TW201906012A - 熱處理裝置及熱處理方法 - Google Patents

熱處理裝置及熱處理方法

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日商斯庫林集團股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可將高產出量之處理或低氧濃度之冷卻處理適當地區分使用之熱處理裝置及熱處理方法。 作為熱處理裝置100中之半導體晶圓W之搬送模式，設為能夠適當地切換為「高產出量模式」及「低氧濃度模式」之2個模式。於「低氧濃度模式」中，將第1冷卻腔室131僅用作用以交接半導體晶圓W之路徑，將第2冷卻腔室141用作用以將閃光加熱後之半導體晶圓W冷卻之專用之冷卻單元。另一方面，於「高產出量模式」中，將第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141兩者用作用以交接半導體晶圓W之路徑，並且亦用作冷卻單元。

Description

熱處理裝置及熱處理方法
本發明係關於一種藉由對半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下，簡稱為「基板」)照射閃光而加熱該基板之熱處理裝置及熱處理方法。
於半導體裝置之製造製程中，以極短時間加熱半導體晶圓之閃光燈退火(FLA)受到注目。閃光燈退火係藉由使用氙閃光燈(以下，於僅設為「閃光燈」時係指氙閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光，而使僅半導體晶圓之表面以極短時間(數毫秒以下)升溫之熱處理技術。
氙閃光燈之放射分光分佈係紫外區至近紅外區，波長較先前之鹵素燈更短，與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。因此，於自氙閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，透過光較少，能夠使半導體晶圓急速地升溫。又，亦判明若為數毫秒以下之極短時間之閃光照射，則可僅使半導體晶圓之表面附近選擇性地升溫。
此種閃光燈退火係用於需要極短時間之加熱之處理、例如典型而言注入至半導體晶圓之雜質之活化。若自閃光燈對藉由離子注入法而注入有雜質之半導體晶圓之表面照射閃光，則可使該半導體晶圓之表面極短時間內升溫至活化溫度為止，從而不使雜質較深地擴散，便可僅執行雜質活化。
作為進行閃光燈退火之熱處理裝置，使用例如專利文獻1中揭示之構成者。於專利文獻1所揭示之閃光燈退火裝置中，除了進行退火處理之處理腔室以外，亦設置進行半導體晶圓之冷卻處理之冷卻腔室。典型而言，於閃光燈退火時，對預加熱至數百℃之半導體晶圓照射閃光而使晶圓表面瞬間地升溫至1000℃以上為止。由於無法將如此加熱至高溫之半導體晶圓直接搬出至裝置外，故而將加熱處理後之半導體晶圓搬入至冷卻腔室進行冷卻處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-157968號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，即便瞬間性者，亦存在因閃光照射，半導體晶圓之表面被加熱至1000℃以上之高溫之情況，此種高溫之半導體晶圓之冷卻需要相當長時間。因此，產生如下問題：即便閃光加熱本身以短時間完成，其後之冷卻處理需要長時間，冷卻時間成為限速因素，導致裝置整體之產出量變低。又，若冷卻時間需要長時間，則已被冷卻之半導體晶圓自冷卻腔室搬出，腔室內之氧濃度剛急遽地上升之後便將下一個加熱處理後之半導體晶圓搬入至冷卻腔室，故而使冷卻時之冷卻腔室內之氧濃度充分地降低變得困難。
因此，考慮於專利文獻1所揭示之裝置構成設置2個冷卻腔室，藉由對其等交替地搬送半導體晶圓而抑制產出量之降低，並且充分地確保氮氣沖洗之時間，使腔室內之氧濃度降低。然而，存在如下情形：根據半導體晶圓之處理內容，即便產出量稍微降低亦要求更低氧濃度之冷卻處理。另一方面，亦存在根據處理內容，要求較高之產出量之情況。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可將高產出量下之處理或低氧濃度下之冷卻處理適當地區分使用之熱處理裝置及熱處理方法。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，技術方案1之發明係一種熱處理裝置，其特徵在於，其係藉由對基板照射閃光而加熱該基板者，且具備：傳載機部，其具有交接機器人，將未處理之基板搬入至裝置內並且將經處理過之基板搬出至裝置外；搬送腔室，其具有搬送機器人；第1冷卻腔室，其連接於上述搬送腔室及上述傳載機部；第2冷卻腔室，其連接於上述搬送腔室及上述傳載機部；處理腔室，其連接於上述搬送腔室；閃光燈，其對收容於上述處理腔室之基板照射閃光而進行加熱；及控制部，其對上述交接機器人及上述搬送機器人進行控制；上述控制部切換為高產出量模式或低氧濃度模式之任一者，而對上述交接機器人及上述搬送機器人進行控制，上述高產出量模式係將未處理之第1基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第1基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之第1基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第1冷卻腔室，將第1基板冷卻之後搬出至上述傳載機部，並且將未處理之第2基板自上述傳載機部搬入至上述第2冷卻腔室，對上述第2冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第2基板自上述第2冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之第2基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將第2基板冷卻之後搬出至上述傳載機部；上述低氧濃度模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後經由上述搬送腔室及上述第1冷卻腔室搬出至上述傳載機部。
又，技術方案2之發明係如技術方案1之發明之熱處理裝置，其特徵在於，上述控制部於上述處理腔室內之基板之滯留時間為特定之閾值以上之情形時選擇上述低氧濃度模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述高產出量模式。
又，技術方案3之發明係如技術方案1之發明之熱處理裝置，其特徵在於，更具備測定上述搬送腔室內之氧濃度之氧濃度測定部，上述控制部於上述搬送腔室內之氧濃度為特定之閾值以上之情形時選擇上述高產出量模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述低氧濃度模式。
又，技術方案4之發明係如技術方案1之發明之熱處理裝置，其特徵在於，上述控制部能夠進而切換為污染檢查模式，上述污染檢查模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後搬出至上述傳載機部。
又，技術方案5之發明係如技術方案1之發明之熱處理裝置，其特徵在於，更具備對準腔室，該對準腔室連接於上述傳載機部，且具有測定基板之反射率之反射率測定部，上述控制部可進而切換為反射率測定模式，上述反射率測定模式係進而將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述對準腔室，測定上述基板之反射率之後，將上述基板自上述對準腔室返回至上述傳載機部。
又，技術方案6之發明係一種熱處理方法，其係藉由對基板照射閃光而加熱該基板者，其特徵在於，其係切換為高產出量模式或低氧濃度模式之任一者而搬送基板，上述高產出量模式係將未處理之第1基板自傳載機部搬入至第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第1基板自上述第1冷卻腔室經由搬送腔室搬入至處理腔室，對上述處理腔室內之第1基板照射閃光進行加熱之後，將第1基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第1冷卻腔室，將第1基板冷卻之後搬出至上述傳載機部，並且將未處理之第2基板自傳載機部搬入至第2冷卻腔室，對上述第2冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第2基板自上述第2冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，對上述處理腔室內之第2基板照射閃光進行加熱之後，將第2基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將第2基板冷卻之後搬出至上述傳載機部；上述低氧濃度模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，對上述處理腔室內之上述基板照射閃光進行加熱之後，將上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後經由上述搬送腔室及上述第1冷卻腔室搬出至上述傳載機部。
又，技術方案7之發明係如技術方案6之發明之熱處理方法，其特徵在於，於上述處理腔室內之基板之滯留時間為特定之閾值以上之情形時選擇上述低氧濃度模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述高產出量模式。
又，技術方案8之發明係如技術方案6之發明之熱處理方法，其特徵在於，於上述搬送腔室內之氧濃度為特定之閾值以上之情形時選擇上述高產出量模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述低氧濃度模式。
又，技術方案9之發明係如技術方案6之發明之熱處理方法，其特徵在於，能夠進而切換為污染檢查模式，上述污染檢查模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，對上述處理腔室內之上述基板照射閃光進行加熱之後，將上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後搬出至上述傳載機部。
又，技術方案10之發明係如技術方案6之發明之熱處理方法，其特徵在於可進而切換為反射率測定模式，上述反射率測定模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至連接於上述傳載機部之對準腔室，測定上述基板之反射率之後，將上述基板自上述對準腔室返回至上述傳載機部。 [發明之效果]
根據技術方案1至技術方案5之發明，控制部切換為高產出量模式或低氧濃度模式之任一者，控制交接機器人及搬送機器人，故而可將高產出量之處理或低氧濃度之冷卻處理適當地區分使用。
根據技術方案6至技術方案10之發明，因切換為高產出量模式或低氧濃度模式之任一者，搬送基板，故而可將高產出量之處理或低氧濃度之冷卻處理適當地區分使用。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態詳細地進行說明。
＜第1實施形態＞ 首先，對本發明之熱處理裝置100之整體概略構成進行說明。圖1係表示本發明之熱處理裝置100之俯視圖，圖2係該熱處理裝置100之前視圖。熱處理裝置100係對作為基板之圓板形狀之半導體晶圓W照射閃光，將該半導體晶圓W加熱之閃光燈退火裝置。成為處理對象之半導體晶圓W之尺寸並不特別限定，例如為300 mm或450 mm。對搬入至熱處理裝置100之前之半導體晶圓W注入雜質，藉由熱處理裝置100之加熱處理而執行已被注入之雜質之活化處理。再者，於圖1及以後之各圖中，為便於理解，而視需要將各部之尺寸或數量誇大或簡化地描繪。又，於圖1～圖3之各圖中，為使其等之方向關係明確而標註將Z軸方向設為鉛直方向且將XY平面設為水平面之XYZ正交座標系。
如圖1及圖2所示，熱處理裝置100具備：傳載機部101，其用以將未處理之半導體晶圓W自外部搬入至裝置內，並且將經處理過之半導體晶圓W搬出至裝置外；對準部230，其進行未處理之半導體晶圓W之定位；2個冷卻部130、140，其等進行加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻；熱處理部160，其對半導體晶圓W實施閃光加熱處理；以及搬送機器人150，其對冷卻部130、140及熱處理部160進行半導體晶圓W之交接。又，熱處理裝置100具備控制部3，該控制部3係對設置於上述各處理部之動作機構及搬送機器人150進行控制，進行半導體晶圓W之閃光加熱處理。
