)를 행할 때에는, 우선, 양 반송 핸드(151a) 및 반송 핸드(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) 및 냉각부(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) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 수도하기 위한 패스로서도 기능하는 것이다. 구체적으로는, 반송 로봇(150) 또는 수도 로봇(120) 중 한쪽이 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 건네준 반도체 웨이퍼(W)를 다른 쪽이 수취함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 수도가 행해진다. 반송 로봇(150) 및 수도 로봇(120)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 캐리어(C)로부터 열처리부(160)에까지 반송하는 반송 기구가 구성된다.
상술한 바와 같이, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101) 사이에는 각각 게이트 밸브(181) 또는 게이트 밸브(182)가 설치되어 있다. 또, 반송 챔버(170)와 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141) 사이에는 각각 게이트 밸브(183) 또는 게이트 밸브(184)가 설치되어 있다. 또한, 반송 챔버(170)와 열처리부(160)의 챔버(6) 사이에는 게이트 밸브(185)가 설치되어 있다. 열처리 장치(100) 내에 있어서 반도체 웨이퍼(W)가 반송될 때에는, 적절히 이들 게이트 밸브가 개폐된다.
도 3은, 본 실시의 형태에 관한 열처리 장치(100)에 있어서의 열처리부(160)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3에 예가 나타내어지는 것과 같이, 열처리부(160)는, 기판으로서의 원판 형상의 반도체 웨이퍼(W)에 대해서 플래시광 조사를 행함으로써, 그 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 플래시 램프 어닐링 장치이다.
처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 사이즈는 특별히 한정되는 것은 아닌데, 예를 들면 φ300mm 또는 φ450mm이다(본 실시의 형태에서는 φ300mm).
열처리부(160)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(6)와, 복수의 플래시 램프(FL)를 내장하는 플래시 가열부(5)와, 복수의 할로겐 램프(HL)를 내장하는 할로겐 가열부(4)를 구비한다. 챔버(6)의 상측에 플래시 가열부(5)가 설치됨과 더불어, 하측에 할로겐 가열부(4)가 설치되어 있다.
또, 열처리부(160)는, 챔버(6)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 유지하는 유지부(7)와, 유지부(7)와 장치 외부 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행하는 이재 기구(10)를 구비한다.
또한, 열처리부(160)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, 통 형상의 챔버 측부(61)의 상하에 석영제의 챔버창을 장착하여 구성되어 있다. 챔버 측부(61)는 상하가 개구된 개략 통 형상을 갖고 있으며, 상측 개구에는 상측 챔버창(63)이 장착되어 폐색되고, 하측 개구에는 하측 챔버창(64)이 장착되어 폐색되어 있다.
챔버(6)의 천정부를 구성하는 상측 챔버창(63)은, 석영에 의해서 형성된 원판 형상 부재이며, 플래시 가열부(5)로부터 출사된 플래시광을 챔버(6) 내에 투과하는 석영창으로서 기능한다.
또, 챔버(6)의 바닥부를 구성하는 하측 챔버창(64)도, 석영에 의해서 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) 및 반사 링(69)은, 모두 원환형으로 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 도시 생략된 비스로 고정함으로써 장착된다. 즉, 반사 링(68) 및 반사 링(69)은, 모두 착탈 가능하게 챔버 측부(61)에 장착되는 것이다.
챔버(6)의 내측 공간, 즉 상측 챔버창(63), 하측 챔버창(64), 챔버 측부(61), 반사 링(68) 및 반사 링(69)에 의해서 둘러싸이는 공간이 열처리 공간(65)으로서 규정된다.
챔버 측부(61)에 반사 링(68) 및 반사 링(69)이 장착됨으로써, 챔버(6)의 내벽면에 오목부(62)가 형성된다. 즉, 챔버 측부(61)의 내벽면 중 반사 링(68) 및 반사 링(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 따라서 원환형으로 형성되고, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)를 둘러싼다. 챔버 측부(61) 및 반사 링(68) 및 반사 링(69)은, 강도와 내열성이 우수한 금속 재료(예를 들면, 스테인리스 스틸)로 형성되어 있다.
또, 챔버 측부(61)에는, 챔버(6)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 반송 개구부(로(爐) 입구)(66)가 형성되어 있다. 반송 개구부(66)는, 게이트 밸브(185)에 의해서 개폐 가능하게 되어 있다. 반송 개구부(66)는, 오목부(62)의 외주면에 연통 접속되어 있다.
이 때문에, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 개방하고 있을 때에는, 반송 개구부(66)로부터 오목부(62)를 통과하여 열처리 공간(65)으로의 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 열처리 공간(65)으로부터의 반도체 웨이퍼(W)의 반출을 행할 수 있다. 또, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 폐쇄하면 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 인도하기 위한 원통형의 구멍이다. 한편, 관통 구멍(61b)은, 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 적외광을 하부 방사 온도계(20)의 적외선 센서(24)로 인도하기 위한 원통형의 구멍이다. 관통 구멍(61a) 및 관통 구멍(61b)은, 그들의 관통 방향의 축이 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 주면과 교차하도록, 수평 방향에 대해서 경사지게 형성되어 있다.
적외선 센서(29)는, 예를 들면, 양자형 적외선 센서 등이다. 또, 적외선 센서(24)는, 예를 들면, 초전 효과를 이용하는 초전 센서, 제벡 효과를 이용하는 서모 파일, 또는, 열에 의한 반도체의 저항 변화를 이용하는 볼로미터 등의 열형 적외선 센서이다.
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 원환 형상으로 형성된 완충 공간(82)을 통해 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 가스로는, 예를 들면 질소(N2) 등의 불활성 가스, 또는, 수소(H2), 암모니아(NH3) 등의 반응성 가스, 혹은 그것들을 혼합한 혼합 가스를 이용할 수 있다(본 실시의 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 원환 형상으로 형성된 완충 공간(87)을 통해 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 따라서 복수 형성되어 있어도 되고, 슬릿형의 것이어도 된다. 또, 처리 가스 공급원(85) 및 배기부(190)는, 열처리부(160)에 설치된 기구여도 되고, 열처리부(160)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 통해 배기부(190)에 접속되어 있다. 밸브(192)를 개방함으로써, 반송 개구부(66)를 통해 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 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 방지하기 위해서 형성되어 있다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치됨으로써, 챔버(6)의 벽면에 지지되게 된다(도 3을 참조). 기대 링(71)의 상면에, 그 원환 형상의 둘레 방향을 따라서 복수의 연결부(72)(본 실시의 형태에서는 4개)가 세워 설치된다. 연결부(72)도 석영의 부재이며, 용접에 의해서 기대 링(71)에 고착된다.
