TWI435391B - 閃光熱處理裝置 - Google Patents

Description

閃光熱處理裝置

本發明係關於一種藉由對半導體晶圓或液晶顯示裝置用玻璃基板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。

於半導體器件之製造製程中，雜質導入係用以使半導體晶圓內形成pn接合之必需之步驟。目前，雜質導入通常藉由離子投入法及其後之退火法而實施。離子投入法係使硼(B)、砷(As)、磷(P)等雜質之元素離子化並利用高加速電壓而使其撞擊至半導體晶圓而物理性地進行雜質注入之技術。所注入之雜質藉由退火處理得以活性化。此時，若退火時間為數秒程度以上，則所投入之雜質會因熱之作用而深度擴散，其結果，有接合深度過度深於所要求之深度而在良好器件之形成方面形成障礙之虞。

因此，作為以極短時間加熱半導體晶圓之退火技術，近年來閃光燈退火(FLA，Flash Lamp Anneal)受到關注。閃光燈退火係藉由使用氬氣閃光燈(以下，當簡稱「閃光燈」時即意為氬氣閃光燈)將閃光照射至半導體晶圓之表面，而僅使注入有雜質之半導體晶圓之表面在極短時間(數毫秒以下)內升溫之熱處理技術。

氬氣閃光燈之放射分光分佈為自紫外區至近紅外區，波長短於先前之鹵素燈，與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大體一致。故而，當自氬氣閃光燈將閃光照射至半導體晶圓時，透射光較少且可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，則可選擇性地僅使半導體晶圓之表面附近升溫。故而，若為利用氬氣閃光燈之極短時間之升溫，則可不會使雜質深度擴散而僅實行雜質活性化。

作為此種使用氬氣閃光燈之熱處理裝置，於US 4649261及WO 2003/085343中揭示有於半導體晶圓之表面側配置閃光燈等脈衝發光燈，且於背面側配置鹵素燈等連續點亮燈，從而藉由其等之組合來進行所需之熱處理者。在其等文獻中所揭示之熱處理裝置中，藉由鹵素燈等對半導體晶圓進行預加熱直至某程度之溫度，其後藉由來自閃光燈之脈衝加熱而使其升溫直至所需之處理溫度。又，於US 2006/291835中揭示有將半導體晶圓載置於加熱板上進行預加熱直至特定之溫度，其後藉由來自閃光燈之閃光照射而使其升溫直至所需之處理溫度的裝置。

於利用如US 2006/291835中所揭示之加熱板預加熱半導體晶圓之情形時，若準確地調節板溫度則可使晶圓溫度之面內分佈比較均一化。尤其是，因US 2006/291835之加熱板係以同心圓狀劃分成複數個區，能夠針對各區調節溫度故可容易地使晶圓溫度之面內分佈均一化。另一方面，於以如US 4649261及WO 2003/085343中所揭示之鹵素燈進行預加熱之情形時，儘管能夠獲得可將半導體晶圓以短時間升溫至比較高的預加熱溫度之製程上之優勢，然而易於產生晶圓周緣部之溫度低於中心部之問題。

圖27A及圖27B係表示組合有閃光燈及預加熱用鹵素燈之先前之熱處理裝置中的半導體晶圓之面內溫度分佈之圖。再者，同圖係在對雜質注入後之半導體晶圓以鹵素燈進行預加熱直至某程度之溫度，並藉由來自閃光燈之閃光照射來進行脈衝加熱處理之後，藉由測定薄片電阻值而求出晶圓到達溫度之結果。如圖27A所示，儘管較半導體晶圓之周緣部而言於內側區域能獲得更良好之溫度分佈均一性，然而周緣部之溫度急遽下降。

為了消除此種周緣部之溫度下降，若增加預加熱時自鹵素燈照射至晶圓周緣部之光量，則如圖27B所示，儘管周緣部之一部分之溫度上升，然而較周緣部而言內側區域之溫度分佈均一性更加會受到損害。而且，半導體晶圓之最外周之端緣部之溫度下降依然未消除。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可使基板之面內溫度分佈均一化之熱處理裝置。

為了解決上述問題，請求項1之發明之特徵在於：其係藉由對基板照射閃光而加熱該基板之熱處理裝置，且包含保持機構，其自下方將基板保持為水平姿勢；閃光燈，其自上方將閃光照射至保持於上述保持機構上之基板；及輔助照射機構，其將光照射至保持在上述保持機構上之基板中的溫度低於其它區域之一部分區域。

又，請求項2之發明係如請求項1之發明之熱處理裝置，其中上述保持機構由石英形成，且進而包含鹵素燈，其自下方對保持於上述保持機構上之基板進行光照射從而預加熱。

又，請求項3之發明係如請求項2之發明之熱處理裝置，其中上述輔助照射機構含有雷射光照射機構，其自下方將雷射光照射至保持於上述保持機構上之基板之上述一部分區域。

又，請求項4之發明係如請求項3之發明之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構包含：雷射光射出部，其配置在保持於上述保持機構上之基板之中心正下方，且朝向該基板之周緣部射出雷射光；及轉動部，其使上述雷射光射出部以上述基板之中心線為轉動中心進行轉動。

又，請求項5之發明係如請求項4之發明之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構進而包含升降部，其使藉由上述轉動部而轉動之上述雷射光照射機構沿著上下方向往復移動。

又，請求項6之發明係如請求項3之發明之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構包含雷射光掃描部，其使射出之雷射光在保持於上述保持機構上之基板之面內進行掃描。

又，請求項7之發明係如請求項2之發明之熱處理裝置，其中上述輔助照射機構含有電弧光照射機構，其朝向保持於上述保持機構上之基板之周緣部以圓環狀照射電弧光。

又，請求項8之發明之特徵在於：其係藉由對基板照射閃光而加熱該基板之熱處理裝置，且包含腔室，其收容基板；保持機構，其於上述腔室內自下方將基板保持為水平姿勢；閃光燈，其自上方將閃光照射至保持於上述保持機構上之基板；輔助照射機構，其將光照射至保持在上述保持機構上之基板中的溫度低於其它區域之一部分區域之下表面；及反射部，其將自上述輔助照射機構照射且經上述基板之下表面反射之反射光進而反射，並使其到達上述一部分區域。

又，請求項9之發明係如請求項8之發明之熱處理裝置，其中經上述基板之下表面反射之反射光入射至上述反射部之入射角為0°。

又，請求項10之發明係如請求項8之發明之熱處理裝置，其中進而包含角度調整機構，其對經上述基板之下表面反射之反射光入射至上述反射部之入射角進行調整。

又，請求項11之發明係如請求項8之發明之熱處理裝置，其中上述反射部係經鏡面加工之上述腔室之內壁面之一部分。

又，請求項12之發明係如請求項8之發明之熱處理裝置，其中上述輔助照射機構含有雷射光照射機構，其自下方將雷射光照射至保持於上述保持機構上之基板之上述一部分區域。

又，請求項13之發明係如請求項12之發明之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構包含：雷射光射出部，其配置在保持於上述保持機構上之基板之中心正下方，且朝向該基板之周緣部射出雷射光，及轉動部，其使上述雷射光射出部以上述基板之中心線為轉動中心進行轉動；且上述反射部係以圓環狀形成於上述基板之外側下方。

又，請求項14之發明係如請求項13之發明之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構進而包含升降部，其使藉由上述轉動部而轉動之上述雷射光射出部沿著上下方向往復移動。

又，請求項15之發明係如請求項8至14中任一項之發明之熱處理裝置，其中上述保持機構由石英形成，且進而包含鹵素燈，其對保持於上述保持機構上之基板自下方進行光照射而預加熱。

根據請求項1至請求項7之發明，因包含將光照射至保持於保持機構上之基板中的溫度低於其它區域之一部分區域之輔助照射機構，故可使該一部分區域升溫而使基板整體之面內溫度分佈均一化。

尤其是，根據請求項2之發明，其包含自下方對保持於石英之保持機構上之基板進行光照射而預加熱之鹵素燈，從而即便在由於預加熱而產生溫度低於其它區域之一部分區域時亦可消除該溫度分佈之不均一性。

尤其是，根據請求項4之發明，因包含配置在保持於保持機構上之基板之中心正下方，且朝向該基板之周緣部射出雷射光之雷射光射出部、及使雷射光射出部以基板之中心線為轉動中心進行轉動之轉動部，故當基板之周緣部之溫度低於其它區域之溫度時，可使該周緣部升溫而使基板之面內溫度分佈均一化。

尤其是，根據請求項5之發明，因包含使藉由轉動部而轉動之雷射光照射機構沿著上下方向往復移動之升降部，故可擴大基板之周緣部之雷射光照射區域之寬度。

尤其是，根據請求項6之發明，因包含使射出之雷射光在保持於保持機構上之基板之面內進行掃描之雷射光掃描部，故可於基板面內將雷射光照射至溫度低於其它區域之任意一部分區域，並可使該一部分區域升溫從而使基板之面內溫度分佈均一化。

又，根據請求項8至15之發明，因包含將自輔助照射機構照射且經基板之下表面反射之反射光進而反射並使其到達溫度低於其它區域之一部分區域之反射部，故可使該一部分區域升溫從而使基板整體之面內溫度分佈均一化。

尤其是，根據請求項9之發明，因經基板之下表面反射之反射光入射至反射部之入射角為0°，故可使反射光準確地到達已被輔助照射機構照射有光之一部分區域。

尤其是，根據請求項10之發明，因包含對經基板之下表面反射之反射光入射至反射部之入射角進行調整之角度調整機構，故可對來自反射部之反射光到達位置進行微調整從而更高精度地使基板之面內溫度分佈均一化。

尤其是，根據請求項11之發明，因反射部係經鏡面加工之腔室之內壁面之一部分，故無需專用反射部之設置空間，並且可使熱處理裝置之構成簡化。

尤其是，根據請求項13之發明，因包含配置在保持於保持機構上之基板之中心正下方且朝向該基板之周緣部射出雷射光之雷射光射出部、及使雷射光射出部以基板之中心線為轉動中心進行轉動之轉動部，且反射部係以圓環狀形成於基板之外側下方，故當基板之周緣部之溫度低於其它區域之溫度時，可使該周緣部升溫從而使基板之面內溫度分佈均一化。

尤其是，根據請求項14之發明，因包含使藉由轉動部而轉動之雷射光射出部沿著上下方向往復移動之升降部，故可擴大基板之周緣部之雷射光照射區域之寬度。

尤其是，根據請求項15之發明，其包含對保持於石英之保持機構上之基板自下方進行光照射而預加熱之鹵素燈，從而即便在由於預加熱而產生溫度低於其它區域之一部分區域時亦可消除該溫度分佈之不均一性。