傳載機部101具備：負載埠110，其排列地載置複數個載具C(本實施形態為2個)；及交接機器人120，其自各載具C將未處理之半導體晶圓W取出，並且將經處理過之半導體晶圓W收納於各載具C。收容有未處理之半導體晶圓W之載具C係藉由無人搬送車(AGV(Automated Guided Vehicle，無人搬運車)、OHT(Overhead Hoist Transport，懸吊搬運系統))等而搬送並載置於負載埠110，並且收容有經處理過之半導體晶圓W之載具C係藉由無人搬送車而自負載埠110取走。
又，於負載埠110中，載具C如圖2之箭頭CU所示地構成為能夠升降移動，以便交接機器人120可對載具C進行任意之半導體晶圓W之存取。再者，作為載具C之形態，除了將半導體晶圓W收納於密閉空間之FOUP(front opening unified pod，前開式晶圓盒)以外，亦可為SMIF(Standard Mechanical Inter Face，標準機械介面)晶圓盒或將收納之半導體晶圓W曝露於外部氣體之OC(open cassette，打開式晶圓匣)。
又，交接機器人120能夠進行圖1之箭頭120S所示之滑動移動、箭頭120R所示之回轉動作及升降動作。藉此，交接機器人120對2個載具C進行半導體晶圓W之存取，並且對於對準部230及2個冷卻部130、140進行半導體晶圓W之交接。交接機器人120所進行之半導體晶圓W對載具C之存取係藉由機械手121之滑動移動、及載具C之升降移動而進行。又，交接機器人120與對準部230或冷卻部130、140之半導體晶圓W之交接係藉由機械手121之滑動移動、及交接機器人120之升降動作而進行。
對準部230連接於沿著Y軸方向之傳載機部101之側方而設置。對準部230係使半導體晶圓W於水平面內旋轉，朝向適於閃光加熱之方向之處理部。對準部230係於鋁合金製之殼體即對準腔室231之內部，設置使半導體晶圓W支持為水平姿勢進行旋轉之機構、及光學性檢測形成於半導體晶圓W之周緣部之凹槽或晶向平邊等之機構等而構成。又，於對準腔室231，設置有對支持於其內部之半導體晶圓W之表面之反射率進行測定的反射率測定部232。反射率測定部232係對半導體晶圓W之表面照射特定波長之光，並且接收由該表面反射之反射光，根據該反射光之強度，測定半導體晶圓W之表面之反射率。
半導體晶圓W向對準部230之交接係藉由交接機器人120而進行。自交接機器人120向對準腔室231以晶圓中心位於特定之位置之方式移交半導體晶圓W。於對準部230中，藉由將自傳載機部101接收之半導體晶圓W之中心部設為旋轉中心圍繞鉛直方向軸使半導體晶圓W旋轉，光學性檢測凹槽等而調整半導體晶圓W之方向。又，反射率測定部232測定半導體晶圓W之表面之反射率。方向調整結束之半導體晶圓W藉由交接機器人120而自對準腔室231取出。
作為搬送機器人150所搬送之半導體晶圓W之搬送空間，設置有收容搬送機器人150之搬送腔室170。於該搬送腔室170之三面連通連接有熱處理部160之處理腔室6、冷卻部130之第1冷卻腔室131及冷卻部140之第2冷卻腔室141。
作為熱處理裝置100之主要部分之熱處理部160係對於經預加熱之半導體晶圓W照射來自氙閃光燈FL之閃光(閃光)進行閃光加熱處理之基板處理部。熱處理部160之構成下文進一步詳細敍述。
2個冷卻部130、140具備大致相同之構成。圖10係表示冷卻部130之構成之圖。冷卻部130係於鋁合金製之殼體即第1冷卻腔室131(冷卻腔室)之內部具備金屬製之冷卻板132。於冷卻板132之上表面載置石英板133。冷卻板132係藉由珀爾帖元件或恆溫水循環而調整為常溫(約23℃)。於將已利用熱處理部160實施閃光加熱處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131時，將該半導體晶圓W載置於石英板133進行冷卻。又，於第1冷卻腔室131內，設置有測定該內部空間之氧濃度之氧濃度計135。
第1冷卻腔室131係於傳載機部101與搬送腔室170之間，連接於該等之兩者。於第1冷卻腔室131，形狀設置有用以將半導體晶圓W搬入搬出之2個開口。2個開口中連接於傳載機部101之開口可藉由閘閥181而開閉。另一方面，連接於搬送腔室170之開口可藉由閘閥183而開閉。即，第1冷卻腔室131與傳載機部101經由閘閥181而連接，第1冷卻腔室131與搬送腔室170經由閘閥183而連接。
於傳載機部101與第1冷卻腔室131之間進行半導體晶圓W之交接時，閘閥181被打開。又，於第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間進行半導體晶圓W之交接時，閘閥183被打開。於將閘閥181及閘閥183關閉時，第1冷卻腔室131之內部成為密閉空間。
又，冷卻部130具備：氣體供給部250，其對第1冷卻腔室131供給氮氣(N2 )；及排氣部260，其自第1冷卻腔室131進行排氣。氣體供給部250具備供給配管251、質量流量控制器252及氮氣供給源253。供給配管251之前端連接於第1冷卻腔室131，基端連接於氮氣供給源253。質量流量控制器252設置於供給配管251之路徑中。質量流量控制器252可調整自氮氣供給源253供給至第1冷卻腔室131之氮氣之流量，於本實施形態中切換為大供給流量(例如120升/分鐘)或小供給流量(例如20升/分鐘)。即，氣體供給部250以大供給流量或小供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131。
排氣部260具備排氣管261、主閥263、輔助閥262及排氣機構264。排氣管261之前端連接於第1冷卻腔室131，基端連接於排氣機構264。排氣管261之基端側分支為主排氣管261a與輔助排氣管261b之兩股，且該等主排氣管261a及輔助排氣管261b之各者連接於排氣機構264。主閥263設置於主排氣管261a之路徑中途，輔助閥262設置於輔助排氣管261b之路徑中途。
於主排氣管261a與輔助排氣管261b中配管直徑不同。主排氣管261a之配管直徑大於輔助排氣管261b之配管直徑。即，於使用主排氣管261a之排氣路徑與使用輔助排氣管261b之排氣路徑中排氣之傳導度不同。於本實施形態中，相對於輔助閥262始終打開，主閥263之開閉被適當地切換。於主閥263及輔助閥262兩者打開時，第1冷卻腔室131內之氣體氛圍以大排氣流量排氣。另一方面，於主閥263關閉，僅將輔助閥262打開時，第1冷卻腔室131內之氣體氛圍以小排氣流量排氣。即，排氣部260自第1冷卻腔室131以大排氣流量或小排氣流量將氣體氛圍排出。再者，氮氣供給源253及排氣機構264既可為設置於熱處理裝置100之機構，亦可為設置熱處理裝置100之工廠之設施。
冷卻部140亦具備與冷卻部130大致相同之構成。即，冷卻部140係於鋁合金製之殼體即第2冷卻腔室141之內部，具備金屬製之冷卻板、及載置於該冷卻板之上表面之石英板。第2冷卻腔室141與傳載機部101係經由閘閥182而連接，第2冷卻腔室141與搬送腔室170係經由閘閥184而連接(圖1)。又，冷卻部140亦具備與上述氣體供給部250及排氣部260相同之供排氣機構。
設置於搬送腔室170之搬送機器人150係以沿著鉛直方向之軸為中心如箭頭150R所示能夠回轉。搬送機器人150具有包括複數個臂區段之2個連桿機構，且於該等2個連桿機構之前端分別設置有保持半導體晶圓W之搬送機械手151a、151b。該等搬送機械手151a、151b係上下隔開特定間距而配置，且藉由連桿機構而能夠分別獨立地於同一水平方向直線地滑動移動。又，搬送機器人150係藉由使設置有2個連桿機構之基座升降移動，而一直以相距特定間距之狀態使2個搬送機械手151a、151b升降移動。
於搬送機器人150將第1冷卻腔室131、第2冷卻腔室141或熱處理部160之處理腔室6作為交接對象，進行半導體晶圓W之交接(存取)時，首先，兩個搬送機械手151a、151b以與交接對象對向之方式回轉，其後(或於回轉之期間)升降移動，任一個搬送機械手位於與交接對象交接半導體晶圓W之高度。繼而，使搬送機械手151a(151b)於水平方向直線地滑動移動，與交接對象進行半導體晶圓W之交接。
搬送機器人150與交接機器人120之半導體晶圓W之交接可經由冷卻部130、140進行。即，冷卻部130之第1冷卻腔室131及冷卻部140之第2冷卻腔室141亦作為用以於搬送機器人150與交接機器人120之間交接半導體晶圓W之路徑發揮功能。具體而言，藉由搬送機器人150或交接機器人120中之一者移交至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之半導體晶圓W由另一者接收而進行半導體晶圓W之交接。
如上所述，於第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141與傳載機部101之間分別設置有閘閥181、182。又，於搬送腔室170與第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之間分別設置有閘閥183、184。進而，於搬送腔室170與熱處理部160之處理腔室6之間設置有閘閥185。於熱處理裝置100內搬送半導體晶圓W時，適當地將該等閘閥進行開閉。
又，於搬送腔室170之內部設置有氧濃度計155(圖2)。氧濃度計155測定搬送腔室170內之氧濃度。進而，亦對搬送腔室170及對準腔室231自氣體供給部供給氮氣，並且其等之內部之氣體氛圍由排氣部進行排氣(均省略圖示)。
其次，對熱處理部160之構成進行說明。圖3係表示熱處理部160之構成之縱剖視圖。熱處理部160具備：處理腔室6，其收容半導體晶圓W並進行加熱處理；閃光燈室5，其內置複數個閃光燈FL；及鹵素燈室4，其內置複數個鹵素燈HL。於處理腔室6之上側設置有閃光燈室5，並且於下側設置有鹵素燈室4。又，熱處理部160係於處理腔室6之內部具備將半導體晶圓W保持為水平姿勢之保持部7、及於保持部7與搬送機器人150之間進行半導體晶圓W之交接之移載機構10。
處理腔室6係於筒狀之腔室側部61之上下裝設石英製之腔室窗而構成。腔室側部61具有上下開口之大致筒形狀，於上側開口裝設上側腔室窗63而封閉，於下側開口裝設下側腔室窗64而封閉。構成處理腔室6之頂部之上側腔室窗63係藉由石英而形成之圓板形狀構件，且作為使自閃光燈FL出射之閃光透過處理腔室6內之石英窗發揮功能。又，構成處理腔室6之底部之下側腔室窗64亦係藉由石英而形成之圓板形狀構件，且作為使來自鹵素燈HL之光透過處理腔室6內之石英窗發揮功能。
又，於腔室側部61之內側之壁面之上部裝設有反射環68，於下部裝設有反射環69。反射環68、69均形成為圓環狀。上側之反射環68係藉由自腔室側部61之上側嵌入而裝設。另一方面，下側之反射環69係藉由自腔室側部61之下側嵌入且利用省略圖示之螺釘固定而裝設。即，反射環68、69均裝卸自如地裝設於腔室側部61。將處理腔室6之內側空間、即由上側腔室窗63、下側腔室窗64、腔室側部61及反射環68、69包圍而成之空間規定為熱處理空間65。
藉由於腔室側部61裝設反射環68、69，而於處理腔室6之內壁面形成凹部62。即，形成由腔室側部61之內壁面中未裝設反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、反射環69之上端面包圍而成之凹部62。凹部62係於處理腔室6之內壁面沿著水平方向圓環狀地形成，且圍繞保持半導體晶圓W之保持部7。腔室側部61及反射環68、69由強度與耐熱性優異之金屬材料(例如，不鏽鋼)形成。
又，於腔室側部61，形狀設置有用以對於腔室6進行半導體晶圓W之搬入及搬出之搬送開口部(爐口)66。搬送開口部66可藉由閘閥185而開閉。搬送開口部66係與凹部62之外周面連通連接。因此，於閘閥185將搬送開口部66打開時，可進行半導體晶圓W自搬送開口部66通過凹部62對熱處理空間65之搬入、及半導體晶圓W自熱處理空間65之搬出。又，若閘閥185將搬送開口部66關閉，則腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。
又，於腔室6之內壁上部形狀設置有對熱處理空間65供給處理氣體之氣體供給孔81。氣體供給孔81係形狀設置於較凹部62更靠上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81係經由圓環狀地形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間82而與氣體供給管83連通連接。氣體供給管83係連接於處理氣體供給源85。又，於氣體供給管83之路徑中途介插有閥84。若閥84打開，則自處理氣體供給源85對緩衝空間82供給處理氣體。流入至緩衝空間82之處理氣體係以於流體阻力較氣體供給孔81更小之緩衝空間82內擴散之方式流動，自氣體供給孔81向熱處理空間65內供給。作為處理氣體，可使用氮氣(N2 )等惰性氣體、或氫氣(H2 )、氨(NH3 )等反應性氣體(本實施形態為氮氣)。
