TWI604533B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

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TWI604533B
TWI604533B TW105119617A TW105119617A TWI604533B TW I604533 B TWI604533 B TW I604533B TW 105119617 A TW105119617 A TW 105119617A TW 105119617 A TW105119617 A TW 105119617A TW I604533 B TWI604533 B TW I604533B
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谷村英昭
布施和彥
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思可林集團股份有限公司
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Description

熱處理方法及熱處理裝置
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」)照射光而加熱該基板之熱處理方法及熱處理裝置。
於半導體元件之製造製程中，雜質導入係用以於半導體晶圓內形成pn接面所必需之步驟。當前，雜質導入一般係藉由離子注入法與其後之退火法而進行。離子注入法係使硼(B)、砷(As)、磷(P)等雜質之元素離子化並利用高加速電壓使其碰撞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而活化。此時，若退火時間為數秒左右以上，則所注入之雜質因熱而深入擴散，其結果有接合深度較要求過深而對良好之元件形成造成妨礙之虞。
因此，作為於極短時間內加熱半導體晶圓之退火技術，近年來閃光燈退火(FLA)受到關注。閃光燈退火係藉由使用氙閃光燈(以下，於簡稱為「閃光燈」時係指氙閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光性光，而僅使注入有雜質之半導體晶圓之表面於極短時間內(數毫秒以下)升溫之熱處理技術。
氙閃光燈之放射分光分佈為紫外線區至近紅外線區，相較於先前之鹵素燈，波長較短，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性光時，透過光較少而可 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性光照射，則可選擇性地僅使半導體晶圓之表面附近升溫。因此，若為利用氙閃光燈所進行之極短時間之升溫，則可不使雜質深入擴散，而僅執行雜質活化。
作為使用此種氙閃光燈之熱處理裝置，於專利文獻1、2中，揭示有如下裝置：於半導體晶圓之正面側配置閃光燈等脈衝發光燈，於背面側配置鹵素燈等連續點亮燈，藉由該等之組合而進行所需之熱處理。於專利文獻1、2中所揭示之熱處理裝置中，藉由鹵素燈等將半導體晶圓預加熱至某種程度之溫度，其後藉由來自閃光燈之脈衝加熱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]日本專利特開昭60-258928號公報
[專利文獻2]日本專利特表2005-527972號公報
一般，不限於熱處理，半導體晶圓之處理係以批次(成為於相同條件下進行相同內容之處理之對象的1組半導體晶圓)為單位進行。於單片式之基板處理裝置中，係連續且依次地對構成批次之複數片半導體晶圓進行處理。於閃光燈退火裝置中，亦係將構成批次之複數片半導體晶圓逐片搬入至腔室進行熱處理。
於運轉停止狀態之閃光燈退火裝置開始批次之處理之情形時，將批次之最初之半導體晶圓搬入至大致室溫之腔室進行加熱處理。於加熱處理時，將於腔室內支持於承受器之半導體晶圓預加熱至特定溫度，進而藉由閃光加熱使晶圓表面升溫至處理溫度。其結果，自升溫之半導體晶圓向承受器等腔室內構造物產生熱傳導，該腔室內構造物 之溫度亦上升。此種伴隨半導體晶圓之加熱處理之腔室內構造物的溫度上升係自批次之最初開始持續數片左右，不久於進行約10片半導體晶圓之加熱處理時腔室內構造物之溫度達到固定之穩定溫度。即，批次之最初之半導體晶圓係支持於室溫的承受器而被處理，相對於此，第10片以後之半導體晶圓係支持於升溫至穩定溫度之承受器而被處理。
因此，產生構成批次之複數片半導體晶圓之溫度歷程變得不均勻的問題。特別是，關於自批次之最初之數片左右之半導體晶圓，因支持於相對較低溫之承受器而被處理，故亦有閃光性光照射時之表面到達溫度未達到處理溫度之虞。又，於對支持於低溫之承受器之半導體晶圓照射閃光性光時，亦有由於承受器及半導體晶圓之溫度差而產生晶圓翹曲之情況，作為其結果亦有半導體晶圓破損之虞。
因此，自先前，開始批次之處理前，係將並非處理對象之虛設晶圓搬入至腔室內且支持於承受器，並於與處理對象之批次相同的條件下進行閃光加熱處理，藉此事先使承受器等腔室內構造物升溫(預運轉)。藉由對約10片左右之虛設晶圓進行閃光加熱處理，承受器等腔室內構造物會達到穩定溫度，故而其後開始成為處理對象之批次之最初之半導體晶圓的處理。如此，構成批次之複數片半導體晶圓之溫度歷程可變得均勻，且亦可防止由承受器與半導體晶圓之溫度差引起之晶圓翹曲。
然而，此種預運轉不僅消耗與處理無關之虛設晶圓，且對10片左右之虛設晶圓進行閃光加熱處理需要相當多的時間，因此有妨礙閃光燈退火裝置之有效率之運用的問題。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可省略預運轉之熱處理方法及熱處理裝置。
為解決上述問題，技術方案1之發明係藉由對基板照射光而加熱該基板之熱處理方法，其特徵在於包括：搬入步驟，其係將基板搬入至腔室內；光照射步驟，其係對被搬入至上述腔室內之基板照射光；及預熱步驟，其係於將批次之最初之基板搬入至上述腔室之前，將被加熱之處理氣體供給至上述腔室內使上述腔室內之構造物升溫。
又，技術方案2之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：將不供給上述被加熱之處理氣體，對複數片基板連續照射光進行加熱而上述構造物之溫度上升成一定時之該構造物的溫度設為穩定溫度，於上述預熱步驟中，以使上述構造物達到上述穩定溫度之方式供給上述被加熱之處理氣體。
又，技術方案3之發明係如技術方案2之發明之熱處理方法，其特徵在於：上述構造物包含於上述腔室內支持基板之承受器。
又，技術方案4之發明係如技術方案1至3中任一項之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述光照射步驟中，自上述腔室之一側藉由閃光燈對基板照射閃光性光。
又，技術方案5之發明係如技術方案4之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述光照射步驟中，進而自上述腔室之另一側藉由鹵素燈對基板照射光。
