TWI641708B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種能省略仿真運轉之熱處理方法及熱處理裝置。在成為處理對象之批次的最初的半導體晶圓W被搬入至腔室6之前，藉由來自鹵素燈HL的光線照射預熱承載體74。承載體74的溫度係藉由放射溫度計27予以測量。控制部3係依據放射溫度計27所測量的承載體74的溫度之測量結果，以承載體74的溫度到達穩定溫度之方式控制鹵素燈HL的輸出。所謂承載體74的穩定溫度係指：無須加熱承載體74，而是在腔室6內對複數個半導體晶圓W連續地進行光線照射加熱，藉此使承載體74的溫度上升並成為一定時的該承載體74的溫度。

Description

熱處理方法及熱處理裝置
本發明係有關於一種熱處理方法及熱處理裝置，係對半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下簡稱為「基板」)照射光線，藉此加熱該基板。
在半導體器件(semiconductor device)的製造製程中，雜質導入係用以在半導體晶圓內形成pn接合所需的步驟。目前，雜質導入一般係使用離子佈植(ion implantation)法及其後續的退火(anneal)法來進行。離子佈植法係使棚(B)、砷(As)、磷(P)此類的雜質的元素離子化並使其以高加速電壓衝撞至半導體晶圓而物理性地進行雜質植入之技術。所植入的雜質係藉由退火處理而活性化。此時，當退火時間為數秒程度以上時，所佈植的雜質會因為熱能而深深地擴散，結果會有接合深度比要求還更深而對良好的器件形成產生影響之虞。
因此，近年來閃光燈退火(FLA；flash lamp anneal)係作為在極短時間內加熱半導體晶圓之退火技術而受到矚目。閃光燈退火為一種熱處理技術，係使用氙閃光燈(以下在僅稱為「閃光燈」時係指氙閃光燈)對半導體晶圓的表面照射 閃光，藉此僅使已植入有雜質之半導體晶圓的表面在極短時間(數毫秒(millisecond)以下)內升溫。
氙閃光燈的放射分光分布係從紫外線區域至近紅外線區域，波長比以往的鹵素燈的波長還短，且與矽的半導體晶圓的基礎吸收帶域大約一致。因此，從氙閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，穿透光少，可將半導體晶圓急速地升溫。此外，已知只要為數毫秒以下的極短時間的閃光照射，即可僅將半導體晶圓的表面附近選擇性地升溫。因此，只要為氙閃光燈所為之極短時間的升溫，則不會使雜質深深地擴散，而能僅執行雜質活性化。
作為使用了此種氙閃光燈的熱處理裝置，於專利文獻1、2中已揭示有：於半導體晶圓的表面側配置閃光燈等脈波發光燈(pulse emitting lamp)，並於背面側配置鹵素燈等連續點亮燈，藉由此種組合進行期望的熱處理。於專利文獻1、2所揭示的熱處理裝置中，藉由鹵素燈等將半導體晶圓預備加熱直至達至某程度的溫度後，藉由來自閃光燈的脈波加熱升溫達至期望的處理溫度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開昭60-258928號公報。
專利文獻2：日本特表2005-527972號公報。
一般而言，不限定於熱處理，半導體晶圓的處理係以批次(lot)(成為在相同條件下進行相同內容的處理之對象 的一組半導體晶圓)單位進行。在葉片式的基板處理裝置中，針對構成批次之複數片的半導體晶圓連續地依序進行處理。在閃光燈退火裝置中，亦逐片將構成批次之複數個半導體晶圓搬入至腔室(chamber)並依序進行熱處理。
在稼動停止狀態的閃光燈退火裝置開始批次的處理之情形中，批次的最初的半導體晶圓被搬入至大約室溫的腔室並進行加熱處理。於加熱處理時，在腔室內被承載體支撐的半導體晶圓係被預備加熱至預定溫度，再藉由閃光加熱將晶圓表面升溫達至處理溫度。結果，從已升溫的半導體晶圓對承載體等腔室內構造物產生熱傳導，該承載體等的溫度亦上升。此種伴隨著半導體晶圓的加熱處理之承載體等的溫度上升係從批次的最初開始持續數片左右，直至已進行約第十片的半導體晶圓的加熱處理時，承載體的溫度到達一定的穩定溫度。亦即，批次的最初的半導體晶圓係被室溫的承載體支撐並進行處理；相對於此，第十片以後的半導體晶片係被已升溫至穩定溫度的承載體支撐並進行處理。
因此，產生構成批次之複數個半導體晶圓的溫度經歷不一致之問題。尤其是針對從批次的最初開始的數片左右的半導體晶圓，由於被較低溫的承載體支撐並進行處理，因此有閃光照射時的表面到達溫度未到達處理溫度之虞。此外，在對被低溫的承載體所支撐的半導體晶圓照射閃光時，亦會因為承載體與半導體晶圓之間的溫度差產生晶圓翹曲，結果亦會有半導體晶圓破損之虞。
因此，以往在開始批次的處理之前，會進行下述動作(仿真運轉(dummy running))：將不是處理對象的仿真晶圓 (dummy wafer)搬入至腔室內並支撐於承載體，且以與處理對象的批次相同條件進行閃光加熱處理，藉此事前將承載體等的腔室內構造物預先升溫。由於針對約十片左右的仿真晶圓進行閃光加熱處理藉此使承載體等到達穩定溫度，故之後開始成為處理對象之批次的最初的半導體晶圓的處理。如此，構成批次之複數個半導體晶圓的溫度經歷即會變得一致，且亦能防止起因於承載體與半導體晶圓之間的溫度差所導致之晶圓翹曲。
然而，由於此種仿真運轉不僅消耗與處理無關的仿真晶圓，更需要相當於對十片左右的仿真晶圓進行閃光加熱處理之時間，因此有妨礙閃光燈退火裝置的效率性的運用之問題。
本發明有鑑於上述課題而研創，其目的在於提供一種能省略仿真運轉之熱處理方法及熱處理裝置。
為了解決上述課題，實施態樣1的發明係一種熱處理方法，係對基板照射光線藉此加熱該基板；該熱處理方法係具備有：搬入步驟，係將基板搬入至腔室內並載置於承載體；光線照射步驟，係對已載置於前述承載體的基板照射光線；溫度測量步驟，係在批次的最初的基板被搬入至腔室內之前，測量前述承載體的溫度；以及加熱步驟，係依據前述溫度測量步驟的測量結果加熱前述承載體。
此外，實施態樣2的發明係在實施態樣1的發明的熱處理方法中，無須加熱前述承載體，而是對批次的複數個基板連續地照射光線並進行加熱，藉此將前述承載體的溫 度上升且成為一定時之前述承載體的溫度設成穩定溫度；在前述加熱步驟中，以前述承載體的溫度到達前述穩定溫度之方式加熱前述承載體。