另一方面，於腔室6之內壁下部形狀設置有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出孔86。氣體排出孔86形狀設置於較凹部62更靠下側位置，亦可設置於反射環69。氣體排出孔86係經由圓環狀地形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間87而與氣體排出管88連通連接。氣體排出管88係連接於排氣機構190。又，於氣體排出管88之路徑中途介插有閥89。若閥89打開，則熱處理空間65之氣體自氣體排出孔86經過緩衝空間87向氣體排出管88排出。再者，氣體供給孔81及氣體排出孔86既可沿著處理腔室6之圓周方向設置有複數個，亦可為狹縫狀者。又，處理氣體供給源85及排氣機構190既可為設置於熱處理裝置100之機構，亦可為設置有熱處理裝置100之工廠之設施。
又，亦於搬送開口部66之前端連接有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出管191。氣體排出管191係經由閥192而連接於排氣機構190。藉由將閥192打開而經由搬送開口部66將處理腔室6內之氣體排出。
圖4係表示保持部7之整體外觀之立體圖。保持部7係具備基台環71、連結部72及基座74而構成。基台環71、連結部72及基座74均藉由石英而形成。即，保持部7之整體係由石英形成。
基台環71係自圓環形狀一部分缺損所得之圓弧形狀之石英構件。該缺損部分係為防止下述移載機構10之移載臂11與基台環71之干涉而設置。基台環71藉由載置於凹部62之底面而支持於腔室6之壁面(參照圖3)。於基台環71之上表面，沿著其圓環形狀之圓周方向豎立設置複數個連結部72(本實施形態為4個)。連結部72亦為石英之構件，且藉由焊接而固著於基台環71。
基座74係藉由設置於基台環71之4個連結部72而支持。圖5係基座74之俯視圖。又，圖6係基座74之剖視圖。基座74具備保持板75、導環76及複數個基板支持銷77。保持板75係由石英形成之大致圓形之平板狀構件。保持板75之直徑大於半導體晶圓W之直徑。即，保持板75具有大於半導體晶圓W之平面尺寸。
於保持板75之上表面周緣部設置有導環76。導環76係具有較半導體晶圓W之直徑更大之內徑之圓環形狀之構件。例如，於半導體晶圓W之直徑為300 mm之情形時，導環76之內徑為320 mm。導環76之內周係設為如自保持板75朝向上方展開之傾斜面。導環76藉由與保持板75相同之石英而形成。導環76既可熔接於保持板75之上表面，亦可藉由另行加工之銷等而固定於保持板75。或者，亦可將保持板75與導環76加工為一體之構件。
將保持板75之上表面中較導環76更靠內側之區域設為保持半導體晶圓W之平面狀之保持面75a。於保持板75之保持面75a，豎立設置有複數個基板支持銷77。於本實施形態中，沿著與保持面75a之外周圓(導環76之內周圓)為同心圓之圓周上每隔30°豎立設置有合計12個基板支持銷77。配置有12個基板支持銷77之圓之直徑(對向之基板支持銷77間之距離)小於半導體晶圓W之直徑，若半導體晶圓W之直徑為300 mm則為270 mm～280 mm(本實施形態為270 mm)。各個基板支持銷77係由石英形成。複數個基板支持銷77既可藉由焊接而設置於保持板75之上表面，亦可與保持板75一體地加工。
返回圖4，豎立設置於基台環71之4個連結部72與基座74之保持板75之周緣部係藉由焊接而固著。即，基座74與基台環71係藉由連結部72而固定地連結。藉由將此種保持部7之基台環71支持於處理腔室6之壁面，而將保持部7裝設於處理腔室6。於將保持部7裝設於處理腔室6之狀態下，基座74之保持板75成為水平姿勢(法線與鉛直方向一致之姿勢)。即，保持板75之保持面75a成為水平面。
搬入至處理腔室6之半導體晶圓W係以水平姿勢被載置並保持於裝設於處理腔室6之保持部7之基座74之上。此時，半導體晶圓W係藉由豎立設置於保持板75上之12個基板支持銷77予以支持而被保持於基座74。更嚴格而言，12個基板支持銷77之上端部接觸於半導體晶圓W之下表面而支持該半導體晶圓W。12個基板支持銷77之高度(自基板支持銷77之上端至保持板75之保持面75a為止之距離)均一，故而可藉由12個基板支持銷77將半導體晶圓W支持為水平姿勢。
又，半導體晶圓W係藉由複數個基板支持銷77而自保持板75之保持面75a隔開特定之間隔地受支持。導環76之厚度大於基板支持銷77之高度。因此，藉由導環76而防止由複數個基板支持銷77支持之半導體晶圓W之水平方向之位置偏移。
又，如圖4及圖5所示，於基座74之保持板75，上下貫通地形成有開口部78。開口部78係為了供放射溫度計20(參照圖3)接收自保持於基座74之半導體晶圓W之下表面放射之放射光(紅外光)而設置。即，放射溫度計20經由開口部78接收自保持於基座74之半導體晶圓W之下表面放射之光，藉由另行設置之檢測器而測定該半導體晶圓W之溫度。進而，於基座74之保持板75，穿設有為了供下述之移載機構10之頂起銷12交接半導體晶圓W而貫通之4個貫通孔79。
圖7係移載機構10之俯視圖。又，圖8係移載機構10之側視圖。移載機構10具備2根移載臂11。移載臂11係設為如沿著大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各個移載臂11豎立設置有2根頂起銷12。各移載臂11可藉由水平移動機構13而旋動。水平移動機構13係使一對移載臂11於對保持部7進行半導體晶圓W之移載之移載動作位置(圖7之實線位置)及與由保持部7保持之半導體晶圓W在俯視時不重疊的退避位置(圖7之兩點鏈線位置)之間水平移動。作為水平移動機構13，既可為藉由個別之馬達而使各移載臂11各自旋動者，亦可為使用連桿機構藉由1個馬達而使一對移載臂11連動地旋動者。
又，一對移載臂11係藉由升降機構14而與水平移動機構13一同升降移動。若升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置上升，則合計4根頂起銷12通過穿設於基座74之貫通孔79(參照圖4、5)，且頂起銷12之上端自基座74之上表面突出。另一方面，若升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置下降而將頂起銷12自貫通孔79退出，且水平移動機構13使一對移載臂11以打開之方式移動，則各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置係保持部7之基台環71之正上方。因基台環71載置於凹部62之底面，故而移載臂11之退避位置成為凹部62之內側。再者，亦於設置有移載機構10之驅動部(水平移動機構13及升降機構14)之部位之附近，設置有省略圖示之排氣機構，且以將移載機構10之驅動部周邊之氣體氛圍排出至處理腔室6之外部之方式構成。
返回圖3，設置於處理腔室6之上方之閃光燈室5係於殼體51之內側，具備包括複數根(本實施形態為30根)氙閃光燈FL之光源、及以覆蓋該光源之上方之方式設置的反射器52而構成。又，於閃光燈室5之殼體51之底部裝設有燈光放射窗53。構成閃光燈室5之底部之燈光放射窗53係藉由石英而形成之板狀之石英窗。因閃光燈室5設置於處理腔室6之上方，故燈光放射窗53成為與上側腔室窗63相對向。閃光燈FL係自處理腔室6之上方經由燈光放射窗53及上側腔室窗63對熱處理空間65照射閃光。
複數個閃光燈FL係分別具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，且以各自之長度方向沿著保持於保持部7之半導體晶圓W之主面(即沿著水平方向)相互平行之方式平面狀地排列。因此，藉由閃光燈FL之排列而形成之平面亦為水平面。
氙閃光燈FL具備於其內部封入有氙氣且於其兩端部配設有連接於電容器之陽極及陰極之棒狀之玻璃管(放電管)、及附設於該玻璃管之外周面上之觸發電極。因氙氣係電性絕緣體，故而即便於電容器中蓄積有電荷，在通常之狀態下電亦不流入玻璃管內。然而，於對觸發電極施加高電壓，使絕緣破壞之情形時，蓄積於電容器之電瞬時地流入玻璃管內，藉由此時之氙之原子或分子之激發而放出光。於此種氙閃光燈FL中，因預先蓄積於電容器之靜電能量轉換為0.1毫秒至100毫秒之極短之光脈衝，故而具備可照射與如鹵素燈HL之連續點亮之光源相比極強之光之特徵。即，閃光燈FL係以未達1秒之極短之時間瞬間地發光之脈衝發光燈。再者，閃光燈FL之發光時間可藉由對閃光燈FL進行電力供給之燈電源之線圈常數而調整。
又，反射器52係於複數個閃光燈FL之上方以覆蓋其等整體之方式設置。反射器52之基本功能係將自複數個閃光燈FL出射之閃光反射至熱處理空間65之側。反射器52係藉由鋁合金板而形成，且其表面(面向閃光燈FL之側之面)藉由噴砂處理而實施粗面化加工。
設置於處理腔室6之下方之鹵素燈室4係於殼體41之內側內置有複數根(本實施形態為40根)鹵素燈HL。複數個鹵素燈HL係自處理腔室6之下方經由下側腔室窗64對熱處理空間65進行光照射。
圖9係表示複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。於本實施形態中，於上下2段配設有各20根之鹵素燈HL。各鹵素燈HL係具有長條之圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段均將20根鹵素燈HL以各自之長度方向沿著保持於保持部7之半導體晶圓W之主面(即沿著水平方向)相互平行之方式排列。因此，上段、下段均藉由鹵素燈HL之排列而形成之平面係水平面。
又，如圖9所示，上段、下段均為與周緣部對向之區域中之鹵素燈HL之配設密度高於與保持於保持部7之半導體晶圓W之中央部對向之區域。即，上下段均為周緣部之鹵素燈HL之配設間距短於燈排列之中央部。因此，可藉由來自鹵素燈HL之光照射而對加熱時容易產生溫度降低之半導體晶圓W之周緣部進行更多光量之照射。
又，包括上段之鹵素燈HL之燈群與包括下段之鹵素燈HL之燈群係以格子狀地交叉之方式排列。即，以上段之各鹵素燈HL之長度方向與下段之各鹵素燈HL之長度方向正交的方式配設有合計40根鹵素燈HL。
鹵素燈HL係藉由對配設於玻璃管內部之燈絲通電而使燈絲白熾化進行發光之燈絲方式之光源。於玻璃管之內部，封入有對氮氣或氬氣等惰性氣體微量導入鹵素元素(碘、溴等)而成之氣體。藉由導入鹵素元素，能夠一面抑制燈絲之損耗一面將燈絲之溫度設定為高溫。因此，鹵素燈HL具有與通常之白熾燈泡相比壽命更長且可連續地照射更強之光之特性。即，鹵素燈HL係至少1秒以上連續發光之連續點亮燈。又，鹵素燈HL係棒狀燈故而壽命長，且藉由將鹵素燈HL沿著水平方向配置，朝向上方之半導體晶圓W之放射效率優異。
又，亦於鹵素燈室4之殼體41內，在2段之鹵素燈HL之下側設置有反射器43(圖3)。反射器43係將自複數個鹵素燈HL出射之光反射至熱處理空間65之側。
除了上述構成以外，熱處理部160為了防止因半導體晶圓W之熱處理時自鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能造成之鹵素燈室4、閃光燈室5及處理腔室6之過度之溫度上升，而具備各種冷卻用之構造。例如，於處理腔室6之壁體設置有水冷管(省略圖示)。又，鹵素燈室4及閃光燈室5係設為於內部形成氣體流進行排熱之空冷構造。又，亦對上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙供給空氣，將閃光燈室5及上側腔室窗63冷卻。
控制部3對設置於熱處理裝置100之上述各種動作機構進行控制。作為控制部3之硬體之構成係與一般性之電腦相同。即，控制部3具備作為進行各種運算處理之電路之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、作為記憶基本程式之讀出專用之記憶體之ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、作為記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及預先記憶有控制用軟體或資料等之磁碟。藉由控制部3之CPU執行特定之處理程式而進行熱處理裝置100中之處理。再者，於圖1中，於傳載機部101內表示了控制部3，但並不限定於此，控制部3可配置於熱處理裝置100內之任意之位置。
其次，對本發明之熱處理裝置100進行之半導體晶圓W之處理動作進行說明。成為處理對象之半導體晶圓W係藉由離子注入法而添加有雜質(離子)之半導體基板。該雜質之活化係藉由熱處理裝置100之閃光照射加熱處理(退火)而執行。此處，首先，對熱處理裝置100中之大致之半導體晶圓W之搬送順序與熱處理部160中之半導體晶圓W之加熱處理進行說明。
首先，將注入有雜質之未處理之半導體晶圓W以複數片收容於載具C之狀態載置於傳載機部101之負載埠110。繼而，交接機器人120自載具C將未處理之半導體晶圓W逐片地取出，搬入至對準部230之對準腔室231。於對準腔室231中，藉由使半導體晶圓W以其中心部為旋轉中心於水平面內圍繞鉛直方向軸旋轉，光學性檢測凹槽等而調整半導體晶圓W之方向。與此同時，亦可藉由反射率測定部232而測定半導體晶圓W之表面之反射率。