以下，參照圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。

<第1實施形態>

圖1係表示本發明第1實施形態之熱處理裝置1之構成之縱剖面圖。本實施形態之熱處理裝置1係藉由對作為基板之Φ 300 mm之圓板形狀半導體晶圓W進行閃光照射而加熱該半導體晶圓W的閃光燈退火裝置。在搬入至熱處理裝置1中之前，於半導體晶圓W中注入有雜質，藉由熱處理裝置1之加熱處理而對所注入之雜質實行活性化處理。

熱處理裝置1包含收容半導體晶圓W之腔室6、內設有複數個閃光燈FL(Flash Lamp)之閃光加熱部5、內設有複數個鹵素燈HL(Halogen Lamp)之鹵素加熱部4、及快門機構2。於腔室6之上側設有閃光加熱部5，並且於下側設有鹵素加熱部4。又，熱處理裝置1中，於腔室6之內部包含將半導體晶圓W保持為水平姿勢之保持部7、及於保持部7與裝置外部之間進行半導體晶圓W之交付之移載機構10。進而，熱處理裝置1包含對快門機構2、鹵素加熱部4、閃光加熱部5及設於腔室6內的各動作機構進行控制而執行半導體晶圓W之熱處理的控制部3。

腔室6係藉由在筒狀之腔室側部61之上下安裝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，於上側開口安裝上側腔室窗63而閉塞，於下側開口安裝下側腔室窗64而閉塞。構成腔室6之頂部之上側腔室窗63係由石英而形成之圓板形狀構件，且作為使自閃光加熱部5射出之光透過腔室6內之石英窗而發揮功能。又，構成腔室6之底部之下側腔室窗64亦係由石英而形成之圓板形狀構件，且作為使來自鹵素加熱部4之光透過腔室6內之石英窗而發揮功能。

又，於腔室側部61之內側之壁面之上部安裝有反射環68，於下部安裝有反射環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之上側嵌入而安裝。另一方面，下側之反射環69係藉由自腔室側部61之下側嵌入並利用省略圖示之螺釘固定而安裝。即，反射環68、69均係裝卸自由地安裝於腔室側部61者。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所圍成之空間被規定為熱處理空間65。

藉由於腔室側部61安裝反射環68、69，而於腔室6之內壁面形成凹部62。即，形成由腔室側部61之內壁面中之未安裝有反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、及反射環69之上端面所圍成的凹部62。凹部62係沿著水平方向以圓環狀形成於腔室6之內壁面，且包圍保持半導體晶圓W之保持部7。

腔室側部61及反射環68、69係由強度與耐熱性優良之金屬材料(例如，不鏽鋼)而形成。又，反射環68、69之內周面藉由電解鍍鎳而形成為鏡面。

又，於腔室側部61上，形設有用以對腔室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連通連接於凹部62之外周面。故而，當閘閥185將搬送開口部66開放時，可進行自搬送開口部66通過凹部62向熱處理空間65之半導體晶圓W之搬入、及自熱處理空間65之半導體晶圓W之搬出。又，若閘閥185將搬送開口部66封閉，則腔室6內之熱處理空間65形成為密閉空間。

又，於腔室6之內壁上部形設有將處理氣體(本實施形態中為氮氣(N₂ ))供給至熱處理空間65之氣體供給孔81。氣體供給孔81形設於較凹部62更上側之位置，亦可設於反射環68上。氣體供給孔81經由以圓環狀形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間82而連通連接於氣體供給管83。氣體供給管83連接於氮氣供給源85。又，於氣體供給管83之路徑途中介插有閥84。若閥84開放，則氮氣自氮氣供給源85送給至緩衝空間82。流入至緩衝空間82之氮氣，以於流體阻抗小於氣體供給孔81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。

另一方面，於腔室6之內壁下部形設有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出孔86。氣體排出孔86係形設於較凹部62更下側之位置，亦可設於反射環69上。氣體排出孔86經由以圓環狀形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間87而連通連接於氣體排出管88。氣體排出管88連接於排氣部190。又，於氣體排出管88之路徑途中介插有閥89。若閥89開放，則熱處理空間65之氣體自氣體排出孔86經過緩衝空間87而向氣體排出管88排出。再者，氣體供給孔81及氣體排出孔86可沿著腔室6之外周方向設置有複數個，亦可為狹縫狀。又，氮氣供給源85及排氣部190可為設於熱處理裝置1上之機構，亦可為設置有熱處理裝置1之工廠之實體。

又，於搬送開口部66之前端亦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經由閥192而連接於排氣部190。藉由將閥192開放，而經由搬送開口部66排出腔室6內之氣體。

圖2係保持部7之立體圖。保持部7係包含晶座70及保持板74而構成。晶座70係由石英而形成，且係藉由在圓環形狀之環部71上立設複數個爪部72(本實施形態中為4根)而構成。圖3係保持板74之俯視圖。保持板74係由石英形成之圓形平板狀構件。保持板74之直徑大於半導體晶圓W之直徑。即，保持板74具有大於半導體晶圓W之平面尺寸。於保持板74之上表面立設有複數個凸塊75。於本實施形態中，沿著與保持板74之外周圓為同心圓之周邊上每60°立設有1根凸塊75，共計有6根凸塊75。配置有6根凸塊75之圓之徑長(相對向之凸塊75間之距離)大於半導體晶圓W之徑長，本實施形態中為Φ 280 mm。各凸塊75係由石英形成之支撐銷。再者，凸塊75之個數並不限於6根，只要為可穩定地支撐半導體晶圓W之3根以上即可。

又，於保持板74之上表面，與6根凸塊75為同心圓狀地立設有複數個(本實施形態中為5個)導銷76。配置有5個導銷76之圓之徑長略微大於半導體晶圓W之徑長。各導銷76由石英形成。再者，亦可設置形成有以朝向上側擴展之方式而與水平面形成特定角度之錐面的圓環狀構件，來代替該等複數個導銷76。

藉由將環部71載置於凹部62之底面，而使晶座70安裝於腔室6內。而且，保持板74載置於安裝在腔室6內之晶座70之爪部72上。搬入至腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置在保持於晶座70上之保持板74之上。

圖4係將半導體晶圓W載置於保持板74上時之凸塊75附近放大表示之圖。於晶座70之各爪部72上立設有支撐棒73。藉由將支撐棒73之上端部嵌合於穿設在保持板74之下表面之凹部，可將保持板74無位置偏移地保持在晶座70上。

又，凸塊75及導銷76亦係嵌著且立設於穿設在保持板74之上表面之凹部。立設於保持板74之上表面之凸塊75及導銷76之上端自該上表面突出。半導體晶圓W藉由立設於保持板74上之複數個凸塊75而以點接觸之方式受到支撐從而載置於保持板74上。自凸塊75之上端之高度位置至保持板74之上表面的距離為0.5 mm以上3 mm以下(本實施形態中為1 mm)。從而，半導體晶圓W藉由複數個凸塊75而自保持板74之上表面隔開0.5 mm以上3 mm以下之間隔地受到支撐。又，導銷76之上端之高度位置高於凸塊75之上端，且藉由複數個導銷76可防止半導體晶圓W之水平方向之位置偏移。再者，亦可將凸塊75及導銷76與保持板74一體地由石英進行加工。

又，當設置形成有上述錐面之圓環狀構件來代替導銷76時，藉由該圓環狀構件可防止半導體晶圓W之水平方向之位置偏移。而且，保持板74之上表面中之至少與支撐於複數個凸塊75上之半導體晶圓W相對向之區域為平面。該情形時，半導體晶圓W藉由複數個凸塊75而與保持板74之該平面隔開0.5 mm以上3 mm以下之間隔地受到支撐。

又，如圖2及圖3所示，於保持板74上，上下貫通地形成有開口部78及缺口部77。缺口部77係為了供使用有熱電偶之接觸式溫度計130之探針前端部穿過而設置。另一方面，開口部78係為了使放射溫度計120接收自保持於保持板74上之半導體晶圓W之下表面放射之放射光(紅外光)而設置。

圖5係移載機構10之俯視圖。又，圖6係移載機構10之側視圖。移載機構10包含2根移載臂11。移載臂11形成為沿著大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各移載臂11上立設有2根頂升銷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使一對移載臂11對於保持部7在進行半導體晶圓W之移載之移載動作位置(圖5之實線位置)、與俯視時與保持於保持部7上之半導體晶圓W不重疊之退避位置(圖5之二點鏈線位置)之間水平移動。作為水平移動機構13，可藉由單個馬達使各移載臂11分別旋動，亦可使用連桿機構藉由1個馬達使一對移載臂11連動而進行旋動。

又，一對移載臂11藉由升降機構14而與水平移動機構13一併升降移動。若升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置上升，則共計4根頂升銷12會通過穿設於保持板74上之貫通孔79(參照圖2、3)，且頂升銷12之上端自保持板74之上表面突出。另一方面，升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置下降而將頂升銷12自貫通孔79抽出，若水平移動機構13使一對移載臂11以將其打開之方式進行移動則各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置係晶座70之環部71之正上方。因環部71載置於凹部62之底面，故移載臂11之退避位置成為凹部62之內側。再者，於設有移載機構10之驅動部(水平移動機構13及升降機構14)之部位附近亦設有省略圖示之排氣機構，且以移載機構10之驅動部周邊之環境氣體排出至腔室6之外部之方式而構成。

返回圖1，設於腔室6上方之閃光加熱部5係於殼體51之內側包括含有複數根(本實施形態中為30根)氬氣閃光燈FL之光源、及以覆蓋該光源上方之方式設置之反射器52而構成。又，於閃光加熱部5之殼體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光加熱部5之底部之燈光放射窗53係由石英而形成之板狀石英窗。藉由將閃光加熱部5設置於腔室6之上方，使得燈光放射窗53與上側腔室窗63相對向。閃光燈FL自腔室6之上方將閃光經由燈光放射窗53及上側腔室窗63而照射至熱處理空間65。

複數個閃光燈FL之各個係具有長形之圓筒形狀之棒狀燈，且以各者之長度方向沿著保持於保持部7上之半導體晶圓W之主表面(即沿著水平方向)相互平行之方式平面狀地排列。藉此，藉由閃光燈FL之排列所形成之平面亦為水平面。

圖7係表示閃光燈FL之驅動電路之圖。如同圖所示，串列連接有電容器93、線圈94、閃光燈FL、及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘雙極電晶體)96。又，如圖7所示，控制部3包含脈衝產生器31及波形設定部32，並且連接於輸入部33。可採用鍵盤、鼠標、觸控面板等各種公知之輸入機器來作為輸入部33。波形設定部32根據來自輸入部33之輸入內容來設定脈衝信號之波形，脈衝產生器31根據該波形而產生脈衝信號。

