TWI553125B - 熱處理裝置及熱處理方法 - Google Patents

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TWI553125B
TWI553125B TW102145974A TW102145974A TWI553125B TW I553125 B TWI553125 B TW I553125B TW 102145974 A TW102145974 A TW 102145974A TW 102145974 A TW102145974 A TW 102145974A TW I553125 B TWI553125 B TW I553125B
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橫內健一
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斯克林集團公司
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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」)照射光而將該基板加熱的熱處理裝置及熱處理方法。
於半導體元件之製造製程中，雜質導入為用以於半導體晶圓內形成pn接面之必需之步驟。目前，通常情況為雜質導入藉由離子打入法及其後之退火法而完成。離子打入法為如下技術：使硼(B)、砷(As)、磷(P)等雜質元素離子化，並利用高加速電壓使其碰撞至半導體晶圓而物理性地進行雜質注入。所注入之雜質藉由退火處理而得以活化。此時，若退火時間為數秒左右以上，則所打入之雜質因熱而較深地擴散，其結果，有接面深度較要求而言變得過深而對良好之元件形成產生阻礙之虞。
因此，作為於極短時間內將半導體晶圓加熱之退火技術，近年來閃光燈退火(FLA(Flash Lamp Anneal))一直受到關注。閃光燈退火為如下熱處理技術：藉由使用氙氣閃光燈(以下，於簡稱為「閃光燈」時係指氙氣閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光，而僅使注入有雜質之半導體晶圓之表面於極短時間(數毫秒以下)內升溫。
氙氣閃光燈之放射光譜分佈為自紫外線區域至近紅外線區域， 波長較先前之鹵素燈短，與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。因此，於自氙氣閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，透射光較少而可使半導體晶圓迅速地升溫。又，亦明確，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。因此，若為利用氙氣閃光燈之極短時間之升溫，則可不使雜質較深地擴散，而僅執行雜質活化。
作為使用有此種氙氣閃光燈之熱處理裝置，於專利文獻1中揭示有如下裝置：於半導體晶圓之正面側配置閃光燈，並且於背面側配置鹵素燈，並藉由該等之組合而進行所需之熱處理。於專利文獻1中所揭示之熱處理裝置中，藉由鹵素燈而將保持於晶座之半導體晶圓預加熱至某種程度之溫度，其後藉由自閃光燈之閃光照射而升溫至所需之處理溫度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-164451號公報
無論光源為閃光燈或鹵素燈，較為重要的是，於藉由光照射而將半導體晶圓加熱之情形時，使晶圓面內之照度分佈均勻而提高溫度分佈均勻性。然而，於如專利文獻1中所揭示之閃光燈退火裝置中，於腔室之上側及下側分別配置閃光燈及鹵素燈，而對保持於晶座之半導體晶圓之正面及背面進行光照射。因此，亦存在如下情形：例如即便於自鹵素燈之光照射時晶圓面內之照度分佈均勻，於自閃光燈之閃光照射時，照度分佈亦會產生不均。其結果，對於閃光燈及鹵素燈之兩者，於光照射時難以使溫度分佈均勻。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種對於閃 光燈及鹵素燈之兩者可使光照射時之基板之面內溫度分佈均勻的熱處理裝置及熱處理方法。
為了解決上述問題，技術方案1之發明之特徵在於：其係藉由對基板照射光而將該基板加熱之熱處理裝置，且包括：腔室，其收容基板；晶座，其於上述腔室內載置並保持基板；鹵素燈，其對保持於上述晶座之基板之一面照射光而預加熱至特定之預加熱溫度；閃光燈，其對經預加熱之基板之另一面照射閃光；升降驅動部，其使上述晶座升降；及升降控制器件，其係以如下方式控制上述升降驅動部，即，於利用上述鹵素燈進行預加熱時，保持基板之上述晶座移動至第1位置，並且於自上述閃光燈照射閃光時，上述晶座移動至第2位置。
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：上述升降控制器件以如下方式控制上述升降驅動部，即，於利用上述鹵素燈進行預加熱時，上述晶座於包含第1位置之特定之範圍內往返移動。
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，其特徵在於進而包括交接銷，該交接銷係高度位置經固定，且藉由上述晶座升降而相對於上述晶座進行基板之交接。
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，其特徵在於進而包括使上述晶座相對於水平面傾斜之傾斜機構。
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，其特徵在於進而包括使上述晶座旋動之旋動機構。
又，技術方案6之發明係如技術方案1至技術方案5中任一項之發明之熱處理裝置，其特徵在於進而包括吸收賦予至上述晶座之衝擊之緩衝機構。
又，技術方案7之發明之特徵在於：其係藉由對基板照射光而將 該基板加熱之熱處理方法，且包括：第1升降步驟，其使載置並保持基板之晶座於腔室內升降而使其移動至第1位置；預加熱步驟，其自鹵素燈對保持於上述晶座之基板之一面照射光而預加熱至特定之預加熱溫度；第2升降步驟，其係於上述預加熱步驟之後，使上述晶座升降而使其移動至第2位置；及閃光加熱步驟，其自閃光燈對經預加熱之基板之另一面照射閃光。
又，技術方案8之發明係如技術方案7之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述預加熱步驟中，使上述晶座於包含第1位置之特定之範圍內往返移動。
又，技術方案9之發明係如技術方案7之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述預加熱步驟中，使上述晶座相對於水平面傾斜。