서셉터(74)는, 기대 링(71)에 설치된 4개의 연결부(72)에 의해서 지지된다. 도 5는, 서셉터(74)의 평면도이다. 또, 도 6은, 서셉터(74)의 단면도이다.
서셉터(74)는, 유지 플레이트(75), 가이드 링(76) 및 복수의 기판 지지 핀(77)을 구비한다. 유지 플레이트(75)는, 석영으로 형성된 대략 원형의 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 갖는다.
유지 플레이트(75)의 상면 주연부에는, 가이드 링(76)이 설치되어 있다. 가이드 링(76)은, 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 내경을 갖는 원환 형상의 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 석영으로 형성된다.
가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용착하도록 해도 되고, 별도 가공한 핀 등에 의해서 유지 플레이트(75)에 고정하도록 해도 된다. 혹은, 유지 플레이트(75)와 가이드 링(76)을 일체의 부재로서 가공하도록 해도 된다.
유지 플레이트(75)의 상면 중 가이드 링(76)보다 내측의 영역이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 평면 형상의 유지면(75a)이 된다. 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)에는, 복수의 기판 지지 핀(77)이 설치되어 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 유지면(75a)의 외주원(가이드 링(76)의 내주원)과 동심원의 둘레 상을 따라서 30°마다 합계 12개의 기판 지지 핀(77)이 환상으로 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 φ210mm~φ280mm이다. 기판 지지 핀(77)은, 3개 이상 설치된다. 각각의 기판 지지 핀(77)은 석영으로 형성되어 있다.
복수의 기판 지지 핀(77)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용접에 의해서 설치하도록 해도 되고, 유지 플레이트(75)와 일체로 가공하도록 해도 된다.
도 4로 돌아와, 기대 링(71)에 세워 설치된 4개의 연결부(72)와 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 주연부가 용접에 의해서 고착된다. 즉, 서셉터(74)와 기대 링(71)은 연결부(72)에 의해서 고정적으로 연결되어 있다. 이러한 유지부(7)의 기대 링(71)이 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)의 위에 수평 자세로 재치되어 유지된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 12개의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 보다 엄밀하게는, 12개의 기판 지지 핀(77)의 상단부가 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 접촉하여 당해 반도체 웨이퍼(W)를 지지한다.
12개의 기판 지지 핀(77)의 높이(기판 지지 핀(77)의 상단으로부터 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)까지의 거리)는 균일하기 때문에, 12개의 기판 지지 핀(77)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 지지할 수 있다.
또, 반도체 웨이퍼(W)는 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)으로부터 소정의 간격을 두고 지지되게 된다. 기판 지지 핀(77)의 높이보다 가이드 링(76)의 두께가 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 나타내어지는 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 위해서 형성되어 있다. 즉, 하부 방사 온도계(20)가 개구부(78) 및 챔버 측부(61)의 관통 구멍(61b)에 장착된 투명창(21)을 통해 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 위해서 관통하는 4개의 관통 구멍(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 원환 형상의 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 의해서 회동 가능하게 되어 있다. 수평 이동 기구(13)는, 한 쌍의 이재 아암(11)을 유지부(7)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 이재를 행하는 이재 동작 위치(도 7의 실선 위치)와 유지부(7)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 평면에서 보았을 때 겹치지 않는 퇴피 위치(도 7의 이점쇄선 위치) 사이에서 수평 이동시킨다.
수평 이동 기구(13)로서는, 개별의 모터에 의해서 각 이재 아암(11)을 각각 회동시키는 것이어도 되고, 링크 기구를 이용하여 1개의 모터에 의해서 한 쌍의 이재 아암(11)을 연동시켜 회동시키는 것이어도 된다.
또, 한 쌍의 이재 아암(11)은, 승강 기구(14)에 의해서 수평 이동 기구(13)와 더불어 승강 이동된다. 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에 있어서 상승시키면, 합계 4개의 리프트 핀(12)이 서셉터(74)에 형성된 관통 구멍(79)(도 4 및 도 5 참조)을 통과하여, 리프트 핀(12)의 상단이 서셉터(74)의 상면으로부터 돌출한다. 한편, 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에 있어서 하강시켜 리프트 핀(12)을 관통 구멍(79)으로부터 빼내고, 수평 이동 기구(13)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 열도록 이동시키면 각 이재 아암(11)이 퇴피 위치로 이동한다.
한 쌍의 이재 아암(11)의 퇴피 위치는, 유지부(7)의 기대 링(71)의 바로 위이다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 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 도시 생략된 배기 기구가 설치되어 있고, 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기가 챔버(6)의 외부로 배출되도록 구성되어 있다.
도 3으로 돌아와, 챔버(6)의 상방에 설치된 플래시 가열부(5)는, 하우징(51)의 내측에, 복수 개(본 실시의 형태에서는 30개)의 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 의해서 형성된 판 형상의 석영창이다. 플래시 가열부(5)가 챔버(6)의 상방에 설치됨으로써, 램프광 방사창(53)이 상측 챔버창(63)과 서로 대향하게 된다.
플래시 램프(FL)는 챔버(6)의 상방으로부터 램프광 방사창(53) 및 상측 챔버창(63)을 통해 열처리 공간(65)에 플래시광을 조사한다.
복수의 플래시 램프(FL)는, 각각이 길이가 긴 원통 형상을 갖는 봉형 램프이며, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라서(즉 수평 방향을 따라서) 서로 평행이 되도록 평면 형상으로 배열되어 있다. 따라서, 플래시 램프(FL)의 배열에 의해서 형성되는 평면도 수평면이다.
플래시 램프(FL)는, 그 내부에 크세논 가스가 봉입되어 그 양단부에 콘덴서에 접속된 양극 및 음극이 배치된 봉형의 유리관(방전관)과, 당해 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 저장된 전기가 유리관 내에 순간적으로 흘러, 그 때의 크세논의 원자 혹은 분자의 여기에 의해서 광이 방출된다.
이러한 플래시 램프(FL)에 있어서는, 미리 콘덴서에 저장되어 있던 정전 에너지가 0.1밀리세컨드 내지 100밀리세컨드라는 극히 짧은 광펄스로 변환되기 때문에, 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 의해서 조정할 수 있다.