閃光燈FL包含於其內部封入氬氣且於其兩端部配設有陽極及陰極之棒狀玻璃管(放電管)92、及附設於該玻璃管92之外周面上之觸發電極91。電容器93藉由電源單元95而施加有特定之電壓，並充電有對應於該施加電壓之電荷。又，可自觸發電路97向觸發電極91施加高電壓。觸發電路97向觸發電極91施加電壓之時序係藉由控制部3進行控制。

IGBT96係於閘極部設置有MOSFET(Metal OxIde Semiconductor Fleld effect transIstor，金屬-氧化層-半導體-場效晶體管)之雙極電晶管，且係適於處理大電力之開關元件。自控制部3之脈衝產生器31向IGBT96之閘極施加脈衝信號。若向IGBT96之閘極施加特定值以上之電壓(高電壓)則IGBT96變為接通狀態，若施加未達特定值之電壓(低電壓)則IGBT96變為斷開狀態。如此，含有閃光燈FL之驅動電路藉由IGBT96而接通、斷開。藉由IGBT96之接通斷開而斷繼續續地進行與閃光燈FL對應之電容器93之連接。

即便於電容器93已充電之狀態下IGBT96為接通狀態而向玻璃管92之兩端電極施加高電壓，因氬氣係電性絕緣體，故於通常狀態下玻璃管92內亦不會流過電流。然而，於觸發電路97向觸發電極91施加高電壓而破壞絕緣之情形時，藉由兩端電極間之放電而使玻璃管92內瞬間流過電流，藉由此時之氬原子或分子之激發而放射出光。

又，圖1之反射器52係以覆蓋複數個閃光燈FL整體之方式設於其等之上方。反射器52之基本功能係將自複數個閃光燈FL射出之光反射至保持部7之側。反射器52係由鋁合金板形成，且其表面(面對閃光燈FL之側之面)藉由電漿處理而實施粗面化加工從而呈現緞光紋路。

在設於腔室6下方之鹵素加熱部4之內部設有複數根(本實施形態中為40根)鹵素燈HL。複數個鹵素燈HL自腔室6之下方經由下側腔室窗64而向熱處理空間65進行光照射。圖8係表示複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。本實施形態中，於上下2段分別各配設有20根鹵素燈HL。各鹵素燈HL係具有長形之圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段之各20根鹵素燈HL係以各者之長度方向沿著保持於保持部7上之半導體晶圓W之主表面(即沿著水平方向)相互平行的方式而排列。藉此，上段、下段之藉由鹵素燈HL之排列所形成之平面均為水平面。

又，如圖8所示，上段、下段中，與保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部對向之區域中之鹵素燈HL之配設密度均高於與其中央部對向之區域。即，上下段之端部側之鹵素燈HL之配設間距均短於燈排列之中央部。故而，可對藉由來自鹵素加熱部4之光照射之加熱時易於發生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部照射更多之光量。

又，包含上段之鹵素燈HL之燈群與包含下段之鹵素燈HL之燈群以呈格子狀交差之方式排列。即，以上段之各鹵素燈HL之長度方向與下段之各鹵素燈HL之長度方向正交之方式配設有共計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熱化並發光之燈絲方式之光源。於玻璃管之內部，封入有在氮氣或氬氣等惰性氣體內微量導入有鹵元素(碘、溴等)之氣體。藉由導入鹵元素，可一方面抑制燈絲之折損一方面將燈絲之溫度設定為高溫。故而，鹵素燈HL具有與通常之白熱電燈相比壽命更長且可連續地照射強光之特性。又，鹵素燈HL為棒狀燈故壽命長，藉由使鹵素燈HL沿著水平方向配置可使得向上方之半導體晶圓W之放射效率優良。

又，於第1實施形態中，於保持部7之下方設有輔助照射部40。圖9係表示第1實施形態之輔助照射部40之構成之圖。於圖9中，為了便於圖示，將鹵素加熱部4及腔室6之構成簡化描繪。輔助照射部40包含雷射單元41、雷射光射出部45及轉動馬達44。第1實施形態之雷射單元41係輸出為80 W~120 W之輸出非常高之半導體雷射，且放射出波長為800 nm~820 nm之可見光雷射。自雷射單元41放射出之雷射光藉由光纖42而被導引向透鏡43。自透鏡43射出之雷射光入射至雷射光射出部45。

雷射光射出部45係由石英而形成之大致棒狀光學構件。雷射光射出部45係包含沿著鉛直方向設置之導光部45b及朝向斜上方設置之投光部45a而構成。雷射光射出部45配置於保持於保持部7上之半導體晶圓W之中心正下方。具體而言，沿著於鉛直方向上貫穿於由保持部7保持為水平姿勢之半導體晶圓W之中心之中心線CX而設有導光部45b，且於該導光部45b之上端朝向斜上方設有投光部45a。

雷射光射出部45可藉由設於鹵素加熱部4下方之轉動馬達44以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。本實施形態之轉動馬達44係馬達軸為中空之中空馬達，且導光部45b之下端通插於該中空部分。而且，於與導光部45b之下端面對向之位置配置有透鏡43。

導光部45b之上端側貫通鹵素加熱部4之底壁、及省略圖示之鹵素燈HL用之反射器。於導光部45b貫通於鹵素加熱部4之底壁之部位亦可設置軸承。導光部45b進而穿過鹵素燈HL之配置之間隙，其上端以位於至少較上段之鹵素燈HL更上側之位置之方式而設置。而且，於導光部45b之上端朝向斜上方(使形成中心線CX之角度未達90°)連設有投光部45a。故而，當雷射光射出部45轉動時，亦可防止投光部45a與鹵素燈HL之接觸。再者，可使投光部45a與導光部45b由石英構件一體地形成，亦可接著有另一構件。

自雷射單元41放射出且自透鏡43入射至雷射光射出部45之導光部45b之雷射光經導光部45b之上端反射並自投光部45a朝向保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部射出。而且，轉動馬達44使雷射光射出部45以中心線CX為轉動中心進行轉動，藉此使得雷射光之照射點於半導體晶圓W之周緣部旋轉。再者，關於輔助照射部40對於半導體晶圓W之周緣部之雷射光照射，進而於下文中描述。

返回圖1，熱處理裝置1中，於鹵素加熱部4及腔室6之側方設有快門機構2。快門機構2包含快門板21及滑動驅動機構22。快門板21係對於鹵素光不透明之板，例如由鈦(Ti)形成。滑動驅動機構22使快門板21沿著水平方向滑動地移動，且使快門板21插拔於鹵素加熱部4與保持部7之間的遮光位置。若滑動驅動機構22使快門板21前進，則快門板21插入至腔室6與鹵素加熱部4之間的遮光位置(圖1之二點鏈線位置)，從而阻隔下側腔室窗64與複數個鹵素燈HL。藉此，阻斷自複數個鹵素燈HL射向熱處理空間65之保持部7的光。相反，若滑動驅動機構22使快門板21後退，則快門板21自腔室6與鹵素加熱部4之間的遮光位置退出，從而下側腔室窗64之下方開放。再者，雷射光射出部45以投光部45a之高度位置為較快門板21之遮光位置更下方之位置的方式而設置。故而，雷射光射出部45不會成為快門板21之進退移動之阻礙。

又，控制部3控制設於熱處理裝置1中之上述各種動作機構。作為控制部3之硬件之構成係與一般電腦相同。即，控制部3包含進行各種運算處理之CPU(Central Processing Unit，中央處理器)、儲存基本程式之讀出專用記憶體即ROM(Read-Only Memory，唯讀記憶體)、儲存各種資訊之讀寫自由記憶體即RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及儲存有控制用軟件或資料等之磁碟而構成。控制部3之CPU實行特定之處理程式，藉此進行熱處理裝置1中之處理。又，如圖7所示，控制部3包含脈衝產生器31及波形設定部32。如上所述，根據來自輸入部33之輸入內容，波形設定部32設定脈衝信號之波形，藉此，脈衝產生器31將脈衝信號輸出至IGBT96之閘極。

除上述之構成以外，為了防止在半導體晶圓W之熱處理時由於自鹵素燈HL及閃光燈FL所產生之熱能而造成鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6之過剩之溫度上升，熱處理裝置1中還具有各種冷卻用之構造。例如，於腔室6之壁體上設有水冷管(省略圖示)。又，鹵素加熱部4及閃光加熱部5形成為內部形成氣流而排熱之空冷構造。又，亦向上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙供給空氣，使閃光加熱部5及上側腔室窗63冷卻。

其次，對熱處理裝置1中之半導體晶圓W之處理順序進行說明。此處作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。該雜質之活性化係藉由利用熱處理裝置1之閃光照射加熱處理(退火)而實行。以下所說明之熱處理裝置1之處理順序係藉由控制部3控制熱處理裝置1之各動作機構而進行。

首先，用以供氣之閥84開放，並且排出用閥89、192開放從而開始對腔室6內進行供氣排氣。若閥84開放，則氮氣自氣體供給孔81供給至熱處理空間65。又，若閥89開放，則腔室6內之氣體自氣體排出孔86排出。藉此，自腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣流向下方，並自熱處理空間65之下部排出。

又，藉由閥192之開放，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，使得移載機構10之驅動部周邊之環境氣體亦排出。再者，於熱處理裝置1中之半導體晶圓W進行熱處理時，氮氣持續地供給至熱處理空間65，其供給量根據處理步驟適當地變更。

繼而，閘閥185打開且搬送開口部66開放，離子注入後之半導體晶圓W藉由裝置外部之搬送機器人而經由搬送開口部66搬入至腔室6內之熱處理空間65。藉由搬送機器人而搬入之半導體晶圓W進入至保持部7之正上方位置而停止。而且，藉由移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動而上升至移載動作位置，頂升銷12通過貫通孔79而自保持板74之上表面突出並接收半導體晶圓W。

在半導體晶圓W載置於頂升銷12上之後，搬送機器人自熱處理空間65退出，藉由閘閥185封閉搬送開口部66。而且，藉由一對移載臂11之下降，半導體晶圓W自移載機構10交付至保持部7之保持板74且以水平姿勢自下方受到保持。圖10係表示保持有半導體晶圓W之保持板74之圖。半導體晶圓W藉由6根凸塊75以點接觸之方式受到支撐，自保持板74之上表面隔開0.5 mm以上3 mm以下之間隔(本實施形態中為1 mm)地受到保持。從而，於半導體晶圓W之下表面與保持板74之上表面之間夾有厚度為1 mm之氣體層。下降至保持板74之下方之一對移載臂11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藉由由石英形成之保持部7以水平姿勢自下方保持之後，鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL同時點亮。自鹵素燈HL射出之鹵素光透過由石英形成之下側腔室窗64及保持板74而自半導體晶圓W之背面照射。因受到來自鹵素燈HL之光照射，半導體晶圓W被預加熱而使得溫度上升。再者，因移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故不會成為藉由鹵素燈HL加熱之阻礙。