又，技術方案6之發明係藉由對基板照射光而加熱該基板之熱處理裝置，其特徵在於包含：腔室，其收容基板；光照射部，其對被收容至上述腔室內之基板照射光；氣體供給部，其向上述腔室內供給處理氣體；氣體加熱部，其加熱自上述氣體供給部供給至上述腔室之上述處理氣體；及控制部，其於將批次之最初之基板搬入至上述腔室之前，以將被加熱之處理氣體供給至上述腔室內使上述腔室內之構造物升溫之方式控制上述氣體供給部及上述氣體加熱部。
又，技術方案7之發明係如技術方案6之發明之熱處理裝置，其 特徵在於：不自上述氣體供給部供給上述被加熱之處理氣體，而將藉由對複數片基板連續照射來自上述光照射部之光而加熱而上述構造物之溫度上升成一定時之該構造物的溫度作為穩定溫度，上述控制部以使上述構造物達到上述穩定溫度之方式控制上述氣體供給部及上述氣體加熱部。
又，技術方案8之發明係如技術方案7之發明之熱處理裝置，其特徵在於上述構造物包含於上述腔室內支持基板之承受器。
又，技術方案9之發明係如技術方案6至8中任一項之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述光照射部包含自上述腔室之一側對基板照射閃光性光之閃光燈。
又，技術方案10之發明係如技術方案9之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述光照射部進而包含自上述腔室之另一側對基板照射光之鹵素燈。
根據技術方案1至5之發明，於將批次之最初之基板搬入至腔室之前，因向腔室內供給被加熱之處理氣體使腔室內之構造物升溫，故即便省略預運轉，對於構成批次之所有之基板亦可使溫度歷程均勻。
根據技術方案6至10之發明，於將批次之最初之基板搬入至腔室之前，因向腔室內供給被加熱之處理氣體使腔室內之構造物升溫，故即便省略預運轉，對於構成批次之所有之基板亦可使溫度歷程均勻。
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
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
21‧‧‧流量調整閥
22‧‧‧加熱器
27‧‧‧高溫計
31‧‧‧脈衝產生器
32‧‧‧波形設定部
33‧‧‧輸入部
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‧‧‧承受器
76‧‧‧導銷
77‧‧‧切口部
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‧‧‧氣體供給源
86‧‧‧氣體排氣孔
87‧‧‧緩衝空間
88‧‧‧氣體排氣管
89‧‧‧閥
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
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣部
191‧‧‧氣體排氣管
192‧‧‧閥
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
Ts‧‧‧穩定溫度
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係表示本發明之熱處理裝置之構成的縱截面圖。
圖2係表示保持部之整體外觀之立體圖。
圖3係自上表面觀察保持部之俯視圖。
圖4係自側方觀察保持部之側視圖。
圖5係移載機構之俯視圖。
圖6係移載機構之側視圖。
圖7係表示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。
圖8係表示閃光燈之驅動電路之圖。
圖9係表示半導體晶圓之處理片數與承受器之溫度之關聯的圖。
以下，一面參照圖式，一面詳細地說明本發明之實施形態。
圖1係表示本發明之熱處理裝置1之構成的縱截面圖。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進行閃光性光照射而加熱該半導體晶圓W之閃光燈退火裝置。成為處理對象之半導體晶圓W之尺寸並無特別限定，例如為300mm或450mm。於被搬入至熱處理裝置1之前之半導體晶圓W中注入有雜質，藉由利用熱處理裝置1所進行之加熱處理而執行雜質之活化處理。再者，於圖1及以下各圖中，為容易理解，視需要誇張或簡化地描繪出各部之尺寸或數量。
熱處理裝置1具備：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於腔室6之內部具備：保持部7，其將半導體晶圓W保持為水平姿勢；及移載機構10，其於保持部7與裝置外部之間進行半導體晶圓W之交接。又，熱處理裝置1具備向腔室6內供給被加熱之處理氣體之機構。進而，加熱處理裝置1具備控制部3，該控制部3控制鹵素加熱部4、閃光加熱部5及設置於腔室6之各動作機構而執行半導體晶圓W之熱處理。
腔室6係於筒狀之腔室側部61之上下安裝石英製之腔室窗而構成。腔室側部61具有上下開口之概略筒形狀，於上側開口安裝有上側腔室窗63而封閉，於下側開口安裝有下側腔室窗64而封閉。構成腔室 6之頂壁之上側腔室窗63係藉由石英所形成之圓板形狀構件，作為使自閃光加熱部5出射之閃光性光透過至腔室6內之石英窗發揮功能。又，構成腔室6之底部之下側腔室窗64亦係藉由石英所形成之圓板形狀構件，作為使自鹵素加熱部4之光透過至腔室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安裝。即，反射環68、69均係裝卸自如地安裝於腔室側部61者。將腔室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包圍之空間規定為熱處理空間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，形成由腔室內側61之內壁面中之未安裝反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、及反射環69之上端面所包圍之凹部62。凹部62於腔室6之內壁面沿水平方向形成圓環狀，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係由強度與耐熱性優異之金屬材料(例如不鏽鋼)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，形成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藉由閘閥185而可開閉。搬送開口部66連通連接於凹部62之外周面。因此，於閘閥185將搬送開口部66打開時，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之內壁上部形成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形成設置於較凹部62更上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81經由於腔室6之側壁內部形成為圓環狀之緩衝空間82連通連接於氣體供給管83。氣體供給管83連接於氣體供給源85。又，於氣體供給管83之路徑中途介插有閥84、流量調整閥21及加熱器22。氣體供給源85所供給之處理氣體之種類並無特別限定，其係根據處理目的而適當選擇者，例如可使用氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)等惰性氣體、或者氧氣(O2)、氫氣(H2)、氯氣(Cl2)、氯化氫氣體(HCl)、臭氧(O3)、氨氣(NH3)等反應性氣體。