又，技術方案10之發明係如技術方案7之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述預加熱步驟中使上述晶座旋動。
根據技術方案1至技術方案6之發明，由於在利用鹵素燈進行預加熱時，保持基板之晶座移動至第1位置，並且於自閃光燈照射閃光時，晶座移動至第2位置，因此對於閃光燈及鹵素燈之兩者，可以適當之距離進行光照射，從而可使光照射時之基板之面內溫度分佈變得均勻。
尤其是根據技術方案2之發明，由於在利用鹵素燈進行預加熱時，晶座於包括第1位置在內之特定之範圍內往返移動，因此可使預加熱時之基板之面內溫度分佈變得更均勻。
尤其是根據技術方案3之發明，由於包括高度位置得以固定之交接銷，因此可使腔室之體積減小。
尤其是根據技術方案4之發明，由於包括使晶座相對於水平面傾斜之傾斜機構，因此可使基板之面內溫度分佈變得更均勻。
尤其是根據技術方案5之發明，由於包括使晶座旋動之旋動機構，因此可使基板之面內溫度分佈變得更均勻。
尤其是根據技術方案6之發明，由於包括吸收賦予至晶座之衝擊之緩衝機構，因此於閃光照射時可自基板吸收賦予至晶座之衝擊而防止基板之龜裂。
又，根據技術方案7至技術方案10之發明，由於載置並保持基板之晶座於腔室內升降而移動至第1位置之後進行自鹵素燈照射光之預加熱，其後晶座升降而移動至第2位置之後自閃光燈照射閃光，因此對於閃光燈及鹵素燈之兩者，可以適當之距離進行光照射，從而可使光照射時之基板之面內溫度分佈變得均勻。
尤其是根據技術方案8之發明，由於在預加熱步驟中，使晶座於包括第1位置在內之特定之範圍內往返移動，因此可使預加熱時之基板之面內溫度分佈變得更均勻。
尤其是根據技術方案9之發明，由於在預加熱步驟中，使晶座相對於水平面傾斜，因此可使預加熱時之基板之面內溫度分佈變得更均勻。
尤其是根據技術方案10之發明，由於在預加熱步驟中使晶座旋動，因此可使預加熱時之基板之面內溫度分佈變得更均勻。
1‧‧‧熱處理裝置
3‧‧‧控制部
4‧‧‧鹵素加熱部
5‧‧‧閃光加熱部
6‧‧‧腔室
10‧‧‧交接部
11‧‧‧臂
12‧‧‧交接銷
13‧‧‧水平移動機構
20‧‧‧升降驅動部
21‧‧‧驅動馬達
22‧‧‧支持板
23‧‧‧支持軸
24‧‧‧殼體
25‧‧‧傾斜馬達
26‧‧‧旋動部
27‧‧‧齒輪
29‧‧‧滑動槽
41‧‧‧殼體
51‧‧‧殼體
52‧‧‧反射器
53‧‧‧燈光放射窗
61‧‧‧腔室側壁部
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‧‧‧晶圓凹穴
72‧‧‧支持銷
73‧‧‧貫通孔
80‧‧‧氣體供給部
81‧‧‧氣體供給管
82‧‧‧氣體供給源
83‧‧‧供給閥
85‧‧‧排氣部
86‧‧‧氣體排氣管
87‧‧‧排氣裝置
88‧‧‧排氣閥
122‧‧‧支持板
123‧‧‧緩衝構件
124‧‧‧螺栓
125‧‧‧螺帽
A12‧‧‧箭頭
A13‧‧‧箭頭
AP‧‧‧預加熱位置
AR‧‧‧預加熱移動範圍
FL‧‧‧閃光燈
FP‧‧‧閃光加熱位置
HL‧‧‧鹵素燈
W‧‧‧半導體晶圓
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
圖1係表示本發明之熱處理裝置之構成的縱剖面圖。
圖2係腔室之俯視圖。
圖3係晶座之剖面圖。
圖4係交接部之俯視圖。
圖5係表示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。
圖6係表示圖1之熱處理裝置中之半導體晶圓之處理順序的流程圖。
圖7係表示於交接銷載置有半導體晶圓之狀態之圖。
圖8係晶座自交接銷接收半導體晶圓之狀態之圖。
圖9係表示晶座移動至預加熱位置之狀態之圖。
圖10係表示晶座移動至閃光加熱位置之狀態之圖。
圖11係表示於預加熱時晶座上下移動之狀態之圖。
圖12係表示具備傾斜機構之升降驅動部之圖。
圖13係表示具備旋動機構之升降驅動部之圖。
圖14係表示於晶座與支持板之間設置有緩衝構件之狀態的圖。
以下，一面參照圖式，一面詳細地對本發明之實施形態進行說明。
<第1實施形態>
圖1係表示本發明之熱處理裝置1之構成的縱剖面圖。本實施形態之熱處理裝置1係藉由對作為基板之圓板形狀之半導體晶圓W進行閃光照射而將該半導體晶圓W加熱的閃光燈退火裝置。成為處理對象之半導體晶圓W之尺寸並無特別限定，例如為 300mm或 450mm。於搬入至熱處理裝置1之前之半導體晶圓W注入有雜質，並藉由利用熱處理裝置1之加熱處理而執行所注入之雜質之活化處理。再者，於圖1及以後之各圖中，為了明確其等之方向關係，適當標附如下XYZ正交座標系統：將Z軸方向設為鉛垂方向，將XY平面設為水平面。又，於圖1及以後之各圖中，為了容易理解，視需要而誇張或簡化地描繪各部之尺寸或數量。
熱處理裝置1包括：腔室6，其收容半導體晶圓W；閃光加熱部5，其內置複數個閃光燈FL；及鹵素加熱部4，其內置複數個鹵素燈HL。於腔室6之上側設置有閃光加熱部5，並且於下側設置有鹵素加熱部4。又，熱處理裝置1包括控制部3，該控制部3控制設置於鹵素加 熱部4、閃光加熱部5及腔室6中之各動作機構而執行半導體晶圓W之熱處理。
圖2係腔室6之俯視圖。腔室6係於在俯視下呈大致矩形之筒狀之腔室側壁部61之上下安裝石英製腔室窗而構成。腔室側壁部61具有上下開口之概略筒形狀，且於上側開口安裝有上側腔室窗63而被封閉，於下側開口安裝有下側腔室窗64而被封閉。腔室側壁部61係由強度及耐熱性優異之金屬材料(例如不鏽鋼)形成。
構成腔室6之頂棚部之上側腔室窗63為由石英形成之板狀構件，作為使自閃光加熱部5出射之閃光穿透腔室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亦為由石英形成之板狀構件，作為使來自鹵素加熱部4之光穿透腔室6內之石英窗而發揮功能。腔室6之內側空間，即由上側腔室窗63、下側腔室窗64及腔室側壁部61包圍之空間被規定為熱處理空間65。
又，於腔室側壁部61之(+X)側，成形設置有用以相對於腔室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可藉由省略圖示之閘閥而開啟及關閉。於閘閥打開搬送開口部66時，可進行自搬送開口部66向熱處理空間65搬入半導體晶圓W及自熱處理空間65搬出半導體晶圓W。又，若閘閥使搬送開口部66封閉，則腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。