此外，實施態樣3的發明係在實施形態1的發明的熱處理方法中，在前述溫度測量步驟中測量前述承載體的複數個部位的溫度；在前述加熱步驟中對包含前述複數個部位的各者之每個區域進行加熱控制。
此外，實施態樣4的發明係在實施態樣1的發明的熱處理方法中，在前述光線照射步驟中，從前述腔室的一側藉由閃光燈對基板照射閃光。
此外，實施態樣5的發明係在實施態樣4的發明的熱處理方法中，在前述光線照射步驟中，進一步從前述腔室的另一側藉由鹵素燈對基板照射光線；在前述加熱步驟中，藉由來自鹵素燈的光線照射加熱前述承載體。
此外，實施態樣6的發明為一種熱處理裝置，係對基板照射光線藉此加熱該基板；該熱處理裝置係具備有：腔室，係收容基板；承載體，係設置於前述腔室內，用以載置並支撐基板；光線照射部，係對已載置於前述承載體的基板照射光線；溫度測量部，係測量前述承載體的溫度；以及控制部，係在批次的最初的基板被搬入至前述腔室之前，依據前述溫度測量部所測量的前述承載體的溫度之測量結果，以藉由來自前述光線照射部的光線照射加熱前述承載體之方式控制前述光線照射部。
此外，實施態樣7的發明係在實施態樣6的發明的熱 處理裝置中，無須加熱前述承載體，而是從前述光線照射部對批次的複數個基板連續地照射光線並進行加熱，藉此將前述承載體的溫度上升且成為一定時之前述承載體的溫度設成穩定溫度；前述控制部係以前述承載體的溫度到達前述穩定溫度之方式控制前述光線照射部。
此外，實施態樣8的發明係在實施態樣6的發明的熱處理裝置中，前述溫度測量部係包含有：複數個溫度感測器，係測量前述承載體的複數個部位的溫度；前述控制部係對包含有前述複數個部位之各者的每個區域控制來自前述光線照射部的光線照射。
此外，實施態樣9的發明係在實施態樣6的發明的熱處理裝置中，前述光線照射部係包含有：閃光燈，係從前述腔室的一側對基板照射閃光。
此外，實施態樣10的發明係在實施態樣9的發明的熱處理裝置中，前述光線照射部係進一步包含有：鹵素燈，係從前述腔室的另一側對基板照射光線；藉由來自前述鹵素燈的光線照射加熱前述承載體。
依據實施態樣1至實施態樣5的發明，由於在批次的最初的基板被搬入至腔室內之前測量承載體的溫度並依據其測量結果加熱承載體，因此即使省略仿真運轉亦能使構成批次之全部的基板的溫度經歷一致。
尤其是，依據實施態樣3的發明，由於測量承載體的複數個部位的溫度並對包含前述複數個部位的各者之每個 區域進行加熱控制，因此能使承載體的加熱精度提升。
依據實施態樣6至實施態樣10的發明，由於在批次的最初的基板被搬入至腔室之前依據溫度測量部所測量的承載體的溫度之測量結果藉由來自光線照射部的光線照射加熱承載體，因此即使省略仿真運轉亦能使構成批次之全部的基板的溫度經歷一致。
尤其是，依據實施態樣8的發明，由於測量承載體的複數個部位的溫度並對包含前述複數個部位的各者之每個區域控制來自光線照射部的光線照射，因此能使承載體的加熱精度提升。
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‧‧‧起降銷
13‧‧‧水平移動機構
14‧‧‧升降機構
27、120‧‧‧放射溫度計
31‧‧‧脈波產生器
32‧‧‧波形設定部
33‧‧‧輸入部
41、51‧‧‧框體
43、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‧‧‧搬運開口部
68、69‧‧‧反射環
71‧‧‧基台環
72‧‧‧連結部
74‧‧‧承載體
76‧‧‧導引銷
77‧‧‧切口部
78‧‧‧開口部
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‧‧‧氣體排氣孔
88、191‧‧‧氣體排氣管
91‧‧‧觸發電極
92‧‧‧玻璃管
93‧‧‧電容器
94‧‧‧電感器
95‧‧‧電源單元
96‧‧‧IGBT
97‧‧‧觸發電路
130‧‧‧接觸式溫度計
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣部
CZ‧‧‧中心區段
EZ‧‧‧周緣區段
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
MZ‧‧‧中間區段
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係顯示本發明的熱處理裝置的構成之縱剖視圖。
圖2係顯示保持部的整體外觀之立體圖。
圖3係從上面觀看保持部之俯視圖。
圖4係從側面觀看保持部之側視圖。
圖5係移載機構的俯視圖。
圖6係移載機構的側視圖。
圖7係顯示複數支鹵素燈的配置之俯視圖。
圖8係顯示閃光燈的驅動電路之圖。
圖9係顯示半導體晶圓的處理片數與承載體的溫度之間的關係之圖。
圖10係顯示承載體的溫度的區段(zone)控制的一例之圖。
以下參照圖式詳細地說明本發明的實施形態。
<第一實施形態>
圖1係顯示本發明的熱處理裝置1的構成之縱剖視圖。本實施形態的熱處理裝置1為一種閃光燈退火裝置，係對作為基板之圓板形狀的半導體晶圓W進行閃光照射，藉此加熱該半導體晶圓W。成為處理對象之半導體晶圓W的尺寸並無特別限定，例如為ψ 300mm或ψ 450mm。對搬入至熱處理裝置1之前的半導體晶圓W植入雜質，藉由熱處理裝置1所為之加熱處理執行所植入的雜質的活性化處理。此外，在圖1以及後續的各圖中，為了容易理解，因應需要誇張或簡化地描繪各部的尺寸和數量。
熱處理裝置1係具備有：腔室6，係收容半導體晶圓W；閃光加熱部5，係內建複數支閃光燈FL；以及鹵素加熱部4，係內建複數支鹵素燈HL。於腔室6的上側設置有閃光加熱部5，並於腔室6的下側設置有鹵素加熱部4。此外，熱處理裝置1係於腔室6的內部具備有：保持部7，係將半導體晶圓W保持成水平姿勢；以及移載機構10，係在保持部7與裝置外部之間進行半導體晶圓W的授受。再者，熱處理裝置1係具備有：控制部3，係控制設置於鹵素加熱部4、閃光加熱部5以及腔室6之各動作機構而執行半導體晶圓W的熱處理。
腔室6係於筒狀的腔室側部61的上下安裝石英製的腔室窗而構成。腔室側部61係具有上下呈開口之概略筒形狀，於上側開口安裝有上側腔室窗63而被閉塞，於下側開口安裝有下側腔室窗64而被閉塞。構成腔室6的頂板部之上側腔室窗63係由石英所形成的圓板形狀構件，且作為將從閃光加熱部5所射出的閃光穿透至腔室6內之石英窗而 發揮作用。此外，構成腔室6的底板部之下側腔室窗64亦為由石英所形成的圓板形狀構件，且作為將來自鹵素加熱部4的光線穿透至腔室6內之石英窗而發揮作用。