若閥84打開，則處理氣體自氣體供給源85被供給至緩衝空間82。流入至緩衝空間82之處理氣體於流體阻力較氣體供給孔81小之緩衝空間82內以擴散之方式流動，而自氣體供給孔81被供給至熱處理空間65內。流經氣體供給管83而被供給至熱處理空間65之處理氣體之流量由流量調節閥21規定。即，氣體供給源85及閥84相當於將處理氣體供給至腔室6內之氣體供給部。再者，亦可代替流量調整閥21而使用質量流量控制器。
加熱器22對流動於氣體供給管83之處理氣體進行加熱。利用加熱器22加熱之處理氣體自氣體供給孔81供給至熱處理空間65。即，加熱器22相當於對供給至腔室6之處理氣體進行加熱之氣體加熱部。
另一方面，於腔室6之內壁下部形成設置有排出熱處理空間65內之氣體的氣體排氣孔86。氣體排氣孔86形成設置於較凹部62更下側位置，亦可設置於反射環69。氣體排氣孔86經由於腔室6之側壁內部形成為圓環狀之緩衝空間87連通連接於氣體排氣管88。氣體排氣管88連接於排氣部190。又，於氣體排氣管88之路徑中途介插有閥89。若閥89打開，則熱處理空間65之氣體自氣體排氣孔86經由緩衝空間87向氣 體排氣管88排出。再者，氣體供給孔81及氣體排氣孔86可沿腔室6之圓周方向設置複數個，亦可為狹縫狀者。又，氣體供給源85及排氣部190可為設置於熱處理裝置1之機構，亦可為設置有熱處理裝置1之工廠之設施。
又，於搬送開口部66之前端亦連接有排出熱處理空間65內之氣體的氣體排氣管191。氣體排氣管191經由閥192連接於排氣部190。藉由將閥192打開，腔室6內之氣體經由搬送開口部66被排出。
圖2係表示保持部7之整體外觀之立體圖。又，圖3係自上表面觀察保持部7之俯視圖，圖4係自側方觀察保持部7之側視圖。保持部7係具備基台環71、連結部72及承受器74而構成。基台環71、連結部72及承受器74均由石英形成。即，保持部7之整體係由石英形成。
基台環71為圓環形狀之石英構件。基台環71藉由載置於凹部62之底面而由腔室6之壁面支持(參照圖1)。於具有圓環形狀之基台環71之上表面，沿其圓周方向豎立設置有複數個連結部72(本實施形態中為4個)。連結部72亦為石英之構件，藉由焊接而固著於基台環71。再者，基台環71之形狀可為自圓環形狀缺失一部分之圓弧狀。
平板狀之承受器74由設置於基台環71之4個連結部72支持。承受器74為由石英形成之大致圓形之平板狀構件。承受器74之直徑大於半導體晶圓W之直徑。即，承受器74具有大於半導體晶圓W之平面尺寸。於承受器74之上表面，豎立設置有複數個(本實施形態中為5個)導銷76。5個導銷76沿著與承受器74之外周圓為同心圓之圓周上而設置。配置有5個導銷76之圓之直徑略大於半導體晶圓W之直徑。各導銷76亦由石英形成。再者，導銷76可與承受器74一體地自石英之鑄錠進行加工，亦可將另外加工而成者藉由焊接等而安裝於承受器74。
豎立設置於基台環71之4個連結部72與承受器74之周緣部之下表面藉由焊接而固著。即，承受器74與基台環71藉由連結部72而固定地 連結，保持部7成為石英之一體成形構件。藉由此種保持部7之基台環71由腔室6之壁面支持而將保持部7安裝於腔室6。於保持部7安裝於腔室6之狀態下，大致圓板形狀之承受器74成為水平姿勢(法線與鉛垂方向一致之姿勢)。搬入至腔室6之半導體晶圓W在安裝於腔室6之保持部7之承受器74之上以水平姿勢載置並保持。半導體晶圓W載置於藉由5個導銷76所形成之圓之內側，藉此防止水平方向之位置偏移。再者，導銷76之個數並非限定為5個，只要為可防止半導體晶圓W之位置偏移之數量即可。
又，如圖2及圖3所示，於承受器74，上下貫通而形成有開口部78及切口部77。切口部77係為了供使用熱電偶之接觸式溫度計130之探針前端部通過而設置。另一方面，開口部78係為了供放射溫度計120接收自保持於承受器74之半導體晶圓W之下表面放射的放射光(紅外光)而設置。進而，於承受器74，貫穿設置有供下述移載機構10之頂起銷12貫通以用於半導體晶圓W之交接之4個貫通孔79。再者，放射溫度計120及接觸式溫度計130均係測定半導體晶圓W之溫度之溫度計，並非測定包含承受器74之保持部7之溫度者。
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具備2根移載臂11。移載臂11形成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使一對移載臂11於相對於保持部7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)與和保持於保持部7之半導體晶圓W俯視時不重疊之退避位置(圖5之二點鏈線位置)之間水平移動。作為水平移動機構13，可為藉由個別之馬達使各移載臂11分別旋動者，亦可為使用連桿機構藉由1個馬達使一對移載臂11連動旋動者。
又，一對移載臂11藉由升降機構14而與水平移動機構13一起升降 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通過貫穿設置於承受器74之貫通孔79(參照圖2、3)，頂起銷12之上端自承受器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，將頂起銷12自貫通孔79拔出，若水平移動機構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之退避位置為保持部7之基台環71之正上方。因基台環71載置於凹部62之底面，故移載臂11之退避位置為凹部62之內側。再者，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)之部位之附近亦設置有省略圖示之排氣機構，以將移載機構10之驅動部周邊之氣體排出至腔室6之外部的方式構成。
返回圖1，於腔室6之內部設置有高溫計27及溫度感測器28。高溫計27檢測自保持部7之承受器74放射之紅外光且測定承受器74之溫度。溫度感測器28測定熱處理空間65之環境之溫度。於腔室6內部之高溫計27及溫度感測器28之設置位置並非特別限定，只要為可分別測定承受器74及熱處理空間65之環境之溫度的位置便可適當地設定。
設置於腔室6之上方之閃光加熱部5係於殼體51之內側具備包含複數根(本實施形態中為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之石英窗。藉由將閃光加熱部5設置於腔室6之上方，燈光放射窗53將會與上側腔室窗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對熱處理空間65照射閃光性光而閃光加熱半導體晶圓W。