又，熱處理裝置1包括：氣體供給部80，其係用以將處理氣體供給至腔室6內部之熱處理空間65；及排氣部85，其自腔室6進行排氣。氣體供給部80係於氣體供給管81具備氣體供給源82及供給閥83。氣體供給管81之前端側連通於腔室6內之熱處理空間65，基端側連接於氣體供給源82。於氣體供給管81之路徑中途介插有供給閥83。氣體供給源82將處理氣體(於本實施形態中為氮氣(N2))送出至氣體供給管81。藉由打開供給閥83而將處理氣體供給至熱處理空間65。再者，作為氣 體供給源82，亦可由設置於熱處理裝置1內之氣體罐及送給泵構成，亦可使用設置有熱處理裝置1之工廠之設施。又，處理氣體並不限定於氮氣，亦可為氬氣(Ar)、氦氣(He)等惰性氣體、或氧氣(O2)、氫氣(H2)、氯氣(Cl2)、氯化氫(HCl)、臭氧(O3)、氨氣(NH3)等反應性氣體。
排氣部85於氣體排氣管86具備排氣裝置87及排氣閥88。氣體排氣管86之前端側連通於腔室6內之熱處理空間65，基端側連接於排氣裝置87。藉由使排氣裝置87作動，且打開排氣閥88，而將熱處理空間65之氣體排出。作為排氣裝置87，可使用真空泵或設置有熱處理裝置1之工廠之排氣設施(utility)。
又，熱處理裝置1包括晶座70及升降驅動部20。晶座70載置並保持成為處理對象之半導體晶圓W。晶座70為由石英形成之大致矩形之平板狀構件。晶座70之縱向及橫向之長度大於成為處理對象之半導體晶圓W之直徑(例如，若半導體晶圓W之直徑為 450mm，則晶座70之縱向及橫向之長度大於450mm)。另一方面，如圖2所示，晶座70之平面尺寸小於腔室6內之熱處理空間65之平面尺寸。
圖3係晶座70之剖面圖。如圖2及圖3所示，於晶座70之上表面中央成形設置有晶圓凹穴71。晶圓凹穴71為圓形之凹部，其直徑略大於半導體晶圓W之直徑。又，晶圓凹穴71之周緣部為錐面(圖3)。
於晶圓凹穴71之底面立設有支持銷72。於本實施形態中，沿與圓形之晶圓凹穴71之同心圓之圓周上每隔30°立設有總計12根支持銷72。配置有12根支持銷72之圓之直徑(相對向之支持銷72間之距離)小於半導體晶圓W之直徑。各個支持銷72由石英形成。再者，可一體地加工複數個支持銷72與晶座70，亦可將與晶座70分開形成之支持銷72熔接於晶座70。
半導體晶圓W係藉由立設於晶圓凹穴71之複數個支持銷72而以點 接觸受支持並載置於晶座70。相較於支持銷72之高度，晶圓凹穴71之深度較大。因此，藉由支持銷72而被支持之半導體晶圓W之位置偏移係藉由晶圓凹穴71周緣部之錐面而防止。
又，於晶座70貫穿設置有8個貫通孔73。各個貫通孔73係以於上下貫通晶座70之方式設置。8個貫通孔73中之4個係設置於晶圓凹穴71之底面，其餘之4個係設置於較晶圓凹穴71更外側。貫通孔73係用以供下述之交接部10之交接銷12貫通的孔。
於本發明之熱處理裝置1中，晶座70藉由升降驅動部20而於腔室6內升降。升降驅動部20係於腔室6之(-Y)側及(+Y)側分別各設置有1個。即，於第1實施形態中，藉由2個升降驅動部20以兩端支持而支持晶座70並使其升降。
各升降驅動部20包括驅動馬達21、支持板22及支持軸23。支持板22為金屬製板，其前端部藉由螺栓及螺帽而與晶座70之端部緊固。於支持板22之下表面連結有支持軸23。驅動馬達21係藉由使支持軸23升降，而使支持板22沿鉛垂方向(Z軸方向)升降。作為驅動馬達21使支持軸23升降之機構，例如可使用由驅動馬達21使螺合於與支持軸23之下端連結之構件之滾珠螺桿旋轉的滾珠螺桿機構等。作為驅動馬達21，較佳為使用可進行準確之定位控制之脈衝馬達。又，為了檢測晶座70之高度位置，較佳為於驅動馬達21附設編碼器。
如圖1所示，升降驅動部20係除了支持板22之前端之一部分以外，設置於較腔室6之腔室側壁部61更外側。支持板22係以貫通形成於腔室側壁部61之(-Y)側及(+Y)側之開口部之方式設置。為了維持熱處理空間65之氣密性，支持板22貫通之腔室側壁部61之兩端開口部由殼體24覆蓋，於該殼體24之內側收納有升降驅動部20。因此，熱處理裝置1外部及熱處理空間65之氛圍被阻隔。再者，為了防止因升降驅動部20本身之揚塵而產生之微粒流入至熱處理空間65，較佳為藉由 波紋管(bellows)而覆蓋支持軸23等。
於第1實施形態中，設置於腔室6之(-Y)側及(+Y)側之2個升降驅動部20之驅動馬達21同步地使支持板22升降。因此，晶座70係於腔室6內保持水平姿勢(法線沿著鉛垂方向之姿勢)而藉由2個升降驅動部20沿鉛垂方向使其升降。
又，熱處理裝置1係於腔室6內具備用以相對於晶座70進行半導體晶圓W之交接之交接部10。圖4係交接部10之俯視圖。交接部10包括兩根臂11。於各個臂11立設有兩根交接銷12。因此，交接部10具有共計4根交接銷12。各臂11可藉由水平移動機構13而旋動。水平移動機構13使一對臂11於相對於晶座70進行半導體晶圓W之交接之交接動作位置(圖4之實線位置)與於俯視下不與保持於晶座70之半導體晶圓W重疊之退避位置(圖4之二點鏈線位置)之間水平移動。水平移動機構13設置於腔室6之(-X)側。作為水平移動機構13，可為藉由分離式馬達而使各臂11分別旋動者，亦可為使用連桿機構並藉由1個馬達而使一對臂11連動地旋動者。
4根交接銷12係藉由水平移動機構13而沿水平方向(XY平面內)移動，但不會沿鉛垂方向升降。即，腔室6內之4根交接銷12之高度位置得以固定。
於一對臂11關閉而位於交接動作位置時，若藉由升降驅動部20而使晶座70下降，則4根交接銷12通過貫穿設置於晶圓凹穴71之貫通孔73，而交接銷12之上端自晶座70之上表面頂出。此時，若半導體晶圓W保持於晶座70之晶圓凹穴71，則該半導體晶圓W藉由4根交接銷12而被頂出並受到支持。又，若晶座70在半導體晶圓W支持於較晶座70之上表面突出之4根交接銷12之狀態下上升，則該半導體晶圓W保持於晶圓凹穴71。以上述之方式，進行4根交接銷12與晶座70之間之半導體晶圓W之授受。
另一方面，於一對臂11打開而位於退避位置時，若藉由升降驅動部20而使晶座70下降，則4根交接銷12通過設置於較晶圓凹穴71更外側之貫通孔73，而交接銷12之上端自晶座70之上表面突出。此時，即便半導體晶圓W保持於晶座70之晶圓凹穴71，該半導體晶圓W亦一直保持於晶座70。
返回圖1，設置於腔室6之上方之閃光加熱部5係於殼體51之內側具備包括複數根(於本實施形態中為30根)氙氣閃光燈FL之光源、及以覆蓋該光源之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為由石英形成之板狀石英窗。藉由將閃光加熱部5設置於腔室6之上方，而使燈光放射窗53與上側腔室窗63相對向。閃光燈FL自腔室6之上方經由燈光放射窗53及上側腔室窗63而對熱處理空間65照射閃光。
複數個閃光燈FL分別為具有長條圓筒形狀之棒狀燈，以各者之長度方向沿水平方向相互平行之方式呈平面狀地排列。因此，藉由閃光燈FL之排列而形成之平面亦為水平面。
