TWI650039B - 熱處理裝置 - Google Patents

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TWI650039B
TWI650039B TW105106577A TW105106577A TWI650039B TW I650039 B TWI650039 B TW I650039B TW 105106577 A TW105106577 A TW 105106577A TW 105106577 A TW105106577 A TW 105106577A TW I650039 B TWI650039 B TW I650039B
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Abstract

本發明提供一種可使基板之面內溫度分佈均勻之熱處理裝置。
自複數個鹵素燈HL對腔室內由保持部保持之半導體晶圓W照射鹵素光而進行加熱。於鹵素燈HL與半導體晶圓W之間，設置由不透明石英形成之圓筒形狀之遮光體21及圓環形狀之遮光構件25。遮光構件25之外徑小於遮光體21之內徑。自鹵素燈HL出射並透過遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間所產生之間隙的光被照射至容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部。另一方面，朝向過熱區域之光被遮光構件25遮蔽，上述過熱區域係於僅設置遮光體21時產生於半導體晶圓W之面內且溫度較其他區域更高。

Description

熱處理裝置
本發明係關於一種藉由對圓板形狀之半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下簡稱為「基板」基板)照射光而加熱該基板之熱處理裝置。
於半導體元件之製造製程中，雜質導入係於半導體晶圓內形成pn接面時所必需之步驟。當前，雜質導入通常係藉由離子注入法與其後之退火法進行。離子注入法係使硼(B)、砷(As)、磷(P)等雜質之元素離子化，以高加速電壓使其與半導體晶圓碰撞而物理地進行雜質注入之技術。注入之雜質藉由退火處理而活化。這時，若退火時間為數秒程度以上，則注入之雜質會因熱而較深地擴散，結果，有接合深度與要求相比變得過深而妨礙形成良好之元件之虞。
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 Annealing)受到注目。閃光燈退火係藉由使用氙氣閃光燈(以下，於簡稱為「閃光燈」時意為氙氣閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光，而僅使已注入雜質之半導體晶圓之表面於極短時間(數毫秒以下)內升溫之熱處理技術。
氙氣閃光燈之放射分光分佈為紫外區至近紅外區，波長較現有之鹵素燈短，與矽半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。因此，當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 速升溫。又，亦判明了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，若利用氙氣閃光燈進行極短時間之升溫，則可不使雜質較深地擴散而僅執行雜質活化。
作為使用此種氙氣閃光燈之熱處理裝置，於專利文獻1、2中，公開了如下之熱處理裝置：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，藉由該等之組合進行所期望之熱處理。於專利文獻1、2所公開之熱處理裝置中，利用鹵素燈等將半導體晶圓預加熱至某種程度之溫度，其後利用來自閃光燈之脈衝加熱使其升溫至所期望之處理溫度。
於利用專利文獻1、2所公開般之鹵素燈進行預加熱之情形時，獲得可使半導體晶圓於短時間內升溫至相對較高之預加熱溫度這一製程上之優點，但容易產生晶圓周緣部之溫度較中心部低之問題。作為產生此種溫度分佈之不均勻之原因，認為係來自半導體晶圓之周緣部之熱放射、或者自半導體晶圓之周緣部向相對較低溫之石英基座之熱傳導等。因此，為了解決此種問題，於專利文獻3中，提出了將以半透明之素材形成之圓筒形狀之遮光體(louver)設置於鹵素燈與半導體晶圓之間而使預加熱時之面內溫度分佈均勻。
[背景技術文獻] [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
[專利文獻3]日本專利特開2012-174879號公報
然而，於設置專利文獻3所提出般之遮光體之情形時，雖然觀察到了半導體晶圓之周緣部之溫度下降有所改善，但依然存在周緣部之 溫度較半導體晶圓之中心部低之傾向，面內溫度分佈之均勻性並非為充分之水準。進而，亦判明了若設置專利文獻3所提出般之遮光體，則會產生較半導體晶圓之周緣部略靠內側之區域反而變得高溫這一新問題。
本發明係鑒於上述問題而完成，目的在於提供一種可使基板之面內溫度分佈均勻之熱處理裝置。
為了解決上述問題，技術方案1之發明係藉由對圓板形狀之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；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之光源區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之遮光體，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，相對於自上述光照射部出射之光不透明；及遮光構件，其設置於上述光照射部與上述保持部之間，相對於自上述光照射部出射之光不透明。
又，技術方案2之發明根據技術方案1之發明之熱處理裝置，其中上述複數個棒狀燈之捲繞密度為上述光源區域之周緣部大於中央部。
又，技術方案3之發明根據技術方案1或技術方案2之發明之熱處理裝置，其中上述遮光構件係與過熱區域對應地設置，該過熱區域係因來自上述光照射部之光照射而產生於由上述保持部保持之基板之面內之溫度較其他區域更高之區域。
又，技術方案4之發明根據技術方案3之發明之熱處理裝置，其中上述遮光構件為圓環形狀之遮光環。
又，技術方案5之發明根據技術方案3之發明之熱處理裝置，其中上述遮光構件包含複數個板狀之遮光片。
又，技術方案6之發明根據技術方案5之發明之熱處理裝置，其中上述複數個遮光片之透過率互不相同。