於藉由鹵素燈HL進行加熱時，半導體晶圓W之溫度藉由接觸式溫度計130而測定。即，內設有熱電偶之接觸式溫度計130經由保持板74之開口部77而與保持於保持部7上之半導體晶圓W之下表面接觸，從而測定升溫中之晶圓溫度。所測定出之半導體晶圓W之溫度傳遞至控制部3。控制部3對藉由來自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否已到達特定之預加熱溫度T1進行監控。預加熱溫度T1設定為不會使添加於半導體晶圓W中之雜質因熱而擴散之200℃~800℃程度，較佳為350℃~600℃程度(本實施之形態中為600℃)。再者，於藉由來自鹵素燈HL之光照射而使半導體晶圓W升溫時，不利用放射溫度計120進行溫度測定。其原因在於自鹵素燈HL照射之鹵素光係作為干擾光而入射至放射溫度計120，故無法進行準確之溫度測定。

然而，發現有於預加熱中之半導體晶圓W上周緣部之溫度容易低於中心部分之傾向。作為產生此種現象之原因，認為係在來自半導體晶圓W之周緣部之熱放射、與相對低溫之保持板74之間產生於半導體晶圓W之周緣部附近之對流、或自半導體晶圓W之周緣部向保持板74之熱傳導等。

故而，鹵素加熱部4中之鹵素燈HL之配設密度係以如下方式構成，與半導體晶圓W之周緣部對向之區域高於與其中央部對向之區域，使得朝向半導體晶圓W之周緣部之光量多於朝向其中心部的光量。又，因安裝於腔室側部61之反射環69之內周面形成為鏡面，故亦藉由反射環69之內周面而使朝向半導體晶圓W之周緣部反射之光量變多。

即便以上述方式使照射至半導體晶圓W之周緣部之鹵素光量多於照射至中心部者，依然難以消除半導體晶圓W之周緣部中之溫度下降。該傾向隨著鹵素燈HL與保持於保持部7上之半導體晶圓W之距離的變大而變得顯著。又，若自鹵素加熱部4照射至半導體晶圓W之周緣部之光量進而增加，則如圖27B所示，亦會進而損害面內溫度分佈之均一性。

故而，於第1實施形態中，在保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部設有追加進行光照射之輔助照射部40。輔助照射部40之雷射單元41係將波長為800 nm~820 nm之可見光雷射以80 W~120 W之輸出而放射出。自雷射單元41放射出且藉由光纖42而被導引向透鏡43之雷射光自透鏡43入射至雷射光射出部45之導光部45b。

圖11係表示第1實施形態之雷射光射出部45中之雷射光之光路的圖。自透鏡43朝向鉛直方向上方射出雷射光，且該雷射光直接垂直地入射至導光部45b之下端面。於沿著鉛直方向而設置之導光部45b內，所入射之雷射光朝著鉛直方向上方，即沿著導光部45b之長度方向直線前進。而且，朝著鉛直方向上方直線前進之雷射光經形成於導光部45b上端之傾斜面45c全反射，且其光路朝向斜上方彎曲。此處，雷射光，如圖11之虛線所示，以朝向保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部之方式進行反射。而且，經傾斜面45c全反射之雷射光自投光部45a朝向保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部射出。

自雷射光射出部45之投光部45a射出之波長為800 nm~820 nm之可見光雷射係透過石英之保持部7而到達半導體晶圓W之背面周緣部。另一方面，藉由鹵素加熱部4升溫至某程度之矽之半導體晶圓W吸收波長為800 nm~820 nm之雷射光。從而，自雷射光射出部45射出之雷射光照射至半導體晶圓W之周緣部且被吸收，使該照射區域之溫度上升。

又，於第1實施形態中，一方面自雷射光射出部45朝向半導體晶圓W之周緣部射出雷射光，一方面如圖9之箭頭AR9所示，轉動馬達44使雷射光射出部45以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。其結果，如圖12所示，自雷射光射出部45射出之雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪圓形軌道之方式進行旋轉。再者，轉動馬達44使雷射光射出部45轉動之轉數為5轉/秒~200轉/秒(本實施之形態中為20轉/秒)。

藉此，於預加熱階段中將雷射光照射至溫度已相對下降之半導體晶圓W之周緣部，使該周緣部升溫而使面內溫度分佈之均一性提高。再者，開始自雷射光射出部45進行雷射光照射之時序，可為與點亮鹵素燈HL同時，亦可為點亮鹵素燈HL後經過特定時間之後。

於半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1並經過特定時間之時點，閃光燈FL進行閃光照射。當閃光燈FL進行閃光照射時，預先藉由電源單元95將電荷貯存於電容器93中。而且，在電容器93中貯存有電荷之狀態下，自控制部3之脈衝產生器31將脈衝信號輸出至IGBT96。

脈衝產生器31所輸出之脈衝信號之波形可藉由將以脈衝寬度之時間(接通時間)與脈衝間隔之時間(斷開時間)為參數依序設定之方案(recipe)自輸入部33輸入而規定。若操作人員將記述有此種參數之方案自輸入部33輸入至控制部3，隨之，控制部3之波形設定部32設定反覆接通斷開之脈衝波形。而且，脈衝產生器31按照藉由波形設定部32所設定之脈衝波形而輸出脈衝信號。其結果，向IGBT96之閘極施加反覆接通斷開之波形的脈衝信號，IGBT96之接通斷開驅動得到控制。

又，與自脈衝產生器31輸出之脈衝信號變為打開之時序同步，控制部3控制觸發電路97並向觸發電極91施加高電壓。藉此，當輸入至IGBT96之閘極之脈衝信號為接通時玻璃管92內之兩端電極間必定流過電流，藉由此時之氬原子或分子之激發而放射出光。藉由自控制部3將脈衝信號輸出至IGBT96之閘極、並且與該脈衝信號變為打開之時序同步地向觸發電極91施加觸發電壓，使得含有閃光燈FL之電路中流過鋸齒波形之電流。即，在輸入至IGBT96之閘極之脈衝信號接通時，閃光燈FL之玻璃管92內流過之電流值增加，而在斷開時電流值減少。再者，與各脈衝對應之各個電流波形係藉由線圈94之常數而規定。

因含有閃光燈FL之電路中流過電流而使閃光燈FL發光。閃光燈FL之發光強度與閃光燈FL中所流通之電流大致成正比。其結果，閃光燈FL之發光強度之時間波形亦接近鋸齒波形，以此種強度波形對保持於保持部7上之半導體晶圓W進行閃光照射。

此處，於不使用IGBT96等之開關元件而使閃光燈FL發光之情形時，貯存於電容器93中之電荷在1次發光時瞬間消耗。故而，閃光燈FL之發光強度之波形變為急遽上升急遽下降之寬度為0.1毫秒至10毫秒程度之單脈衝。

對此，如本實施形態所示，藉由在電路中連接IGBT96而將脈衝信號輸出至該閘極，使得該電路藉由IGBT96而斷斷續續地接通斷開，自電容器93流通至閃光燈FL之電流受到斬波控制。其結果，可以說，藉由閃光燈FL之發光受到斬波控制，貯存於電容器93中之電荷由閃光燈FL斷斷續續地放電而被分割並消耗，在極短時間之間閃光燈FL反覆點亮熄滅。然而，於流通至閃光燈FL之電流值完全變為「0」之前，下一脈衝施加至IGBT96之閘極而使電流值再度增加。故而，於閃光燈FL反覆點亮熄滅期間，發光強度亦不會完全變為「0」。

再者，閃光燈FL之發光強度之時間波形可藉由調整施加至IGBT96之閘極的脈衝信號之波形而適當地變更。發光強度之時間波形只要根據閃光加熱處理之目的(例如，所注入之雜質之活性化，雜質注入時所導入之結晶缺陷之恢復處理等)決定即可。其中，無論閃光燈FL之發光強度之時間波形為如何之形態，1次加熱處理中之閃光燈FL之總發光時間均為1秒以下。施加至IGBT96之閘極的脈衝信號之波形可藉由自輸入部33輸入之脈衝寬度之時間及脈衝間隔之時間進行調整。

藉由以上述方式自閃光燈FL進行閃光照射，使半導體晶圓W之表面溫度自預加熱溫度T1緩慢地升溫至目標之處理溫度T2後緩慢地降溫。然而，雖說半導體晶圓W之表面溫度緩慢地升溫後緩慢地降溫，然而其係與先前之閃光燈退火相比較而言，因閃光燈FL之發光時間為1秒以下，故若與使用鹵素燈等之光照射加熱相比則為明顯地在短時間內之升溫、降溫。於第1實施形態中，因藉由來自雷射光射出部45之雷射光照射使預加熱階段之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化，故可使閃光照射時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈亦均一化。

於閃光加熱處理結束之後，經過特定時間後鹵素燈HL熄滅。又，輔助照射部40之雷射光照射亦停止。藉此，半導體晶圓W之降溫速度提高。又，在鹵素燈HL熄滅之同時，快門機構2將快門板21插入至鹵素加熱部4與腔室6之間的遮光位置。即便鹵素燈HL熄滅，燈絲或管壁之溫度亦不會立刻下降，輻射熱繼續自暫時為高溫之燈絲及管壁放射，其阻礙半導體晶圓W之降溫。藉由快門板21之插入，阻斷自剛熄滅後之鹵素燈HL放射至熱處理空間65之輻射熱，可提高半導體晶圓W之降溫速度。

而且，於半導體晶圓W之溫度下降至特定溫度以下之後，移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動而上升至移載動作位置，藉此，頂升銷12自保持板74之上表面突出並自保持板74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，藉由閘閥185而使封閉之搬送開口部66開放，載置於頂升銷12上之半導體晶圓W藉由裝置外部之搬送機器人搬出，熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理完成。

於第1實施形態中，為了對由利用鹵素燈HL預加熱所產生之半導體晶圓W之面內溫度分佈之不均一進行補正，藉由輔助照射部40而進行雷射光照射。若對保持於保持部7上之半導體晶圓W利用鹵素燈HL進行預加熱，則發現有半導體晶圓W之周緣部之溫度低於其中心部之傾向，但藉由自輔助照射部40將雷射光照射至該周緣部而對該周緣部選擇性地進行加熱使其變為均一之面內溫度分佈。

尤其是，於第1實施形態中，一方面自配置在保持於保持部7上之半導體晶圓W之中心正下方之雷射光射出部45將雷射光朝向半導體晶圓W之周緣部射出，一方面使該雷射光射出部45以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。故而，自雷射光射出部45射出之雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪圓形軌道之方式進行旋轉。其結果，溫度下降之半導體晶圓W之周緣部之整體得以均一地加熱，從而可使半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