또, 리플렉터(52)는, 복수의 플래시 램프(FL)의 상방에 그들 전체를 덮도록 설치되어 있다. 리플렉터(52)의 기본적인 기능은, 복수의 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시광을 열처리 공간(65)의 측으로 반사한다는 것이다. 리플렉터(52)는 알루미늄 합금판으로 형성되어 있고, 그 표면(플래시 램프(FL)에 면하는 측의 면, 즉, 상면)은 블러스트 처리에 의해 조면화 가공이 실시되어 있다.
챔버(6)의 하방에 설치된 할로겐 가열부(4)는, 하우징(41)의 내측에 복수 개(본 실시의 형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 할로겐 가열부(4)는, 복수의 할로겐 램프(HL)에 의해서 챔버(6)의 하방으로부터 하측 챔버창(64)를 통해 열처리 공간(65)으로의 광 조사를 행하여 반도체 웨이퍼(W)를 가열한다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프(HL)의 배치를 나타내는 평면도이다. 40개의 할로겐 램프(HL)는 상하 2단으로 나누어져 배치되어 있다. 유지부(7)에 가까운 상단에 20개의 할로겐 램프(HL)가 배치됨과 더불어, 상단보다 유지부(7)로부터 먼 하단에도 20개의 할로겐 램프(HL)가 배치되어 있다.
각 할로겐 램프(HL)는, 길이가 긴 원통 형상을 갖는 봉형 램프이다. 상단, 하단 모두 20개의 할로겐 램프(HL)는, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라서(즉 수평 방향을 따라서) 서로 평행하게 되도록 배열되어 있다. 따라서, 상단, 하단 모두 할로겐 램프(HL)의 배열에 의해서 형성되는 평면은 수평면이다.
또, 도 9에 나타내어지는 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 높아져 있다. 즉, 상하단 모두, 램프 배열의 중앙부보다 주연부가 할로겐 램프(HL)의 배치 피치가 짧다. 이 때문에, 할로겐 가열부(4)로부터의 광 조사에 의한 가열 시에 온도 저하가 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 의해 많은 광량의 조사를 행할 수 있다.
또, 상단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군과 하단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군이 격자 형상으로 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 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 백열 전구에 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 봉형 램프이기 때문에 수명이 길고, 할로겐 램프(HL)를 수평 방향을 따르게 하여 배치함으로써 상방의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 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 3). 리플렉터(43)는, 복수의 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광을 열처리 공간(65)의 측으로 반사한다.
도 3에 나타내어지는 바와 같이, 챔버(6)에는, 상부 방사 온도계(25) 및 하부 방사 온도계(20)의 2개의 방사 온도계(본 실시의 형태에서는 파이로미터)가 설치되어 있다. 상부 방사 온도계(25)는 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 상방에 설치됨과 더불어, 하부 방사 온도계(20)는 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 하방에 설치되어 있다.
도 10은, 하부 방사 온도계(20)와 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
하부 방사 온도계(20)의 적외선 센서(24)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각 θ는 60° 이상 89°이하이다. 수광각 θ는, 하부 방사 온도계(20)의 적외선 센서(24)의 광축과 반도체 웨이퍼(W)의 법선(주면에 대해서 수직인 선)이 이루는 각도이다. 또, 마찬가지로, 상부 방사 온도계(25)의 적외선 센서(29)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각 θ도 60° 이상 89° 이하이다. 또한, 하부 방사 온도계(20)의 적외선 센서(24)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각과, 상부 방사 온도계(25)의 적외선 센서(29)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각은, 동일한 각도가 아니어도 된다.
제어부(3)는, 열처리부(160)에 설치된 상기의 여러 가지의 동작 기구를 제어한다. 제어부(3)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 같다. 즉, 제어부(3)는, 각종 연산 처리를 행하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 읽기 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 자기 디스크를 구비하고 있다. 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 열처리부(160)에 있어서의 처리가 진행된다.
도 11은, 하부 방사 온도계(20), 상부 방사 온도계(25) 및 제어부(3)의 관계성을 나타내는 기능 블록도이다.
반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 하방에 설치되어 반도체 웨이퍼(W)의 하면의 온도를 측정하는 하부 방사 온도계(20)는, 적외선 센서(24) 및 온도 측정 유닛(22)을 구비한다.
적외선 센서(24)는, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 개구부(78)를 통해 방사된 적외광을 수광한다. 적외선 센서(24)는, 온도 측정 유닛(22)과 전기적으로 접속되어 있고, 수광에 응답하여 발생한 신호를 온도 측정 유닛(22)에 전달한다.
온도 측정 유닛(22)은, 도시를 생략하는 증폭 회로, A/D 컨버터 및 온도 변환 회로 등을 구비하고 있으며, 적외선 센서(24)로부터 출력된 적외광의 강도를 나타내는 신호를 온도로 변환한다. 온도 측정 유닛(22)에 의해 구해진 온도가 반도체 웨이퍼(W)의 하면의 온도이다.
한편, 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 상방에 설치되어 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 온도를 측정하는 상부 방사 온도계(25)는, 적외선 센서(29) 및 온도 측정 유닛(27)을 구비한다. 적외선 센서(29)는, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 상면으로부터 방사된 적외광을 수광한다. 적외선 센서(29)는, 플래시광이 조사된 순간의 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 급격한 온도 변화에 대응할 수 있도록, InSb(인듐안티몬)의 광학 소자를 구비하고 있다. 적외선 센서(29)는, 온도 측정 유닛(27)과 전기적으로 접속되어 있어, 수광에 응답하여 발생한 신호를 온도 측정 유닛(27)에 전달한다. 온도 측정 유닛(27)은, 적외선 센서(29)로부터 출력된 적외광의 강도를 나타내는 신호를 온도로 변환한다. 온도 측정 유닛(27)에 의해서 구해진 온도가 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 온도이다.
하부 방사 온도계(20) 및 상부 방사 온도계(25)는, 열처리부(160) 전체의 콘트롤러인 제어부(3)와 전기적으로 접속되어 있어, 하부 방사 온도계(20) 및 상부 방사 온도계(25)에 의해서 각각 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 하면 및 상면의 온도는 제어부(3)에 전달된다.