複數個閃光燈FL分別為具有長條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之半導體晶圓W之主面(亦即沿水平方向)相互平行之方式排列成平面狀。因此，藉由閃光燈FL之排列所 形成之平面亦為水平面。
圖8係表示閃光燈FL之驅動電路之圖。如該圖所示，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串列連接。又，如圖8所示，控制部3具備脈衝產生器31及波形設定部32，且連接於輸入部33。作為輸入部33，可採用鍵盤、滑鼠、觸控面板等各種公知之輸入設備。基於來自輸入部33之輸入內容波形設定部32設定脈衝信號之波形，根據該波形脈衝產生器31產生脈衝信號。
閃光燈FL具備：棒狀之玻璃管(放電管)92，其內部封入有氙氣氣體，且於其兩端部配設有陽極及陰極；及觸發電極91，其附設於該玻璃管92之外周面上。藉由電源單元95對電容器93施加特定之電壓，充入與該外加電壓(充電電壓)對應之電荷。又，可對觸發電極91施加來自觸發電路97之高電壓。觸發電路97對觸發電極91施加電壓之時序係由控制部3控制。
IGBT96係於閘極部組裝有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor，金氧半導體場效電晶體)之雙極電晶體，係適合處理高電力之開關元件。對IGBT96之閘極施加來自控制部3之脈衝產生器31的脈衝信號。若對IGBT96之閘極施加特定值以上之電壓(高電壓)則IGBT96成為接通狀態，若施加未達特定值之電壓(低電壓)則IGBT96成為斷開狀態。以如此之方式，含有閃光燈FL之驅動電路藉由IGBT96而接通斷開。藉由IGBT96接通斷開而閃光燈FL與對應於其之電容器93之連接斷續，控制流至閃光燈FL之電流接通斷開。
即便於電容器93為充電狀態下IGBT96成為接通狀態，而對玻璃管92之兩端電極施加高電壓，因氙氣氣體為電性絕緣體，故通常狀態下於玻璃管92內不流通電。然而，於觸發電路97對觸發電極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於玻璃管92內瞬時 流通電，藉由此時之氙之原子或者分子之激發而放出光。
如圖8所示之驅動電路個別地設置於設置在閃光加熱部5之複數個閃光燈FL之各者上。於本實施形態中，係將30根閃光燈FL排列成平面狀，故對應於其等而如圖8所示設置30個驅動電路。
反射器52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出射之閃光性光反射至熱處理空間65之側。反射器52由鋁合金板形成，其表面(面向閃光燈FL之側之面)藉由噴砂處理而被實施粗面化加工。
於設置於腔室6之下方之鹵素加熱部4之內部內置有複數個(本實施形態中40根)鹵素燈HL。鹵素加熱部4係藉由複數個鹵素燈HL自腔室6之下方經由下側腔室窗64進行對熱處理空間65之光照射而加熱半導體晶圓W之光照射部。鹵素加熱部4透過石英之承受器74而對支持於承受器74之半導體晶圓W之下表面照射鹵素光。
圖7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為具有長條之圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段均係20根鹵素燈HL以各者之長度方向沿著保持於保持部7之半導體晶圓W之主面(亦即沿水平方向)相互平行之方式排列。因此，上段、下段均係藉由鹵素燈HL之排列所形成之平面為水平面。
又，如圖7所示，上段、下段均係相較於與保持於保持部7之半導體晶圓W之中央部對向之區域，與周緣部對向之區域中之鹵素燈HL之配設密度更高。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，可於藉由自鹵素加熱部4之光照射進行之加熱時對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係藉由對配設於玻璃管內部之燈絲通電而使燈絲白熾化而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微量導入鹵族元素(碘、溴等)而成之氣體。藉由導入鹵族元素，可抑制燈絲之破損並且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較長且可連續照射較強之光之特性。即，鹵素燈HL係連續發光至少1秒以上之連續點亮燈。又，鹵素燈HL由於為棒狀燈故壽命長，藉由將鹵素燈HL沿著水平方向配置而成為對上方之半導體晶圓W之放射效率優異者。
控制部3控制設置於熱處理裝置1之上述各種動作機構。作為控制部3之硬體之構成與一般之電腦相同。即，控制部3具備進行各種運算處理之電路即CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、記憶基本程式之讀出專用之記憶體即ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體即RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及記憶控制用軟體或資料等之磁碟而構成。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中之處理。又，如圖8所示，控制部3包含脈衝產生器31及波形設定部32。如上述，基於來自輸入部33之輸入內容，波形設定部32設定脈衝信號之波形，據此脈衝產生器31輸出脈衝信號至IGBT96之閘極。
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係利用離子注入法添加有雜質(離子)之半導體基板。該雜質之活化藉由利用熱處理裝置1進行之閃光性光照射加熱處理(退火)而執行。以下說明之熱處理裝置1之處理順序藉由控制部3控制熱處理裝置1之各動作機構而進行。
首先，於對成為處理對象之半導體晶圓W進行閃光加熱處理之前，向腔室6內導入高溫之處理氣體而使腔室內之構造物預熱。具體而言，將用於供氣之閥84打開，並且將排氣用之閥89、192打開，開始對腔室6內之供氣/排氣。若閥84打開，則自氣體供給孔81對熱處理空間65供給處理氣體。於本實施形態中，作為處理氣體之氮氣自氣體供給源85供給至腔室6內。供給至腔室6內之氮氣之流量藉由流量調整閥21規定，本實施形態中設為30L/分鐘~50L/分鐘。
又，加熱器22對通過氣體供給管83之氮氣進行加熱。於本實施形態中，加熱器22將通過氣體供給管83之氮氣加熱至350℃。但是，350℃為於設置有加熱器22之部位之氮氣的溫度。藉由加熱器22加熱至350℃之氮氣於自氣體供給孔81供給至腔室6內之時點，成為約200℃。其原因為藉由氣體供給管83等氣體通過路徑而自氮氣奪取熱。
又，若與供氣同時打開閥89，則自氣體排氣孔86排出腔室6內之氣體。藉由一面自氣體供給孔81進行供氣，一面自氣體排氣孔86進行排氣，自腔室6內之熱處理空間65之上部供給之高溫之氮氣向下方流動，自熱處理空間65之下部排出。以如此之方式，於腔室6內之熱處理空間65形成高溫之氮氣流。