氙氣閃光燈FL包括：棒狀之玻璃管(放電管)，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；及觸發電極，其附設於該玻璃管之外周面上。由於氙氣為電絕緣體，因此即便於電容器中儲存有電荷，於通常狀態下電亦不會於玻璃管內流動。然而，於對觸發電極施加高電壓而破壞絕緣之情形時，電容器中所儲存之電於玻璃管內瞬時流動，從而藉由此時之氙之原子或分子之激發而發出光。此種氙氣閃光燈FL具有如下特徵：由於預先儲存於電容器中之靜電能量被轉換為0.1毫秒至100毫秒之極短之光脈衝，因此與如鹵素燈HL般之連續點亮之光源相比，可照出射極其強之光。
又，反射器52係以於複數個閃光燈FL之上方覆蓋全部閃光燈之 方式設置。反射器52之基本功能為將自複數個閃光燈FL出射之閃光向熱處理空間65側反射。反射器52由鋁合金板形成，其表面(面向閃光燈FL之側之面)係藉由噴砂處理而實施粗面化加工。
設置於腔室6之下方之鹵素加熱部4於殼體41之內側內置有複數根(於本實施形態中為40根)鹵素燈HL。鹵素加熱部4藉由複數個鹵素燈HL而自腔室6之下方經由下側腔室窗64進行對熱處理空間65之光照射。
圖5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段各配設有20根鹵素燈HL。各鹵素燈HL為具有長條圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段均係20根鹵素燈HL以各者之長度方向沿水平方向相互平行之方式排列。因此，上段、下段均係藉由鹵素燈HL之排列而形成之平面為水平面。
又，如圖5所示，上段、下段均係相較於與保持於晶座70之半導體晶圓W之中央部相對向之區域，與周緣部相對向之區域中之鹵素燈HL之配設密度較高。即，上下段均係相較於燈排列之中央部，周緣部之鹵素燈HL之配設間距較短。因此，可對在利用自鹵素加熱部4之光照射之加熱時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，上段之由鹵素燈HL構成之燈群及下段之由鹵素燈HL構成之燈群以呈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之長度方向正交之方式配設有合計40根鹵素燈HL。
鹵素燈HL為藉由對配設於玻璃管內部之燈絲通電而使燈絲白熾化並發光之燈絲方式之光源。於玻璃管之內部封入有於氮氣或氬氣等惰性氣體中導入微量鹵素元素(碘、溴等)而成之氣體。藉由導入鹵素元素，而可既抑制燈絲之破損，亦將燈絲之溫度設定為高溫。因此， 鹵素燈HL具有如下特性：與普通白熾燈泡相比，壽命較長，且可連續地照射強光。又，由於鹵素燈HL為棒狀燈，因此壽命較長，且藉由使鹵素燈HL沿水平方向而配置，使對上方之半導體晶圓W之放射效率優異。
又，控制部3控制設置於熱處理裝置1之上述之各種動作機構。作為控制部3之硬體之構成與普通之電腦相同。即，控制部3包括：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)，其進行各種運算處理；ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)，其係記憶基本程式之唯讀記憶體；RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)，其係記憶各種資訊之可自由讀寫之記憶體；及磁碟，其記憶控制用軟體及資料等。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1之處理。
除上述構成以外，為了防止因於半導體晶圓W之熱處理時由鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能而導致之鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6之過度之溫度上升，熱處理裝置1亦具備各種冷卻用構造。例如，於腔室側壁部61設置有水冷管(省略圖示)。鹵素加熱部4及閃光加熱部5係設為於內部形成氣體流而進行排熱之空氣冷卻構造。又，於上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙亦供給空氣，而將閃光加熱部5及上側腔室窗63冷卻。又，於腔室6，設置有測定保持於晶座70之半導體晶圓W之溫度的溫度感測器(例如以非接觸方式進行溫度測定之放射溫度計)。
繼而，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，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。該雜質之活化藉由利用熱處理裝置1之閃光照射加熱處理(退火)而執行。以下所要說明之熱處理裝置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。
圖6係表示熱處理裝置1中之半導體晶圓W之處理順序的流程圖。又，圖7至圖10係模式性地表示圖6之任一步驟之狀態的圖。
首先，將腔室6之搬送開口部66打開，藉由裝置外部之搬送機械手將注入離子後之半導體晶圓W經由搬送開口部66搬入至腔室6內之熱處理空間65(步驟S1)。此時，交接部10之一對臂11位於交接動作位置，並且晶座70下降，4根交接銷12通過貫穿設置於晶圓凹穴71之貫通孔73，而使交接銷12之上端自晶座70之上表面突出。
藉由搬送機械手而搬入之半導體晶圓W進出至晶座70之晶圓凹穴71之正上方位置為止並停止。繼而，藉由搬送機械手下降，半導體晶圓W自搬送機械手被交付並載置於4根交接銷12(步驟S2)。圖7係表示半導體晶圓W載置於交接銷12之狀態之圖。此時，晶座70位於載置於交接銷12之半導體晶圓W與臂11之間之高度位置。
於半導體晶圓W載置於交接銷12之後，搬送機械手自熱處理空間65退出，且搬送開口部66藉由閘閥而封閉。繼而，藉由升降驅動部20使晶座70上升至較交接銷12更上方，藉此，載置於交接銷12之半導體晶圓W被交接至晶座70(步驟S3)。晶座70將自交接銷12接收之半導體晶圓W保持於晶圓凹穴71內。半導體晶圓W係將完成圖案形成且注入有雜質之表面作為上表面而保持於晶座70。
圖8係表示晶座70自交接銷12接收半導體晶圓W之狀態之圖。於半導體晶圓W被交接於晶座70之後，一對臂11藉由水平移動機構13而移動至退避位置。又，藉由氣體供給部80及排氣部85而進行腔室6內之氛圍置換。若氣體供給部80之供給閥83打開，則氮氣供給至腔室6內之熱處理空間65。並且，若使排氣部85之排氣裝置87作動，且打開排氣閥88，則腔室6內之氣體被排出。藉此，腔室6內之熱處理空間65自大氣氛圍置換為氮氣氛圍。再者，為了將伴隨半導體晶圓W之搬入之外部氛圍之流入抑制為最低限度，亦可自打開搬送開口部66之前便 開始向腔室6內供給氮氣。