又，技術方案7之發明係藉由對圓板形狀之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；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之第1遮光構件，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，相對於自上述光照射部出射之光不透明；及平板環狀之第2遮光構件，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，相對於自上述光照射部出射之光不透明；且上述第2遮光構件之外形尺寸小於上述第1遮光構件之內側之尺寸。
又，技術方案8之發明根據技術方案7之發明之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件具有圓環形狀，且上述第2遮光構件之外徑小於上述第1遮光構件之內徑。
又，技術方案9之發明根據技術方案7或技術方案8之發明之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件係載置於設置在上述第1遮光構件之上之石英板之上。
又，技術方案10之發明根據技術方案7或技術方案8之發明之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件係載置於與上述光照射部對向之上述腔室之石英窗之上。
又，技術方案11之發明根據技術方案7或技術方案8之發明之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件係於上述第1遮光構件之內側載置於載置上述第1遮光構件之石英平台上。
又，技術方案12之發明根據技術方案9之發明之熱處理裝置，其中於上述石英板之上進而包含圓筒形狀之第3遮光構件，該第3遮光構 件具有與上述第1遮光構件相同之外徑及內徑，相對於自上述光照射部出射之光不透明。
又，技術方案13之發明係藉由對圓板形狀之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；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之第1遮光體，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，相對於自上述光照射部出射之光不透明；及圓筒形狀之第2遮光體，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，相對於自上述光照射部出射之光不透明；且上述第1遮光體及上述第2遮光體之高度相等，上述第1遮光體之內徑大於上述第2遮光體之外徑，且上述第2遮光體設置於上述第1遮光體之內側。
又，技術方案14之發明根據技術方案13之發明之熱處理裝置，其中以上述第1遮光體之內壁面和上述第2遮光體之外壁面之間之間隔與上述基板之周緣部對向之方式，設置上述第1遮光體及上述第2遮光體。
又，技術方案15之發明根據技術方案14之發明之熱處理裝置，其中上述第1遮光體之內壁面與上述第2遮光體之外壁面之間之間隔為10mm以上且30mm以下。
又，技術方案16之發明根據技術方案13之發明之熱處理裝置，其中上述第1遮光體及上述第2遮光體由金屬形成，且上述第1遮光體之內壁面及上述第2遮光體之外壁面為鏡面。
又，技術方案17之發明根據技術方案13之發明之熱處理裝置，其中上述第1遮光體及上述第2遮光體設置於上述腔室之外部。
又，技術方案18之發明係藉由對圓板形狀之基板照射光而加熱 該基板之熱處理裝置，其特徵在於包含：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之複數個遮光體，其以各自之中心軸通過上述基板之中心之方式設置於上述光照射部與上述保持部之間，相對於自上述光照射部出射之光不透明；且上述複數個遮光體之高度相等，上述複數個遮光體係以外徑從大到小之順序依次設置於內側。
根據技術方案1至技術方案6之發明，包含不透明之圓筒形狀之遮光體及遮光構件，利用遮光體及遮光構件遮蔽自光照射部朝向基板之光之一部分，從而可使基板之面內溫度分佈均勻。
根據技術方案7至技術方案12之發明，由於包含不透明之圓筒形狀之第1遮光構件及不透明之平板環狀之第2遮光構件，且第2遮光構件之外形尺寸小於第1遮光構件之內側之尺寸，故可利用第1遮光構件及第2遮光構件遮蔽自光照射部朝向基板之光之一部分，從而使基板之面內溫度分佈均勻。
根據技術方案13至技術方案17之發明，由於不透明之圓筒形狀之第2遮光體係設置於不透明之圓筒形狀之第1遮光體之內側，故可於第1遮光體與第2遮光體之間形成圓筒形狀之間隙，使自光照射部出射並進入該間隙之光之指向性變強，從而可使基板之面內溫度分佈均勻。
尤其，根據技術方案14之發明，由於第1遮光體之內壁面與第2遮光體之外壁面之間之間隔與基板之周緣部對向，故可使朝向容易產生溫度下降之基板周緣部之光之指向性變強，從而可使基板之面內溫度分佈均勻。
根據技術方案18之發明，由於不透明之圓筒形狀之複數個遮光 體係以外徑從大到小之順序依次向內側設置，故可於遮光體間形成圓筒形狀之間隙，使自光照射部出射並進入該間隙之光之指向性變強，從而可使基板之面內溫度分佈均勻。
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‧‧‧遮光體
22‧‧‧遮光體平台
24‧‧‧環狀平台
25‧‧‧遮光構件
28‧‧‧下段遮光體
29‧‧‧上段遮光體
41‧‧‧框體
48‧‧‧周緣部
49‧‧‧中央部
51‧‧‧框體
52‧‧‧反射器
53‧‧‧燈光放射窗
61‧‧‧腔室側部
62‧‧‧凹部
63‧‧‧上側腔室窗
64‧‧‧下側腔室窗
65‧‧‧熱處理空間
66‧‧‧搬送開口部
68‧‧‧反射環
69‧‧‧反射環
71‧‧‧基台環
72‧‧‧連結部
74‧‧‧基座
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‧‧‧氮氣供給源
86‧‧‧氣體排放孔
87‧‧‧緩衝空間
88‧‧‧氣體排放管
89‧‧‧閥
99‧‧‧過熱區域
120‧‧‧放射溫度計
121‧‧‧外側遮光體
123‧‧‧內側遮光體
125‧‧‧遮光構件
130‧‧‧接觸式溫度計
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣部
191‧‧‧氣體排放管
192‧‧‧閥
221‧‧‧遮光環
222‧‧‧遮光片
225‧‧‧遮光構件
321‧‧‧遮光框架
322‧‧‧遮光片
325‧‧‧遮光構件
CX‧‧‧中心軸
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