제어부(3)는, 온도 산정부(31)를 구비한다. 온도 산정부(31)는, 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능 처리부이다. 온도 산정부(31)의 처리 내용에 대해서는 더 후술한다.
또, 제어부(3)에는 표시부(33) 및 입력부(34)가 접속되어 있다. 제어부(3)는, 표시부(33)에 여러 가지의 정보를 표시한다. 입력부(34)는, 열처리 장치(100)의 오퍼레이터가 제어부(3)에 여러 가지의 커멘드 또는 파라미터를 입력하기 위한 기기이다. 오퍼레이터는, 표시부(33)의 표시 내용을 확인하면서, 입력부(34)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서 및 처리 조건을 기술한 처리 레시피의 조건 설정을 행할 수도 있다.
표시부(33) 및 입력부(34)로는, 쌍방의 기능을 겸비한 터치 패널을 이용할 수도 있으며, 본 실시의 형태에서는 열처리 장치(100)의 외벽에 설치된 액정의 터치 패널을 채용하고 있다.
상기의 구성 이외에도 열처리 장치(100)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, 여러 가지 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 챔버창(63)과 램프광 방사창(53)의 간극에도 공기가 공급되어, 플래시 가열부(5) 및 상측 챔버창(63)을 냉각한다.
＜열처리 장치의 동작에 대하여＞
다음으로, 열처리 장치(100)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 12는, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다. 이하에 설명하는 열처리 장치(100)의 처리 순서는, 제어부(3)가 열처리 장치(100)의 각 동작 기구를 제어함으로써 진행된다.
먼저, 급기를 위한 밸브(84)가 개방됨과 더불어, 배기용의 밸브(89) 및 밸브(192)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. 이에 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, 도시 생략된 배기 기구에 의해서 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리 장치(100)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에는 질소 가스가 열처리 공간(65)에 계속적으로 공급되고 있으며, 그 공급량은 처리 공정에 따라 적절히 변경된다.
계속해서, 게이트 밸브(185)가 열려 반송 개구부(66)가 개방되고, 장치 외부의 반송 로봇에 의해 반송 개구부(66)를 통해 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)에 반입된다(단계 S1). 이 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 따라 장치 외부의 분위기가 혼입될 우려가 있지만, 챔버(6)에는 질소 가스가 계속 공급되고 있기 때문에, 반송 개구부(66)로부터 질소 가스가 유출되어, 그와 같은 외부 분위기의 혼입을 최소한으로 억제할 수 있다.
반송 로봇에 의해서 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 돌출하여 반도체 웨이퍼(W)를 수취한다. 이 때, 리프트 핀(12)은 기판 지지 핀(77)의 상단보다 상방에까지 상승한다.
반도체 웨이퍼(W)가 리프트 핀(12)에 재치된 후, 반송 로봇이 열처리 공간(65)으로부터 퇴출하고, 게이트 밸브(185)에 의해서 반송 개구부(66)가 폐쇄된다. 그리고, 한 쌍의 이재 아암(11)이 하강함으로써, 반도체 웨이퍼(W)는 이재 기구(10)로부터 유지부(7)의 서셉터(74)에 수도되어 수평 자세로 하방으로부터 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)는, 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 또, 반도체 웨이퍼(W)는, 피처리면인 표면을 상면으로 하여 유지부(7)에 유지된다. 복수의 기판 지지 핀(77)에 의해서 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 이면(표면과는 반대측의 주면)과 유지 플레이트(75)의 유지면(75a) 사이에는 소정의 간격이 형성된다. 서셉터(74)의 하방에까지 하강한 한 쌍의 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의해서 퇴피 위치, 즉 오목부(62)의 내측에 퇴피한다.
도 13은, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도의 변화를 나타내는 도면이다. 반도체 웨이퍼(W)가 챔버(6) 내에 반입되어 서셉터(74)에 유지된 후, 시각 t1에 할로겐 가열부(4)의 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등하여 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다(단계 S2). 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 할로겐광은, 석영으로 형성된 하측 챔버창(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 의해서 승온되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정된다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면(이면)으로부터 개구부(78)를 통해 방사된 적외광을 투명창(21)을 통과하여 하부 방사 온도계(20)가 수광하여 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 측정한다(단계 S3). 또한, 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 개시하기 전부터 하부 방사 온도계(20)에 의한 온도 측정을 개시하도록 해도 된다.
그런데, 반도체 웨이퍼(W)에는 처리 목적에 따른 여러 가지의 막이 성막되어 있는 경우가 많다. 예를 들면, 포토마스크용의 레지스트 막이나 층간 절연막, 고유전율막 등이 반도체 웨이퍼(W)에 성막되어 있는 경우가 있다. 이들 막은 전형적으로는 반도체 웨이퍼(W)의 표면(피처리면)에 성막되어 있는 것이지만, 최근 반도체 디바이스의 제조 프로세스가 복잡해짐에 따라 반도체 웨이퍼(W)의 이면에도 어떠한 막이 형성되는 경우가 있다. 그리고, 이면에 막이 형성된 상태의 반도체 웨이퍼(W)가 열처리 장치(100)에서 열처리의 대상이 되는 것이다.
하부 방사 온도계(20)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도를 비접촉으로 측정할 때에는, 당해 이면의 방사율을 하부 방사 온도계(20)에 설정할 필요가 있다. 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 막이 형성되어 있지 않으면 웨이퍼 기재인 실리콘의 방사율을 하부 방사 온도계(20)에 설정하면 되지만, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에도 막이 형성되어 있으면, 이면의 방사율도 막에 따라 변동하게 된다.
하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 이면 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, 하부 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. 이와 같이 하부 방사 온도계(20)는, 예비 가열 단계에 있어서 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어하기 위한 온도 센서이기도 하다. 또한, 하부 방사 온도계(20)는 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도를 측정하고 있는데, 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에서는 반도체 웨이퍼(W)의 표리면에 온도차가 생기지 않아, 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정되는 이면 온도는 반도체 웨이퍼(W) 전체의 온도인 것으로 간주할 수 있다.
반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 후, 제어부(3)는 반도체 웨이퍼(W)를 그 예비 가열 온도(T1)로 잠시 유지한다. 구체적으로는, 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도(T1)에 도달한 시각 t2에 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 거의 예비 가열 온도(T1)로 유지하고 있다.