藉由於腔室6內形成高溫之處理氣體流，腔室6之內壁或保持部7等腔室內構造物被加熱而升溫。於本實施形態中，向腔室6內供給約200℃之氮氣氣體，因此包含保持部7之承受器74之腔室內構造物亦升溫至200℃左右。
藉由高溫之氮氣氣體流而被加熱之承受器74之溫度係藉由高溫計27而測定。又，腔室6內之熱處理空間65之環境溫度係藉由溫度感測器28而測定。高溫計27及溫度感測器28之測定結果傳達至控制部3。控制部3基於利用高溫計27所得之測定結果，直至承受器74之溫度升溫至特定之溫度連續高溫之氮氣氣體之供給，等待成為處理對象之 半導體晶圓W之處理開始。
又，藉由開放閥89及閥192，亦自搬送開口部66排出腔室6內之氣體。進而，藉由省略圖示之排氣機構，移載機構10之驅動部周邊之氣體亦被排出。
藉由高溫計27測定之承受器74的溫度升溫至特定之溫度之後，控制部3使於熱處理裝置1中成為處理對象之半導體晶圓W之熱處理開始。再者，於熱處理裝置1中之半導體晶圓W之熱處理時亦對熱處理空間65連續地供給高溫之氮氣氣體，其供給量根據處理步驟而適當變更。
於處理開始時，打開閘閥185而將搬送開口部66打開，藉由裝置外部之搬送機器人經由搬送開口部66將離子注入後之半導體晶圓W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。然後，移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動至移載動作位置並上升，藉此，頂起銷12通過貫通孔79自承受器74之上表面突出而接收半導體晶圓W。
半導體晶圓W載置於頂起銷12後，搬送機器人自熱處理空間65退出，藉由閘閥185而將搬送開口部66關閉。然後，藉由一對移載臂11下降，半導體晶圓W自移載機構10被交付至保持部7之承受器74並以水平姿勢自下方被保持。半導體晶圓W將形成有圖案且注入有雜質之表面作為上表面而保持於保持部7。又，半導體晶圓W於承受器74之上表面保持於5個導銷76之內側。下降至承受器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藉由以石英形成之保持部7以水平姿勢自下方被保持後，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)。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及承受器74而自半導體晶圓W之背面(所謂正面係指相反側之主面)照 射。藉由接受自鹵素燈HL之光照射，半導體晶圓W被預加熱而溫度上升。再者，因移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故不會成為利用鹵素燈HL進行之加熱之障礙。
於利用鹵素燈HL進行預加熱時，利用接觸式溫度計130測定半導體晶圓W之溫度。即，內置熱電偶之接觸式溫度計130經由承受器74之切口部77而與保持於保持部7之半導體晶圓W之下表面接觸而測定升溫中之晶圓溫度。測定出之半導體晶圓W之溫度被傳達至控制部3。控制部3一面監視藉由自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W的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基於利用接觸式溫度計130所得之測定值，以半導體晶圓W之溫度成為預加熱溫度T1之方式反饋控制鹵素燈HL之輸出。預加熱溫度T1係設定無添加於半導體晶圓W中之雜質因熱而擴散之虞的200℃至800℃左右、較佳為350℃至600℃左右(本實施形態中為600℃)。再者，於藉由自鹵素燈HL之光照射使半導體晶圓W升溫時，不進行利用放射溫度計120之溫度測定。其原因為，自鹵素燈HL照射之鹵素光會作為環境光入射至放射溫度計120，無法進行準確之溫度測定。
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，於藉由接觸式溫度計130測定之半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之時點，控制部3調整鹵素燈HL之輸出，將半導體晶圓W之溫度維持為大致預加熱溫度T1。
藉由進行此種利用鹵素燈HL之預加熱，使半導體晶圓W之整體均勻地升溫至預加熱溫度T1。於利用鹵素燈HL所進行之預加熱之階段，有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更降低之傾向，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之中央部對向之區域，與周緣部對向之區域較高(參照圖7)。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，可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。進而，由於安裝於腔室側部61之反射環69之內周面被製成鏡面，故藉由該反射環69之內周面而朝向半導體晶圓W之周緣部反射之光量變多，可使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈更均勻。
於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1後經過特定時間的時點，閃光加熱部5之閃光燈FL對半導體晶圓W之表面進行閃光性光照射。於閃光燈FL進行閃光性光照射之時，預先藉由電源單元95於電容器93上儲存電荷。並且，於電容器93儲存有電荷之狀態下，自控制部3之脈衝產生器31輸出脈衝信號至IGBT96而驅動IGBT96接通斷開
脈衝信號之波形可由將脈衝寬度之時間(接通時間)及脈衝間隔之時間(斷開時間)作為參數而依次設定之配方自輸入部33輸入而規定。若操作員將此種配方自輸入部33輸入至控制部3，則根據其控制部3之波形設定部32設定重複接通斷開之脈衝波形。並且，根據藉由波形設定部32設定之脈衝波形脈衝產生器31輸出脈衝信號。其結果，對IGBT96之閘極施加設定之波形之脈衝信號，控制IGBT96之接通斷開驅動。具體而言，於輸入至IGBT96之閘極之脈衝信號接通時IGBT96成為接通狀態，於脈衝信號斷開時IGBT96成為斷開狀態。
又，與自脈衝產生器31輸出之脈衝信號變成接通之時序同步地，控制部3控制觸發電路97對觸發電極91施加高電壓(觸發電壓)。於電容器93儲存有電荷之狀態下將脈衝信號輸入至IGBT96之閘極，且藉由與該脈衝信號變成接通之時序同步地對觸發電極91施加高電壓，於脈衝信號為接通時，於玻璃管92內之兩端電極間必定流通電流，藉由此時之氙原子或分子之激發而放出光。