T1‧‧‧預加熱溫度
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係表示本發明之熱處理裝置之構成之縱剖視圖。
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係自側面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係遮光體之立體圖。
圖9係表示第1實施方式中之遮光體及遮光構件之整體外觀之立體圖。
圖10係表示利用遮光體及遮光構件之光程調整之圖。
圖11係第2實施方式之遮光構件之俯視圖。
圖12係第3實施方式之遮光構件之俯視圖。
圖13係第4實施方式之遮光構件之俯視圖。
圖14係表示僅設置遮光體之情形時之半導體晶圓之面內溫度分佈之圖。
圖15係表示第5實施方式中之遮光體及遮光構件之配置之圖。
圖16係表示第6實施方式中之遮光體及遮光構件之配置之圖。
圖17係表示第7實施方式中之遮光體及遮光構件之配置之圖。
圖18係表示第8實施方式之熱處理裝置之構成之縱剖視圖。
圖19係外側遮光體及內側遮光體之立體圖。
圖20係表示利用外側遮光體及內側遮光體之光程調整之圖。
以下，一邊參照圖式，一邊對本發明之實施方式進行詳細說明。
<第1實施方式>
圖1係表示本發明之熱處理裝置1之構成之縱剖視圖。本實施方式之熱處理裝置1係藉由對作為基板之300mm之圓板形狀之半導體晶圓W進行閃光照射而加熱該半導體晶圓W之閃光燈退火裝置。對搬入熱處理裝置1前之半導體晶圓W注入雜質，藉由利用熱處理裝置1之加熱處理進行所注入之雜質之活化處理。此外，於圖1及以下之各圖中，為了便於理解，視需要誇張或簡化地描繪各部分之尺寸或數量。
熱處理裝置1包含收容半導體晶圓W之腔室6、內置複數個閃光燈FL之閃光加熱部5、及內置複數個鹵素燈HL之鹵素加熱部4。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。於鹵素加熱部4與腔室6之間設置有遮光體21及遮光構件25。又，熱處理裝置1於腔室6之內部包含以水平姿勢保持半導體晶圓W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之交接之移載機構10。進而，熱處理裝置1包含控制部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之各種動作機構而進行半導體晶圓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而封閉，於下側開口安裝下側腔室窗64而封閉。構成腔室6之頂壁部之上側腔室窗63係利用石英形成之圓板形狀構件，作為使自閃光加熱部5出射之閃光透過至腔室6內之石英窗而發揮功能。又，構成腔室6之底壁部之下側腔室窗64亦係利用石英形成之圓板形狀構件，作為使來自鹵素加熱部4之光透過至腔室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著反射環68，於下 部安裝著反射環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均裝卸自如地安裝於腔室側部61。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，形成由腔室側部61之內壁面中未安裝反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、及反射環69之上端面包圍之凹部62。凹部62於腔室6之內壁面沿水平方向形成為圓環狀，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之內周面藉由電鍍鎳而成為鏡面。
又，於腔室側部61，設置有用來相對於腔室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可利用閘閥185開閉。搬送開口部66連通連接於凹部62之外周面。因此，當閘閥185使搬送開口部66敞開時，可自搬送開口部66藉由凹部62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，當閘閥185將搬送開口部66封閉時，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，設置有對熱處理空間65供給處理氣體(於本實施方式中為氮氣(N2))之氣體供給孔81。氣體供給孔81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經由呈圓環狀地形成於腔室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，氣體供給管83之路徑 中途介插有閥84。當閥84敞開時，自氮氣供給源85對緩衝空間82送給氮氣。流入緩衝空間82之氮氣以於流體阻力小於氣體供給孔81之緩衝空間82內擴散之方式流動而自氣體供給孔81向熱處理空間65內供給。
另一方面，於腔室6之內壁下部設置有排放熱處理空間65內之氣體之氣體排放孔86。氣體排放孔86設置於較凹部62更下側位置，亦可設置於反射環69。氣體排放孔86經由呈圓環狀地形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間87而連通連接於氣體排放管88。氣體排放管88連接於排氣部190。又，於氣體排放管88之路徑中途介插有閥89。當閥89敞開時，熱處理空間65之氣體自氣體排放孔86經過緩衝空間87而排出至氣體排放管88。此外，氣體供給孔81及氣體排放孔86可沿腔室6之周向設置複數個，亦可為狹縫狀。又，氮氣供給源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之前端亦連接有排出熱處理空間65內之氣體之氣體排放管191。氣體排放管191經由閥192而連接於排氣部190。藉由敞開閥192，而經由搬送開口部66排放腔室6內之氣體。
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係自側面觀察保持部7之側視圖。保持部7包含基台環71、連結部72及基座74而構成。基台環71、連結部72及基座74均由石英形成。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，沿其周向立設有複數個連結部72(於本實施方式中為4個)。連結部72亦為石英構件，藉由焊接而固定於基台環71。此外，基台環71之形狀亦可為自圓環形狀切去一部分之圓弧狀。