이와 같은 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 생기기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다 저하하는 경향이 있지만, 할로겐 가열부(4)에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 배치 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(T1)에 도달하여 소정 시간이 경과한 시각 t3에 플래시 가열부(5)의 플래시 램프(FL)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 플래시광 조사를 행한다(단계 S4). 이 때, 플래시 램프(FL)로부터 방사되는 플래시광의 일부는 직접 챔버(6) 내를 향하고, 다른 일부는 일단 리플렉터(52)에 의해 반사되고 나서 챔버(6) 내를 향하고, 이들 플래시광의 조사에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열이 행해진다.
플래시 가열은, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광(섬광) 조사에 의해 행해지기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 단시간에 상승시킬 수 있다. 즉, 플래시 램프(FL)로부터 조사되는 플래시광은, 미리 콘덴서에 저장되어 있던 정전 에너지가 극히 짧은 광펄스로 변환된, 조사 시간이 0.1밀리세컨드 이상 100밀리세컨드 이하 정도인 극히 짧고 강한 섬광이다. 그리고, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광 조사에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도는 극히 단시간 동안에 급격하게 상승한다.
반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도는 상부 방사 온도계(25)에 의해서 감시되고 있다. 단, 상부 방사 온도계(25)는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 절대 온도를 측정하는 것이 아니라, 당해 표면의 온도 변화를 측정한다. 즉, 상부 방사 온도계(25)는, 플래시광 조사 시의 예비 가열 온도(T1)로부터의 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 상승 온도(점프 온도) ΔT를 측정하는 것이다(단계 S5). 또한, 플래시광 조사 시에도 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도가 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정되고 있지만, 조사 시간이 극히 짧고 강도가 강한 플래시광을 조사했을 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 근방만이 급격하게 가열되기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표리면에서 온도차가 생겨, 하부 방사 온도계(20)에 의해서는 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 온도를 측정할 수 없다. 또, 하부 방사 온도계(20)와 마찬가지로, 상부 방사 온도계(25)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각도 60° 이상 89° 이하로 하고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 성막되어 있는 막의 종류에 관계없이 상부 방사 온도계(25)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 상승 온도 ΔT를 정확하게 측정할 수 있다.
다음으로, 제어부(3)의 온도 산정부(31)가 플래시광 조사 시에 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 도달한 최고 온도를 산정한다(단계 S6). 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도는 적어도 예비 가열 시에 반도체 웨이퍼(W)가 일정 온도에 도달한 시각 t2로부터 플래시광이 조사되는 시각 t3까지의 동안은 계속해서 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정되고 있다. 플래시광 조사 전의 예비 가열의 단계에서는 반도체 웨이퍼(W)의 표리면에 온도차가 생기지 않아, 플래시광 조사 전에 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도는 표면 온도이기도 하다. 온도 산정부(31)는, 플래시광을 조사하기 직전의 시각 t2로부터 시각 t3까지의 동안에 하부 방사 온도계(20)에 의해서 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도(예비 가열 온도(T1))에 상부 방사 온도계(25)에 의해서 측정된 플래시광 조사 시의 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 상승 온도 ΔT를 가산하여 당해 표면의 최고 도달 온도 T2를 산정한다. 온도 산정부(31)는, 산정한 최고 도달 온도 T2를 표시부(33)에 표시하도록 해도 된다.
하부 방사 온도계(20)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각 θ는 60° 이상 89° 이하로 비교적 크고, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 성막되어 있는 막의 종류에 관계없이 하부 방사 온도계(20)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 하부 방사 온도계(20)에 의해서 정확하게 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도(=표면 온도)에 상부 방사 온도계(25)에 의해서 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 상승 온도 ΔT를 가산함으로써, 플래시광 조사 시의 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 최고 도달 온도 T2를 정확하게 산정할 수 있다.
플래시광 조사가 종료된 후, 소정 시간 경과 후의 시각 t4에 할로겐 램프(HL)가 소등된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도(T1)로부터 급속히 강온한다. 강온 중의 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 하부 방사 온도계(20)에 의해서 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 강온했는지 아닌지를 감시한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 이하에까지 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. 계속해서, 게이트 밸브(185)에 의해 폐쇄되어 있던 반송 개구부(66)가 개방되고, 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(단계 S7).
본 실시 형태에 있어서는, 하부 방사 온도계(20)를 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 하방에 설치하고, 하부 방사 온도계(20)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각 θ을 60° 이상 89° 이하로 비교적 크게 하고 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 방사율의 막의 종류에 대한 의존성은 낮고, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 성막되어 있는 막의 종류에 관계없이 하부 방사 온도계(20)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
또, 상부 방사 온도계(25)를 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 비스듬한 상방에 설치하고, 상부 방사 온도계(25)의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 수광각도 60° 이상 89° 이하로 하고 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 성막되어 있는 막의 종류에 관계없이 상부 방사 온도계(25)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 상승 온도 ΔT를 정확하게 측정할 수 있다.
플래시광 조사 직전의 시각 t2로부터 시각 t3까지의 동안에 하부 방사 온도계(20)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도를 측정한다. 플래시광 조사 시에는 상부 방사 온도계(25)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 상승 온도 ΔT를 측정한다. 하부 방사 온도계(20)에 의해서 정확하게 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 이면 온도에 상부 방사 온도계(25)에 의해서 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 상승 온도 ΔT를 가산함으로써, 플래시광 조사 시의 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 정확하게 구할 수 있다.
＜기판 지지 핀(77)의 배치 위치에 대하여＞
플래시광이 조사되는 플래시 램프 어닐링에 의해서, 플래시광이 조사되는 반도체 웨이퍼(W)의 상면의 온도는 단시간에 상승하기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 상면에는 급격한 열팽창이 발생한다. 그리고, 당해 열팽창에 기인하여, 반도체 웨이퍼(W)의 상면이 볼록 형상이 되도록 반도체 웨이퍼(W)가 만곡한다.
반도체 웨이퍼(W)와 반도체 웨이퍼(W)에 대향하는 유지 플레이트(75)의 공간이, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡함으로써 신장(또는 압축)되었을 경우, 본래의 체적으로 돌아오고자 하는 힘, 즉, 복원력이 당해 공간에 발생하는 것으로 생각된다. 그리고, 당해 복원력은, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡하는 전후에 있어서 반도체 웨이퍼(W)와 유지 플레이트(75)의 공간의 체적(갭 체적)의 변화가 클수록 큰 것이 된다.