以如此之方式，閃光加熱部5之30根閃光燈FL發光，對由保持部 7保持之半導體晶圓W之表面照射閃光性光。此處，於不使用IGBT96而使閃光燈FL發光之情形時，儲存於電容器93之電荷因1次發光而消耗，來自閃光燈FL之輸出波形成為寬度為0.1毫秒至10毫秒左右之單脈衝。相對於此，於本實施形態中，藉由於電路中連接作為開關元件之IGBT96並向其閘極輸出脈衝信號，而藉由IGBT96使自電容器93向閃光燈FL之電荷之供給斷續，控制流至閃光燈FL之電流接通斷開。其結果，即閃光燈FL之發光被斬波控制，分批消耗儲存於電容器93之電荷，於極短時間內閃光燈FL重複點亮熄滅。再者，於流經電路之電流值完全成為“0”之前，對IGBT96之閘極施加下一個脈衝而電流值再度增加，因此即便於閃光燈FL重複點亮熄滅期間發光輸出亦不會完全變成“0”。
其結果，藉由IGBT96控制流至閃光燈FL之電流接通斷開，藉此可自如地規定閃光燈FL之發光方式，且可自由地調整發光時間及發光強度。具體而言，例如，若增大自輸入部33輸入之脈衝之脈衝寬度之時間相對於脈衝間隔之時間的比率，則流至閃光燈FL之電流増大且發光強度變強。又，藉由延長自輸入部33輸入之脈衝寬度之時間與脈衝間隔之時間之組合的總時間，於閃光燈FL持續相對較長之時間地流通電流，閃光燈FL之發光時間變長。再者，閃光燈FL之發光時間即便變長亦為1秒以下。
藉由來自30根閃光燈FL之閃光性光照射，半導體晶圓W被閃光加熱。被閃光加熱之半導體晶圓W之表面溫度瞬間上升至1000℃以上之處理溫度T2，於注入半導體晶圓W之雜質活化之後，表面溫度急速下降。因於閃光燈FL發光之前後連續利用鹵素燈HL進行光照射，故半導體晶圓W之表面溫度降溫至預加熱溫度T1之附近。
閃光加熱處理結束後，經過特定時間後鹵素燈HL亦熄滅。藉此，半導體晶圓W自預加熱溫度T1急速降溫。降溫中之半導體晶圓W 之溫度藉由接觸式溫度計130或放射溫度計120測定，其測定結果傳達至控制部3。控制部3根據測定結果而監視半導體晶圓W之溫度是否降溫至特定溫度。而且，於半導體晶圓W之溫度降溫至特定程度以下之後，移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動至移載動作位置並上升，藉此，頂起銷12自承受器74之上表面突出而自承受器74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，由閘閥185關閉之搬送開口部66打開，載置於頂起銷12上之半導體晶圓W藉由裝置外部之搬送機器人而被搬出，熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理完成。
另外，典型的是，半導體晶圓W之處理以批次為單位進行。所謂批次，係指成為於相同條件下進行相同內容之處理之對象的1組半導體晶圓W。於本實施形態之熱處理裝置1中，將構成批次之複數片半導體晶圓W逐片依次搬入至腔室6進行加熱處理。
此處，於暫且未進行處理之熱處理裝置1中，於不進行利用如上述之高溫之處理氣體之預熱而開始批次之處理之情形時，將批次之最初之半導體晶圓W搬入至大致室溫之腔室6進行閃光加熱處理。於此種情形時，例如於保養後熱處理裝置1啟動後處理最初之批次之情形時或於處理上一批次之後經過長時間之情形時等。於加熱處理時，因自升溫之半導體晶圓W向承受器74等腔室內構造物產生熱傳導，故於初期室溫之承受器74等伴隨半導體晶圓W之處理片數增加而逐漸升溫。
圖9係表示半導體晶圓W之處理片數與承受器74之溫度之關聯的圖。於處理開始前室溫之承受器74伴隨半導體晶圓W之處理片數增加而逐漸升溫，不久於進行約10片半導體晶圓W之加熱處理時，承受器74之溫度達到固定之穩定溫度Ts。於達到穩定溫度Ts之承受器74上，自半導體晶圓W向承受器74之傳熱量及自承受器74之放熱量平衡。直至承受器74之溫度達到穩定溫度Ts為止，自半導體晶圓W之傳熱量多 於自承受器74之放熱量，故伴隨半導體晶圓W之處理片數增加承受器74之溫度逐漸上升。相對於此，承受器74之溫度達到穩定溫度Ts之後，因自半導體晶圓W之傳熱量與自承受器74之放熱量平衡，故承受器74之溫度維持固定之穩定溫度Ts。
如此，若於室溫之腔室6內開始處理，除了批次之初期之半導體晶圓W及來自中途之半導體晶圓W的溫度歷程變得不均勻以外，初期之半導體晶圓W因支持於低溫之承受器74進行閃光加熱處理故亦會產生晶圓翹曲。因此，如上述，先前係於開始批次之處理之前，實施預運轉，即，將並非處理對象之虛設晶圓搬入至腔室6內進行與處理對象之半導體晶圓W相同之閃光加熱處理，使承受器74等腔室內構造物升溫至穩定溫度Ts。
於本實施形態中，於將批次之最初之半導體晶圓W搬入至腔室6之前，供給被加熱之處理氣體至腔室6內，使包含承受器74之腔室內構造物預熱。此時，以包含承受器74之腔室內構造物達到上述穩定溫度Ts(本實施形態中為200℃)之方式供給高溫之處理氣體。具體而言，以藉由高溫計27測定之承受器74的溫度達到穩定溫度Ts之方式，控制部3控制氣體供給源85、閥84及加熱器22向腔室6內供給被加熱之處理氣體。穩定溫度Ts為不供給被加熱之處理氣體，將藉由於腔室6內對複數片半導體晶圓W進行連續光照射加熱而包含承受器74之腔室內構造物之溫度上升成一定時之該構造物的溫度。並且，包含承受器74之腔室內構造物之溫度升溫至穩定溫度Ts之後，開始對批次之最初之半導體晶圓W的熱處理。
開始對批次之最初之半導體晶圓W的熱處理之前，藉由向腔室6內供給高溫之處理氣體而使包含承受器74之腔室內構造物升溫至穩定溫度Ts，構成批次之所有半導體晶圓W支持於相同溫度之承受器74，可使溫度歷程均勻。又，關於批次之初期之半導體晶圓W，因支持於 升溫至穩定溫度Ts之承受器74，故可防止由承受器74及半導體晶圓W之溫度差而引起之晶圓翹曲。進而，因可省略如先前之對數片虛設晶圓進行加熱處理之預運轉，故可實現基板處理裝置1之有效率之運用。
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，便可於上述說明以外進行各種變更。例如，於上述實施形態中，係藉由IGBT96控制閃光燈FL，但IGBT96並非為必需要素。即便於不使用IGBT96，而單純使閃光燈FL發光之情形時，於開始對批次之最初之半導體晶圓W之熱處理之前，向腔室6內供給高溫之處理氣體而使包含承受器74之腔室內構造物升溫至穩定溫度，藉此亦可獲得與上述實施形態相同之效果。
又，於上述實施形態中係將高溫之氮氣供給至腔室6內，但處理氣體之種類並非限定於氮氣，亦可為氧氣或氬氣等。
又，於上述實施形態中，以使包含承受器74等腔室內構造物成為200℃之方式向腔室6內供給高溫之處理氣體，但並非限定於此，腔室內構造物達到穩定溫度Ts即可。典型的是，於半導體晶圓W之常規處理時承受器74等達到之穩定溫度Ts為200℃~300℃。
又，於上述實施形態中，於閃光加熱部5具備30根閃光燈FL，但並非限定於此，閃光燈FL之根數可為任意數。又，閃光燈FL並非限定於氙閃光燈，亦可為氪氣閃光燈。又，鹵素加熱部4所具備之鹵素燈HL之根數亦非限定於40根，只要為於上段及下段配置複數根之形態，則可設定為任意數。
又，作為對半導體晶圓W照射光而加熱之光照射部，並非限定於閃光燈FL或鹵素燈HL，亦可為雷射光源。
又，藉由本發明之熱處理裝置成為處理對象之基板並非限定於半導體晶圓，亦可為用於液晶顯示裝置等平板顯示器之玻璃基板或太 陽電池用之基板。又，本發明之技術亦可應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。