繼而，控制部3控制升降驅動部20而使晶座70移動至預加熱位置(第1位置)(步驟S4)。圖9係表示晶座70移動至預加熱位置AP之狀態之圖。預加熱位置AP為自鹵素燈HL照射至保持於晶座70之半導體晶圓W之背面(與正面相反之側之主面)之光之面內照度分佈最均勻的晶座70之高度位置。對於利用此種鹵素燈HL之加熱而言最佳之高度位置係預先藉由實驗或模擬而查明，並將其作為預加熱位置AP而記憶於控制部3之記憶部。控制部3係以保持半導體晶圓W之晶座70移動至該預加熱位置AP之方式控制升降驅動部20。或者，亦可藉由記載有熱處理裝置1之動作順序及處理條件等之製程配方而指定預加熱位置AP。
預加熱位置AP亦可為較半導體晶圓W自搬送機械手被交付至交接銷12時之晶座70之高度位置(圖7之位置)更下方。於第1實施形態中，晶座70接收半導體晶圓W之後下降至較交接銷12之上端更下方，而到達至預加熱位置AP。此時，由於在晶座70接收半導體晶圓W後，一對臂11移動至退避位置，因此4根交接銷12通過設置於較晶圓凹穴71更外側之貫通孔73。因此，於晶座70移動至預加熱位置AP時，交接銷12較晶座70之上表面突出，但半導體晶圓W不會因該交接銷12而被頂出，而使半導體晶圓W維持保持於晶座70之狀態。
於保持半導體晶圓W之晶座70到達至預加熱位置AP並停止之後，鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL一齊點亮而開始預加熱(輔助加熱)(步驟S5)。自鹵素燈HL出射之鹵素光穿透由石英形成之下側腔室窗64及晶座70而自半導體晶圓W之背面照射。藉由接收自鹵素燈HL之光照射而將半導體晶圓W預加熱，從而使溫度上升。再者，由於交接部10之一對臂11移動至不與半導體晶圓W重疊之退避位置，因此不會成為利用鹵素燈HL之預加熱之障礙。
於利用鹵素燈HL進行預加熱時，半導體晶圓W之溫度藉由省略圖示之溫度感測器而測定。所測定出之半導體晶圓W之溫度傳達至控制部3。控制部3係監控藉由自鹵素燈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。預加熱溫度T1為不存在添加至半導體晶圓W中之雜質因熱而擴散之擔憂的200℃至800℃左右、較佳為350℃至600℃左右(於本實施形態中為600℃)。
於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1後，控制部3使半導體晶圓W暫時維持該預加熱溫度T1。具體而言，於藉由溫度感測器而測定之半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之時間點，控制部3控制鹵素燈HL之輸出，而使半導體晶圓W之溫度維持為大致預加熱溫度T1。
藉由進行利用此種鹵素燈HL之預加熱，而使整個半導體晶圓W均勻地升溫至預加熱溫度T1。於利用鹵素燈HL之預加熱之階段，存在更容易產生散熱之半導體晶圓W之周緣部之溫度低於中央部之傾向，但鹵素加熱部4中之鹵素燈HL之配設密度係相較於與半導體晶圓W之中央部相對向之區域，與周緣部相對向之區域更高。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之面內溫度分佈變得均勻。
尤其是於第1實施形態中，於晶座70移動至自鹵素燈HL照射至半導體晶圓W上之光之面內照度分佈最均勻的預加熱位置AP之狀態下，進行預加熱。因此，於最佳之高度位置進行預加熱，可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得良好。
於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1並經過特定時間之時間點，控制部3控制升降驅動部20而使晶座70移動至閃光加熱位置(第2位置)(步驟S6)。圖10係表示晶座70移動至閃光加熱位置FP之狀態之圖。閃光加熱位置FP為自閃光燈FL照射至保持於晶座70之半導體晶 圓W之表面之閃光之面內照度分佈最均勻的晶座70之高度位置。與上述預加熱位置AP同樣地，對於利用閃光燈FL之閃光加熱而言最佳之高度位置係預先藉由實驗或模擬而查明，並將其作為閃光加熱位置FP而記憶於控制部3之記憶部。控制部3係以保持半導體晶圓W之晶座70移動至該閃光加熱位置FP之方式控制升降驅動部20。或者，亦可藉由製程配方而指定閃光加熱位置FP。於第1實施形態中，閃光加熱位置FP為較預加熱位置AP更上方，於預加熱結束後，晶座70上升並到達至閃光加熱位置FP。
於保持半導體晶圓W之晶座70到達至閃光加熱位置FP並停止後，閃光加熱部5之閃光燈FL對半導體晶圓W之表面進行閃光照射(步驟S7)。此時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接朝向腔室6內，另一部分暫時藉由反射器52而反射之後朝向腔室6內，從而藉由該等閃光之照射而進行半導體晶圓W之閃光加熱。
由於閃光加熱係藉由自閃光燈FL之閃光(flashlight)照射而進行，因此可使半導體晶圓W之表面溫度於短時間內上升。即，自閃光燈FL照射之閃光為預先儲存於電容器中之靜電能量被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。並且，於藉由自閃光燈FL之閃光照射而被閃光加熱之半導體晶圓W之表面溫度瞬間地上升至1000℃以上之處理溫度T2，注入至半導體晶圓W之雜質經活化之後，表面溫度迅速下降。如此，於熱處理裝置1中，由於可使半導體晶圓W之表面溫度於極短時間內升降，因此可一面抑制注入至半導體晶圓W之雜質之因熱而引起之擴散，一面進行雜質之活化。再者，由於雜質之活化所需之時間與其熱擴散所需之時間相比極短，因此即便為0.1毫秒至100毫秒左右之不會產生擴散之短時間，亦完成活化。
於第1實施形態中，於晶座70移動至自閃光燈FL照射至半導體晶 圓W之閃光之面內照度分佈最均勻的閃光加熱位置FP之狀態下，進行閃光加熱。因此，於最佳之高度位置進行閃光加熱，從而可使閃光加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得良好。
於閃光加熱處理結束後，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迅速降溫。又，一對臂11藉由水平移動機構13而自退避位置移動至交接動作位置，晶座70下降。晶座70下降至半導體晶圓W自搬送機械手被交付至交接銷12時之晶座70之高度位置(圖7之位置)為止。由於在一對臂11位於交接動作位置之狀態下晶座70下降，故而4根交接銷12會通過設置於晶圓凹穴71之貫通孔73。其結果，保持於晶座70之半導體晶圓W藉由4根交接銷12而自晶座70頂起並受到支持(步驟S8)。此時之狀態與圖7相同。
其後，於半導體晶圓W之溫度降溫至特定程度以下之後，腔室6之搬送開口部66打開，將載置於交接銷12之半導體晶圓W藉由裝置外部之搬送機械手自腔室6搬出，從而完成熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理(步驟S9)。