平板狀之基座74藉由設置於基台環71之4個連結部72支持。基座74係由石英形成之大致圓形之平板狀構件。基座74之直徑大於半導體 晶圓W之直徑。即，基座74具有較半導體晶圓W大之平面尺寸。於基座74之上表面立設有複數個(於本實施方式中為5個)導銷76。5個導銷76沿著與基座74之外周圓為同心圓之圓周上設置。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。此外，導銷76可與基座74一體地由石英鑄錠加工，亦可將另外加工而成之導銷藉由焊接等安裝於基座74。
立設於基台環71之4個連結部72與基座74之周緣部之下表面藉由焊接而固定。即，基座74與基台環71利用連結部72而固定地連結，保持部7成為石英之一體成形構件。藉由以腔室6之壁面支持此種保持部7之基台環71，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，大致圓板形狀之基座74成為水平姿勢(法線與鉛垂方向一致之姿勢)。搬入腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置並保持於安裝於腔室6之保持部7之基座74之上。半導體晶圓W藉由載置於由5個導銷76形成之圓之內側，而防止水平方向之位置偏移。此外，導銷76之個數並不限定於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，於基座74，上下貫通地形成著開口部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接收自保持於基座74之半導體晶圓W之下表面放射之放射光(紅外光)而設置。進而，於基座74，穿設著供下述移載機構10之頂起銷12為了進行半導體晶圓W之交接而貫通之4個貫通孔79。
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成為沿著大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各移載臂11立設有2根頂起銷12。各移載臂11可利用水平移動機構13轉動。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)與俯視下和由保持部7保持之半導體晶圓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，可利用單獨之電動機使各移載臂11分別轉動，亦可使用連桿機構而利用1個電動機使一對移載臂11連動地轉動。
又，一對移載臂11係利用升降機構14而與水平移動機構13一併升降移動。當升降機構14使一對移載臂11上升至移載動作位置時，共4根頂起銷12通過穿設於基座74之貫通孔79(參照圖2、3)，且頂起銷12之上端自基座74之上表面突出。另一方面，當升降機構14使一對移載臂11下降至移載動作位置而將頂起銷12從貫通孔79抽出，且水平移動機構13使一對移載臂11以敞開之方式移動時，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。由於基台環71載置於凹部62之底面，因此移載臂11之退避位置為凹部62之內側。此外，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之外部之方式構成。
回到圖1，設置於腔室6之上方之閃光加熱部5於框體51之內側具備包含複數根(於本實施方式中為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之框體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光加熱部5之底壁部之燈光放射窗53係利用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，而燈光放射窗53成為與上側腔室窗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為分別具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，以各自之長度方向沿著由保持部7保持之半導體晶圓W之主面(即沿水平方向) 相互平行之方式排列為平面狀。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包含：棒狀之玻璃管(放電管)，於其內部封入氙氣，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，故即便於電容器中儲存有電荷，於通常之狀態下電亦不會流入玻璃管內。然而，於對觸發電極施加高電壓而破壞絕緣之情形時，儲存於電容器中之電瞬間流入玻璃管內，利用此時之氙原子或分子之激發而放出光。於此種氙氣閃光燈FL中，具有如下特徵：由於預先儲存於電容器中之靜電能轉換為0.1毫秒至100毫秒之極短之光脈衝，故與如鹵素燈HL般連續點亮之光源相比可照射極強光。
又，反射器52係以於複數個閃光燈FL之上方覆蓋該等整體之方式設置。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側之面)藉由噴砂處理而經實施粗面化加工。
設置於腔室6之下方之鹵素加熱部4於框體41之內側內置有複數根(於本實施方式中為40根)鹵素燈HL。鹵素加熱部4係利用複數個鹵素燈HL自腔室6之下方經由下側腔室窗64向熱處理空間65進行光照射而加熱半導體晶圓W之光照射部。
圖7係表示複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。於第1實施方式中，於較由保持部7保持之圓板形狀之半導體晶圓W之主面(即直徑300mm之圓)更大之區域配置有複數個鹵素燈HL。又，於與該半導體晶圓W之主面中之下表面對向之光源區域配置有複數個鹵素燈HL。
如圖1及圖7所示，於第1實施方式中，40根鹵素燈HL分為上下2段配置。於靠近保持部7之上段配設有20根鹵素燈HL，並且於較上段遠離保持部7之下段亦配設有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20根鹵素燈HL同樣地以各自之長度方向沿著由保持部7保持之半導體晶圓W之主面(即沿著水平方向)相互平行之方式排列。因此，藉由上段、下段鹵素燈HL之排列形成之平面均為水平面。