其次，傳載機部101之交接機器人120自對準腔室231將方向被調整之半導體晶圓W取出，搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。搬入至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之未處理之半導體晶圓W藉由搬送機器人150而搬出至搬送腔室170。於將未處理之半導體晶圓W自傳載機部101經由第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141移送至搬送腔室170時，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141作為用以交接半導體晶圓W之路徑發揮功能。
取出半導體晶圓W之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式回轉。繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將未處理之半導體晶圓W搬入至處理腔室6。此時，於先行之經加熱處理過之半導體晶圓W存在於處理腔室6之情形時，藉由搬送機械手151a、151b之一者而將加熱處理後之半導體晶圓W取出後，將未處理之半導體晶圓W搬入至處理腔室6進行晶圓更換。此後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。
對搬入至處理腔室6之半導體晶圓W藉由鹵素燈HL而進行預加熱之後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而進行閃光加熱處理。藉由該閃光加熱處理而進行雜質之活化。
於閃光加熱處理結束之後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間再次打開，搬送機器人150自處理腔室6將閃光加熱處理後之半導體晶圓W搬出至搬送腔室170。取出半導體晶圓W之搬送機器人150以自處理腔室6朝向第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之方式回轉。又，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。
繼而，搬送機器人150將加熱處理後之半導體晶圓W搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中，進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。因自熱處理部160之處理腔室6搬出之時間點之半導體晶圓W整體之溫度相對較高，故而將其於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中冷卻至常溫附近為止。於經過特定之冷卻處理時間之後，交接機器人120將冷卻後之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141搬出，返還給載具C。若於載具C收容特定片數之經處理過半導體晶圓W，則將該載具C自傳載機部101之負載埠110搬出。再者，關於熱處理裝置100中之半導體晶圓W之搬送路徑之詳情進而下文敍述。
對熱處理部160中之閃光加熱處理繼續進行說明。於半導體晶圓W向處理腔室6搬入之前，將用以供氣之閥84打開，並且將排氣用之閥89、192打開，開始對處理腔室6內進行供排氣。若將閥84打開，則自氣體供給孔81對熱處理空間65供給氮氣。又，若將閥89打開，則自氣體排出孔86將處理腔室6內之氣體排出。藉此，自處理腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣向下方流動，從而自熱處理空間65之下部排出。
又，藉由將閥192打開而將處理腔室6內之氣體亦自搬送開口部66排出。進而，藉由省略圖示之排氣機構而亦將移載機構10之驅動部周邊之氣體氛圍排出。再者，於熱處理部160中之半導體晶圓W之熱處理時，將氮氣持續地供給至熱處理空間65，且該氮氣之供給量根據處理步驟而適當變更。
繼而，將閘閥185打開，將搬送開口部66打開，藉由搬送機器人150經由搬送開口部66而將成為處理對象之半導體晶圓W搬入至處理腔室6內之熱處理空間65。搬送機器人150使保持未處理之半導體晶圓W之搬送機械手151a(或搬送機械手151b)進入至保持部7之正上方位置為止而停止。繼而，藉由移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動地上升至移載動作位置，頂起銷12通過貫通孔79自基座74之保持板75之上表面突出，接收半導體晶圓W。此時，頂起銷12上升至較基板支持銷77之上端更靠上方為止。
於將未處理之半導體晶圓W載置於頂起銷12之後，搬送機器人150使搬送機械手151a自熱處理空間65退出，藉由閘閥185而將搬送開口部66關閉。繼而，藉由一對移載臂11下降，半導體晶圓W自移載機構10交接至保持部7之基座74，以水平姿勢自下方被保持。半導體晶圓W係藉由豎立設置於保持板75上之複數個基板支持銷77支持，保持於基座74。又，半導體晶圓W進行圖案形成，以注入有雜質之表面為上表面保持於保持部7。於藉由複數個基板支持銷77而支持之半導體晶圓W之背面(與表面為相反側之主面)與保持板75之保持面75a之間形成特定之間隔。下降至基座74之下方為止之一對移載臂11係藉由水平移動機構13而退避至退避位置、即凹部62之內側。
於半導體晶圓W藉由保持部7之基座74而以水平姿勢自下方保持之後，40根鹵素燈HL一齊點亮，開始進行預加熱(輔助加熱)。自鹵素燈HL出射之鹵素光透過由石英形成之下側腔室窗64及基座74，自半導體晶圓W之下表面照射。藉由接收來自鹵素燈HL之光照射，半導體晶圓W被預加熱，溫度上升。再者，因移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故而不阻礙鹵素燈HL之加熱。
於進行鹵素燈HL之預加熱時，半導體晶圓W之溫度藉由放射溫度計20而測定。即，放射溫度計20接收自保持於基座74之半導體晶圓W之下表面經由開口部78放射之紅外光，測定升溫中之晶圓溫度。將測定所得之半導體晶圓W之溫度傳遞至控制部3。控制部3一面監視藉由來自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否達到特定之預加熱溫度T1，一面控制鹵素燈HL之輸出。即，控制部3基於放射溫度計20之測定值，以半導體晶圓W之溫度成為預加熱溫度T1之方式回饋控制鹵素燈HL之輸出。預加熱溫度T1設為不存在添加至半導體晶圓W之雜質因熱而擴散之擔憂之600℃至800℃左右(本實施形態為700℃)。
於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之後，控制部3將半導體晶圓W暫時維持為該預加熱溫度T1。具體而言，於藉由放射溫度計20測定所得之半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之時間點，控制部3調整鹵素燈HL之輸出，將半導體晶圓W之溫度大致維持為預加熱溫度T1。
藉由進行此種鹵素燈HL之預加熱，而將半導體晶圓W之整體均一地升溫至預加熱溫度T1。於鹵素燈HL之預加熱之階段中，存在更容易產生散熱之半導體晶圓W之周緣部之溫度較中央部降低之傾向，但鹵素燈室4中之鹵素燈HL之配設密度係與周緣部對向之區域較與半導體晶圓W之中央部對向之區域變得更高。因此，照射至容易產生散熱之半導體晶圓W之周緣部之光量變多，從而可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一。
於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1後經過特定時間之時間點，閃光燈FL對半導體晶圓W之上表面進行閃光照射。此時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接朝向處理腔室6內，另一部分暫時由反射器52反射後朝向處理腔室6內，藉由該等閃光之照射而進行半導體晶圓W之閃光加熱。
閃光加熱因藉由來自閃光燈FL之閃光(閃光)照射而進行，故可使半導體晶圓W之表面溫度短時間內上升。即，自閃光燈FL照射之閃光係預先蓄積於電容器之靜電能量轉換為極短之光脈衝之照射時間為0.1毫秒以上且100毫秒以下左右之極短且強之閃光。而且，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而閃光加熱之半導體晶圓W之上表面溫度瞬間地上升至1000℃以上之處理溫度T2為止，於將注入至半導體晶圓W之雜質活化之後，上表面溫度急速地下降。如此地，可使半導體晶圓W之上表面溫度極短時間內升降，故而可一面抑制注入至半導體晶圓W之雜質因熱擴散一面進行雜質之活化。再者，因雜質之活化所需之時間與該熱擴散所需之時間相比極短，故而即便0.1毫秒至100毫秒左右之不產生擴散之短時間亦可完成活化。
於閃光加熱處理結束之後，經過特定時間後鹵素燈HL熄滅。藉此，半導體晶圓W自預加熱溫度T1急速地降溫。降溫中之半導體晶圓W之溫度由放射溫度計20測定，且將該測定結果傳遞至控制部3。控制部3根據放射溫度計20之測定結果監視半導體晶圓W之溫度是否降溫至特定溫度為止。繼而，於半導體晶圓W之溫度降溫至特定以下之後，移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動地上升至移載動作位置，藉此，頂起銷12自基座74之上表面突出，自基座74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，將藉由閘閥185而關閉之搬送開口部66打開，將載置於頂起銷12上之處理後之半導體晶圓W藉由搬送機器人150之搬送機械手151b(或搬送機械手151a)而搬出。搬送機器人150使搬送機械手151b進入至被頂起銷12頂起之半導體晶圓W之正下方位置為止而停止。繼之，藉由一對移載臂11下降，而將閃光加熱後之半導體晶圓W移交至搬送機械手151b進行載置。其後，搬送機器人150使搬送機械手151b自處理腔室6退出，將處理後之半導體晶圓W搬出。
於第1實施形態中，將熱處理裝置100中之半導體晶圓W之搬送模式設定為2個。第1搬送模式為「高產出量模式」，第2搬送模式為「低氧濃度模式」。於第1實施形態中，2個搬送模式設為能夠切換，且按照任一個搬送模式，控制部3對交接機器人120及搬送機器人150進行控制。
圖11係表示按照「高產出量模式」之半導體晶圓W之搬送路徑之圖。於「高產出量模式」中，設定有2種搬送路徑。2種搬送路徑之差異係使用第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之何者，而其餘之通過腔室相同。
首先，將未處理之半導體晶圓W以複數片收容於載具C之狀態載置於傳載機部101之負載埠110。繼而，交接機器人120自載具C將半導體晶圓W逐片地取出，搬入至對準部230之對準腔室231。其次，於圖11之上段所示之搬送路徑中，交接機器人120自對準腔室231將方向被調整之半導體晶圓W取出，將該半導體晶圓W自傳載機部101搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131。於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131之時間點，閘閥181將第1冷卻腔室131與傳載機部101之間關閉。又，第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間亦藉由閘閥183而關閉。因此，第1冷卻腔室131之內部成為密閉空間。
第1冷卻腔室131本來為將半導體晶圓W冷卻者，但於將半導體晶圓W搬入至熱處理部160之處理腔室6為止之去路，作為用以將半導體晶圓W自交接機器人120交接至搬送機器人150之路徑發揮功能。但，因傳載機部101曝露於大氣氛圍中，故而於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131時，大氣氛圍大量地混入至第1冷卻腔室131，從而第1冷卻腔室131內之氧濃度上升至數%左右為止。因此，若直接將閘閥183打開，則成為搬送腔室170、進而處理腔室6內之氧濃度上升之要因。因此，於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，將閘閥181關閉之後，於特定時間之期間，對設為密閉空間之第1冷卻腔室131內以大供給流量供給氮氣，並且自第1冷卻腔室131以大排氣流量將氣體氛圍排出。藉此，將隨著半導體晶圓W之搬入而混入至第1冷卻腔室131內之氧迅速地自第1冷卻腔室131排出，將第1冷卻腔室131內置換為氮氣氛圍。其結果，上升至數%左右為止之第1冷卻腔室131內之氧濃度迅速降低至10 ppm以下為止。再者，為了減少伴隨半導體晶圓W之搬入之大氣氛圍之混入，亦可較將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，略微提前地對第1冷卻腔室131以大供給流量供給氮氣，並且自第1冷卻腔室131以大排氣流量進行排氣。