此外，於腔室側部61的內側的壁面的上部安裝有反射環68，於下部安裝有反射環69。反射環68、69皆形成為圓環狀。上側的反射環68係藉由從腔室側部61的上側嵌入而裝設。另一方面，下側的反射環69係藉由從腔室側部61的下側嵌入並以未圖示的螺栓鎖固而裝設。亦即，反射環68、69皆裝卸自如地裝設於腔室側部61。腔室6的內側空間，亦即被上側腔室窗63、下側腔室窗64、腔室側部61以及反射環68、69圍繞的空間係被規定成熱處理空間65。
於腔室側部61裝設有反射環68、69，藉此於腔室6的內壁面形成有凹部62。亦即，形成有被腔室側部61的內壁面中之未裝設有反射環68、69之中央部分、反射環68的下端面以及反射環69的上端面圍繞之凹部62。凹部62係於腔室6的內壁面沿著水平方向形成為圓環狀，並圍繞用以保持半導體晶圓W之保持部7。
腔室側部61以及反射環68、69係藉由強度及耐熱性優異之金屬材料(例如不鏽鋼鋼材(stainless steel))所形成。此外，反射環68、69的內周面係藉由電解鎳鍍覆而成為鏡面。
此外，於腔室側部61形成有：搬運開口部(爐口)66，係用以對腔室6進行半導體晶圓W的搬入及搬出。搬運開口部66係作成可藉由閘閥185開閉。搬運開口部66係連 通連接至凹部62的外周面。因此，在閘閥185開放搬運開口部66時，能進行從搬運開口部66通過凹部62將半導體晶圓W搬入至熱處理空間65以及從熱處理空間65搬出半導體晶圓W。此外，當閘閥185閉鎖搬運開口部66時，腔室6內的熱處理空間65成為密閉空間。
此外，於腔室6的內壁上部形成有用以對熱處理空間65供給處理氣體(在本實施形態中為氮氣(N2))之氣體供給孔81。氣體供給孔81係形成於比凹部62還上側的位置，且亦可設置於反射環68。氣體供給孔81係經由於腔室6的側壁內部圓環狀地形成之緩衝空間82而連通連接至氣體供給管83。氣體供給管83係連接至氮氣供給源85。此外，於氣體供給管83的路徑中途夾設有閥84。當閥84開放時，從氮氣供給源85將氮氣供給至緩衝空間82。流入至緩衝空間82之氮氣係以在流體阻抗比氣體供給孔81還小的緩衝空間82內擴散之方式流動並從氣體供給孔81供給至熱處理空間65內。此外，處理氣體並未限定於氮氣，亦可為氬(Ar)、氦(He)等惰性氣體；或亦可為氧(O2)、氫(H2)、氯(Cl2)、氯化氫(HCl)、臭氧(O3)、氨(NH3)等反應性氣體。
另一方面，於腔室6的內壁下部形成有用以將熱處理空間65內的氣體予以排氣之氣體排氣孔86。氣體排氣孔86係形成於比凹部62還下側的位置，且亦可設置於反射環69。氣體排氣孔86係經由於腔室6的側壁內部圓環狀地形成之緩衝空間87而連通連接至氣體排氣管88。氣體排氣管88係連接至排氣部190。此外，於氣體排氣管88的路徑中途夾設有閥89。當閥89開放時，熱處理空間65的氣體係從氣體排氣孔86經由緩衝空間87排出至氣體排 氣管88。此外，氣體供給孔81以及氣體排氣孔86亦可沿著腔室6的周方向設置複數個，或亦可為直條縫隙(silt)狀。此外，氮氣供給源85以及排氣部190亦可為設置於熱處理裝置1之機構，或亦可為熱處理裝置1所設置之工廠的公用設施(utility)。
此外，亦於搬運開口部66的前端連接有用以將熱處理空間65內的氣體予以排出之氣體排氣管191。氣體排氣管191係經由閥192連接至排氣部190。將閥192開放，藉此經由搬運開口部66將腔室6內的氣體予以排氣。
圖2係顯示保持部7的整體外觀之立體圖。此外，圖3係從上面觀看保持部7之俯視圖；圖4係從側面觀看保持部7之側視圖。保持部7係具備有基台環71、連結部72以及承載體(susceptor)74而構成。基台環71、連結部72以及承載體74皆由石英所形成。亦即，保持部7的整體係由石英所形成。
基台環71為圓環形狀的石英構件。基台環71係載置於凹部62的底面，藉此被支撐於腔室6的壁面(參照圖1)。於具有圓環形狀之基台環71的上表面係沿著其周方向立設有複數個連結部72(在本實施形態中為4個)。連結部72亦為石英構件，藉由熔接而固著於基台環71。此外，基台環71的形狀亦可為圓環形狀缺少一部分之圓弧狀。
平板狀的承載體74係被設置於基台環71的四個連結部72所支撐。承載體74為由石英所形成的略圓形的平板狀構件。承載體74的直徑係比半導體晶圓W的直徑還大。亦即，承載體74係具有比半導體晶圓W還大的平面尺寸。 於承載體74的上表面立設有複數個(在本實施形態中為5個)導引銷(quide pin)76。5個導引銷76係沿著與承載體74的外周圓同心圓的圓周上設置。配置有5個導引銷76之圓的直徑係比半導體晶圓W的直徑稍大。各個導引銷76亦由石英所形成。此外，導引銷76亦可與承載體74一體性地由石英的鑄錠(ingot)予以加工而成，或者亦可將另外進行加工的導引銷76藉由熔接等安裝至承載體74。
立設於基台環71之4個連結部72與承載體74的周緣部的下表面係藉由熔接而固著。亦即，承載體74與基台環71係藉由連結部72而固定性地連結；保持部7係成為石英的一體形成構件。此種保持部7的基台環71係支撐於腔室6的壁面，從而保持部7係安裝於腔室6。在保持部7已安裝於腔室6的狀態下，略圓板形狀的承載體74係成為水平姿勢(法線與鉛直方向一致的姿勢)。被搬入至腔室6的半導體晶圓W係以水平姿勢載置並保持於已安裝於腔室6之保持部7的承載體74上。半導體晶圓W係載置於藉由5個導引銷76所形成之圓的內側，藉此防止水平方向的位置偏離。此外，導引銷76的個數並未限定於5個，只要為能防止半導體晶圓W的位置偏離之數量即可。
此外，如圖2及圖3所示，於承載體74形成有朝上下貫通之開口部78以及切口部77。切口部77係設置成用以使使用了熱電偶的接觸式溫度計130的探針前端部通過。另一方面，開口部78係設置成用以使放射溫度計120接收從已保持於承載體74之半導體晶圓W的下表面所放射之放射光(紅外線光)。再者，於承載體74穿設有4個貫通孔79，該4個貫通孔79係用以使後述之移載機構10的起降銷(lift pin)12貫通而承接半導體晶圓W。此外，放射溫度 計120以及接觸式溫度計130皆為用以測量半導體晶圓W的溫度之溫度計，並非為用以測量包含有承載體74之保持部7的溫度。