又，包含上段之鹵素燈HL之燈群與包含下段之鹵素燈HL之燈群係以呈格子狀交叉之方式排列。即，以配置於上段之20根鹵素燈HL之長度方向與配置於下段之20根鹵素燈HL之長度方向相互正交之方式配設共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從而發光之燈絲式之光源。於玻璃管之內部，封入了對氮氣或氬氣等惰性氣體微量導入鹵素元素(碘、溴等)而成之氣體。藉由導入鹵素元素而可抑制燈絲之折損並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相比壽命長且可連續照射強光之特性。即，鹵素燈HL為至少連續發光1秒以上之連續點亮燈。又，由於鹵素燈HL為棒狀燈，因此壽命長，藉由將鹵素燈HL沿水平方向配置而使對上方之半導體晶圓W之放射效率優異。
又，如圖7所示，上段、下段均為相比與由保持部7保持之半導體晶圓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，上下段均為與光源區域中之中央部49相比，周緣部48之鹵素燈HL之配設間距更短。進而，與配設於光源區域之中央部49之鹵素燈HL之燈絲之捲繞密度相比，配設於周緣部48之鹵素燈HL之燈絲之捲繞密度更大。由此，與光源區域之中央部49相比，來自周緣部48之照度顯著變強，可對於藉由來自鹵素加熱部4之光照射進行加熱時容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部進行更多光量之照射。
又，於鹵素加熱部4之框體41內亦於2段鹵素燈HL之下側設置有 反射器43(圖1)。反射器43將自複數個鹵素燈HL出射之光反射至熱處理空間65側。
於鹵素加熱部4與保持部7之間設置有遮光體21及遮光構件25。圖8係遮光體21之立體圖。遮光體21係上下具有敞開端之圓筒形狀(無底圓筒形狀)之構件。遮光體21由相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成，例如由於石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成。遮光體21之尺寸可設為與腔室6及鹵素加熱部4之配置構成相應之適當尺寸。遮光體21之圓筒之外徑只要較配置鹵素燈HL之光源區域小即可，例如於第1實施方式中，將遮光體21之外徑設為與半導體晶圓W之直徑相同為300mm，將內徑設為294mm。又，遮光體21之高度例如設為15mm~25mm即可(於第1實施方式中設為16mm)。
如圖1所示，於鹵素加熱部4之框體41之上端設置有遮光體平台22。遮光體平台22係由相對於自鹵素燈HL出射之光透明之石英玻璃形成之平板狀構件。於該遮光體平台22之上表面設置遮光體21。遮光體21係以該圓筒之中心軸CX通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置。鹵素加熱部4之複數個鹵素燈HL排列於與由保持部7保持之半導體晶圓W之下表面對向之區域。因此，遮光體21之中心軸CX亦通過複數個鹵素燈HL之排列之中心。
如此，藉由將由不透明石英形成之圓筒形狀之遮光體21設置於鹵素加熱部4與腔室6之間，而當自複數個鹵素燈HL進行光照射時，自設置於較遮光體21靠外側之鹵素燈HL朝向包含半導體晶圓W之中心部附近之內側區域(較周緣部靠內側之區域)之光被不透明之遮光體21之壁面遮蔽。另一方面，自設置於較遮光體21靠外側之鹵素燈HL朝向半導體晶圓W之周緣部之光未被遮蔽。其結果為藉由設置遮光體21，使自鹵素加熱部4朝向半導體晶圓W之周緣部之光幾乎未減少， 與此相對，使朝向內側區域之光減少，內側區域之加熱減弱，從而相對較強地加熱容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部。
然而，本申請發明者等進行了銳意研究，發現若僅將遮光體21設置於鹵素加熱部4之上方，則會產生當利用複數個鹵素燈HL進行光照射加熱時較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域反而會變得高溫這一新問題。圖14係表示僅設置遮光體21之情形時之半導體晶圓W之面內溫度分佈之圖。當僅設置遮光體21而自複數個鹵素燈HL進行光照射時，如該圖所示，於較半導體晶圓W之周緣部略靠內側，出現較其他區域更高溫之過熱區域(熱點(hot spot))99。例如，若半導體晶圓W之直徑為300mm，則於半導體晶圓W之面內之半徑約117mm附近出現過熱區域99。即，過熱區域99之形狀成為直徑約235mm之圓弧狀。
因此，本發明於鹵素加熱部4與保持部7之間除了設置遮光體21亦設置遮光構件25。圖9係表示第1實施方式中之遮光體21及遮光構件25之整體外觀之立體圖。於圓筒形狀之遮光體21之上端設置環狀平台24。環狀平台24係由相對於自鹵素燈HL出射之光透明之石英玻璃形成之圓板狀構件。環狀平台24之直徑與遮光體21之外徑(於本實施方式中為300mm)相同。又，環狀平台24之板厚為2mm~3mm。
於該環狀平台24之上表面載置遮光構件25。即，於第1實施方式中，於設置於遮光體21之上之石英板即環狀平台24之上進而載置遮光構件25。遮光構件25為圓環平板形狀之遮光環。遮光構件25由相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成，例如係由石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成。於第1實施方式中，遮光體21與遮光構件25由相同材質形成。
圓環形狀之遮光構件25之外徑小於圓筒形狀之遮光體21之內徑，例如為280mm。即，遮光構件25之外形尺寸小於遮光體21之內 側之尺寸。又，遮光構件25之內徑例如為260mm，遮光構件25之板厚例如為2mm。
又，遮光體21之中心軸CX與圓環形狀之遮光構件25之中心軸一致。因此，遮光構件25亦為以其圓環形狀之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置。
回到圖1，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電腦相同。即，控制部3包含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記憶體即ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、記憶各種資訊之自由讀寫記憶體即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。藉由使控制部3之CPU執行規定之處理程序進行熱處理裝置1中之處理。