於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131之後經過特定時間之時間點，將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為小供給流量，並且將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為小排氣流量。若將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為小供給流量，則第1冷卻腔室131內之氣壓較大氣壓更低，從而存在傳載機部101之大氣氛圍漏出至第1冷卻腔室131內之虞。然而，由於與將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為小供給流量同時地，將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為小排氣流量，故而第1冷卻腔室131內之氣壓維持為較大氣壓更高。因此，自傳載機部101向第1冷卻腔室131之大氣氛圍之漏出得以防止。
繼而，閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至搬送腔室170。對搬送腔室170始終持續供給氮氣，使內部成為氮氣氛圍。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式回轉。又，於半導體晶圓W之搬出後，閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間關閉。
繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將半導體晶圓W搬入至處理腔室6。於半導體晶圓W之搬入後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。對搬入至處理腔室6之半導體晶圓W根據上述順序藉由鹵素燈HL而進行預加熱之後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而進行閃光加熱處理。
於閃光加熱處理結束之後，將閘閥185打開，搬送機器人150自處理腔室6將閃光加熱後之半導體晶圓W搬出至搬送腔室170。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以自處理腔室6朝向冷卻部130之第1冷卻腔室131之方式回轉。又，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉，並且閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間打開。繼而，搬送機器人150將剛閃光加熱後不久之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131。此時，於第1冷卻腔室131內存在新的未處理之半導體晶圓W之情形時，藉由搬送機械手151a、151b之一者而將該未處理之半導體晶圓W取出後，將處理後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131進行晶圓更換。
於將閃光加熱後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131之後，閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間關閉。於第1冷卻腔室131中，進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。由於自熱處理部160之處理腔室6搬出之時間點之半導體晶圓W整體之溫度相對較高，故而將其於第1冷卻腔室131中冷卻至常溫附近為止。
於將加熱處理後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，將閘閥183關閉之後，於特定時間之期間，對設為密閉空間之第1冷卻腔室131內以小供給流量供給氮氣，並且自第1冷卻腔室131以小排氣流量將氣體氛圍排出。而且，於經過該特定時間之時間點，將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為大供給流量，並且將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量。由於與將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為大供給流量同時地，將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量，故而第1冷卻腔室131內之氣壓維持為較搬送腔室170內之氣壓更低，自第1冷卻腔室131向搬送腔室170之氣體氛圍之漏出得以防止。
於半導體晶圓W之冷卻處理結束之後，閘閥181將第1冷卻腔室131與傳載機部101之間打開，交接機器人120將冷卻後之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至傳載機部101，返還給載具C。繼而，將新的未處理之半導體晶圓W自傳載機部101搬入至第1冷卻腔室131內。
另一方面，於圖11之下段所示之搬送路徑中，交接機器人120將自對準腔室231取出之半導體晶圓W自傳載機部101搬入至冷卻部140之第2冷卻腔室141。冷卻部130及冷卻部140係具有相同之功能者，於第2冷卻腔室141中進行與上述第1冷卻腔室131中之氮氣沖洗相同之氮氣沖洗。即，於將半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141之時間點，閘閥182將第2冷卻腔室141與傳載機部101之間關閉。第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間係藉由閘閥184而關閉。因此，第2冷卻腔室141之內部成為密閉空間。
第2冷卻腔室141亦本來係將半導體晶圓W冷卻者，於將半導體晶圓W搬入至熱處理部160之處理腔室6為止之去路中，作為用以將半導體晶圓W自交接機器人120對搬送機器人150交接之路徑發揮功能。但，與第1冷卻腔室131相同地，於將半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141時，大氣氛圍大量地混入至第2冷卻腔室141，從而第2冷卻腔室141內之氧濃度上升至數%左右為止。因此，若直接將閘閥184打開，則成為搬送腔室170、進而處理腔室6內之氧濃度上升之要因。因此，於將半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141，將閘閥182關閉之後，於特定時間之期間，對設為密閉空間之第2冷卻腔室141內以大供給流量供給氮氣，並且自第2冷卻腔室141以大排氣流量將氣體氛圍排出。藉此，伴隨半導體晶圓W之搬入而混入至第2冷卻腔室141內之氧迅速地自第2冷卻腔室141排出，從而將第2冷卻腔室141內置換為氮氣氛圍。其結果，上升至數%左右之第2冷卻腔室141內之氧濃度迅速降低至10 ppm以下。再者，為防止伴隨半導體晶圓W之搬入之大氣氛圍之混入，亦可較將半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141，稍微提前地對第2冷卻腔室141以大供給流量供給氮氣，並且自第2冷卻腔室141以大排氣流量進行排氣。
於將半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141之後經過特定時間之時間點，將對第2冷卻腔室141之氮氣之供給流量切換為小供給流量，並且將來自第2冷卻腔室141之排氣流量切換為小排氣流量。其後，閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將半導體晶圓W自第2冷卻腔室141搬出至搬送腔室170。對搬送腔室170始終持續供給氮氣，使內部成為氮氣氛圍。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式回轉。又，於半導體晶圓W之搬出後，閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間關閉。
繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將半導體晶圓W搬入至處理腔室6。於半導體晶圓W之搬入後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。搬入至處理腔室6之半導體晶圓W按照上述順序，藉由鹵素燈HL而進行預加熱之後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而進行閃光加熱處理。
於閃光加熱處理結束之後，閘閥185打開，搬送機器人150將閃光加熱後之半導體晶圓W自處理腔室6搬出至搬送腔室170。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以自處理腔室6朝向冷卻部140之第2冷卻腔室141之方式回轉。又，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉，並且閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間打開。繼而，搬送機器人150將剛閃光加熱後不久之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141。此時，於第2冷卻腔室141中存在新的未處理之半導體晶圓W之情形時，將該未處理之半導體晶圓W取出後，將處理後之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141進行晶圓更換。
於將閃光加熱後之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141之後，閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間關閉。於第2冷卻腔室141中，進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。於將加熱處理後之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141，將閘閥184關閉之後，於特定時間之期間，對成為密閉空間之第2冷卻腔室141內以小供給流量供給氮氣，並且自第2冷卻腔室141以小排氣流量將氣體氛圍排出。繼而，於經過該特定時間之時間點，將對第2冷卻腔室141之氮氣之供給流量切換為大供給流量，並且將來自第2冷卻腔室141之排氣流量切換為大排氣流量。
於半導體晶圓W之冷卻處理結束之後，閘閥182將第2冷卻腔室141與傳載機部101之間打開，交接機器人120將冷卻後之半導體晶圓W自第2冷卻腔室141搬出至傳載機部101，返還給載具C。繼而，將新的未處理之半導體晶圓W自傳載機部101搬入至第2冷卻腔室141內。
如以上般，並非於「高產出量模式」之2種搬送路徑中存在與製程內容相關之差異，而是僅存在使用第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之何者之差異。換言之，第1冷卻腔室131與第2冷卻腔室141係並行處理部，於「高產出量模式」中存在進行同一內容之處理之2個搬送路徑。而且，於自傳載機部101朝向處理腔室6之去路中通過第1冷卻腔室131之半導體晶圓W於自處理腔室6朝向傳載機部101之返路中亦必然通過第1冷卻腔室131。同樣地，於去路中通過第2冷卻腔室141之半導體晶圓W於返路中亦必然通過第2冷卻腔室141。
以圖11之上段之搬送路徑或下段之搬送路徑之何者搬送成為處理對象之半導體晶圓W係為任意。例如，只要將構成批次之複數個半導體晶圓W交替地以圖11之上段之搬送路徑或下段之搬送路徑搬送即可。具體而言，只要將構成批次之複數個半導體晶圓W之第奇數個晶圓以圖11之上段之搬送路徑搬送，將第偶數個晶圓以下段之搬送路徑搬送即可。