圖5係移載機構10的俯視圖。此外，圖6係移載機構10的側視圖。移載機構10係具備有兩支移載臂11。移載臂11係作為大約沿著圓環狀的凹部62之圓弧形狀。於各個移載臂11立設有兩支起降銷12。各個移載臂11係作成可藉由水平移動機構13而轉動。水平移動機構13係使一對移載臂11相對於保持部7在移載動作位置(圖5的實線位置)與退避位置(圖5的二點鍊線位置)之間水平移動，該移載動作位置係進行半導體晶圓W的移載，該退避位置係在俯視觀看時不會與已被保持部7保持的半導體晶圓W重疊。作為水平移動機構13，亦可為藉由個別的馬達分別使各個移載臂11轉動之機構，或者亦可為使用連桿(link)機構並藉由一個馬達使一對移載臂11連動並轉動之機構。
此外，一對移載臂11係藉由升降機構14而與水平移動機構13一起升降移動。當升降機構14使一對移載臂11在移載動作位置上升時，共四支起降銷12係通過已穿設於承載體74的貫通孔79(參照圖2及圖3)，且起降銷12的上端係從承載體74的上表面突出。另一方面，升降機構14係使一對移載臂11於移載動作位置下降，將起降銷12從貫通孔79取出，且在水平移動機構13以開啟之方式使一對移載臂11移動時，各個移載臂11係移動至退避位置。一對移載臂11的退避位置係在保持部7的基台環71的正上方。由於基台環71載置於凹部62的底面，因此移載臂11的退避位置係成為凹部62的內側。此外，於設置有移載機構10的驅動部(水平移動機構13以及升降機構14)之 部位的附近亦設置有未圖示的排氣機構，並構成為移載機構10的驅動部周邊的氛圍被排出至腔室6的外部。
回到圖1及圖2，於腔室6的內部設置有放射溫度計27。放射溫度計27係用以檢測從保持部7的承載體74所放射的紅外線光並測量承載體74的溫度之溫度感測器。在第一實施形態中，放射溫度計27係設置於能測量承載體74的中心部的溫度之位置。
設置於腔室6的上方之閃光加熱部5係構成為於框體51的內側具備有：光源，係由複數支(在本實施形態中為30支)屬於氙閃光燈之閃光燈FL所構成；以及反射器(reflect)52，係以覆蓋該光源的上方之方式設置。此外，於閃光加熱部5的框體51的底部裝設有燈光放射窗53。用以構成閃光加熱部5的底部之燈光放射窗53為由石英所形成的板狀的石英窗。藉由於腔室6的上方設置有閃光加熱部5，燈光放射窗53係成為與上側腔室窗63相對向。閃光燈FL係從腔室6的上方經由燈光放射窗53以及上側腔室窗63對熱處理空間65照射閃光而將半導體晶圓W閃光加熱。
複數支閃光燈FL係分別為具有長條的圓筒形狀之棒狀燈，且以各者的長度方向會沿著被保持部7保持之半導體晶圓W的主面(亦即沿著水平方向)彼此平行之方式平面狀地排列。因此，藉由閃光燈FL的排列所形成的平面亦為水平面。
圖8係顯示閃光燈FL的驅動電路之圖。如圖8所示，電容器93、電感器94、閃光燈FL以及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor；絕緣閘雙極電晶體)96係串聯連接。此外，如圖8所示，控制部3係具備有脈波產生器31以及波形設定部32，並連接至輸入部33。作為輸入部33，能使用鍵盤、滑鼠、觸控面板等各種周知的輸入機器。波形設定部32係依據來自輸入部33的輸入內容設定脈波訊號的波形，脈波產生器31係依據該波形產生脈波訊號。
閃光燈FL係具備有：棒狀的玻璃管(放電管)92，於其內部封入有氙氣之兩端部配設有陽極及陰極；以及觸發電極91，係附設於該玻璃管92的外周面上。藉由電源單元95對電容器93施加有預定的電壓，而充電有因應該施加電壓(充電電壓)之電荷。此外，能從觸發電路97對觸發電極91施加高電壓。觸發電路97對觸發電極91施加電壓之時序(timing)係被控制部3控制。
IGBT96為已將MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor；金屬氧化物半導體場效電晶體)組入至閘極部之雙極性電晶體，且為適合使用大電力之開關元件。從控制部3的脈波產生器31對IGBT96的閘極施加脈波訊號。當對IGBT96的閘極施加預定值以上的電壓(高(High)電壓)時，IGBT96成為導通(ON)狀態；當施加未滿預定值的電壓(低(Low)電壓)時，IGBT96成為關斷(OFF)狀態。如此，包含有閃光燈FL之驅動電路係藉由IGBT96予以導通、關斷。藉由IGBT96所為之導通、關斷，閃光燈FL與對應的電容器93之間的連接係斷續，從而導通、關斷控制流通於閃光燈FL的電流。
即使在電容器93已被充電的狀態下IGBT96成為導通狀態而對玻璃管92的兩端電極施加高電壓，由於氙氣為電 性絕緣體，因此在通常的狀態下於玻璃管92內不會流動電氣。然而，在觸發電路97對觸發電極91施加高電壓而破壞絕緣之情形中，藉由兩端電極間的放電而於玻璃管92內瞬間流通電流，藉由此時的氙氣的原子或分子的激勵而放出光線。
圖8所示的驅動電路係個別地設置於已設置於閃光加熱部5之複數支閃光燈FL的各者。在本實施形態中，由於30支閃光燈FL排列成平面狀，因此與其對應地設置有30個如圖8所示的驅動電路。
反射器52係以覆蓋複數支閃光燈FL整體之方式設置於複數支閃光燈FL的上方。反射器52的基本功能係將從複數支閃光燈FL射出的閃光反射至熱處理空間65側。反射器52係由鋁合金板所形成，其表面(面向閃光燈FL之側的面)係藉由噴擊(blast)處理施予粗面化加工。
設置於腔室6的下方之鹵素加熱部4係於框體41的內側內建複數支(在本實施形態中為40支)鹵素燈HL。鹵素加熱部4係用以藉由複數支鹵素燈HL從腔室6的下方經由下側腔室窗64朝熱處理空間65進行光線照射並加熱半導體晶圓W之光照射部。鹵素加熱部4係照射鹵素光，該鹵素光係穿透石英的承載體74而照射至被支撐於承載體74的半導體晶圓W的下表面。
圖7係顯示複數支鹵素燈HL的配置之俯視圖。40支鹵素燈HL係區分成上下兩段予以配置。於接近保持部7之上段配設有20支鹵素燈HL，於比上段還遠離保持部7之下段亦配設有20支鹵素燈HL。各鹵素燈HL為具有長 條的圓筒形狀之棒狀燈。上段及下段的各20支鹵素燈HL係以各者的長度方向沿著被保持部7保持的半導體晶圓W的主面(亦即沿著水平方向)彼此平行之方式排列。因此，藉由於上段及下段的鹵素燈HL的排列所形成的平面為水平面。