반도체 웨이퍼(W)의 만곡에 기인하는 복원력은, 기판 지지 핀(77)에 지지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)에 흔들림을 발생시키기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀어 버릴 염려가 높아진다.
상기의 전제에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡하는 전후에 있어서의 갭 체적의 변화를 작게 억제함으로써 복원력을 작게 하면, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡하는 전후에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)와 유지 플레이트(75) 사이의 체적(갭 체적)의 변화가 가능한 한 적게 되도록, 바람직하게는, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡하는 전후에 있어서, 갭 체적이 동일해지도록, 기판 지지 핀(77)의 배치를 설정하는 기판 지지 장치에 대해 설명한다.
여기서, 「갭 체적이 동일하다」는 것은, 엄밀하게 체적이 동일한 경우에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 교차 또는 같은 정도의 기능이 발휘되는 범위에 있어서 차가 발생하고 있는 경우를 포함하는 것으로 한다.
먼저, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡해 있지 않은 상태에 있어서의 갭 체적을 산출한다. 만곡해 있지 않은 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 직경을 Dwafer로 하고, 유지 플레이트(75)에 설치되는 기판 지지 핀(77)의 높이를 hpin으로 하는 경우, 갭 체적 Vflat은, 이하의 식 (1)과 같이 나타내어진다.
Figure 112020124861288-pat00002
다음으로, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡해 있는 상태에 있어서의 갭 체적에 대해서, 도 14를 참조하면서 산출한다. 여기서, 도 14는, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡해 있는 상태에 있어서의 갭 체적의 개요를 나타내는 도면이다. 도 14에 나타내어지는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡해 있는 상태에 있어서의 갭 체적 Vtotal은, 상부의 돔 부분의 체적과, 하부의 원기둥 부분의 체적의 합으로 생각할 수 있다. 또한, 도 14에 나타내어지는 만곡 상태는, 반도체 웨이퍼(W)의 만곡 정도가 최대인 상태인 것으로 한다.
우선, 상부의 돔 부분의 체적 Vdome은, 반도체 웨이퍼(W)가 이상적인 구면을 형성하도록 만곡한다(휜다)고 가정하면, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 높이(즉, 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부의 법선 방향에 있어서의, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 형성되는 정점과, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 외연부 사이의 거리)를 hbow로 하고, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 구면의 곡률 반경을 R로 하여, 이하의 식 (2)와 같이 나타내어진다.
Figure 112020124861288-pat00003
한편, 하부의 원기둥 부분의 체적 Vdisc는, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 외연부와 유지 플레이트(75) 사이의 거리를 hgap으로 하고, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)에 의해서 평면에서 볼 때 덮이는 면적을 c로 하여, 이하의 식 (3)과 같이 나타내어진다.
Figure 112020124861288-pat00004
여기서, hgap, hbow 및 hpin의 관계는, 이하의 식 (4)와 같이 나타내어진다.
Figure 112020124861288-pat00005
또한, x는, 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부의 법선 방향에 있어서의, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 형성되는 정점과, 기판 지지 핀(77)의 상단 사이의 거리에 상당한다.
또, R와 x의 관계를, 이하의 식 (5)와 같이 나타낸다.
Figure 112020124861288-pat00006
그렇게 하면, 기판 지지 핀(77)과 반도체 웨이퍼(W)의 중심 사이의 거리 rpin으로서, 이하의 식 (6)을 이끌어낼 수 있다.
Figure 112020124861288-pat00007
그리고, 식 (4)에 식 (5) 및 식 (6)을 대입함으로써, 이하의 식 (7)을 이끌어낼 수 있다.
Figure 112020124861288-pat00008
또한, 식 (7)을 식 (3)에 대입함으로써, 이하의 식 (8)을 이끌어낼 수 있다.
Figure 112020124861288-pat00009
그리고, 반도체 웨이퍼(W)가 만곡하는 전후에 있어서 갭 체적이 동일하다고 하면, rpin은, 이하의 식 (9)와 같이 나타내어진다.
Figure 112020124861288-pat00010
도 15는, Vdome, Vdisc 및 Vtotal의 관계에 관한 시뮬레이션 결과의 예를 나타내는 도면이다. 도 15에 있어서, 세로축은 체적[mm3]을 나타내고, 가로축은 hbow[mm]를 나타낸다. 도 15의 예에서는, Dwafer를 300mm, hpin을 1mm로 하고, 식 (9)를 따르는 rpin(즉, 106mm)의 경우가 실선으로, 다른 rpin(즉, 135mm)의 경우가 점선으로 각각 나타내어져 있다. 또, Vtotal에 대해서는, 굵은 선으로 나타내어져 있다.
도 15에 예가 나타내어지는 것과 같이, 실선 및 점선의 쌍방의 경우에서, Vdome은 hbow의 증가에 따라 증가하고 있다. 또한, 도 15에 있어서, 실선 및 점선의 Vdome은 겹쳐 있다. 한편, 실선 및 점선의 쌍방의 경우에서, Vdisc는 hbow의 증가에 따라 감소하고 있다.
단, 실선으로 나타내어진 식 (9)를 따르는 rpin의 경우에서는, Vtotal이 hbow에 상관없이 일정하게 유지되고 있어, 기판이 만곡하는 전후(즉, hbow가 0인 경우 및 hbow가 0 이외의 값인 경우)에 있어서, 갭 체적이 동일한 것을 알 수 있다.
＜반도체 웨이퍼(W)의 점프의 억제에 대하여＞
다음으로, 도 16, 도 17, 도 18 및 도 19를 참조하면서, 식 (9)를 따르는 rpin의 경우와, 다른 rpin의 경우에서, 기판 지지 핀(77)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)가 열처리에 의해서 만곡하여 기판 지지 핀(77)으로부터 튀었을(점프했을) 경우의 높이를 비교한다.
도 16은, 식 (9)를 따르는 rpin(즉, 106mm)의 경우의, 기판 지지 핀(77)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타내는 도면이다. 도 16에 나타내어진 결과는, 일반적으로 0.4ms~100ms 사이에서 조사 시간을 조정 가능한 플래시 램프를 이용하여, 비교적 짧은 시간 플래시광이 조사된 경우에 상당한다. 도 16에 있어서, 세로축은 점프한 높이(비교를 위한 상대치)를 나타내고, 가로축은 시간(비교를 위한 상대치)을 나타낸다.