其次，圖12係表示按照「低氧濃度模式」之半導體晶圓W之搬送路徑之圖。首先，將未處理之半導體晶圓W以複數片收容於載具C之狀態載置於傳載機部101之負載埠110。繼而，交接機器人120自載具C將半導體晶圓W逐片地取出，搬入至對準部230之對準腔室231。其次，交接機器人120自對準腔室231將方向被調整之半導體晶圓W取出，將該半導體晶圓W自傳載機部101搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131。於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131之時間點，閘閥181將第1冷卻腔室131與傳載機部101之間關閉。又，第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間亦藉由閘閥183而關閉。因此，第1冷卻腔室131之內部成為密閉空間。
第1冷卻腔室131本來為將半導體晶圓W冷卻者，但於低氧濃度模式中，作為用以於交接機器人120與搬送機器人150之間交接半導體晶圓W之路徑發揮功能。但是，如上所述，由於傳載機部101曝露於大氣氛圍中，故而於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131時，大氣氛圍大量地混入至第1冷卻腔室131，從而第1冷卻腔室131內之氧濃度上升至數%左右。因此，若直接將閘閥183打開，則成為搬送腔室170、進而處理腔室6內之氧濃度上升之要因。因此，於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，將閘閥181關閉之後，於特定時間之期間，對成為密閉空間之第1冷卻腔室131內以大供給流量供給氮氣，並且自第1冷卻腔室131以大排氣流量將氣體氛圍排出。藉此，將伴隨半導體晶圓W之搬入而混入至第1冷卻腔室131內之氧迅速地自第1冷卻腔室131排出，從而將第1冷卻腔室131內置換為氮氣氛圍。其結果，上升至數%左右之第1冷卻腔室131內之氧濃度迅速降低至10 ppm以下為止。再者，為了減少伴隨半導體晶圓W之搬入之大氣氛圍之混入，亦可較將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，稍微提前地對第1冷卻腔室131以大供給流量供給氮氣，並且自第1冷卻腔室131以大排氣流量進行排氣。
於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131之後經過特定時間之時間點，將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為小供給流量，並且將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為小排氣流量。其後，閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150自第1冷卻腔室131將半導體晶圓W搬出。對搬送腔室170始終持續供給氮氣，使內部成為氮氛圍。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式回轉。又，於半導體晶圓W之搬出後，閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間關閉。
繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將半導體晶圓W搬入至處理腔室6。於半導體晶圓W之搬入後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。搬入至處理腔室6之半導體晶圓W按照上述順序，藉由鹵素燈HL而進行預加熱之後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而進行閃光加熱處理。
於閃光加熱處理結束之後，閘閥185打開，搬送機器人150自處理腔室6將閃光加熱後之半導體晶圓W搬出。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以自處理腔室6朝向冷卻部140之第2冷卻腔室141之方式回轉。又，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉，並且閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間打開。繼而，搬送機器人150將剛閃光加熱後不久之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141。此時，若第2冷卻腔室141內存在經冷卻處理過之半導體晶圓W之情形時，將該冷卻處理後之半導體晶圓W取出後，將加熱處理後之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141而進行晶圓更換。
於將閃光加熱後之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141之後，閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間關閉。於第2冷卻腔室141中，進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。對第2冷卻腔室141繼續以小供給流量供給氮氣，並且自第2冷卻腔室141以小排氣流量將氣體氛圍排出。
於半導體晶圓W之冷卻處理結束之後，閘閥184再次將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將冷卻處理後之半導體晶圓W自第2冷卻腔室141搬出至搬送腔室170。將半導體晶圓W取出之搬送機器人150以自第2冷卻腔室141朝向第1冷卻腔室131之方式回轉。又，閘閥184將第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間關閉，並且閘閥183將第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間打開。繼而，搬送機器人150將冷卻處理後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131。此時，於在第1冷卻腔室131存在新的未處理之半導體晶圓W之情形時，搬送機器人150將該未處理之半導體晶圓W取出後，將冷卻處理後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131而進行晶圓更換。
於將冷卻處理後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131而將閘閥183關閉之後，將對第1冷卻腔室131之氮氣之供給流量切換為大供給流量，並且將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量。繼而，閘閥181將第1冷卻腔室131與傳載機部101之間打開，交接機器人120將冷卻後之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至傳載機部101，返還給載具C。繼而，將新的未處理之半導體晶圓W自傳載機部101搬入至第1冷卻腔室131內。
如以上般，於「低氧濃度模式」中，第1冷卻腔室131僅作為用以於交接機器人120與搬送機器人150之間交接半導體晶圓W之路徑而使用，另一方面，第2冷卻腔室141僅作為用以將閃光加熱後之半導體晶圓W冷卻之專用之冷卻單元而使用。又，於「低氧濃度模式」中，閘閥182始終關閉，第2冷卻腔室141與曝露於大氣氛圍中之傳載機部101之間不會成為連通狀態。因此，不會由於捲入大氣氛圍而第2冷卻腔室141內之氧濃度急遽地上升，與「高產出量模式」相比較可將第2冷卻腔室141內之氧濃度始終維持得較低。於「低氧濃度模式」中，第2冷卻腔室141內之氧濃度維持為1 ppm以下。因此，於想要將閃光加熱後之半導體晶圓W之冷卻處理以更低氧濃度進行之情形時，「低氧濃度模式」較佳。但是，於「低氧濃度模式」中，由於用以於傳載機部101之交接機器人120與搬送機器人150之間交接半導體晶圓W之路徑僅成為第1冷卻腔室131，故而搬送之產出量較「高產出量模式」降低。
又，於「低氧濃度模式」中，將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131後特定時間之期間，以大供給流量供給氮氣並且以大排氣流量將氣體氛圍排出，藉此，可將伴隨半導體晶圓W之搬入而混入至第1冷卻腔室131內之氧迅速地排出。藉此，可抑制搬送腔室170內之氧濃度上升，更有效果地將第2冷卻腔室141內之氧濃度維持得較低。
另一方面，於「高產出量模式」中，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之兩者作為用以於交接機器人120與搬送機器人150之間交接半導體晶圓W之路徑而使用。又，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之兩者亦作為用以將閃光加熱後之半導體晶圓W冷卻之冷卻單元而使用。於「高產出量模式」中，由於在交接機器人120與搬送機器人150之間交接半導體晶圓W之路徑有2個，故而與「低氧濃度模式」相比較可提高半導體晶圓W之搬送之產出量。因此，於想要以較高之產出量模式進行半導體晶圓W之處理之情形時，「高產出量模式」較佳。
但是，於「高產出量模式」中，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之兩者作為路徑使用而於兩者產生伴隨未處理之半導體晶圓W之搬入之大氣氛圍之混入。於將半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之後特定時間之期間，以大供給流量供給氮氣並且以大排氣流量將氣體氛圍排出，藉此，可將混入至腔室內之氧迅速地排出。儘管如此，「高產出量模式」中之第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之氧濃度較「低氧濃度模式」之專用冷卻單元即第2冷卻腔室141之氧濃度更高。「高產出量模式」中之第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之氧濃度為數ppm～10 ppm。
於第1實施形態中，「高產出量模式」及「低氧濃度模式」之2個搬送模式能夠適當地切換。於要求較高之產出量之情形時設定為「高產出量模式」，於要求更低之氧濃度之冷卻處理之情形時設定為「低氧濃度模式」。具體而言，例如，只要於記述半導體晶圓W之各種處理條件之製程配方中設置旗標進行設定即可。而且，切換為經設定之搬送模式之控制部3根據該搬送模式對交接機器人120及搬送機器人150進行控制而執行半導體晶圓W之搬送。
＜第2實施形態＞ 其次，對本發明之第2實施形態進行說明。第2實施形態之熱處理裝置100之整體構成與第1實施形態相同。又，第2實施形態之熱處理裝置100中之半導體晶圓W之處理順序亦與第1實施形態大致相同。於第1實施形態中，「高產出量模式」及「低氧濃度模式」之2個搬送模式能夠適當地切換，但於第2實施形態中2個搬送模式自動地切換。
於第2實施形態中，根據熱處理部160之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間來切換為「高產出量模式」或「低氧濃度模式」。處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間根據記述各種處理條件之製程配方而判明。控制部3於記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間為特定之閾值以上(例如，80秒以上)之情形時選擇「低氧濃度模式」。又，控制部3於記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間未達該特定之閾值之情形時選擇「高產出量模式」。
於記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間較長之情形時，必然地熱處理裝置100中之產出量亦成為較低者。與產出量無關，根據製程性能之觀點，較佳為於閃光加熱後以更低之氧濃度進行半導體晶圓W之冷卻處理。因此，於記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間為特定之閾值以上之相對較長之情形時，藉由將搬送模式設為「低氧濃度模式」，可於閃光加熱後以更低之氧濃度進行半導體晶圓W之冷卻處理。