於第1實施形態中，保持半導體晶圓W之晶座70可升降，於利用鹵素燈HL進行預加熱時，晶座70移動至預加熱位置AP。預加熱位置AP為自鹵素燈HL照射至保持於晶座70之半導體晶圓W之背面之光之面內照度分佈最均勻的晶座70之高度位置。因此，於最佳之高度位置進行預加熱，從而可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得良好。
又，於預加熱結束後，於自閃光燈FL照射閃光時，晶座70移動至閃光加熱位置FP。閃光加熱位置FP為自閃光燈FL照射至保持於晶座70之半導體晶圓W之表面之閃光之面內照度分佈最均勻的晶座70之高度位置。因此，於最佳之高度位置進行閃光加熱，從而可使閃光照射時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得良好。
因此，對於閃光燈FL及鹵素燈HL之兩者，可使光照射時之半導體晶圓W之面內溫度分佈變得均勻，從而可獲得極其良好之熱處理結果。
又，於第1實施形態中，交接部10之4根交接銷12藉由水平移動機構13而沿水平方向移動，但不會沿鉛垂方向升降，從而固定其等之高度位置。因此，無需於腔室6內確保用以供交接銷12沿上下移動之空間，故而與例如專利文獻1中所揭示般之先前之閃光燈退火裝置相比，可減少腔室6內之體積。其結果，於進行腔室6內之氛圍置換時，可減少所需之處理氣體(於本實施形態中為氮氣)之消耗量，從而亦可提高置換效率。
進而，於第1實施形態中，裝置外部之搬送機械手相對於不會上下升降之交接部10之4根交接銷12進行上下移動，藉此而進行半導體晶圓W之授受。由於通常設計為晶圓搬送專用之搬送機械手之移動速度為高速，因此相較於4根交接銷12上下移動而與搬送機械手進行半導體晶圓W之交接，搬送機械手上下移動而進行半導體晶圓W之交接更可於短時間內完成。因此，半導體晶圓W之交接所需之時間變短，從而可提高熱處理裝置1之處理量。
<第2實施形態>
繼而，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之構成與第1實施形態之熱處理裝置1完全相同。又，關於第2實施形態中之熱處理裝置1之半導體晶圓W之處理順序，亦與第1實施形態大致相同(圖6)。第2實施形態與第1實施形態之不同點在於，在利用鹵素燈HL進行預加熱時使晶座70上下擺動。
於第2實施形態中，於進行半導體晶圓W之處理時，圖6之步驟(step)S1~步驟S4之步驟與第1實施形態完全相同。即，於藉由裝置外部之搬送機械手而搬入至腔室6內之半導體晶圓W被載置於交接部10 之4根交接銷12之後，晶座70上升而接收並保持半導體晶圓W。繼而，一對臂11移動至退避位置，並且晶座70移動至預加熱位置AP。
繼而，進行利用鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL之預加熱，但此時於第2實施形態中，控制部3控制升降驅動部20而使晶座70沿鉛垂方向往返移動。圖11係表示於預加熱時晶座70上下移動之狀態之圖。控制部3係以如下方式控制升降驅動部20，即，於利用鹵素燈HL進行預加熱時，晶座70於特定之預加熱移動範圍AR內往返移動。預加熱移動範圍AR包括預加熱位置AP在內。例如只要將距預加熱位置AP上下之特定距離設為預加熱移動範圍AR即可(即，預加熱位置AP為預加熱移動範圍AR之中心)。
預加熱位置AP為自鹵素燈HL照射至保持於晶座70之半導體晶圓W之背面之光之面內照度分佈最均勻的晶座70之高度位置，但即便如此，亦仍然難以使面內照度分佈變得完全均勻。於第2實施形態中，由於在利用鹵素燈HL進行預加熱時，晶座70於預加熱移動範圍AR內往返移動，因此可使於半導體晶圓W之背面產生之鹵素光之面內照度分佈之少量不均分散。即，即便於晶座70位於預加熱移動範圍AR內之某高度位置時，於半導體晶圓W之背面產生照度低於其他區域之區域，亦可藉由晶座70於預加熱移動範圍AR內往返移動，而使該低照度區域於半導體晶圓W之面內移動，故而可防止僅特定部位之照度變得不足。其結果，可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得更良好。
於利用鹵素燈HL之預加熱結束後，圖6之步驟S6~步驟S9之步驟亦與第1實施形態完全相同。即，保持經預加熱之半導體晶圓W之晶座70移動至閃光加熱位置FP而自閃光燈FL進行閃光照射，其後，晶座70下降而將半導體晶圓W交付至交接銷12。繼而，藉由裝置外部之搬送機械手而將處理後之半導體晶圓W自腔室6搬出，從而完成半導 體晶圓W之加熱處理。
<第3實施形態>
繼而，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之整體構成與第1實施形態大致相同(圖1)。但是，於第3實施形態中，於升降驅動部20具備使晶座70相對於水平面傾斜之傾斜機構。
圖12係表示具備傾斜機構之升降驅動部20之圖。於圖12中，對於與第1實施形態相同之要素，附加相同符號。第3實施形態之2個升降驅動部20之各者進而包括傾斜馬達25。傾斜馬達25係連結於藉由驅動馬達21而升降之支持軸23之上端。於傾斜馬達25之馬達軸，連結有支持板22。如圖12之箭頭A12所示，傾斜馬達25可使支持板22及晶座70以Y軸為中心旋動而相對於水平面(XY平面)傾斜。再者，當然，2個傾斜馬達25(設置於(-Y)側之升降驅動部20之傾斜馬達25及設置於(+Y)側之升降驅動部20之傾斜馬達25)完全同步地動作，於相同時點使晶座70以相同傾斜角傾斜。
除於升降驅動部20設置傾斜機構之方面以外的第3實施形態之其餘構成與第1實施形態相同。又，關於第3實施形態中之半導體晶圓W之處理順序，亦與第1實施形態大致相同(圖6)。於第3實施形態中，於進行半導體晶圓W處理時，圖6之步驟S1~步驟S4之步驟與第1實施形態完全相同。即，於藉由裝置外部之搬送機械手而搬入至腔室6內之半導體晶圓W載置於交接部10之4根交接銷12之後，晶座70上升而接收並保持半導體晶圓W。繼而，一對臂11移動至退避位置，並且晶座70移動至預加熱位置AP。
繼而，進行利用鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL之預加熱，但此時於第3實施形態中，控制部3控制升降驅動部20之傾斜馬達25，而使晶座70相對於水平面傾斜。此時之晶座70之傾斜角度係設為晶圓凹穴71 可保持半導體晶圓W之範圍內之適當之角度。
於第3實施形態中，於利用鹵素燈HL進行預加熱時，保持半導體晶圓W之晶座70相對於水平面傾斜。因此，即便於預加熱位置AP於半導體晶圓W之背面略微產生鹵素光之面內照度分佈之不均勻，亦可變更該照度分佈而使其成為更均勻之分佈。其結果，可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得更良好。