도 16에는, 플래시 램프에 3패턴의 전압값이 인가되었을 경우에 대응하는 3개의 그래프(전압값이 낮은 순으로 A, B, C 패턴으로 한다)가 나타내어져 있는데, 어느 것에 대해서도, 반도체 웨이퍼(W)가 점프한 높이는 비교적 낮은 값에 억제되어 있다. 또한, 이후의 도면에 있어서는, A 패턴이 실선, B 패턴이 점선, C 패턴이 굵은 선으로 나타내어진다.
도 17은, 식 (9)를 따르는 rpin(즉, 106mm)의 경우의, 기판 지지 핀(77)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타내는 도면이다. 도 17에 나타내어진 결과는, 도 16에 나타내어진 경우보다 긴 시간 플래시광이 조사된 경우에 상당한다. 도 17에 있어서, 세로축은 점프한 높이(비교를 위한 상대치)를 나타내고, 가로축은 시간(비교를 위한 상대치)을 나타낸다.
도 17에는, 플래시 램프에 A, B, C의 3패턴의 전압값이 인가되었을 경우에 대응하는 3개의 그래프가 나타내어져 있는데, 어느 것에 대해서도, 반도체 웨이퍼(W)가 점프한 높이는 비교적 낮은 값에 억제되어 있다.
도 18은, 다른 rpin(즉, 135mm)의 경우의, 기판 지지 핀(77)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타내는 도면이다. 도 18에 나타내어진 결과는, 도 16에 나타내어진 경우와 같은 시간 플래시광이 조사된 경우에 상당한다. 도 18에 있어서, 세로축은 점프한 높이(비교를 위한 상대치)를 나타내고, 가로축은 시간(비교를 위한 상대치)을 나타낸다.
도 18에는, 플래시 램프에 A, B, C의 3패턴의 전압값이 인가되었을 경우에 대응하는 3개의 그래프가 나타내어져 있는데, 어느 것에 대해서도, 도 16에 나타내어진 경우보다, 반도체 웨이퍼(W)가 점프한 높이가 큰 값이 되어 있다.
도 19는, 다른 rpin(즉, 135mm)의 경우의, 기판 지지 핀(77)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)를 시험적으로 점프시킨 높이를 각각 나타내는 도면이다. 도 19에 나타내어진 결과는, 도 17에 나타내어진 경우와 같은 시간 플래시광이 조사되었을 경우에 상당한다. 도 19에 있어서, 세로축은 점프한 높이(비교를 위한 상대치)를 나타내고, 가로축은 시간(비교를 위한 상대치)을 나타낸다.
도 19에는, 플래시 램프에 A, B, C의 3패턴의 전압값이 인가되었을 경우에 대응하는 3개의 그래프가 나타내어져 있는데, 어느 것에 대해서도, 도 17에 나타내어진 경우보다, 반도체 웨이퍼(W)가 점프한 높이가 큰 값이 되어 있다.
도 16, 도 17, 도 18 및 도 19에 나타내어지는 바와 같이, 식 (9)를 따르는 rpin의 경우에는, 다른 rpin의 경우보다 반도체 웨이퍼(W)가 점프한 높이가 낮게 되어 있다.
＜이상에 기재된 실시의 형태에 의해서 발생하는 효과에 대하여＞
다음으로, 이상에 기재된 실시의 형태에 의해서 발생하는 효과의 예를 나타낸다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 이상에 기재된 실시의 형태에 예가 나타내어진 구체적인 구성에 의거하여 당해 효과가 기재되는데, 같은 효과가 발생하는 범위에서, 본원 명세서에 예가 나타내어지는 다른 구체적인 구성과 치환되어도 된다.
이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 기판 지지 장치는, 유지 플레이트(75)와, 복수의 기판 지지 핀(77)을 구비한다. 유지 플레이트(75)는, 기판에 대향한다. 여기서, 기판은, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W) 등에 대응하는 것이며, 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능하다. 기판 지지 핀(77)은, 유지 플레이트(75)에 설치된다. 또, 기판 지지 핀(77)은, 반도체 웨이퍼(W)를 지지한다. 그리고, 복수의 기판 지지 핀(77)은, 유지 플레이트(75)와 만곡해 있지 않은 상태의 반도체 웨이퍼(W) 사이의 공간의 체적과, 유지 플레이트(75)와 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W) 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치된다.
이러한 구성에 의하면, 플래시광으로 반도체 웨이퍼(W)가 만곡 형상이 되는 경우에도, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로 반도체 웨이퍼(W)가 깨지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 구성에 본원 명세서에 예가 나타내어진 다른 구성을 적절히 추가했을 경우, 즉, 상기의 구성으로서는 언급되지 않았던 본원 명세서 중의 다른 구성이 적절히 추가되었을 경우여도, 같은 효과를 발생시킬 수 있다.
또, 이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 기판 지지 핀(77)이, 평면에서 볼 때 환상으로 배치된다. 이러한 구성에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)가 이상적인 구면을 형성하도록 만곡하는 경우에, 기판 지지 핀(77)이, 만곡한 상태의 반도체 웨이퍼(W)를 적절히 지지할 수 있다.
또, 이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)는, 평면에서 볼 때 원형이다. 이러한 구성에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)가 이상적인 구면을 형성하도록 만곡하는 경우에, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제한다.
또, 이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 평면에서 볼 때의, 각각의 기판 지지 핀(77)과 원형의 반도체 웨이퍼(W)의 중심부 사이의 거리 rpin은, 기판 지지 핀(77)의 높이를 hpin으로 하고, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 곡률 반경을 R로 하고, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 높이를 hbow로 하고, 만곡해 있지 않은 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 직경을 Dwafer로 하고, 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W)의 평면에서 볼 때의 직경을 c로 하는 경우에, 상기의 식 (9)를 만족한다. 이러한 구성에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)의 만곡 전후에서, 유지 플레이트(75)와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 공간의 체적이 동일해지기 때문에, 만곡 시에 발생하는 복원력을 억제하여 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제할 수 있다.
또, 이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 열처리 장치는, 상기의 기판 지지 장치와, 반도체 웨이퍼(W)에 플래시광을 조사하기 위한 플래시 램프(FL)를 구비한다. 이러한 구성에 의하면, 플래시광이 조사된 반도체 웨이퍼(W)의 상면에 급격한 열팽창이 발생하여, 반도체 웨이퍼(W)의 상면이 볼록 형상으로 만곡하는 경우여도, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제할 수 있다.