除上述之構成以外，熱處理裝置1為了防止於半導體晶圓W之熱處理時自鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能引起鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6之溫度過度上升，進而包含各種冷卻用構造。例如，於腔室6之壁體設置有水冷管(省略圖示)。又，鹵素加熱部4及閃光加熱部5設為於內部形成氣體流而散熱之空冷構造。又，對上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙亦供給空氣，將閃光加熱部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之處理程序進行說明。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了雜質(離子)之半導體基板。該雜質之活化係藉由利用熱處理裝置1進行閃光照射加熱處理(退火)執行。以下說明之熱處理裝置1之處理程序係藉由使控制部3控制熱處理裝置1之各種動作機構進行。
首先，使用來供氣之閥84敞開，並且敞開排氣用閥89、192而開始對腔室6內之供排氣。當閥84敞開時，自氣體供給孔81對熱處理空 間65供給氮氣。又，當閥89敞開時，自氣體排放孔86排放腔室6內之氣體。由此，自腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣向下方流動，自熱處理空間65之下部排放。
又，藉由敞開閥192，亦自搬送開口部66排放腔室6內之氣體。進而，利用省略圖示之排氣機構，亦排放移載機構10之驅動部周邊之氣體。此外，於熱處理裝置1中之半導體晶圓W之熱處理時，持續對熱處理空間65供給氮氣，其供給量根據處理步驟適當變更。
繼而，打開閘閥185而使搬送開口部66敞開，利用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搬入腔室6內之熱處理空間65。利用搬送機器人搬入之半導體晶圓W進出並停止於保持部7之正上方位置。然後，藉由使移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動並上升至移載動作位置，而使頂起銷12藉由貫通孔79自基座74之上表面突出並接受半導體晶圓W。
當將半導體晶圓W載置於頂起銷12後，搬送機器人自熱處理空間65退出，利用閘閥185而將搬送開口部66封閉。然後，藉由使一對移載臂11下降，而將半導體晶圓W從移載機構10交付至保持部7之基座74並以水平姿勢自下方保持。半導體晶圓W以進行圖案形成而注入了雜質之表面為上表面被保持於保持部7。又，半導體晶圓W於基座74之上表面保持於5個導銷76之內側。下降至基座74之下方之一對移載臂11利用水平移動機構13而退避至退避位置、即凹部62之內側。
於利用由石英形成之保持部7將半導體晶圓W以水平姿勢自下方保持後，一齊點亮鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL而開始預加熱(輔助加熱)。自鹵素燈HL出射之鹵素光通過由石英形成之遮光體平台22、環狀平台24、下側腔室窗64及基座74而自半導體晶圓W之背面(與正面為相反側之主面)照射。藉由接受來自鹵素燈HL之光照射而半導體晶圓W被預加熱，溫度上升。此外，由於移載機構10之移載臂11退避 至凹部62之內側，因此不會妨礙利用鹵素燈HL之加熱。
當利用鹵素燈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經由基座74之切口部77而接觸由保持部7保持之半導體晶圓W之下表面並測定升溫中之晶圓溫度。所測定之半導體晶圓W之溫度傳遞至控制部3。控制部3監視藉由來自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否到達規定之預加熱溫度T1。預加熱溫度T1設為不會導致添加於半導體晶圓W之雜質因熱而擴散之200℃至800℃左右，較佳為350℃至600℃左右(於本實施方式中為600℃)。此外，當藉由來自鹵素燈HL之光照射使半導體晶圓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。
又，於第1實施方式中，於鹵素加熱部4與腔室6之間設置不透明之圓筒形狀之遮光體21及圓環形狀之遮光構件25，遮蔽一部分自鹵素加熱部4朝向由保持部7保持之半導體晶圓W之光。圖10係表示利用第1實施方式中之遮光體21及遮光構件25之光程調整之圖。
如上述，於本實施方式中，於較圓板形狀之半導體晶圓W之主面大之區域配置有複數個鹵素燈HL，遮光體21之外徑與半導體晶圓W之直徑相同。因此，於較圓筒形狀之遮光體21靠外側亦存在鹵素燈HL。因此，自設置於較遮光體21靠外側之鹵素燈HL朝向包含半導體晶圓W之中心部附近之內側區域(較周緣部靠內側之區域)之光被不透明之遮光體21之壁面遮蔽。另一方面，自設置於較遮光體21靠外側之鹵素燈HL朝向半導體晶圓W之周緣部之光未被遮蔽。
又，圓環形狀之遮光構件25之中心軸與遮光體21之中心軸CX一致，且遮光構件25之外徑小於遮光體21之內徑。因此，如圖10所示，於遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間存在使自鹵素燈HL出 射光可透過之間隙。於第1實施方式中，遮光體21之內徑為294mm，遮光構件25之外徑為280mm，因此於遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間產生寬度7mm之圓環狀之間隙。又，遮光體21之外徑與由保持部7保持之半導體晶圓W之直徑相同，因此該間隙存在於半導體晶圓W之周緣部正下方。因此，如圖10所示，自鹵素燈HL出射並透過產生於遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。由此，與上述利用遮光體21之遮光效果相結合，使來自鹵素燈HL之光照射產生之半導體晶圓W之周緣部之照度相對變高，從而較強地加熱容易產生溫度下降之該周緣部。
另一方面，不透明之圓環形狀之遮光構件25之外徑為280mm，內徑為260mm，因此存在於較由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域、即於僅設置遮光體21之情形時出現之圖14之過熱區域99之下方。因此，如圖10所示，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之過熱區域99之光被遮光構件25遮蔽。由此，於僅設置遮光體21之情形時出現之半導體晶圓W之過熱區域99中之照度相對變低，從而使過熱區域99之加熱減弱。