此處，亦可一面如第2實施形態般於利用鹵素燈HL進行預加熱時使晶座70於預加熱移動範圍AR內往返移動，且一面使其相對於水平面傾斜。又，亦可於利用鹵素燈HL進行預加熱時，使晶座70於特定之角度範圍內反覆擺動。
於利用鹵素燈HL之預加熱結束後，圖6之步驟S6~步驟S9之步驟亦與第1實施形態完全相同。即，保持經預加熱之半導體晶圓W之晶座70移動至閃光加熱位置FP而自閃光燈FL進行閃光照射，其後，晶座70下降而將半導體晶圓W交付至交接銷12。繼而，藉由裝置外部之搬送機械手而將處理後之半導體晶圓W自腔室6搬出，從而完成半導體晶圓W之加熱處理。
<第4實施形態>
繼而，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之整體構成與第1實施形態大致相同(圖1)。但是，於第4實施形態中，升降驅動部20具備使晶座70於水平面內旋動之旋動機構。
圖13係表示具備旋動機構之升降驅動部20之圖。第3實施形態之2個升降驅動部20之各者進而包括旋動部26。圖13所示為設置於(-Y)側之升降驅動部20，設置於(+Y)側之升降驅動部20亦相同。旋動部26係連結於藉由驅動馬達21而升降之支持軸23之上端。於箱形形狀之旋動部26之上表面設置有齒輪27。齒輪27藉由內置於旋動部26之馬達而於水平面內旋轉驅動。
又，於旋動部26之上表面成形設置有圓弧狀之滑動槽29。於滑動槽29，自由滑動地卡合有支持板122之卡合構件(省略圖示)。與第1實施形態同樣地，支持板122之前端部與晶座70之端部緊固。於支持板122之基端部，實施切齒加工而形成有齒。形成於支持板122之齒與齒輪27嚙合。
若旋動部26使齒輪27旋轉，則嚙合於齒輪27之支持板122如箭頭A13所示被滑動槽29引導而於水平面內呈圓弧狀移動。2個升降驅動部20之旋動部26完全同步地於相同時點使支持板122移動相同角度。其中，2個旋動部26使支持板122移動之方向相同。例如，於設置於(-Y)側之升降驅動部20之旋動部26使支持板122沿圖13之紙面順時針方向移動之情形時，設置於(+Y)側之升降驅動部20之旋動部26亦使支持板122沿圖13之紙面順時針方向移動。藉此，藉由2個升降驅動部20之旋動部26，晶座70以沿鉛垂方向通過晶圓凹穴71之中心之軸為中心，於水平面內(XY平面內)旋動。
除於升降驅動部20設置旋動機構之方面以外的第4實施形態之其餘構成與第1實施形態相同。又，關於第4實施形態中之半導體晶圓W處理順序，亦與第1實施形態大致相同(圖6)。於第4實施形態中，於進行半導體晶圓W之處理時，圖6之步驟S1~步驟S4之步驟與第1實施形態完全相同。即，於藉由裝置外部之搬送機械手而搬入至腔室6內之半導體晶圓W載置於交接部10之4根交接銷12之後，晶座70上升而接收並保持半導體晶圓W。繼而，一對臂11移動至退避位置，並且晶座70移動至預加熱位置AP。
繼而，進行利用鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL之預加熱，但此時於第4實施形態中，控制部3控制升降驅動部20之旋動部26而使晶座70於水平面內旋動。此時之晶座70之旋動角度係設為於腔室6內晶座70可旋動之適當之角度。
於第4實施形態中，於利用鹵素燈HL進行預加熱時，保持半導體晶圓W之晶座70於水平面內旋動。因此，即便於預加熱位置AP於半導體晶圓W之背面略微產生鹵素光之面內照度分佈之不均勻，亦可變更該照度分佈而使其成為更均勻之分佈。其結果，可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻性變得更良好。
此處，亦可一面如第2實施形態般使晶座70於預加熱移動範圍AR內往返移動，及/或一面如第3實施形態般使晶座70相對於水平面傾斜，一面使晶座70旋動。又，亦可於利用鹵素燈HL進行預加熱時，使晶座70以於特定之角度範圍內往返之方式反覆旋動。
於利用鹵素燈HL之預加熱結束後，圖6之步驟S6~步驟S9之步驟亦與第1實施形態完全相同。即，保持經預加熱之半導體晶圓W之晶座70移動至閃光加熱位置FP而自閃光燈FL進行閃光照射，其後，晶座70下降而將半導體晶圓W交付至交接銷12。繼而，藉由裝置外部之搬送機械手而將處理後之半導體晶圓W自腔室6搬出，從而完成半導體晶圓W之加熱處理。
<第5實施形態>
繼而，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之整體構成與第1實施形態大致相同(圖1)。但是，於第5實施形態中，設置有吸收於閃光照射時賦予至晶座70之衝擊的緩衝機構。
圖14係表示於晶座70與支持板22之間設置有緩衝構件123之狀態的圖。支持板22之前端部與晶座70之端部藉由螺栓124及螺帽125而得以緊固。於第5實施形態中，支持板22之前端部與晶座70之端部之間夾入有緩衝構件123。作為緩衝構件123，例如可使用螺栓124貫通之中空圓筒形狀之彈性構件。作為此種彈性構件，可應用具有可撓性之樹脂材料等各種公知之材料。
除於晶座70與支持板22之間設置緩衝構件123之方面以外的第5 實施形態之其餘構成與第1實施形態相同。又，關於第5實施形態中之半導體晶圓W處理順序，亦與第1實施形態相同(圖6)。即，於藉由裝置外部之搬送機械手而搬入至腔室6內之半導體晶圓W載置於交接部10之4根交接銷12之後，晶座70上升而接收並保持半導體晶圓W。繼而，一對臂11移動至退避位置，並且晶座70移動至預加熱位置AP。
繼而，利用鹵素燈HL進行預加熱，此時亦可如第2實施形態~第4實施形態般進行。繼而，於預加熱結束後，保持半導體晶圓W之晶座70移動至閃光加熱位置FP而自閃光燈FL進行閃光照射。此處，如上所述，自閃光燈FL照射之閃光為電容器中所儲存之靜電能量被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。如此，若於極短時間內強度較強之閃光照射至半導體晶圓W之正面，則該正面急遽升溫。另一方面，半導體晶圓W之背面係因自正面之導熱需要時間而自正面延遲而緩慢地升溫。其結果，於自閃光燈FL照射閃光之瞬間，僅於半導體晶圓W之正面產生急遽之熱膨脹且以半導體晶圓W翹曲之方式變形而對晶座70賦予衝擊。
此時，於第5實施形態中，由於在晶座70與支持板22之間設置有緩衝構件123，因此可藉由緩衝構件123而吸收並緩和因閃光照射時之半導體晶圓W之變形而賦予至晶座70之衝擊。其結果，可防止於閃光照射時半導體晶圓W破裂，並且可防止半導體晶圓W自晶座70之晶圓凹穴71躍移。又，即便假設半導體晶圓W自晶座70躍移，亦可藉由緩衝構件123而吸收該半導體晶圓W掉落至晶座70時之衝擊，從而防止半導體晶圓W之破裂。
又，緩衝構件123亦可發揮對經由閃光照射時之半導體晶圓W之行為而產生之晶座70之彈性變形的緩衝效果，從而可防止晶座70之破損。