另一方面，記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間較短之情形係要求較高之產出量之情形。若保持將搬送模式設為「低氧濃度模式」而提高產出量，則無法充分地確保將未處理之半導體晶圓W搬入至作為路徑使用之第1冷卻腔室131時之氮氣沖洗時間，作為其結果，搬送腔室170內之氧濃度上升。若搬送腔室170內之氧濃度上升，則作為專用之冷卻單元使用之第2冷卻腔室141內之氧濃度亦上升。而且，若想要以「低氧濃度模式」使產出量提高至固定以上，則第2冷卻腔室141內之氧濃度與「高產出量模式」成為相同程度。如此一來，選擇產出量相對較低之「低氧濃度模式」之意義消失。因此，於記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間未達特定之閾值之相對較短之情形時，藉由將搬送模式設為「高產出量模式」，可以較高之產出量處理半導體晶圓W。
如此，於第2實施形態中，根據記述於製程配方中之處理腔室6內之半導體晶圓W之滯留時間，來選擇更佳之搬送模式，並根據該已經選擇之搬送模式執行半導體晶圓W之搬送。
＜第3實施形態＞ 其次，對本發明之第3實施形態進行說明。第3實施形態之熱處理裝置100之整體構成係與第1實施形態相同。又，第3實施形態之熱處理裝置100中之半導體晶圓W之處理順序亦與第1實施形態大致相同。於第1實施形態中，「高產出量模式」及「低氧濃度模式」之2個搬送模式設為能夠適當地切換，但於第3實施形態中，2個搬送模式自動地切換。
於第3實施形態中，基於搬送腔室170內之氧濃度，切換為「高產出量模式」或「低氧濃度模式」。搬送腔室170內之氧濃度係藉由氧濃度計155而測定。控制部3於藉由氧濃度計155測定所得之搬送腔室170內之氧濃度為特定之閾值以上(例如，1.5 ppm以上)之情形時選擇「高產出量模式」。又，控制部3於搬送腔室170內之氧濃度未達該特定之閾值之情形時選擇「低氧濃度模式」。
如上所述，與產出量無關，而根據製程性能之觀點，較佳為於閃光加熱後以更低之氧濃度進行半導體晶圓W之冷卻處理，且宜為「低氧濃度模式」。然而，即便「低氧濃度模式」，若提高產出量，則搬送腔室170內之氧濃度亦上升，難以將作為專用之冷卻單元使用之第2冷卻腔室141內之氧濃度維持為較低。而且，若想以「低氧濃度模式」使產出量提高至固定以上，則第2冷卻腔室141內之氧濃度與「高產出量模式」成為相同程度。如此一來，選擇產出量相對較低之「低氧濃度模式」之意義消失。
因此，於第3實施形態中，於藉由氧濃度計155測定所得之搬送腔室170內之氧濃度未達特定之閾值之情形時選擇「低氧濃度模式」，藉此，於閃光加熱後以更低之氧濃度進行半導體晶圓W之冷卻處理。另一方面，搬送腔室170內之氧濃度為特定之閾值以上之情形時選擇「低氧濃度模式」之意義消失，故而藉由將搬送模式設為「高產出量模式」，而以較高之產出量處理半導體晶圓W。該氧濃度之閾值設定為以「低氧濃度模式」提高產出量，且第2冷卻腔室141內之氧濃度與「高產出量模式」成為相同程度時之搬送腔室170內之氧濃度即可。
如此，於第3實施形態中，基於藉由氧濃度計155測定所得之搬送腔室170內之氧濃度，選擇更佳之搬送模式，按照該已選擇之搬送模式執行半導體晶圓W之搬送。再者，由於搬送模式於批次(成為以同一條件進行同一內容之處理之對象之1組半導體晶圓W)之中途進行切換欠佳，故而，較佳為氧濃度計155之測定於批次間進行。
＜第4實施形態＞ 其次，對本發明之第4實施形態進行說明。第4實施形態之熱處理裝置100之整體構成係與第1實施形態相同。又，第4實施形態之熱處理裝置100中之半導體晶圓W之處理順序亦與第1實施形態大致相同。於第4實施形態中，除了「高產出量模式」及「低氧濃度模式」以外，還設為能夠選擇「污染檢查模式」。
圖13係表示按照「污染檢查模式」之半導體晶圓W之搬送路徑之圖。首先，將未處理之半導體晶圓W以複數片收容於載具C之狀態載置於傳載機部101之負載埠110。繼而，交接機器人120自載具C將半導體晶圓W取出，搬入至對準部230之對準腔室231。其次，交接機器人120自對準腔室231將方向被調整之半導體晶圓W取出，將該半導體晶圓W自傳載機部101搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131。於第1冷卻腔室131中，進行與上述相同之氮氣沖洗，將第1冷卻腔室131內置換為氮氣氛圍。
其次，搬送機器人150將半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至搬送腔室170，搬入至熱處理部160之處理腔室6。搬入至處理腔室6之半導體晶圓W按照上述順序，藉由鹵素燈HL而進行預加熱之後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而進行閃光加熱處理。
於閃光加熱處理結束之後，搬送機器人150將閃光加熱後之半導體晶圓W自處理腔室6搬出至搬送腔室170。繼而，搬送機器人150將剛閃光加熱後不久之半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141。於第2冷卻腔室141中，進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。
於半導體晶圓W之冷卻處理結束之後，交接機器人120將冷卻後之半導體晶圓W自第2冷卻腔室141搬出至傳載機部101，返還給載具C。再者，伴隨半導體晶圓W之搬送之各閘閥之開閉係與第1實施形態中說明之情況相同。
於熱處理裝置100中，例如有時於維護時等進行污染檢查。所謂污染檢查係指對於熱處理裝置100中之處理時產生於半導體晶圓W之金屬污染及顆粒附著之檢查。於污染檢查中，於熱處理裝置100內搬送成為檢查對象之半導體晶圓W執行閃光加熱處理，對處理後之半導體晶圓W進行金屬污染檢查及顆粒附著檢查。此時，若以上述「高產出量模式」搬送半導體晶圓W，則搬送路徑存在2個，故而必須消耗2片作為檢查對象之半導體晶圓W，且檢查亦必須進行2次。若為第4實施形態之「污染檢查模式」，則搬送路徑為1個，故而只要消耗1片作為檢查對象之半導體晶圓W，且進行1次金屬污染檢查及顆粒附著檢查即可。「污染檢查模式」係於熱處理裝置100之維護時等適當地選擇，切換為「污染檢查模式」之控制部3按照圖13所示之搬送順序，控制交接機器人120及搬送機器人150，執行作為檢查對象之半導體晶圓W之搬送。再者，亦於「低氧濃度模式」中搬送路徑為1個，但於第2冷卻腔室141與傳載機部101之間半導體晶圓W不移動，故而無法偵測起因於閘閥182之污染。
＜第5實施形態＞ 其次，對本發明之第5實施形態進行說明。第5實施形態之熱處理裝置100之整體構成係與第1實施形態相同。又，第5實施形態之熱處理裝置100中之半導體晶圓W之處理順序亦與第1實施形態大致相同。於第5實施形態中，設為進而能夠選擇「反射率測定模式」。
圖14係表示按照「反射率測定模式」之半導體晶圓W之搬送路徑之圖。與上述相同，將未處理之半導體晶圓W以複數片收容於載具C之狀態載置於傳載機部101之負載埠110。繼而，交接機器人120自載具C將半導體晶圓W取出，搬入至對準部230之對準腔室231。於對準腔室231中，藉由反射率測定部232而測定半導體晶圓W之表面之反射率。於測定表面之反射率之後，交接機器人120自對準腔室231將半導體晶圓W取出至傳載機部101，將該半導體晶圓W再次返還給載具C。
如此般，於「反射率測定模式」中，將半導體晶圓W不搬入至處理腔室6，而自傳載機部101搬入至對準腔室231，測定晶圓表面之反射率之後，將半導體晶圓W自對準腔室231返回至傳載機部101。由於不將半導體晶圓W搬入至高溫之處理腔室6，故而對於半導體晶圓W未造成熱影響，從而可測定反射率。「反射率測定模式」係視需要而適當地選擇，切換為「反射率測定模式」之控制部3按照圖14所示之搬送順序控制交接機器人120及搬送機器人150，執行半導體晶圓W之搬送。
＜變化例＞ 以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明只要不脫離其主旨，則除了上述以外亦能夠進行各種變更。例如，於第1實施形態之「低氧濃度模式」中，將第1冷卻腔室131設為半導體晶圓W之交接用之路徑，將第2冷卻腔室141設為專用之冷卻單元，但亦可將此情況設為相反之運用。即，亦可將第1冷卻腔室131僅用作用以將閃光加熱後之半導體晶圓W冷卻之專用之冷卻單元，並且將第2冷卻腔室141僅用作用以於交接機器人120與搬送機器人150之間交接半導體晶圓W之路徑。將第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之何者用作路徑(或者，作為冷卻單元)係任意者，例如只要將搬入有以「低氧濃度模式」搬送之批次之最初之半導體晶圓W之冷卻腔室用作路徑，將剩下之另一者用作專用之冷卻單元即可。
又，於上述實施形態中，藉由來自鹵素燈HL之光照射而進行半導體晶圓W之預加熱，但亦可取而代之將保持半導體晶圓W之基座載置於加熱板上，藉由來自該加熱板之熱傳導而將半導體晶圓W預加熱。
又，於上述實施形態中，閃光燈室5具備30根閃光燈FL，但並不限定於此，閃光燈FL之根數可設為任意之數量。又，閃光燈FL並不限定為氙閃光燈，亦可為氪氣閃光燈。又，鹵素燈室4中配備之鹵素燈HL之根數亦並不限定為40根，可設為任意之數量。
又，於上述實施形態中，使用燈絲方式之鹵素燈HL作為1秒以上連續地發光之連續點亮燈進行半導體晶圓W之預加熱，但並不限定於此，亦可代替鹵素燈HL而使用放電型之電弧燈(例如，氙電弧燈)作為連續點亮燈進行預加熱。
又，藉由熱處理裝置100而成為處理對象之基板並不限定於半導體晶圓，亦可為液晶顯示裝置等平板顯示器中使用之玻璃基板或太陽電池用之基板。又，本發明之技術亦可適用於高介電常數閘極絕緣膜(High-k膜)之熱處理、金屬與矽之接合、或多晶矽之結晶化。
3‧‧‧控制部
4‧‧‧鹵素燈室
5‧‧‧閃光燈室
6‧‧‧處理腔室
7‧‧‧保持部
10‧‧‧移載機構
11‧‧‧移載臂
12‧‧‧頂起銷
13‧‧‧水平移動機構
14‧‧‧升降機構
20‧‧‧放射溫度計
41‧‧‧殼體
43‧‧‧反射器
51‧‧‧殼體
52‧‧‧反射器
53‧‧‧燈光放射窗
61‧‧‧腔室側部
62‧‧‧凹部
63‧‧‧上側腔室窗
64‧‧‧下側腔室窗
65‧‧‧熱處理空間
66‧‧‧搬送開口部
68‧‧‧反射環
69‧‧‧反射環
71‧‧‧基台環
72‧‧‧連結部
74‧‧‧基座
75‧‧‧保持板
75a‧‧‧保持面
76‧‧‧導環
77‧‧‧基板支持銷
78‧‧‧開口部
79‧‧‧貫通孔
81‧‧‧氣體供給孔
82‧‧‧緩衝空間
83‧‧‧氣體供給管
84‧‧‧閥
85‧‧‧處理氣體供給源
86‧‧‧氣體排出孔
87‧‧‧緩衝空間
88‧‧‧氣體排出管
89‧‧‧閥
100‧‧‧熱處理裝置
101‧‧‧傳載機部
110‧‧‧負載埠
120‧‧‧交接機器人
120R‧‧‧箭頭
120S‧‧‧箭頭
121‧‧‧機械手
130‧‧‧冷卻部
131‧‧‧第1冷卻腔室
132‧‧‧冷卻板
133‧‧‧石英板
135‧‧‧氧濃度計
140‧‧‧冷卻部
141‧‧‧第2冷卻腔室
150‧‧‧搬送機器人
150R‧‧‧箭頭
151a‧‧‧搬送機械手
151b‧‧‧搬送機械手
155‧‧‧氧濃度計
160‧‧‧熱處理部
170‧‧‧搬送腔室
181‧‧‧閘閥
182‧‧‧閘閥
183‧‧‧閘閥
184‧‧‧閘閥
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣機構
191‧‧‧氣體排出管
192‧‧‧閥
230‧‧‧對準部
231‧‧‧對準腔室
232‧‧‧反射率測定部
250‧‧‧氣體供給部
251‧‧‧供給配管
252‧‧‧質量流量控制器
253‧‧‧氮氣供給源
260‧‧‧排氣部
261‧‧‧排氣管
261a‧‧‧主排氣管
261b‧‧‧輔助排氣管
262‧‧‧輔助閥
263‧‧‧主閥
264‧‧‧排氣機構
C‧‧‧載具
CU‧‧‧箭頭
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係表示本發明之熱處理裝置之俯視圖。 圖2係圖1之熱處理裝置之前視圖。 圖3係表示熱處理部之構成之縱剖視圖。 圖4係表示保持部之整體外觀之立體圖。 圖5係基座之俯視圖。 圖6係基座之剖視圖。 圖7係移載機構之俯視圖。 圖8係移載機構之側視圖。 圖9係表示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。 圖10係表示冷卻部之構成之圖。 圖11係表示按照「高產出量模式」之半導體晶圓之搬送路徑之圖。 圖12係表示按照「低氧濃度模式」之半導體晶圓之搬送路徑之圖。 圖13係表示按照「污染檢查模式」之半導體晶圓之搬送路徑之圖。 圖14係表示按照「反射率測定模式」之半導體晶圓之搬送路徑之圖。

Claims (10)