如此，利用遮光體21及遮光構件25之組合，提高來自鹵素燈HL之光照射產生之半導體晶圓W之周緣部之照度，另一方面，降低較該周緣部略靠內側之過熱區域99之照度。其結果為，相對較強地加熱容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部，另一方面，使若僅設置遮光體21則溫度變得過高之較該周緣部略靠內側之過熱區域99之加熱相對變弱，從而可有效地消除預加熱時半導體晶圓W之面內溫度分佈之不均勻。
於半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1並經過規定時間之時點，閃光加熱部5之閃光燈FL對半導體晶圓W之表面進行閃光照射。 這時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接朝向腔室6內，另一部分暫時被反射器52反射後朝向腔室6內，利用該等閃光之照射進行半導體晶圓W之閃光加熱。
閃光加熱係利用來自閃光燈FL之閃光(flash)照射進行，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照射之閃光係預先儲存於電容器中之靜電能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之強閃光。然後，利用來自閃光燈FL之閃光照射而進行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，將注入至半導體晶圓W之雜質活化後，表面溫度迅速下降。如此，熱處理裝置1可使半導體晶圓W之表面溫度於極短時間內升降，因此可抑制注入至半導體晶圓W之雜質因熱而擴散並且進行雜質之活化。此外，雜質之活化所需之時間與其熱擴散所需之時間相比極短，因此即便於0.1毫秒至100毫秒左右之不會產生擴散之短時間內亦可完成活化。
於第1實施方式中，利用遮光體21及遮光構件25遮蔽自鹵素加熱部4朝向半導體晶圓W之內側區域(尤其係過熱區域99)之光之一部分而使預加熱階段之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻，因此亦可使閃光照射時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
於閃光加熱處理結束後，於經過規定時間後鹵素燈HL熄滅。由此，半導體晶圓W自預加熱溫度T1迅速降溫。降溫中之半導體晶圓W之溫度係利用接觸式溫度計130或放射溫度計120而測定，該測定結果傳遞至控制部3。控制部3根據測定結果監視半導體晶圓W之溫度是否降溫至規定溫度。然後，當半導體晶圓W之溫度降溫至規定以下後，使移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動並上升至移載動作位置，由此使頂起銷12自基座74之上表面突出而自基座74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，使利用閘閥185封閉之搬送開口部66 敞開，利用裝置外部之搬送機器人搬出載置於頂起銷12上之半導體晶圓W，熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理結束。
於第1實施方式中，於鹵素加熱部4與腔室6之間設置不透明之圓筒形狀之遮光體21及圓環形狀之遮光構件25，調整自鹵素加熱部4朝向由保持部7保持之半導體晶圓W之光之光程。如上述，於僅設置遮光體21而利用鹵素加熱部4進行預加熱之情形時，確認有於較半導體晶圓W之周緣部略靠內側產生溫度較其他區域高之過熱區域99之傾向。因此，藉由除設置遮光體21以外亦設置遮光構件25，利用遮光構件25遮蔽朝向較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之過熱區域99之光，而可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。其結果為，亦可使閃光加熱時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
<第2實施方式>
其次，對本發明之第2實施方式進行說明。第2實施方式之熱處理裝置之整體構成與第1實施方式大致相同。又，第2實施方式中之半導體晶圓W之處理程序亦與第1實施方式相同。第2實施方式與第1實施方式之不同之處在於遮光構件之形狀。
圖11係第2實施方式之遮光構件125之俯視圖。第1實施方式之遮光構件25為圓環平板形狀之遮光環，與此相對，第2實施方式之遮光構件125於正方形之板狀構件之中央部設置有正方形之孔部。因此，第2實施方式之遮光構件125亦成為環狀之平板狀構件。與第1實施方式同樣地，遮光構件125由相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成，例如由於石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成。
正方形之遮光構件125之對角線之長度小於圓筒形狀之遮光體21之內徑。遮光構件125之板厚例如為2mm。此種遮光構件125載置於設置在圓筒形狀之遮光體21之上端之環狀平台24之上表面。除遮光構 件125之形狀以外之第2實施方式之其餘構成與第1實施方式相同。
於第2實施方式中，當藉由來自鹵素加熱部4之光照射進行半導體晶圓W之預加熱時，自鹵素燈HL出射並透過遮光體21之內壁面與遮光構件125之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。另一方面，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部靠內側之區域之光被遮光構件125遮蔽。由此，與第1實施方式同樣地，可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻，其結果為，亦可使閃光加熱時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
尤其，於當僅設置遮光體21而利用鹵素加熱部4進行預加熱時，產生於半導體晶圓W之面內之溫度較其他區域高之過熱區域呈如圖11所示之形狀之情形時，藉由利用第2實施方式之遮光構件125遮蔽朝向該過熱區域之光，而可有效地使半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。
<第3實施方式>