於利用閃光燈FL之閃光加熱結束後，晶座70下降而將半導體晶 圓W交付至交接銷12。繼而，藉由裝置外部之搬送機械手而將處理後之半導體晶圓W自腔室6搬出，從而完成半導體晶圓W之加熱處理。
<變化例>
以上對本發明之實施形態進行了說明，但本發明可於不脫離其主旨之範圍內，進行除上述以外之各種變更。例如，於上述各實施形態中係將腔室6設為矩形之筒形狀，但收容並處理圓板形狀之半導體晶圓W之腔室6亦可為圓筒形狀。若腔室6為圓筒形狀，則晶座70之平面形狀亦為圓形。於第4實施形態中，若腔室6為圓筒形狀，則亦可於預加熱時使晶座70於水平面內旋轉1周以上(360°以上)。
又，於上述各實施形態中係於腔室6之上側設置閃光加熱部5，於下側設置鹵素加熱部4，但亦可以相反之方式設置。又，亦可使半導體晶圓W之正面及背面翻轉而搬入至腔室6內。於該等之情形時，對半導體晶圓W之正面進行利用鹵素燈HL之光照射，自閃光燈FL對背面照射閃光。即，只要為如下形態即可，即，對半導體晶圓W之一面進行利用鹵素燈HL之光照射，自閃光燈FL對另一面照射閃光。
又，於上述各實施形態中，於晶座70貫穿設置交接用及退避用之共計8個貫通孔73，但亦可取而代之，沿4根交接銷12於水平方向移動之軌跡將4條狹縫成形設置於晶座70。
又，於上述各實施形態中係交接部10藉由水平移動機構13而使交接銷12沿水平方向移動，但亦可取而代之，將4根交接銷12固定於腔室6。例如，亦可於構成腔室6之底部之下側腔室窗64立設4根交接銷12。但於將4根交接銷12完全固定之情形時，預加熱位置AP及閃光加熱位置FP必須設為較交接銷12之上端更上方。
又，預加熱位置AP與閃光加熱位置FP之高度位置關係為任意。即，預加熱位置AP及閃光加熱位置FP分別為對於預加熱及閃光加熱而言最佳之晶座70之高度位置，例如預加熱位置AP亦可為較閃光加 熱位置FP更上方。然而，由於通常較佳為使成為處理對象之半導體晶圓W儘可能靠近光源，因此如上述各實施形態般，閃光加熱位置FP為較預加熱位置AP更上方。
又，於第2實施形態中，預加熱位置AP為預加熱移動範圍AR之中心，但並不限定於此，只要預加熱位置AP為預加熱移動範圍AR所包括之高度位置即可。
又，於第3實施形態中係藉由一對傾斜馬達25而使晶座70傾斜，但亦可取而代之，以使基於2個升降驅動部20之支持板22之高度位置不同之方式使晶座70傾斜。於該情形時，晶座70以X軸為中心旋動並相對於水平面傾斜。或者，亦可藉由2個升降驅動部20而使支持板22之高度位置不同，並且亦使用傾斜馬達25，藉此而使晶座70以雙軸傾斜。
又，亦可設置3個以上之升降驅動部20。若使3個以上之升降驅動部20完全同步地動作，則可與上述各實施形態同樣地，使晶座70保持水平姿勢地升降。另一方面，若使3個以上之升降驅動部20以非同步之方式動作，則可如第3實施形態般使晶座70相對於水平面傾斜。
又，升降驅動部20亦可為1個。於升降驅動部20為1個之情形時，利用懸臂支持晶座70並使其升降。於該情形時，亦可於支持軸23之上端設置使晶座70以X軸為中心旋動並傾斜之機構。
又，於上述各實施形態中，於閃光加熱部5具備30根閃光燈FL，但並不限定於此，可使閃光燈FL之根數為任意數。又，閃光燈FL並不限定於氙氣閃光燈，亦可為氪氣閃光燈。又，鹵素加熱部4所具備之鹵素燈HL之根數亦並不限定於40根，可設為任意之數量。
又，根據本發明之熱處理裝置，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所使用之玻璃基板或太陽電池用基板。又，本發明之技術亦可應用於金屬與矽之接合 或多晶矽之結晶化。
1‧‧‧熱處理裝置
3‧‧‧控制部
4‧‧‧鹵素加熱部
5‧‧‧閃光加熱部
6‧‧‧腔室
10‧‧‧交接部
11‧‧‧臂
12‧‧‧交接銷
20‧‧‧升降驅動部
21‧‧‧驅動馬達
22‧‧‧支持板
23‧‧‧支持軸
24‧‧‧殼體
41‧‧‧殼體
51‧‧‧殼體
52‧‧‧反射器
53‧‧‧燈光放射窗
61‧‧‧腔室側壁部
63‧‧‧上側腔室窗
64‧‧‧下側腔室窗
65‧‧‧熱處理空間
70‧‧‧晶座
80‧‧‧氣體供給部
81‧‧‧氣體供給管
82‧‧‧氣體供給源
83‧‧‧供給閥
85‧‧‧排氣部
86‧‧‧氣體排氣管
87‧‧‧排氣裝置
88‧‧‧排氣閥
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
W‧‧‧半導體晶圓
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向

Claims (10)

  1. 一種熱處理裝置，其特徵在於：其係藉由對基板照射光而將該基板加熱者；且包括：腔室，其收容基板；晶座，其於上述腔室內載置並保持基板；鹵素燈，其對保持於上述晶座上之基板之一面照射光而預加熱至特定之預加熱溫度；閃光燈，其對經預加熱之基板之另一面照射閃光；升降驅動部，其藉由使上述晶座升降，調整上述晶座與上述鹵素燈間之距離以及上述晶座與上述閃光燈間之距離；及升降控制器件，其係以如下方式控制上述升降驅動部，即，於利用上述鹵素燈進行預加熱時，保持基板之上述晶座移動至第1位置，並且於自上述閃光燈照射閃光時，上述晶座移動至第2位置。
  2. 如請求項1之熱處理裝置，其中上述升降控制器件以如下方式控制上述升降驅動部，即，於利用上述鹵素燈進行預加熱時，上述晶座於包含第1位置之特定之範圍內往返移動。
  3. 如請求項1之熱處理裝置，其進而包括交接銷，該交接銷係高度位置固定，且藉由上述晶座升降而對上述晶座進行基板之交接。
  4. 如請求項1之熱處理裝置，其進而包括使上述晶座相對於水平面傾斜之傾斜機構。
  5. 如請求項1之熱處理裝置，其進而包括使上述晶座旋動之旋動機構。
  6. 如請求項1至5中任一項之熱處理裝置，其進而包括吸收施加至 上述晶座上之衝擊之緩衝機構。
  7. 一種熱處理方法，其特徵在於：其係藉由對基板照射光而將該基板加熱者，且包括：第1升降步驟，其使載置並保持基板之晶座於腔室內升降而調整上述晶座與鹵素燈間之距離，使上述晶座移動至第1位置；預加熱步驟，其自上述鹵素燈對保持於上述晶座上之基板之一面照射光，而預加熱至特定之預加熱溫度；第2升降步驟，其於上述預加熱步驟之後，使上述晶座升降而使其移動至第2位置；及閃光加熱步驟，其自閃光燈對經預加熱之基板之另一面照射閃光。
  8. 如請求項7之熱處理方法，其中於上述預加熱步驟中，使上述晶座於包含第1位置之特定之範圍內往返移動。
  9. 如請求項7之熱處理方法，其中於上述預加熱步驟中，使上述晶座相對於水平面傾斜。
  10. 如請求項7之熱處理方法，其中於上述預加熱步驟中，使上述晶座旋動。
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