이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 기판 지지 방법에 있어서, 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능한 반도체 웨이퍼(W)에, 반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 복수의 기판 지지 핀(77)이 설치되는 유지 플레이트(75)를 대향시킨다. 그리고, 복수의 기판 지지 핀(77)을, 유지 플레이트(75)와 만곡해 있지 않은 상태의 반도체 웨이퍼(W) 사이의 공간의 체적과, 유지 플레이트(75)와 만곡해 있는 상태의 반도체 웨이퍼(W) 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치시킨다.
이러한 구성에 의하면, 플래시광으로 반도체 웨이퍼(W)가 만곡 형상이 되는 경우에도, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제할 수 있기 때문에, 결과적으로 반도체 웨이퍼(W)가 깨지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 특별한 제한이 없는 경우에는, 각각의 처리가 행해지는 순서는 변경할 수 있다.
또한, 상기의 구성에 본원 명세서에 예가 나타내어진 다른 구성을 적절히 추가했을 경우, 즉, 상기의 구성으로서는 언급되지 않았던 본원 명세서 중의 다른 구성이 적절히 추가되었을 경우여도, 같은 효과를 발생시킬 수 있다.
또, 이상에 기재된 실시의 형태에 의하면, 열처리 방법에 있어서, 상기의 기판 지지 방법에 의해 지지된 반도체 웨이퍼(W)에, 플래시 램프(FL)를 이용하여 플래시광을 조사한다. 이러한 구성에 의하면, 플래시광이 조사된 반도체 웨이퍼(W)의 상면에 급격한 열팽창이 발생하여, 반도체 웨이퍼(W)의 상면이 볼록 형상으로 만곡하는 경우여도, 반도체 웨이퍼(W)가 기판 지지 핀(77)으로부터 튀는 것을 억제할 수 있다.
＜이상에 기재된 실시의 형태의 변형예에 대하여＞
이상에 기재된 실시의 형태에서는, 각각의 구성 요소의 재질, 재료, 치수, 형상, 상대적 배치 관계 또는 실시의 조건 등에 대해서도 기재하는 경우가 있는데, 이들은 모든 국면에 있어서 하나의 예이며, 본원 명세서에 기재된 것에 한정되는 것은 아닌 것으로 한다.
따라서, 예가 나타내어져 있지 않은 무수한 변형예, 및, 균등물이, 본원 명세서에 개시되는 기술의 범위 내에 있어서 상정된다. 예를 들면, 적어도 1개의 구성 요소를 변형하는 경우, 추가하는 경우 또는 생략하는 경우가 포함되는 것으로 한다.
또, 이상에 기재된 실시의 형태에 있어서, 특별히 지정되지 않고 재료명 등이 기재된 경우는, 모순이 생기지 않는 한, 당해 재료에 다른 첨가물이 포함된, 예를 들면, 합금 등이 포함되는 것으로 한다.
3 제어부
4 할로겐 가열부
5 플래시 가열부
6 챔버
7 유지부
10 이재 기구
11 이재 아암
12 리프트 핀
13 수평 이동 기구
14 승강 기구
20 하부 방사 온도계
21, 26 투명창
22, 27 온도 측정 유닛
24, 29 적외선 센서
25 상부 방사 온도계
31 온도 산정부
33 표시부
34 입력부
41, 51 하우징
43, 52 리플렉터
53 램프광 방사창
61 챔버 측부
61a, 61b, 79 관통 구멍
62 오목부
63 상측 챔버창
64 하측 챔버창
65 열처리 공간
66 반송 개구부
68, 69 반사 링
71 기대 링
72 연결부
74 서셉터
75 유지 플레이트
75a 유지면
76 가이드 링
77 기판 지지 핀
78 개구부
81 가스 공급 구멍
82, 87 완충 공간
83 가스 공급관
84, 89, 192 밸브
85 처리 가스 공급원
86 가스 배기 구멍
88, 191 가스 배기관
100 열처리 장치
101 인덱서부
110 로드 포트
120 인도 로봇
120R, 120S, 150R 화살표
121 핸드
130, 140 냉각부
131 제1 쿨 챔버
141 제2 쿨 챔버
150 반송 로봇
151a, 151b 반송 핸드
160 열처리부
170 반송 챔버
181, 182, 183, 184, 185 게이트 밸브
190 배기부
230 얼라인먼트부
231 얼라인먼트 챔버

Claims (7)

  1. 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능한 기판에, 대향하기 위한 유지 플레이트와,
    상기 유지 플레이트에 설치되고, 또한, 상기 기판을 지지하기 위한 복수의 기판 지지 핀을 구비하고,
    복수의 상기 기판 지지 핀은, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있지 않은 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적과, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있는 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치되는, 기판 지지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지 핀이, 평면에서 볼 때 환상으로 배치되는, 기판 지지 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판은, 평면에서 볼 때 원형인, 기판 지지 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    평면에서 볼 때의, 각각의 상기 기판 지지 핀과 원형의 상기 기판의 중심부 사이의 거리 rpin은, 상기 기판 지지 핀의 높이를 hpin으로 하고, 만곡해 있는 상태의 상기 기판의 곡률 반경을 R로 하고, 만곡해 있는 상태의 상기 기판의 높이를 hbow로 하고, 만곡해 있지 않은 상태의 상기 기판의 직경을 Dwafer로 하고, 만곡해 있는 상태의 상기 기판을 평면에서 볼 때의 직경을 c로 하는 경우에,
    Figure 112020124861288-pat00011

    을 만족하는, 기판 지지 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 기판 지지 장치와,
    상기 기판에 상기 플래시광을 조사하기 위한 플래시 램프를 구비하는, 열처리 장치.
  6. 플래시광의 조사로 가열됨으로써 만곡 가능한 기판에, 상기 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 핀이 설치되는 유지 플레이트를 대향시키는 공정과,
    복수의 상기 기판 지지 핀을, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있지 않은 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적과, 상기 유지 플레이트와 만곡해 있는 상태의 상기 기판 사이의 공간의 체적이 동일해지는 위치에 배치시키는 공정을 구비하는, 기판 지지 방법.
  7. 청구항 6에 기재된 기판 지지 방법에 의해 지지된 상기 기판에, 플래시 램프를 이용하여 상기 플래시광을 조사하는 공정을 구비하는, 열처리 방법.
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