本發明之熱處理裝置1包含3種光照射型熱源。即，熱處理裝置1包含進行用於雜質活性化之閃光加熱之閃光燈FL、用於在閃光照射前預加熱半導體晶圓W之鹵素燈HL、及將雷射光照射至半導體晶圓W之周緣部之輔助照射部40。而且，藉由來自輔助照射部40之雷射光照射對僅以調整來自鹵素燈HL之光量而不可避免地發生的半導體晶圓W之周緣部之溫度下降進行補正，使預加熱階段中之面內溫度分佈之均一性提高，其結果為最終使得閃光照射時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

<第2實施形態>

其次，對本發明第2實施形態進行說明。圖13係表示第2實施形態中之輔助照射部40之構成之圖。於圖13中，對於與圖9相同之要素賦予相同的符號。第2實施形態之輔助照射部40中，除了第1實施形態之構成以外還包含凸輪機構。即，第2實施形態之輔助照射部40包含固設於轉動馬達44上之從動節47及抵接於從動節47之凸輪46。再者，第2實施形態之熱處理裝置1之構成中，除了於輔助照射部40包含凸輪機構之方面以外其它均與第1實施形態相同。又，熱處理裝置1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。

凸輪46藉由省略圖示之轉動驅動機構而轉動，但其轉動中心為偏心。故而，自凸輪46之轉動中心至從動節47與凸輪46之接點之距離隨著凸輪46之轉動而週期性地變動。從而，藉由凸輪46之轉動而使從動節47上下活動，其結果雷射光射出部45沿著鉛直方向往復移動。

於第2實施形態中，一方面自雷射光射出部45將雷射光朝向半導體晶圓W之周緣部射出，一方面如圖13之箭頭AR9所示，轉動馬達44使雷射光射出部45以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。與此同時，如圖13之箭頭AR13所示，使藉由轉動馬達44而轉動之雷射光射出部45藉由凸輪46及從動節47而沿著鉛直方向往復移動。若朝向斜上方射出雷射光之雷射光射出部45上下活動，則半導體晶圓W之背面中之雷射光之到達位置沿著徑方向往復移動。其結果，如圖14所示，自雷射光射出部45射出之雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪大致圓形軌道之方式進行旋轉，並且亦沿著半導體晶圓W之徑方向往復移動。即，於半導體晶圓W之背面周緣部中，雷射光之照射點LP一方面蜿蜒一方面描繪大致圓形軌道。

如此，與第1實施形態相比，可使半導體晶圓W之周緣部之雷射光之照射點LP之旋轉軌道具有寬度。雷射光之照射點LP本身係徑長為數mm程度之圓或橢圓，藉由使其一方面沿著半導體晶圓W之周緣部旋轉一方面亦於晶圓徑方向上往復移動，可將旋轉軌道之寬度擴大至數10 mm程度。從而，即便由於鹵素燈HL之預加熱而使溫度產生相對之下降的半導體晶圓W之周緣部之寬度擴大，亦可對該周緣部之整體均一地掃描雷射光之照射點LP而使其升溫，從而使半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

<第3實施形態>

其次，對本發明第3實施形態進行說明。圖15係表示第3實施形態中之輔助照射部40之構成之圖。於圖15中，對與圖9相同之要素賦予相同的符號。第3實施形態之輔助照射部40中包含檢流計鏡49來代替第1、2實施形態之雷射光射出部45。檢流計鏡49藉由使2枚鏡面個別地以對應於驅動電壓之量進行旋動，可一方面反射所入射之雷射光一方面使其於2維面內(於XY方向上)進行掃描。再者，第3實施形態之熱處理裝置1之構成中，除了輔助照射部40包含檢流計鏡49來代替雷射光射出部45之方面以外，其它均與第1實施形態相同。又，熱處理裝置1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3實施形態中，自雷射單元41放射出之雷射光藉由光纖42而被導引向透鏡43，並自透鏡43入射至檢流計鏡49。檢流計鏡49使自透鏡43入射之雷射光藉由2枚鏡面反射而朝向保持於保持部7上之半導體晶圓W，並且個別地驅動2枚鏡面來使射出之雷射光之照射點LP於半導體晶圓W之面內在XY方向上進行掃描。從而，可將雷射光照射至保持於保持部7上之半導體晶圓W之背面之任意位置。

於第3實施形態中，與第1、2實施形態相比，雷射光之照射位置之自由度較高。從而，例如，若由於藉由鹵素燈HL之加熱使得半導體晶圓W之周緣部的溫度產生相對之下降，則與第1、2實施形態同樣地，藉由使雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪圓形軌道之方式進行掃描，可使半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

又，於僅半導體晶圓W之一部分區域之溫度低於其它區域、即產生所謂冷點之情形時，藉由將雷射光僅照射至該低溫之一部分區域，可消除冷點。相反地，於僅半導體晶圓W之一部分區域之溫度高於其它區域、即產生所謂熱點之情形時，藉由使雷射光對除該高溫之一部分區域以外之其它區域進行掃描，可消除熱點。即，於第3實施形態中，因將可雷射光照射至半導體晶圓W之任意區域，故即便產生相對於半導體晶圓W之中心非對稱之溫度分佈之不均一，亦可對溫度相對較低之區域照射雷射光而使面內溫度分佈均一化。此係向半導體晶圓W之加熱處理中引進微調之概念者。

<第4實施形態>

其次，對本發明第4實施形態進行說明。圖16係表示第4實施形態中之輔助照射部40之構成之圖。於圖16中，對與圖9相同之要素賦予相同的符號。第4實施形態之輔助照射部40係朝向半導體晶圓W之背面周緣部照射電弧光。再者，第4實施形態之熱處理裝置1之構成中，除了輔助照射部40之構成以外，其它均與第1實施形態相同。又，熱處理裝置1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。

第4實施形態之輔助照射部40中，於橢圓鏡142之內側包含電弧燈141及反射板143。又，輔助照射部40中，於橢圓鏡142之外側包含透鏡144。電弧燈141係利用電弧放電之氬氣燈，且設置於橢圓鏡142之第一焦點位置。自第一焦點位置之電弧燈141放射之電弧光，經橢圓鏡142之內面反射後聚光於第二焦點位置。橢圓鏡142之第二焦點位置上設置有透鏡144。聚光於第二焦點位置之電弧光透過透鏡144而到達保持於保持部7上之半導體晶圓W之背面。此處，如圖16所示，於電弧燈141之正上方即橢圓鏡142之開口中央部配置有反射板143，因此，聚光於第二焦點位置之光係通過反射板143與橢圓鏡142之內面之間隙的反射光。故而，自透鏡144照射至水平面上之光為圓環狀，電弧光以圓環狀僅照射至保持於保持部7上之半導體晶圓W之背面周緣部。

於第4實施形態中，電弧光自輔助照射部40以圓環狀朝向由於鹵素燈HL之加熱而使溫度產生相對之下降之半導體晶圓W之周緣部照射。從而，與第1、2實施形態同樣地，使半導體晶圓W之周緣部升溫，可使半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

<第5實施形態>

圖17係表示本發明第5實施形態之熱處理裝置1之構成之縱剖面圖。於圖17中，對與圖9相同之要素賦予相同的符號。第5實施形態之熱處理裝置1與第1實施形態相異之處在於設有反射部19之方面及雷射光射出部245之形狀。因第5實施形態之其餘之構成與第1實施形態相同，故適當地簡化說明。

圖18係表示第5實施形態中之複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。又，圖19係表示第5實施形態之輔助照射部240之構成之圖。於圖19中，為了便於圖示，將鹵素加熱部4及腔室6之構成簡化描繪。又，於圖19中，對與第1實施形態之圖9相同之要素賦予相同的符號。輔助照射部240包含雷射單元41、雷射光射出部245及轉動馬達44。第5實施形態之雷射單元41係輸出為80 W~500 W之輸出非常高之半導體雷射，且放射出波長為800 nm~820 nm之可見光雷射。自雷射單元41放射出之雷射光藉由光纖42而被導引向透鏡43。自透鏡43射出之雷射光入射至雷射光射出部245。

圖20係第5實施形態之雷射光射出部245之縱剖面圖。雷射光射出部245係由石英而形成之大致棒狀光學構件。雷射光射出部245係包含位於上端之投光部245a、及沿著鉛直方向設於其下側之導光部245b而構成。導光部245b具有圓柱形狀，於第5實施形態中該徑為Φ 15 mm。於投光部245a上形成有反射面245c及射出面245d。於本實施形態中，射出面245d沿著鉛直方向而形成，反射面245c與水平面所形成之角度α設定為56.7°。再者，雷射光射出部245可自1根圓柱狀石英桿切出反射面245c及射出面245d而製作，亦可將投光部245a與導光部245b作為單獨的石英構件而接著。

雷射光射出部245配置在保持於保持部7上之半導體晶圓W之中心正下方。具體而言，以使沿鉛直方向貫穿於由保持部7保持為水平姿勢的半導體晶圓W之中心之中心線CX(參照圖19)與圓柱形狀之導光部245b之中心軸一致之方式，設有雷射光射出部245。

如圖19所示，雷射光射出部245可藉由設於鹵素加熱部4下方之轉動馬達44而以導光部245b之中心軸(即，半導體晶圓W之中心線CX)為轉動中心而進行轉動。第5實施形態之轉動馬達44係馬達軸為中空之中空馬達，且導光部245b之下端插通於該中空部分。而且，於與導光部245b之下端面對向之位置上配置有透鏡43。

導光部245b之上端側貫通於鹵素加熱部4之底壁、及省略圖示之鹵素燈HL用之反射器。於導光部245b貫通於鹵素加熱部4之底壁之部位亦可設置軸承。導光部245b進而穿過鹵素燈HL之配置之間隙(參照圖18)，其上端以位於至少較上段之鹵素燈HL更上側之位置之方式而設置。而且，於導光部245b之上端連設有投光部245a。因此，當雷射光射出部245轉動時，亦可防止雷射光射出部245與鹵素燈HL之接觸。

如圖20所示，自雷射單元41放射出且自透鏡43垂直地入射至雷射光射出部245之導光部245b之下端面的雷射光，沿著沿鉛直方向設置之導光部245b之長度方向而直線前進。即，所入射之雷射光與導光部245b之中心軸平行地導引向上方之投光部245a。而且，導引至導光部245b內之雷射光經投光部245a之反射面245c而朝向射出面245d全反射，自射出面245d朝向保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部射出。雷射光於自石英之投光部245a射出至大氣中時發生少許折射。其結果，自雷射光射出部245射出之雷射光與水平面所形成之角度β約為35°。本實施形態中將角度β設定為約35°，但該角度β可根據熱處理裝置1之配置構成(雷射光射出部245與半導體晶圓W之位置關係等)設定為適當之值，具體而言可根據反射面245c與水平面所形成之角度進行調整。