此外，如圖7所示，於上段及下段皆成為：相較於與被保持部7保持的半導體晶圓W的中央部相對向之區域，與周緣部相對向之區域中的鹵素燈HL的配設密度係變高。亦即，上段及下段皆為：相較於燈排列的中央部，周緣部中的鹵素燈HL的配設間距較短。因此，能對來自鹵素加熱部4的光線照射進行加熱時容易產生溫度降低之半導體晶圓W的周緣部進行更多光量的照射。
此外，由上段的鹵素燈HL所構成之燈群與由下段的鹵素燈HL所構成之燈群係以格子狀交叉之方式排列。亦即，以配置於上段之20支鹵素燈HL的長度方向與配置於下段之20支鹵素燈HL的長度方向彼此正交之方式配設有共40支鹵素燈HL。
鹵素燈HL為藉由對配設於玻璃管內部的燈絲(filament)通電而使燈絲白熱化並發光之燈絲方式的光源。於玻璃管的內部封入有已對氮或氬等惰性氣體微量導入鹵素元素(碘、溴)之氣體。藉由導入鹵素元素，可抑制燈絲的折損並將燈絲的溫度設定成高溫。因此，鹵素燈HL係具有通常壽命比白熾燈還長且能連續性地照射強光之特點。亦即，鹵素燈HL為至少一秒以上連續地發光之連續點亮燈。此外，由於鹵素燈HL為棒狀燈，因此壽命長，且藉由使鹵素燈HL沿著水平方向配置而具有優異之對於 上方的半導體晶圓W的放射效率。此外，40支鹵素燈HL的輸出係可藉由控制部3個別地調整。
此外，在鹵素加熱部4的框體41內，亦於2段的鹵素燈HL的下側設置有反射器43(圖1)。反射器43係將從複數支鹵素燈HL射出的光線反射至熱處理空間65側。
控制部3係控制設置於熱處理裝置1之上述各種的動作機構。作為控制部3的硬體之構成係與一般的電腦相同。亦即，控制部3係構成為具備有：CPU(Central Processing Unit；中央處理器)，為用以進行各種運算處理之電路；ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)，為用以儲存基本程式之讀出專用的記憶體；RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)，為用以儲存各種資訊之可讀寫自如的記憶體；以及磁碟，係預先儲存控制用軟體和資料等。控制部3的CPU係執行預定的處理程式，藉此進行熱處理裝置1中的處理。此外，如圖8所示，控制部3係具備有脈波產生器31以及波形設定部32。如上所述，波形設定部32係依據來自輸入部33的輸入內容設定脈波訊號的波形，據此，脈波產生器31係將脈波訊號輸出至IGBT96的閘極。
除了上述構成以外，為了防止半導體晶圓W的熱處理時因為從鹵素燈HL及閃光燈FL所產生的熱能導致鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6過度的溫度上升，熱處理裝置1係具備有各種冷卻用的構造。例如，於腔室6的壁體設置有水冷管(未圖示)。此外，鹵素加熱部4及閃光加熱部5係作為於內部形成氣體流並予以排熱之空冷構造。此外，於上側腔室窗63與燈光放射窗53之間的間隙亦被供給空氣，藉此冷卻閃光加熱部5及上側腔室窗63。
接著，說明熱處理裝置1中的半導體晶圓W的處理順序。在此，成為處理對象之半導體晶圓W為已藉由離子植入法添加有雜質(離子)之半導體基板。該雜質的活性化係藉由熱處理裝置1所為之閃光照射加熱處理(退火)而執行。以下所說明之熱處理裝置1的處理順序係藉由控制部3控制熱處理裝置1的各動作機構而進行。
首先，在對成為處理對象之半導體晶圓W進行加熱處理之前，藉由鹵素加熱部4的40支鹵素燈HL預先預熱承載體74。亦即，在構成批次之最初的半導體晶圓W被搬入至腔室6之前，藉由控制部3的控制使鹵素加熱部4的40支鹵素燈HL點亮並加熱保持部7的承載體74。從鹵素燈HL朝熱處理空間65照射之光線的一部分亦被石英的承載體74吸收，藉此承載體74會升溫。
所升溫之承載體74的溫度係藉由放射溫度計27測量。然而，在半導體晶圓W載置於承載體74時，由於從半導體晶圓W的下表面放射之放射光係穿透承載體74而成為干擾光線，因此放射溫度計27難以測量承載體74的溫度。在成為處理對象之半導體晶圓W被搬入至腔室6之前，由於半導體晶圓W未載置於承載體74，因此放射溫度計27能測量承載體74的溫度。
藉由放射溫度計27所測量之承載體74的溫度係傳達至控制部3。控制部3係依據放射溫度計27測量承載體74的溫度之測量結果，以承載體74的溫度成為預定溫度之方式回授(feedback)控制鹵素燈HL的輸出。藉由鹵素燈HL，承載體74係被加熱至200℃至300℃，該加熱溫度的詳細 說明係進一步容後詳述。此外，控制部3係使成為處理對象之半導體晶圓W的處理開始待機，直至承載體74的溫度到達上述預定溫度。在承載體74的溫度已到達預定溫度的時間點，鹵素燈HL暫時熄滅。
此外，與承載體74的預熱並行，開放用以供氣之閥84，並開放排氣用的閥89、192，開始針對腔室6內供氣及排氣。當開放閥84時，從氣體供給孔81對熱處理空間65供給氮氣。此外，當開放閥89時，從氣體排氣孔86將腔室6內的氣體予以排氣。藉此，從腔室6內的熱處理空間65的上部供給的氮氣係朝下方流動，並從熱處理空間65的下部排氣。
再者，藉由開放閥192，亦從搬運開口部66將腔室6內的氣體予以排氣，且亦藉由未圖示的排氣機構將移載機構10的驅動部周邊的氛圍予以排氣。此外，於熱處理裝置1中的半導體晶圓W的熱處理時，持續性地將氮氣供給至熱處理空間65，其供給量係因應處理步驟適當地變更。
控制部3係在藉由放射溫度計27所測量的承載體74的溫度升溫達至預定溫度後，開始熱處理裝置1中的批次的最初的半導體晶圓W的熱處理。處理開始時，開啟閘閥185並開放搬運開口部66，藉由裝置外部的搬運機器人經由搬運開口部66將離子植入後的半導體晶圓W搬入至腔室6內的熱處理空間65。被搬運機器人搬入的半導體晶圓W係進出達至保持部7的正上方位置後則停止。接著，移載機構10的一對移載臂11係從退避位置水平移動並上升至移載動作位置，藉此起降銷12係通過貫通孔79從承載體74的上表面突出並承接半導體晶圓W。