  1. 一種熱處理裝置，其特徵在於，其係藉由對基板照射閃光而加熱該基板者，且具備： 傳載機部，其具有交接機器人，將未處理之基板搬入至裝置內並且將經處理過之基板搬出至裝置外； 搬送腔室，其具有搬送機器人； 第1冷卻腔室，其連接於上述搬送腔室及上述傳載機部； 第2冷卻腔室，其連接於上述搬送腔室及上述傳載機部； 處理腔室，其連接於上述搬送腔室； 閃光燈，其對收容於上述處理腔室之基板照射閃光而進行加熱；及 控制部，其對上述交接機器人及上述搬送機器人進行控制； 上述控制部係切換為高產出量模式或低氧濃度模式之任一者，而對上述交接機器人及上述搬送機器人進行控制， 上述高產出量模式係將未處理之第1基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第1基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之第1基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第1冷卻腔室，將第1基板冷卻之後搬出至上述傳載機部，並且將未處理之第2基板自上述傳載機部搬入至上述第2冷卻腔室，對上述第2冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第2基板自上述第2冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之第2基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將第2基板冷卻之後搬出至上述傳載機部， 上述低氧濃度模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後經由上述搬送腔室及上述第1冷卻腔室搬出至上述傳載機部。
  2. 如請求項1之熱處理裝置，其中 上述控制部於上述處理腔室內之基板之滯留時間為特定閾值以上之情形時選擇上述低氧濃度模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述高產出量模式。
  3. 如請求項1之熱處理裝置，其更具備測定上述搬送腔室內之氧濃度之氧濃度測定部， 上述控制部於上述搬送腔室內之氧濃度為特定閾值以上之情形時選擇上述高產出量模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述低氧濃度模式。
  4. 如請求項1之熱處理裝置，其中 上述控制部能夠進而切換為污染檢查模式，上述污染檢查模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，將加熱處理後之上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後搬出至上述傳載機部。
  5. 如請求項1之熱處理裝置，其更具備對準腔室，該對準腔室係連接於上述傳載機部，且具有測定基板之反射率之反射率測定部， 上述控制部可進而切換為反射率測定模式，上述反射率測定模式係進而將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述對準腔室，測定上述基板之反射率之後，將上述基板自上述對準腔室返回至上述傳載機部。
  6. 一種熱處理方法，其特徵在於，其係藉由對基板照射閃光而加熱該基板者，且 切換為高產出量模式或低氧濃度模式之任一者而搬送基板， 上述高產出量模式係將未處理之第1基板自傳載機部搬入至第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第1基板自上述第1冷卻腔室經由搬送腔室搬入至處理腔室，對上述處理腔室內之第1基板照射閃光進行加熱之後，將第1基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第1冷卻腔室，將第1基板冷卻之後搬出至上述傳載機部，並且將未處理之第2基板自傳載機部搬入至第2冷卻腔室，對上述第2冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將第2基板自上述第2冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，對上述處理腔室內之第2基板照射閃光進行加熱之後，將第2基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將第2基板冷卻之後搬出至上述傳載機部， 上述低氧濃度模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室 經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，對上述處理腔室內之上述基板照射閃光進行加熱之後，將上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後經由上述搬送腔室及上述第1冷卻腔室搬出至上述傳載機部。
  7. 如請求項6之熱處理方法，其中 於上述處理腔室內之基板之滯留時間為特定之閾值以上之情形時選擇上述低氧濃度模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述高產出量模式。
  8. 如請求項6之熱處理方法，其中 於上述搬送腔室內之氧濃度為特定之閾值以上之情形時選擇上述高產出量模式，於未達上述閾值之情形時選擇上述低氧濃度模式。
  9. 如請求項6之熱處理方法，其能夠進而切換為污染檢查模式， 上述污染檢查模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至上述第1冷卻腔室，對上述第1冷卻腔室供給氮氣而置換為氮氣氛圍之後，將上述基板自上述第1冷卻腔室經由上述搬送腔室搬入至上述處理腔室，對上述處理腔室內之上述基板照射閃光進行加熱之後，將上述基板自上述處理腔室經由上述搬送腔室移交至上述第2冷卻腔室，將上述基板冷卻之後搬出至上述傳載機部。
  10. 如請求項6之熱處理方法，其可進而切換為反射率測定模式， 上述反射率測定模式係將未處理之基板自上述傳載機部搬入至連接於上述傳載機部之對準腔室，測定上述基板之反射率之後，將上述基板自上述對準腔室返回至上述傳載機部。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112420498A (zh) * 2019-08-22 2021-02-26 株式会社斯库林集团 热处理方法以及热处理装置
WO2024066706A1 (zh) * 2022-09-29 2024-04-04 盛美半导体设备(上海)股份有限公司 一种热处理装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6847610B2 (ja) * 2016-09-14 2021-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
US10571337B2 (en) * 2017-05-26 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Thermal cooling member with low temperature control
JP7338977B2 (ja) * 2019-01-29 2023-09-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス ガス検知方法および熱処理装置
JP7221110B2 (ja) 2019-03-28 2023-02-13 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置
JP7470580B2 (ja) * 2020-06-22 2024-04-18 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、基板処理システム及び加熱方法
KR102615845B1 (ko) * 2020-11-19 2023-12-22 세메스 주식회사 지지 유닛 및 기판 처리 장치
US20220322492A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Epitaxial deposition chamber

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024760A1 (fr) * 1995-12-28 1997-07-10 Nippon Sanso Corporation Procede et dispositif de transfert de substrats en plaques minces
JP2000150618A (ja) * 1998-11-17 2000-05-30 Tokyo Electron Ltd 真空処理システム
US6410455B1 (en) * 1999-11-30 2002-06-25 Wafermasters, Inc. Wafer processing system
JP4290389B2 (ja) * 2002-06-03 2009-07-01 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 ランプアニ−ル装置
WO2006090430A1 (ja) * 2005-02-22 2006-08-31 Koyo Thermo Systems Co., Ltd. 半導体熱処理方法及び半導体熱処理装置
CN101151711A (zh) * 2005-03-31 2008-03-26 松下电器产业株式会社 等离子体掺杂方法和设备
US20090065816A1 (en) * 2007-09-11 2009-03-12 Applied Materials, Inc. Modulating the stress of poly-crystaline silicon films and surrounding layers through the use of dopants and multi-layer silicon films with controlled crystal structure
JP5106331B2 (ja) * 2008-09-16 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 基板載置台の降温方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体および基板処理システム
JP2011054679A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
KR101312252B1 (ko) * 2011-12-08 2013-09-25 피에스케이 주식회사 기판 냉각 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 설비
JP6084479B2 (ja) * 2013-02-18 2017-02-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法、熱処理装置およびサセプター
JP2017507338A (ja) * 2014-01-21 2017-03-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 任意の基板上での膜厚測定
WO2016172003A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Applied Materials, Inc. Buffer chamber wafer heating mechanism and supporting robot

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112420498A (zh) * 2019-08-22 2021-02-26 株式会社斯库林集团 热处理方法以及热处理装置
TWI760773B (zh) * 2019-08-22 2022-04-11 日商斯庫林集團股份有限公司 熱處理方法
US11876006B2 (en) 2019-08-22 2024-01-16 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment method and heat treatment apparatus of light irradiation type
WO2024066706A1 (zh) * 2022-09-29 2024-04-04 盛美半导体设备(上海)股份有限公司 一种热处理装置

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Publication number Publication date
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