一方面自雷射光射出部245射出雷射光，一方面轉動馬達44使雷射光射出部245以中心線CX為轉動中心進行轉動，藉此，使得雷射光之照射點於半導體晶圓W之周緣部進行旋轉。再者，關於輔助照射部240對於半導體晶圓W之周緣部之雷射光照射，進而於下文中描述。

又，於第5實施形態中，設有將自輔助照射部240照射後經半導體晶圓W之下表面反射之雷射光進而反射之反射部19。圖21係反射部19之立體圖。與一方面朝向斜上方射出雷射光一方面進行轉動之雷射光射出部245對應地，反射部19以圓環形狀形成在保持於保持部7上之半導體晶圓W之外側下方。圓環形狀之反射部19之中心與保持於保持部7上之半導體晶圓W之中心線CX一致。反射部19只要設置於例如腔室6之凹部62即可(參照圖17)。

於反射部19，以與保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部相對向之方式形成有鏡面19a。鏡面19a係圓環狀之錐面，實施鏡面加工後具有高反射率。鏡面19a與水平面所形成之角度係以經半導體晶圓W之下表面反射的雷射光對於鏡面19a之入射角為0°之方式構成。第5實施形態中，因自雷射光射出部245射出之雷射光與水平面所形成之角度β約為35°，故鏡面19a與水平面所形成之角度約為55°。

又，第5實施形態之熱處理裝置1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。即，作為處理對象之半導體晶圓W係藉由離子注入法添加有雜質(離子)之半導體基板。該雜質之活性化藉由熱處理裝置1之閃光照射加熱處理(退火)而實行。

於第5實施形態中，離子注入後之半導體晶圓W亦搬入至腔室6內且保持於保持部7上，並藉由鹵素燈HL進行預加熱。而且，與第1實施形態同樣地，發現有於預加熱中之半導體晶圓W上與中心部分相比周緣部之溫度易於降低之傾向。

故而，鹵素加熱部4中之鹵素燈HL之配設密度係以如下方式構成，與半導體晶圓W之周緣部對向之區域高於與其中央部對向之區域，使得朝向半導體晶圓W之周緣部之光量多於朝向其中心部的光量。因安裝於腔室側部61之反射環69之內周面形成為鏡面，故亦藉由反射環69之內周面使朝向半導體晶圓W之周緣部反射之光量變多。

即便以上述方式使照射至半導體晶圓W之周緣部之鹵素光量多於照射至其中心部之鹵素光量，依然難以消除半導體晶圓W之周緣部之溫度下降。該傾向隨著鹵素燈HL與保持於保持部7上之半導體晶圓W之距離變大而變得顯著。又，若自鹵素加熱部4照射至半導體晶圓W之周緣部之光量進而增加，則如圖27B所示，進而亦損害面內溫度分佈之均一性。

故而，於第5實施形態中，設有對保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部追加進行光照射的輔助照射部240。輔助照射部240之雷射單元41將波長為800 nm~820 nm之可見光雷射以80 W~500 W之輸出而放射出。自雷射單元41放射出且藉由光纖42被導引向透鏡43之雷射光自透鏡43入射至雷射光射出部245之導光部245b。自透鏡43朝著鉛直方向上方射出雷射光，且該雷射光直接垂直地入射至導光部245b之下端面。

如圖20所示，垂直地入射至導光部245b之下端面之雷射光被導引向上側之投光部245a，在經反射面245c反射之後自射出面245d朝向保持於保持部7上之半導體晶圓W之周緣部(朝向斜上方)射出。圖22係表示藉由輔助照射部240及反射部19所進行之向半導體晶圓W之周緣部的雷射光照射之圖。自雷射光射出部245之投光部245a射出之波長為800 nm~820 nm之可見光雷射係如箭頭AR1所示，到達保持於保持部7上之半導體晶圓W之下表面周緣部。再者，因保持部7係整體由石英形成，故使自雷射光射出部245射出之波長為800 nm~820 nm之可見光雷射透過。另一方面，藉由鹵素加熱部4而升溫至某程度之矽之半導體晶圓W吸收波長為800 nm~820 nm之雷射光。從而，自雷射光射出部45射出之雷射光照射至半導體晶圓W之周緣部並被吸收，使該照射區域之溫度上升。

然而，即便為某程度升溫後之半導體晶圓W，亦不會吸收所照射之雷射光之全部，而將約40%左右反射。即，儘管自雷射光射出部245照射至半導體晶圓W之周緣部的雷射光之一部分被吸收，然而其中之一部分如箭頭AR2所示被反射。於第5實施形態中，因自雷射光射出部245射出之雷射光與保持為水平姿勢之半導體晶圓W所形成之角度β約為35°，故該反射光與半導體晶圓W所形成之角度亦約為35°。

自雷射光射出部245照射且經半導體晶圓W之下表面周緣部反射之反射光到達反射部19之鏡面19a後進而被反射。鏡面19a係經半導體晶圓W之下表面反射之雷射光之入射角為0°的錐面。即，經半導體晶圓W反射之雷射光垂直地入射至鏡面19a。故而，於鏡面19a上雷射光反射時之反射角亦為0°。其結果，如箭頭AR3所示，經鏡面19a反射之雷射光再次到達半導體晶圓W之下表面周緣部。

從而，反射部19使自輔助照射部240照射且經半導體晶圓W之下表面之一部分區域反射之雷射光進而反射並使其到達該一部分區域。藉此，於半導體晶圓W之周緣部中，來自雷射光射出部245之直射光與來自反射部1之反射光重疊照射，可使該照射區域之溫度更加高效地上升。

又，經反射部19反射之雷射光之一部分進而經半導體晶圓W之下表面反射。因反射部19之反射角為0°，故經反射部19反射之雷射光逆向地於與自雷射光射出部245射出之光相同之光路上前進，並經半導體晶圓W之下表面反射後返回至雷射光射出部245。故而，經反射部19反射之雷射光在腔室6內反覆地多重反射，從而可防止加熱非預期之部位之弊端。再者，返回至雷射光射出部245之反射光之一部分通過光纖42亦到達雷射單元41，但藉由經半導體晶圓W及反射部19反覆反射而衰減至相當程度，故並無影響雷射單元41之虞。

第5實施形態中，一方面自雷射光射出部45朝向半導體晶圓W之周緣部雷射出射光，一方面如圖19及圖22所示，轉動馬達44使雷射光射出部245以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。其結果，如圖23所示，自雷射光射出部45射出之雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之下表面周緣部描繪圓形軌道之方式進行旋轉。隨之，自雷射光射出部245射出後經半導體晶圓W之下表面反射之反射光亦描繪圓形軌道地進行旋轉，而反射部19設定為圓環形狀，其中心與保持於保持部7上之半導體晶圓W之中心線CX一致。因此，圓環形狀之反射部19之鏡面19a、半導體晶圓W之下表面周緣部及以中心線CX為轉動中心進行轉動之雷射光射出部245之三者之相對位置關係係沿著半導體晶圓W之周方向始終固定。故而，來自反射部19之反射光亦始終照射至照射點LP，且隨著雷射光射出部245之轉動而旋轉。再者，轉動馬達44使雷射光射出部245轉動之轉數為5動/秒~200動/秒(本實施之形態中為20轉/秒)。

藉此，將雷射光(直射光及反射光)照射至在預加熱階段溫度已產生相對之下降的半導體晶圓W之周緣部，使該周緣部升溫而使面內溫度分佈之均一性提高。再者，開始自雷射光射出部45進行雷射光照射之時序，可為與點亮鹵素燈HL之時序同時，亦可為點亮鹵素燈HL後經過特定時間之後，或亦可為鹵素燈HL點亮之特定時間前。

於半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1並經過特定時間之時點，閃光燈FL進行閃光照射。該閃光照射係與第1實施形態相同。藉由自閃光燈FL進行閃光照射，半導體晶圓W之表面溫度自預加熱溫度T1緩慢地升溫至目標之處理溫度T2後緩慢地降溫。然而，雖說半導體晶圓W之表面溫度係緩慢地升溫後緩慢地降溫，但其係就與先前之閃光燈退火相比較而言，且因閃光燈FL之發光時間為1秒以下，故若與使用鹵素燈等之光照射加熱相比則為明顯地在短時間內之升溫、降溫。於第5實施形態中，因藉由來自雷射光射出部245之雷射光直接照射及來自反射部19之反射光照射而使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化，故可使閃光照射時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈亦均一化。

於閃光加熱處理結束之後，經過特定時間後鹵素燈HL熄滅。又，輔助照射部240之雷射光照射亦停止。從而，來自反射部19之反射光照射亦必然地停止，半導體晶圓W之降溫速度提高。又，在鹵素燈HL熄滅之同時，快門機構2將快門板21插入至鹵素加熱部4與腔室6之間的遮光位置。即便鹵素燈HL熄滅，燈絲或管壁之溫度不會立刻降低，繼續自暫時為高溫之燈絲及管壁放射輻射熱，其阻礙半導體晶圓W之降溫。藉由快門板21之插入，阻隔自剛熄滅後之鹵素燈HL放射至熱處理空間65之輻射熱，可提高半導體晶圓W之降溫速度。再者，輔助照射部240之雷射光照射之停止亦可於鹵素燈HL熄滅之前。

而且，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，頂升銷12自保持板74之上表面突出並自保持板74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，藉由閘閥185而封閉之搬送開口部66開放，載置於頂升銷12上之半導體晶圓W藉由裝置外部之搬送機器人搬出，熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理完成。

於第5實施形態中，為了對由於鹵素燈HL之加熱所產生之半導體晶圓W之面內溫度分佈之不均一進行補正，利用輔助照射部240進行雷射光照射。若對保持於保持部7上之半導體晶圓W利用鹵素燈HL進行預加熱，則發現有半導體晶圓W之周緣部之溫度低於其中心部之傾向，但藉由自輔助照射部240將雷射光照射至該周緣部而對該周緣部選擇性地進行加熱，使其變為均一之面內溫度分佈。

尤其是，於第5實施形態中，設有反射部19，該反射部19使自輔助照射部240照射且經半導體晶圓W之下表面之一部分區域反射之雷射光進而反射並使其到達該一部分區域。藉此，因可將經半導體晶圓W反射之雷射光再度照射至相同之區域而進行再利用，故可提高自輔助照射部240照射之雷射光之利用效率。其結果，可對發現有溫度低於中心部之傾向的半導體晶圓W之周緣部更高效地進行加熱，從而獲得均一之面內溫度分佈。