半導體晶圓W載置於起降銷12後，搬運機器人係從熱處理空間65退出，並藉由閘閥185閉鎖搬運開口部66。接著，一對移載臂11下降，藉此半導體晶圓W係從移載機構10傳遞至保持部7的承載體74，並以水平姿勢從下方被保持。半導體晶圓W係將已進行圖案形成且植入有雜質之表面作為上表面並載置於承載體74。此外，半導體晶圓W係於承載體74的上表面載置於5個導引銷76的內側。下降至承載體74的下方之一對移載臂11係藉由水平移動機構13退避至退避位置，亦即退避至凹部62的內側。
半導體晶圓W被由石英所形成的保持部7以水平姿勢從下方保持後，鹵素加熱部4的40支鹵素燈HL一齊點亮，開始預備加熱(輔助加熱)。從鹵素燈HL射出的鹵素光係穿透由石英所形成的下側腔室窗64以及承載體74照射至半導體晶圓W的背面(與表面為相反側之主面)。藉由接受來自鹵素燈HL的光線照射，半導體晶圓W係被預備加熱而使溫度上升。
在藉由鹵素燈HL進行預備加熱時，藉由接觸式溫度計130測量半導體晶圓W的溫度。亦即，內建熱電偶之接觸式溫度計130係經由承載體74的切口部77接觸至被保持部7保持之半導體晶圓W的下表面並測量升溫中的晶圓溫度。所測量的半導體晶圓W的溫度係傳達至控制部3。控制部3係一邊監視藉由來自鹵素燈HL的光線照射而升溫之半導體晶圓W的溫度是否已到達預定的預備加熱溫度T1，一邊控制鹵素燈HL的輸出。亦即，控制部3係依據接觸式溫度計130所為之測量值，以半導體晶圓W的溫度成為預備加熱溫度T1之方式回授控制鹵素燈HL的輸 出。預備加熱溫度T1係以不會有已添加至半導體晶圓W的雜質因為熱而擴散之虞之方式設定成200℃至800℃左右，較佳為設定成350℃至600℃左右(在本實施形態中為600℃)。此外，半導體晶圓W的溫度測量亦可取代接觸式溫度計130而以放射溫度計120進行，或者亦可除了接觸式溫度計130之外還藉由放射溫度計120進行。
半導體晶圓W的溫度到達預備加熱溫度T1後，控制部3係將半導體晶圓W暫時維持於預備加熱溫度T1。具體而言，在藉由接觸式溫度計130所測量的半導體晶圓W的溫度到達預備加熱溫度T1的時間點，控制部3係調整鹵素燈HL的輸出，並將半導體晶圓W的溫度大約維持於預備加熱溫度T1。
進行此種鹵素燈HL所為之預備加熱，藉此將半導體晶圓W整體均勻地升溫至預備加熱溫度T1。在鹵素燈HL所為之預備加熱的階段中，雖然有更容易產生散熱之半導體晶圓W的周緣部的溫度比中央部還降低之傾向，然而鹵素加熱部4中的鹵素燈HL的配設密度係成為與周緣部相對向之區域比與半導體晶圓W的中央部相對向之區域還高。因此，照射至容易產生散熱之半導體晶圓W的周緣部之光量變多，能使預備加熱階段中的半導體晶圓W的面內溫度分布均勻。再者，由於裝設於腔室側部61之反射環69的內周面係作成鏡面，因此藉由該反射環69的內周面朝半導體晶圓W的周緣部反射之光量變多，能使預備加熱階段中的半導體晶圓W的面內溫度分布更均勻。
在半導體晶圓W的溫度到達預備加熱溫度T1並經過預定時間的時間點，閃光加熱部5的閃光燈FL係對半導 體晶圓W的表面進行閃光照射。在閃光燈FL進行閃光照射時，預先藉由電源單元95將電荷蓄積至電容器93。接著，在電荷已蓄積在電容器93的狀態下，從控制部3的脈波產生器31對IGBT96輸出派波訊號，將IGBT96予以導通、關斷驅動。
脈波訊號的波形係能藉由從輸入部33輸入已將脈波寬度的時間(導通時間)與脈波間隔的時間(關斷時間)作為參數依序設定之配方(recipe)來規定。當運算子(operator)從輸入部33將此種配方輸入至控制部3時，控制部3的波形設定部32係遵循此配方設定用以反復導通、關斷之脈波波形。接著，脈波產生器31係依循被波形設定部32設定的脈波波形輸出脈波訊號。結果，對IGBT96的閘極施加經過設定的波形的脈波訊號，控制IGBT96的導通、關斷驅動。具體而言，在輸入至IGBT96的閘極之脈波訊號導通時，IGBT96係成為導通狀態；在脈波訊號關斷時，IGBT96係成為關斷狀態。
此外，與從脈波產生器31所輸出之脈波訊號成為導通之時序同步，控制部3係控制觸發電路97，對觸發電極91施加高電壓(觸發電壓)。在電容器93已蓄積有電荷的狀態下對IGBT96的閘極輸入脈波訊號並且與該脈波訊號成為導通之時序同步地對觸發電極91施加高電壓，藉此在脈波訊號導通時一定會在玻璃管92內的兩端電極間流通電流，並藉由此時的氙的原子或分子的激勵放出光線。
藉此，閃光加熱部5的30支閃光燈FL係發光，並對載置於承載體74之半導體晶圓W的表面照射閃光。在此，在不使用IGBT96而是使閃光燈FL發光之情形中，蓄積於 電容器93的電荷係在一次的發光被消耗，來自閃光燈FL的輸出波形係成為寬度為0.1毫秒(millisecond)至10毫秒左右的單脈波(single pulse)。相對於此，在本實施形態中，將屬於切換元件之IGBT96連接至電路中並將脈波訊號輸出至IGBT96的閘極，藉此藉由IGBT96將從電容器93對於閃光燈FL的電荷供給予以斷續，而導通、關斷控制流通於閃光燈FL的電流。結果，成為所謂截波(chopper)控制閃光燈FL的發光，且蓄積於電容器93的電荷係被分割並消耗，閃光燈FL係於極短的時間內反復地閃爍。此外，由於在流通電路之電流值完全地成為「0」之前下一個脈波被施加至IGBT96的閘極而再度增加電流值，因此在閃光燈FL反復閃爍的期間，發光輸出亦非完全地變成「0」。
結果，藉由IGBT96導通、關斷控制流通於閃光燈FL的電流，藉此能自如地規定閃光燈FL的發光模式，並能自由地調整發光時間及發光強度。具體而言，例如當將脈波寬度的時間相對於從輸入部33輸入的脈波間隔的時間之比例增大時，流通於閃光燈FL的電流係增大，發光強度變強。反之，當將脈波寬度的時間相對於從輸入部33輸入的脈波間隔的時間之比例減小時，流通於閃光燈FL的電流係減少，發光強度變弱。此外，只要適當地調整從輸入部33輸入的脈波間隔的時間與脈波寬度的時間的比例，則閃光燈FL的發光強度會維持一定。再者，增長從輸入部33輸入之脈波寬度的時間與脈波間隔的時間之組合的總時間，藉此電流會以較長的時間持續流通至閃光燈FL，閃光燈FL的發光時間變長。此外，閃光燈FL的發光時間最長為1秒以下。
從30支閃光燈FL照射閃光，藉此閃光加熱半導體晶 圓W。被閃光加熱之半導體晶圓W的表面溫度係瞬間上升至1000℃以上的處理溫度T2，在已植入至半導體晶圓W的雜質被活性化後，表面溫度急速下降。由於在閃光燈FL發光之前後持續進行鹵素燈HL的光線照射，因此半導體晶圓W的表面溫度降溫至預備加熱溫度T1的附近。