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
7‧‧‧保持部
10‧‧‧移載機構
21‧‧‧流量調整閥
22‧‧‧加熱器
27‧‧‧高溫計
28‧‧‧溫度感測器
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
74‧‧‧承受器
81‧‧‧氣體供給孔
82‧‧‧緩衝空間
83‧‧‧氣體供給管
84‧‧‧閥
85‧‧‧氣體供給源
86‧‧‧氣體排氣孔
87‧‧‧緩衝空間
88‧‧‧氣體排氣管
89‧‧‧閥
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣部
191‧‧‧氣體排氣管
192‧‧‧閥
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (10)

  1. 一種熱處理方法，其特徵在於其係藉由對基板照射光而加熱該基板者，且包括：搬入步驟，其係將基板搬入至腔室內；光照射步驟，其係對被搬入至上述腔室內之基板照射光；及預熱步驟，其係於將批次之最初之基板搬入至上述腔室之前，將被加熱之處理氣體供給至上述腔室內使上述腔室內之構造物升溫。
  2. 如請求項1之熱處理方法，其中將不供給上述被加熱之處理氣體下，對複數片基板連續照射光進行加熱而上述構造物之溫度上升成一定時的該構造物之溫度設為穩定溫度，於上述預熱步驟中，以使上述構造物達到上述穩定溫度之方式供給上述被加熱之處理氣體。
  3. 如請求項2之熱處理方法，其中上述構造物包含於上述腔室內支持基板之承受器。
  4. 如請求項1至3中任一項之熱處理方法，其中，於上述光照射步驟中，自上述腔室之一側藉由閃光燈對基板照射閃光性光。
  5. 如請求項4之熱處理方法，其中，於上述光照射步驟中，進而自上述腔室之另一側藉由鹵素燈對基板照射光。
  6. 一種熱處理裝置，其特徵在於其係藉由對基板照射光而加熱該基板者；且具備：腔室，其收容基板； 光照射部，其對收容於上述腔室內之基板照射光；氣體供給部，其向上述腔室內供給處理氣體；氣體加熱部，其對自上述氣體供給部供給至上述腔室之上述處理氣體進行加熱；及控制部，其於將批次之最初之基板搬入至上述腔室之前，以將被加熱之處理氣體供給至上述腔室內使上述腔室內之構造物升溫之方式，控制上述氣體供給部及上述氣體加熱部。
  7. 如請求項6之熱處理裝置，其中，將不自上述氣體供給部供給上述被加熱之處理氣體下，對複數片基板連續照射來自上述光照射部之光進行加熱而上述構造物之溫度上升成一定時的該構造物之溫度設為穩定溫度，上述控制部以使上述構造物達到上述穩定溫度之方式控制上述氣體供給部及上述氣體加熱部。
  8. 如請求項7之熱處理裝置，其中上述構造物包含於上述腔室內支持基板之承受器。
  9. 如請求項6至8中任一項之熱處理裝置，其中上述光照射部包含自上述腔室之一側對基板照射閃光性光之閃光燈。
  10. 如請求項9之熱處理裝置，其中上述光照射部進而包含自上述腔室之另一側對基板照射光之鹵素燈。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017017277A (ja) * 2015-07-06 2017-01-19 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理方法
DE102016112836A1 (de) * 2016-06-14 2017-12-14 Leander Kilian Gross Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Substrats
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
JP6739326B2 (ja) * 2016-12-27 2020-08-12 三菱電機株式会社 評価装置及び評価方法
JP6837871B2 (ja) * 2017-03-09 2021-03-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
JP6864564B2 (ja) 2017-06-09 2021-04-28 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
WO2019032486A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-14 Boston Process Technologies, Inc. WELD BALL PROCESSING ARRANGEMENT WITHOUT HOT WALL FLOW
EP3657903B1 (en) * 2017-08-24 2022-01-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Infrared heating device
JP6944347B2 (ja) * 2017-11-07 2021-10-06 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理方法
JP6960344B2 (ja) 2018-01-26 2021-11-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP6963536B2 (ja) * 2018-06-20 2021-11-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理装置の雰囲気置換方法
JP7011980B2 (ja) * 2018-06-20 2022-01-27 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP7041594B2 (ja) * 2018-06-20 2022-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP7228976B2 (ja) * 2018-08-27 2023-02-27 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス ｐ型窒化ガリウム系半導体の製造方法および熱処理方法
JP7303615B2 (ja) * 2018-08-28 2023-07-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
JP7288745B2 (ja) * 2018-09-13 2023-06-08 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP7080145B2 (ja) * 2018-09-20 2022-06-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