又，因自輔助照射部240照射且經半導體晶圓W之下表面反射之反射光入射至反射部19之鏡面19a之入射角為0°，故經反射部19反射之光最終返回至雷射光射出部245。從而，可防止經反射部19反射之雷射光對腔室6內之非預期之部位進行加熱。

又，於第5實施形態中，一方面自配置在保持於保持部7上之半導體晶圓W之中心正下方之雷射光射出部245將雷射光朝向半導體晶圓W之周緣部射出，一方面使該雷射光射出部245以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。故而，自雷射光射出部45射出之雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪圓形軌道之方式進行旋轉。其結果，溫度有所下降之半導體晶圓W之周緣部之整體得以均一地加熱，從而可使半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。再者，因反射部19亦為圓環形狀，故即便雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪圓形軌道之方式進行旋轉，亦可使經下表面周緣部反射之雷射光始終朝向該下表面周緣部反射。

本發明之熱處理裝置1包含3種光照射型熱源。即，熱處理裝置1包含為了使雜質活性化而進行閃光加熱之閃光燈FL、於閃光照射前用於預加熱半導體晶圓W之鹵素燈HL、及將雷射光照射至半導體晶圓W之周緣部之輔助照射部40。進而，第5實施形態之熱處理裝置1包含將經半導體晶圓W之下表面反射之雷射光朝向周緣部反射之反射部19。藉由來自輔助照射部40之雷射光照射及來自反射部19之反射光照射來對僅以調整來自鹵素燈HL之光量而不可避免地發生之半導體晶圓W之周緣部之溫度下降進行補正，使預加熱階段中之面內溫度分佈之均一性提高，其結果為最終使得閃光照射時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

<第6實施形態>

其次，對本發明第6實施形態進行說明。圖24係表示第6實施形態中之輔助照射部240之構成之圖。於圖24中，對與圖13及圖19相同之要素賦予相同的符號。第6實施形態之輔助照射部240中，除了第5實施形態之構成以外，還包含與第2實施形態相同之凸輪機構。即，第6實施形態之輔助照射部240包含固設於轉動馬達44上之從動節47及抵接於從動節47之凸輪46。再者，第6實施形態之熱處理裝置1之構成中，除了於輔助照射部240包含有凸輪機構之方面以外，其它均與第5實施形態相同。又，熱處理裝置1中之半導體晶圓W之處理順序亦與第5實施形態大致相同。

凸輪46係藉由省略圖示之轉動驅動機構而進行轉動，但其轉動中心為偏心。故而，自凸輪46之轉動中心至從動節47與凸輪46之接點的距離隨著凸輪46之轉動而週期性地變動。從而，因凸輪46轉動，使得從動節47上下活動，其結果雷射光射出部245沿著鉛直方向往復移動。

於第6實施形態中，一方面自雷射光射出部245將雷射光朝向半導體晶圓W之周緣部射出，一方面轉動馬達44使雷射光射出部245以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。與此同時，使藉由轉動馬達44而轉動之雷射光射出部245藉由凸輪46及從動節47而沿著鉛直方向往復移動。若朝向斜上方射出雷射光之雷射光射出部245上下活動，則半導體晶圓W之背面上之雷射光之到達位置沿著徑方向往復移動。其結果，如圖14所示，自雷射光射出部245射出之雷射光之照射點LP以沿著半導體晶圓W之背面周緣部描繪大致圓形軌道之方式進行旋轉，並且亦沿著半導體晶圓W之徑方向往復移動。即，於半導體晶圓W之背面周緣部中，雷射光之照射點LP一方面蜿蜒一方面描繪大致圓形軌道。隨之，因經半導體晶圓W之下表面反射之反射光亦一方面蜿蜒一方面描繪大致圓形軌道，故較佳為將反射部19之鏡面19a之寬度設定為其蜿蜒之振幅以上。

如此，與第5實施形態相比，可使半導體晶圓W之周緣部之雷射光之照射點LP之旋轉軌道具有寬度。雷射光之照射點LP本身係徑長為數mm程度之圓或橢圓，且藉由使其一方面沿著半導體晶圓W之周緣部旋轉一方面亦於晶圓徑方向上往復移動，可將旋轉軌道之寬度擴大至數10 mm程度。從而，即便由於鹵素燈HL之預加熱而使溫度產生相對之下降的半導體晶圓W之周緣部之寬度擴大，亦可對該周緣部之整體均一地掃描雷射光之照射點LP並使其升溫，從而使半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

<第7實施形態>

其次，對本發明第7實施形態進行說明。圖25係表示第7實施形態之反射部之圖。於圖25中，對與圖22相同之要素賦予相同的符號。第5及第6實施形態中係將反射部19作為包含有鏡面19a之圓環形狀專用構件，但第7實施形態中係將腔室6之內壁面之一部分作為反射部195。更具體而言，係將構成腔室6之側壁之凹部62之下角作為反射部195。因凹部62係以圍繞保持部7之方式形成為圓環狀，故第7實施形態之反射部195亦與第5實施形態同樣地以圓環形狀形成在保持於保持部7上之半導體晶圓W之外側下方。

於第7實施形態中，腔室6之側壁內側面中的至少位於保持在保持部7上之半導體晶圓W之外側下方之凹部62之下角藉由電解研磨而受到鏡面加工。藉此，凹部62之下角成為含有沿著水平方向之第1鏡面195a及沿著鉛直方向之第2鏡面195b之反射部195。第7實施形態中，除了反射部以外之其餘構成均與第5實施形態相同。

第7實施形態中，亦一方面自雷射光射出部245將雷射光朝向半導體晶圓W之周緣部射出，一方面使雷射光射出部245以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。自雷射光射出部245射出之雷射光到達保持於保持部7上之半導體晶圓W之下表面周緣部，且其一部分朝向反射部195反射。第7實施形態中，自雷射光射出部245照射且經半導體晶圓W之下表面周緣部反射之反射光進而經反射部195反射，如箭頭AR15所示，再次到達半導體晶圓W之下表面周緣部。從而，如圖25所示，準確地經垂直地構成之第1鏡面195a與第2鏡面195b分別反射1次，藉此，反射部195使經半導體晶圓W之下表面之一部分區域反射之雷射光進而反射並使其到達該一部分區域。再者，於第1鏡面195a上載置有保持部7之晶座70，因含有晶座70之保持部7之整體係由石英形成，故並無晶座70遮擋雷射光之虞。

從而，於半導體晶圓W之周緣部，照射有來自雷射光射出部45之直射光與來自反射部195之反射光，從而可使該照射區域之溫度更加高效地上升。根據第7實施形態，亦可將經半導體晶圓W反射之雷射光再度照射至相同之區域而進行再利用，故可提高自輔助照射部240照射之雷射光之利用效率。其結果，與第5實施形態同樣地，可對發現有溫度低於中心部之傾向的半導體晶圓W之周緣部更高效地進行加熱，從而獲得均一之面內溫度分佈。又，第7實施形態中，因未設有專用之反射部19，故無需反射部19之設置空間，並且可使熱處理裝置1之構成簡化。

<第8實施形態>

其次，對本發明第8實施形態進行說明。圖26係表示第8實施形態之反射部之圖。於圖26中，對與圖22相同之要素賦予相同的符號。第8實施形態中，反射部290之鏡面291之面角度為可變。

第8實施形態之反射部290係將複數個鏡面291以圓環狀排列在保持於保持部7上之半導體晶圓W之外側下方(例如於凹部62)而構成。於複數個鏡面291之各個上附設有傾斜機構295，各鏡面291之面角度(鏡面291之法線與鉛直方向所形成之角度)藉由傾斜機構295進行調整。作為傾斜機構295，可使用具有角度調整功能之公知之各種機構。第8實施形態中，除了反射部以外之其餘構成均與第5實施形態相同。

第8實施形態中，亦一方面自雷射光射出部245將雷射光朝向半導體晶圓W之周緣部射出，一方面使雷射光射出部245以半導體晶圓W之中心線CX為轉動中心進行轉動。自雷射光射出部245射出之雷射光到達保持於保持部7上之半導體晶圓W之下表面周緣部，且其一部分朝向反射部195反射。而且，自雷射光射出部245照射且經半導體晶圓W之下表面周緣部反射之反射光進而經反射部290之鏡面291反射，再次到達半導體晶圓W之下表面周緣部。

第8實施形態中，可藉由傾斜機構295使鏡面291之面角度變化。另一方面，經半導體晶圓W之下表面反射之雷射光朝向反射部290而前進之方向與第1實施形態相同，且為固定。從而，因傾斜機構295使反射部290之鏡面291之面角度變化，故經半導體晶圓W之下表面反射之雷射光之入射角發生變化。因於鏡面291中產生正反射，故若入射角變化則反射角必然亦變化(入射角與反射角相等)。其結果，如箭頭AR16及箭頭AR17所例示，可使經鏡面291反射之雷射光之前進方向變化而調整半導體晶圓W之下表面之到達位置。

根據第8實施形態，亦可將經半導體晶圓W反射之雷射光再度照射至相同之區域而進行再利用，故可提高自輔助照射部240照射之雷射光之利用效率。其結果，與第5實施形態同樣地，可對發現有溫度低於中心部之傾向的半導體晶圓W之周緣部更高效地進行加熱，從而獲得均一之面內溫度分佈。尤其是，第8實施形態中，經半導體晶圓W之下表面反射之雷射光入射至反射部290之鏡面291之入射角藉由傾斜機構295而調整。藉此，反射角亦變化，而反射部290可將反射光照射至以半導體晶圓W之下表面之中心線CX為中心之任意同心圓狀區域而進行加熱，從而可更高精度地獲得半導體晶圓W之均一之面內溫度分佈。

<變形例>

以上，對本發明實施形態進行了說明，但本發明只要不脫離其主旨則可於上述內容以外進行各種變更。例如，於上述第2及第6實施形態中係設定為藉由凸輪機構使雷射光射出部45(或245)上下活動，但並不限於此，亦可設定為藉由氣缸或致動器等其它升降驅動機構而使雷射光射出部45沿著鉛直方向往復移動。

又，亦可使雷射光透過AOM(Acoustic Optical Modurator，聲光調製器)或KDP(Potassium Dihydrogen Phosphate，磷酸二氫鉀)而進行掃描，來代替藉由檢流計鏡49之反射使雷射光於半導體晶圓W之背面內進行掃描。其等係可藉由施加電壓而使所入射之雷射光之光路彎曲並射出，且使雷射光之照射點LP於半導體晶圓W之背面內進行掃描之光學元件。