閃光加熱處理結束後，經過預定時間後鹵素燈HL亦熄滅。藉此，半導體晶圓W從預備加熱溫度T1急速地降溫。降溫中的半導體晶圓W的溫度係藉由接觸式溫度計130或放射溫度計120測量，其測量結果係傳達至控制部3。控制部3係從測量結果監視半導體晶圓W的溫度是否已降溫至預定溫度。接著，在半導體晶圓W的溫度降溫至預定以下後，移載機構10的一對移載臂11係再次從退避位置水平移動並上升至移載動作位置，藉此起降銷12係從承載體74的上表面突出並從承載體74承接熱處理後的半導體晶圓W。接著，藉由閘閥185開放被閉鎖的搬運開口部66，藉由裝置外部的搬運機器人搬出載置於起降銷12上的半導體晶圓W，結束熱處理裝置1中的半導體晶圓W的加熱處理。
此外，典型而言，半導體晶圓W的處理係以批次單位進行。所謂批次係指成為以相同條件進行相同內容的處理之對象的一組半導體晶圓W。在本實施形態的熱處理裝置1中，亦將構成批次的複數片的半導體晶圓W逐片依序地搬入至腔室6並進行加熱處理。
在此，在暫時未進行處理之熱處理裝置1中不進行上述承載體74的預熱而直接開始批次的處理之情形中，批次的最初的半導體晶圓W係被搬入至大約室溫的腔室6並進 行閃光加熱處理。此種情形係例如為下述情形等：於維護(maintenance)後，起動熱處理裝置1後再處理最初的批次之情形；處理先前的批次後經過長時間之情形。於加熱處理時，由於從已升溫的半導體晶圓W對承載體74等的腔室內構造物產生熱傳導，因此初期為室溫的承載體74係隨著半導體晶圓W的處理片數增加而緩緩地蓄熱並升溫。
圖9係顯示半導體晶圓W的處理片數與承載體74的溫度之間的關係之圖。於處理開始前為室溫的承載體74係隨著半導體晶圓W的處理片數增加而緩緩地因為來自半導體晶圓W的傳熱而升溫，接著在進行完約第十片的半導體晶圓W的加熱處理時，承載體74的溫度到達一定的穩定溫度Ts。在已到達穩定溫度Ts之承載體74中，從半導體晶圓W朝承載體74的傳熱量與來自承載體74的散熱量係均衡。直至承載體74的溫度達至穩定溫度Ts為止，由於來自半導體晶圓W的傳熱量係比來自承載體74的散熱量還多，因此承載體74的溫度係隨著半導體晶圓W的處理片數增加而緩緩地蓄熱並上升。相對於此，在承載體74的溫度到達穩定溫度Ts後，由於來自半導體晶圓W的傳熱量與來自承載體74的散熱量係均衡，因此承載體74的溫度被維持於一定的穩定溫度Ts。
如此，當在室溫的腔室6中開始處理時，會有因為批次的初期的半導體晶圓W與中途的半導體晶圓W係被不同溫度的承載體74支撐導致溫度經歷不一致之情形，且亦會有因為初期的半導體晶圓W係被低溫的承載體74支撐並進行閃光加熱處理而產生晶圓翹曲之情形。因此，如上所述，以往係在開始批次的處理之前實施仿真運轉，該仿真運轉係將非為處理對象的仿真晶圓搬入至腔室6內，進行 與處理對象的半導體晶圓W同樣的閃光加熱處理，並將承載體74等的腔室內構造物升溫至穩定溫度Ts。
在本實施形態中，在將批次的最初的半導體晶圓W搬入至腔室6之前，藉由來自鹵素燈HL的光線照射預熱承載體74。此時，控制部3係依據放射溫度計27所測量的承載體74的溫度之測量結果，以承載體74的溫度會到達上述穩定溫度Ts之方式控制鹵素燈HL的輸出。具體而言，預先藉由實驗或模擬等求出穩度溫度Ts並預先儲存至控制部3的記憶部。接著，控制部3係以藉由放射溫度計27所測量的承載體74的溫度到達穩定溫度Ts之方式控制鹵素燈HL的輸出，進行對於承載體74的光線照射加熱。
穩定溫度Ts係無須預熱承載體74而是藉由在腔室6內對批次的複數個半導體晶圓W連續地進行光線照射加熱從而使承載體74的溫度上升並成為一定時之該承載體74的溫度。穩定溫度Ts係因為構成批次之半導體晶圓W的預備加熱溫度T1而不同，為200℃至300℃。接著，在承載體74的溫度升溫至穩定溫度Ts後，開始針對批次的最初的半導體晶圓W進行熱處理。
在開始針對批次的最初的半導體晶圓W進行熱處理之前，預先藉由來自鹵素燈HL的光線照射將承載體74升溫至穩定溫度Ts，藉此構成批次之全部的半導體晶圓W係能被相同溫度的承載體74支撐，而能將溫度經歷設成一致。此外，由於批次的初期的半導體晶圓W亦被已升溫至穩定溫度Ts的承載體74支撐，因此能防止起因於承載體74與半導體晶圓W之間的溫度差所造成的晶圓翹曲。結果，由於能省略以往般對複數片仿真晶圓進行加熱處理之 仿真運轉，因此可有效率地運用基板處理裝置1。
<第二實施形態>
接著，說明本發明的第二實施形態。第二實施形態的熱處理裝置的整體概略構成及半導體晶圓W的處理順序係大約與第一實施形態相同，然而用以測量承載體74的溫度之放射溫度計的數量不同。在第一實施形態中係設置有一個用以測量承載體74的中心部的溫度之放射溫度計27；相對於此，在第二實施形態中設置有複數個用以測量承載體74的複數個部位的溫度之放射溫度計。
具體而言，在第二實施形態中，設置有合計三個放射溫度計，該三個放射溫度計為用以測量承載體74的中心部的溫度之放射溫度計、用以測量承載體74的周緣部的溫度之放射溫度計、以及用以測量承載體74的中心部與周緣部之間的中間部的溫度之放射溫度計。此外，在第二實施形態中，於承載體74中之包含有複數個溫度測量部位各者之每個區域控制來自鹵素加熱部4的光線照射。亦即，區段控制承載體74的溫度。
圖10係顯示承載體74的溫度的區段控制的一例之圖。略圓形的承載體74係同心圓狀地被分割成中心區段CZ、中間區段MZ以及周緣區段EZ這三個區域。上述三個放射溫度計係分別測量中心區段CZ、中間區段MZ以及周緣區段EZ的溫度。接著，控制部3係依據三個放射溫度計所測量的中心區段CZ、中間區段MZ以及周緣區段EZ的溫度之測量結果，以中心區段CZ、中間區段MZ以及周緣區段EZ各者的溫度會到達穩定溫度Ts之方式控制鹵素燈HL的輸出。由於40支鹵素燈HL的輸出可個別地 調整，因此控制部3能僅調整分別與中心區段CZ、中間區段MZ以及周緣區段EZ各者對應之鹵素燈HL的輸出。例如，在承載體74的周緣區段EZ的溫度比中心區段CZ及中間區段MZ的溫度還低之情形中，增大與周緣區段EZ對應之鹵素燈HL(位於周緣區段EZ的下方之鹵素燈HL)的輸出以增加照射至周緣區段EZ的光線的光量。藉此，承載體74的周緣區段EZ係被加強加熱而成為與中心區段CZ及中間區段MZ相同的溫度，承載體74整體被均勻地加熱至穩定溫度Ts。