TWI740285B (zh) * 2018-12-27 2021-09-21 日商勝高股份有限公司 熱處理爐的前處理條件的決定方法、熱處理爐的前處理方法、熱處理裝置及經熱處理之半導體晶圓的製造方法及製造裝置
US20210272823A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-02 SCREEN Holdings Co., Ltd. Light irradiation type heat treatment method
JP2022026758A (ja) * 2020-07-31 2022-02-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60258928A (ja) 1984-02-28 1985-12-20 タマラツク・サイエンテイフイツク・カンパニ−・インコ−ポレ−テツド 半導体ウエ−ハの加熱装置および方法
US4649261A (en) 1984-02-28 1987-03-10 Tamarack Scientific Co., Inc. Apparatus for heating semiconductor wafers in order to achieve annealing, silicide formation, reflow of glass passivation layers, etc.
JPS60247936A (ja) * 1984-05-23 1985-12-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理方法
JPH07321120A (ja) * 1994-05-25 1995-12-08 Komatsu Electron Metals Co Ltd シリコンウェーハの熱処理方法
JPH09260364A (ja) * 1996-03-26 1997-10-03 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法および熱処理装置
US6189484B1 (en) 1999-03-05 2001-02-20 Applied Materials Inc. Plasma reactor having a helicon wave high density plasma source
DE19809461C2 (de) 1998-03-06 2002-03-21 Solutia Austria Gmbh Niedermolekulare Polyesterpolyole, deren Herstellung und Verwendung in Beschichtungsmitteln
JP2000012478A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置
JP4146558B2 (ja) * 1998-12-07 2008-09-10 大日本スクリーン製造株式会社 基板熱処理方法および基板熱処理装置
US7118780B2 (en) * 2001-03-16 2006-10-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heat treatment method
US6849831B2 (en) 2002-03-29 2005-02-01 Mattson Technology, Inc. Pulsed processing semiconductor heating methods using combinations of heating sources
JP2004063863A (ja) 2002-07-30 2004-02-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
US6818864B2 (en) * 2002-08-09 2004-11-16 Asm America, Inc. LED heat lamp arrays for CVD heating
US8911559B2 (en) 2008-09-22 2014-12-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method to pre-heat and stabilize etching chamber condition and improve mean time between cleaning
US8147137B2 (en) * 2008-11-19 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Pyrometry for substrate processing
CN101990376B (zh) * 2009-07-29 2012-09-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 一体式电子设备及其组装方法
US20110073039A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Ron Colvin Semiconductor deposition system and method
JP5338723B2 (ja) * 2010-03-16 2013-11-13 ウシオ電機株式会社 加熱装置
US8608035B2 (en) * 2010-04-22 2013-12-17 Novellus Systems, Inc. Purge ring with split baffles for photonic thermal processing systems
TWI566300B (zh) 2011-03-23 2017-01-11 斯克林集團公司 熱處理方法及熱處理裝置
JP6026090B2 (ja) 2011-09-26 2016-11-16 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
TWI566299B (zh) 2012-04-11 2017-01-11 聯華電子股份有限公司 半導體元件之製作方法
JP5955658B2 (ja) 2012-06-15 2016-07-20 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP2014072352A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2014175630A (ja) * 2013-03-13 2014-09-22 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法

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