歸納而言，輔助照射部40只要為將光照射至保持於保持部7上之半導體晶圓W中的溫度低於其它區域之一部分區域，使該一部分區域升溫而使半導體晶圓W整體之面內溫度分佈均一化者即可。第1至第3實施形態中係將雷射光照射至該一部分區域，第4實施形態中係持續地照射電弧光。又，第1、2實施形態中係藉由使朝向斜上方射出雷射光之雷射光射出部45轉動而將雷射光照射至溫度相對較低之半導體晶圓W之周緣部，第3實施形態中係藉由利用檢流計鏡49使雷射光於2維面內進行掃描而將雷射光照射至上述一部分區域。

又，亦可以設定為使用準直透鏡與全反射鏡將自雷射單元41放射出之雷射向光透鏡43導引，來代替將自雷射單元41放射出之雷射光藉由光纖42向透鏡43導引。

又，第7實施形態中係對腔室6之凹部62之下角藉由電解研磨而進行鏡面加工，但亦可取而代之藉由鍍敷處理實施鏡面加工而形成反射部195。

又，上述各實施形態中係於閃光燈FL之驅動電路中設置IGBT96而對流通過閃光燈FL之電流進行斬波控制，但對於未設置IGBT96之驅動電路亦可適用本發明之技術。即，對於預加熱階段之溫度相對較低的半導體晶圓W之一部分區域自輔助照射部40進行光照射而使該一部分區域升溫從而提高面內溫度分佈之均一性，即便在此狀態下以通電未受斬波控制之單脈衝之波形自閃光燈FL照射閃光，亦可使最終之閃光照射時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一化。

又，上述各實施形態中係使用IGBT96作為開關元件，亦可取而代之使用可根據輸入至閘極之信號位準來接通斷開電路之其它電晶體。然而，因閃光燈FL之發光會消耗相當大之電力，故較佳為採用適於大電力之處理的IGBT或GTO(Gate Turn Off，閘極關斷)閘流體作為開關元件。

又，脈衝信號之波形之設定並不限於自輸入部33逐一輸入脈衝寬度等參數，例如，亦可由操作人員自輸入部33將波形直接圖形化地輸入，又亦可將以前設定且儲存於磁碟等儲存部中之波形讀出，或又亦可自熱處理裝置1之外部下載。

又，上述各實施形態中係於閃光加熱部5設置30根閃光燈FL，但並不限於此，閃光燈FL之根數可設定為任意數。又，閃光燈FL並不限於氬氣閃光燈，亦可為氪氣閃光燈。又，設置於鹵素加熱部4之鹵素燈HL之根數亦不限於40根，亦可設定為任意數。

又，上述各實施形態中係藉由來自鹵素燈HL之鹵素光照射對半導體晶圓W進行預加熱，但預加熱之方法並不限於此，亦可藉由載置於加熱板上而對半導體晶圓W進行預加熱。然而，因加熱板可對每個以同心圓狀劃分之區個別地進行溫度調節，而藉由區控制來消除半導體晶圓W之周緣部之溫度下降，故如上述實施形態般將本發明之技術使用於藉由光照射進行半導體晶圓W之預加熱之裝置時可獲得更加顯著之效果。

又，作為本發明之熱處理裝置之處理對象之基板並不限於半導體晶圓，亦可為液晶顯示裝置等之平板顯示器中使用之玻璃基板或太陽電池用之基板。又，本發明之技術亦可使用於金屬與矽之接合、或聚矽之結晶化。

1．．．熱處理裝置

2．．．快門機構

3．．．控制部

4．．．鹵素加熱部

5．．．閃光加熱部

6．．．腔室

7．．．保持部

10．．．移載機構

11．．．移載臂

12．．．頂升銷

13．．．水平移動機構

14．．．升降機構

19、195、290．．．反射部

19a、291．．．鏡面

21．．．快門板

22．．．滑動驅動機構

31．．．脈衝產生器

32．．．波形設定部

33．．．輸入部

40、240．．．輔助照射部

41．．．雷射單元

42．．．光纖

43、144．．．透鏡

44．．．轉動馬達

45、245．．．雷射光射出部

45a、245a．．．投光部

45b、245b．．．導光部

45c．．．導光部之上端之傾斜面

46．．．凸輪

47．．．從動節

49．．．檢流計鏡

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

70．．．晶座

71．．．環部

72．．．爪部

73．．．支撐棒

74．．．保持板

75．．．凸塊

76．．．導銷

77．．．開口部

78．．．缺口部

79．．．貫通孔

81．．．氣體供給孔

82、87．．．緩衝空間

83．．．氣體供給管

84、89、192．．．閥

85．．．氮氣供給源

86．．．氣體排出孔

88、191．．．氣體排出管

89、91．．．觸發電極

92．．．玻璃管

93．．．電容器

94．．．線圈

95．．．電源單元

96．．．IGBT

97．．．觸發電路

120．．．放射溫度計

130．．．接觸式溫度計

141．．．電弧燈

142．．．橢圓鏡

143．．．反射板

185．．．閘閥

190．．．排氣部

195a．．．第1鏡面

195b．．．第2鏡面

245c．．．反射面

245d．．．射出面

295．．．傾斜機構

AR1、AR2、AR3、AR13、AR15、AR16、AR17．．．箭頭

CX．．．半導體晶圓之中心線

FL．．．閃光燈

HL．．．鹵素燈

LP．．．照射點

W．．．半導體晶圓

圖1係表示本發明第1實施形態之熱處理裝置之構成的縱剖面圖。

圖2係保持部之立體圖。

圖3係保持板之俯視圖。

圖4係將於保持板上載置有半導體晶圓時之凸塊附近放大表示之圖。

圖5係移載機構之俯視圖。

圖6係移載機構之側視圖。

圖7係表示閃光燈之驅動電路之圖。

圖8係表示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。

圖9係表示第1實施形態之輔助照射部之構成之圖。

圖10係表示保持有半導體晶圓之保持板之圖。

圖11係表示第1實施形態之雷射光射出部之雷射光之光路之圖。

圖12係表示第1實施形態之雷射光之照射點之軌道之圖。

圖13係表示第2實施形態之輔助照射部之構成之圖。

圖14係表示第2實施形態之雷射光之照射點之軌道之圖。

圖15係表示第3實施形態之輔助照射部之構成之圖。

圖16係表示第4實施形態之輔助照射部之構成之圖。

圖17係表示本發明第5實施形態之熱處理裝置之構成的縱剖面圖。

圖18係表示第5實施形態中之複數個鹵素燈之配置的俯視圖。

圖19係表示第5實施形態之輔助照射部之構成之圖。

圖20係第5實施形態之雷射光射出部之縱剖面圖。

圖21係反射部之立體圖。

圖22係表示藉由第5實施形態之輔助照射部及反射部所進行之向半導體晶圓之周緣部之雷射光照射之圖。

圖23係表示第5實施形態之雷射光之照射點之軌道的圖。

圖24係表示第6實施形態之輔助照射部之構成之圖。

圖25係表示第7實施形態之反射部之圖。

圖26係表示第8實施形態之反射部之圖。

圖27A係表示先前之熱處理裝置中之半導體晶圓之面內溫度分佈之圖。

圖27B係表示先前之熱處理裝置中之半導體晶圓之面內溫度分佈之圖。

4．．．鹵素加熱部

7．．．保持部

40．．．輔助照射部

41．．．雷射單元

42．．．光纖

43．．．透鏡

44．．．轉動馬達

45．．．雷射光射出部

45a．．．投光部

45b．．．導光部

74．．．保持板

AR9．．．箭頭

CX．．．半導體晶圓之中心線

HL．．．鹵素燈

W．．．半導體晶圓

Claims (15)

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，且包含保持機構，其自下方將基板保持為水平姿勢；閃光燈，其將閃光自上方照射至保持於上述保持機構上之基板；預加熱機構，其自下方對保持於上述保持機構上之基板進行光照射從而預加熱；及輔助照射機構，其將光照射至經上述預加熱機構預加熱之基板中的溫度低於其它區域之上述基板的周緣部之一部分區域。
2. 如請求項1之熱處理裝置，其中上述保持機構由石英形成，且上述預加熱機構包含鹵素燈。
3. 如請求項2之熱處理裝置，其中上述輔助照射機構含有雷射光照射機構，其將雷射光自下方照射至保持於上述保持機構上之基板的上述一部分區域。
4. 如請求項3之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構包含：雷射光射出部，其配置在保持於上述保持機構上之基板之中心正下方，且朝向該基板之周緣部射出雷射光；及轉動部，其使上述雷射光射出部以上述基板之中心線為轉動中心進行轉動。
5. 如請求項4之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構進 而包含升降部，其使藉由上述轉動部而轉動之上述雷射光照射機構沿著上下方向往復移動。
6. 如請求項3之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構包含雷射光掃描部，其使已射出之雷射光在保持於上述保持機構上之基板之面內進行掃描。
7. 如請求項2之熱處理裝置，其中上述輔助照射機構含有電弧光照射機構，其朝向保持於上述保持機構上之基板之周緣部以圓環狀照射電弧光。
8. 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，且包含腔室，其收容基板；保持機構，其於上述腔室內自下方將基板保持為水平姿勢；閃光燈，其將閃光自上方照射至保持於上述保持機構上之基板；預加熱機構，其自下方對保持於上述保持機構上之基板進行光照射從而預加熱；輔助照射機構，其將光照射至經上述預加熱機構預加熱之基板中的溫度低於其它區域之上述基板的周緣部之一部分區域之下表面；及反射部，其將自上述輔助照射機構照射且經上述基板之下表面反射之反射光進而反射，並使其到達上述一部分區域。
9. 如請求項8之熱處理裝置，其中經上述基板之下表面反 射之反射光入射至上述反射部之入射角為0°。
10. 如請求項8之熱處理裝置，其中進而包含角度調整機構，其對經上述基板之下表面反射之反射光入射至上述反射部之入射角進行調整。
11. 如請求項8之熱處理裝置，其中上述反射部係經鏡面加工之上述腔室之內壁面之一部分。
12. 如請求項8之熱處理裝置，其中上述輔助照射機構含有雷射光照射機構，其將雷射光自下方照射至保持於上述保持機構上之基板之上述一部分區域。
13. 如請求項12之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構包含：雷射光射出部，其配置在保持於上述保持機構上之基板之中心正下方，且朝向該基板之周緣部射出雷射光；及轉動部，其使上述雷射光射出部以上述基板之中心線為轉動中心進行轉動；且上述反射部係以圓環狀形成於上述基板之外側下方。
14. 如請求項13之熱處理裝置，其中上述雷射光照射機構進而包含升降部，其使藉由上述轉動部而轉動之上述雷射光射出部沿著上下方向往復移動。
15. 如請求項8至14中任一項之熱處理裝置，其中上述保持機構由石英形成，且上述預加熱機構包含鹵素燈。