除了設置有複數個放射溫度計並區段控制承載體74的溫度之點外，第二實施形態的其他構成係與第一實施形態相同。在第二實施形態中，亦能在開始針對批次的最初的半導體晶圓W進行熱處理之前，預先藉由來自鹵素燈HL的光線照射將承載體74升溫至穩定溫度Ts，藉此能使構成批次的全部的半導體晶圓W被相同溫度的承載體74支撐，而將溫度經歷設成一致。此外，由於批次的初期的半導體晶圓W亦被已升溫至穩定溫度Ts的承載體74支撐，因此能防止起因於承載體74與半導體晶圓W之間的溫度差所造成的晶圓翹曲。結果，由於能省略以往般對複數片仿真晶圓進行加熱處理之仿真運轉，因此可有效率地運用基板處理裝置1。再者，在第二實施形態中，由於設置有複數個放射溫度計並區段控制承載體74的溫度，因此能精度佳且均勻地升溫承載體74的溫度。
<變化例>
以上雖然已說明本發明的實施形態，但本發明只要在未逸離其精神範圍內，除了上述實施形態之外亦能進行各種變化。例如，在上述各實施形態中，雖然作成為藉由用 以預備加熱半導體晶圓W之鹵素燈HL來加熱承載體74，但並未限定於此，亦可作成為藉由阻抗加熱式的加熱器等專用的加熱機構來加熱石英的承載體74。
此外，在上述各實施形態中，雖然作成為藉由放射溫度計來測量承載體74的溫度，但亦可作成為藉由組入有熱電偶之接觸式溫度計來測量承載體的溫度。
此外，亦有不容易藉由放射溫度計27正確地測量石英的承載體74的溫度之情形，且亦有不一定需要正確地測量承載體74的溫度之情形。亦即，由於只要承載體74的溫度到達穩定溫度Ts即已足夠，因此控制部3只要以放射溫度計27所測量的承載體74的溫度與穩定溫度Ts之間的相對性的溫度差成為零之方式控制鹵素燈HL的輸出即可。然而，在此情形中，需要預先藉由實驗以相同的放射溫度計27預先測量穩定溫度Ts。再者，亦可作成為控制部3係以已測量到穩定溫度Ts時之放射溫度計27的輸出與已測量到被預熱的承載體74的溫度之放射溫度計27的輸出為一致之方式控制鹵素燈HL的輸出。
此外，在第二實施形態中，雖然設置三個放射溫度計並將承載體74分割成三個區段且進行區段控制，但並未限定於此，只要設置有兩個以上的複數個溫度感測器並於包含有複數個溫度測量部位各者之每個區域進行加熱控制即可。
此外，在第二實施形態中，雖然以承載體74的全部的區段成為相同的溫度之方式進行控制，但亦可因應處理的需要以承載體74的每個區段成為不同的溫度之方式進行 加熱控制。例如，為了防止預備加熱時半導體晶圓W的周緣部的相對性的溫度降低，亦可以承載體74的周緣區段EZ成為比中心區段CZ及中間區段MZ還高溫之方式控制鹵素燈HL的輸出。
此外，在上述各實施形態中，雖然作成為藉由IGBT96控制閃光燈FL的發光，但IGBT96並非為必須的構件。即使在不使用IGBT96而是單純地使閃光燈FL發光之情形中，藉由在開始針對批次的最初的半導體晶圓W進行熱處理之前預先將承載體74升溫至穩定溫度Ts，亦能獲得與上述實施形態同樣的功效。
此外，在上述各實施形態中，雖然作成於閃光加熱部5具備有30支閃光燈FL，但並未限定於此，閃光燈FL的支數可為任意的數量。此外，閃光燈FL並未限定於氙閃光燈，亦可為氪(krypton)閃光燈。此外，鹵素加熱部4所具有的鹵素燈HL的支數亦未限定於40支，只要為複數配置於上段及下段的形態，則能為任意的數量。
此外，成為本發明的熱處理裝置的處理對象之基板並未限定於半導體晶圓，亦可為使用於液晶顯示裝置等之平板(flat panel)顯示器的玻璃基板或者太陽電池用的基板。此外，本發明的技術亦可應用於高介電率閘極絕緣膜(亦即所謂的High-k(高介電率)膜)的熱處理、金屬與矽的接合、或者多晶矽(polysilicon)的結晶化。

Claims (8)

  1. 一種熱處理方法，係對基板照射光線藉此加熱該基板；該熱處理方法係具備有：搬入步驟，係將基板搬入至腔室內並載置於承載體；光線照射步驟，係對已載置於前述承載體的基板照射光線；溫度測量步驟，係在批次的最初的基板被搬入至腔室內之前，測量前述承載體的溫度；以及加熱步驟，係依據前述溫度測量步驟的測量結果加熱前述承載體；無須加熱前述承載體，而是對批次的複數個基板連續地照射光線並進行加熱，藉此將前述承載體的溫度上升且成為一定時之前述承載體的溫度設成穩定溫度；在前述加熱步驟中，以前述承載體的溫度到達前述穩定溫度之方式加熱前述承載體。
  2. 如請求項1所記載之熱處理方法，其中在前述溫度測量步驟中測量前述承載體的複數個部位的溫度；在前述加熱步驟中對包含前述複數個部位的各者之每個區域進行加熱控制。
  3. 如請求項1所記載之熱處理方法，其中在前述光線照射步驟中，從前述腔室的一側藉由閃光燈對基板照射閃光。
  4. 如請求項3所記載之熱處理方法，其中在前述光線照射步驟中，進一步從前述腔室的另一側藉由鹵素燈對基板照射光線；在前述加熱步驟中，藉由來自鹵素燈的光線照射加熱前述承載體。
  5. 一種熱處理裝置，係對基板照射光線藉此加熱該基板；該熱處理裝置係具備有：腔室，係收容基板；承載體，係設置於前述腔室內，用以載置並支撐基板；光線照射部，係對已載置於前述承載體的基板照射光線；溫度測量部，係測量前述承載體的溫度；以及控制部，係在批次的最初的基板被搬入至前述腔室之前，依據前述溫度測量部所測量的前述承載體的溫度之測量結果，以藉由來自前述光線照射部的光線照射加熱前述承載體之方式控制前述光線照射部；無須加熱前述承載體，而是從前述光線照射部對批次的複數個基板連續地照射光線並進行加熱， 藉此將前述承載體的溫度上升且成為一定時之前述承載體的溫度設成穩定溫度；前述控制部係以前述承載體的溫度到達前述穩定溫度之方式控制前述光線照射部。
  6. 如請求項5所記載之熱處理裝置，其中前述溫度測量部係包含有：複數個溫度感測器，係測量前述承載體的複數個部位的溫度；前述控制部係對包含有前述複數個部位之各者的每個區域控制來自前述光線照射部的光線照射。
  7. 如請求項5所記載之熱處理裝置，其中前述光線照射部係包含有：閃光燈，係從前述腔室的一側對基板照射閃光。
  8. 如請求項7所記載之熱處理裝置，其中前述光線照射部係進一步包含有：鹵素燈，係從前述腔室的另一側對基板照射光線；藉由來自前述鹵素燈的光線照射加熱前述承載體。
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