其次，對本發明之第3實施方式進行說明。第3實施方式之熱處理裝置之整體構成與第1實施方式大致相同。又，第3實施方式中之半導體晶圓W之處理程序亦與第1實施方式相同。第3實施方式與第1實施方式之不同之處在於遮光構件之形狀。
圖12係第3實施方式之遮光構件225之俯視圖。第3實施方式之遮光構件225包含複數個遮光零件，於圓環平板形狀之遮光環221之內側配置4個板狀之遮光片222。構成遮光構件225之遮光環221及4個遮光片222由相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成，例如由於石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成。
遮光環221與第1實施方式之遮光構件25相同。即，遮光環221之外徑小於圓筒形狀之遮光體21之內徑。各遮光片222係大小為收於遮光環221之內側之程度之矩形板狀構件。該等遮光環221及4個遮光片222以如圖12所示之配置形態載置於設置在圓筒形狀之遮光體21之上 端之環狀平台24之上表面。除遮光構件225之形狀以外之第3實施方式之其餘構成與第1實施方式相同。
於第3實施方式中，於藉由來自鹵素加熱部4之光照射進行半導體晶圓W之預加熱時，自鹵素燈HL出射並透過遮光體21之內壁面與遮光環221之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。另一方面，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部靠內側之區域之光之一部分被遮光環221及複數個遮光片222遮蔽。由此，與第1實施方式同樣地，可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻，其結果為，亦可使閃光加熱時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
尤其，於當僅設置遮光體21而利用鹵素加熱部4進行預加熱時，於半導體晶圓W之面內除出現圖14所示之形狀之過熱區域99外、亦於其內側出現過熱區域之情形時，藉由如第3實施方式般，除配置遮光環221外亦配置遮光片222，而可個別遮蔽朝向該等過熱區域之光，從而可有效地使半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。
<第4實施方式>
其次，對本發明之第4實施方式進行說明。第4實施方式之熱處理裝置之整體構成與第1實施方式大致相同。又，第4實施方式中之半導體晶圓W之處理程序亦與第1實施方式相同。第4實施方式與第1實施方式之不同之處在於遮光構件之形狀。
圖13係第4實施方式之遮光構件325之俯視圖。第4實施方式之遮光構件325包含複數個遮光零件，於平板四角框形狀之遮光框架321之內側配置板狀之遮光片322。構成遮光構件325之遮光框架321及遮光片322由相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成，例如由石英玻璃中內包多個微細氣泡而成之不透明石英形成。
具有四角框形狀之遮光框架321之對角線之長度小於圓筒形狀之 遮光體21之內徑。遮光片322係大小為收於遮光框架321之內側之程度之圓板形狀構件。該等遮光框架321及遮光片322係以如圖13所示之配置形態載置於設置在圓筒形狀之遮光體21之上端之環狀平台24之上表面。除遮光構件325之形狀以外之第4實施方式之其餘構成與第1實施方式相同。
於第4實施方式中，於藉由來自鹵素加熱部4之光照射進行半導體晶圓W之預加熱時，自鹵素燈HL出射並透過遮光體21之內壁面與遮光框架321之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。另一方面，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部靠內側之區域之光之一部分被遮光框架321及遮光片322遮蔽。由此，與第1實施方式同樣地，可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻，其結果為，亦可使閃光加熱時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
尤其，於當僅設置遮光體21而利用鹵素加熱部4進行預加熱時，於半導體晶圓W之面內除出現圖14所示之形狀之過熱區域99外亦於其內側出現過熱區域之情形時，藉由如第4實施方式般，除遮光框架321外亦配置遮光片322，由此可個別遮蔽朝向該等過熱區域之光，從而可有效地使半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。
<第5實施方式>
其次，對本發明之第5實施方式進行說明。圖15係表示第5實施方式中之遮光體21及遮光構件25之配置之圖。於該圖中，對與第1實施方式相同之要素標註相同符號。於第1實施方式中，係於設置於遮光體21上之環狀平台24之上載置遮光構件25，但於第5實施方式中，於腔室6之與鹵素加熱部4對向之下側腔室窗64之上載置遮光構件25。此外，除遮光構件25之載置位置以外之第5實施方式之其餘構成及半導體晶圓W之處理程序與第1實施方式相同。
與第1實施方式同樣地，遮光體21係以其圓筒之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置於遮光體平台22上。遮光構件25亦為以其圓環形狀之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置於下側腔室窗64上。遮光體21及遮光構件25之材質、形狀與第1實施方式相同。即，遮光體21及遮光構件25均由相對於自鹵素燈HL出射之光不透明之材質(例如不透明石英)形成，遮光構件25之外徑亦可小於遮光體21之內徑。
如圖15所示，自鹵素燈HL出射並透過產生於遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。由此，來自鹵素燈HL之光照射所產生之半導體晶圓W之周緣部之照度相對變高，從而較強地加熱容易產生溫度下降之該周緣部。
另一方面，與第1實施方式同樣地，遮光構件25存在於較由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之下方。因此，如圖15所示，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之光被遮光構件25遮蔽。由此，於僅設置遮光體21之情形時出現之半導體晶圓W之過熱區域99之照度相對變低，從而使過熱區域99之加熱減弱。
如此，藉由遮光體21及遮光構件25之組合提高來自鹵素燈HL之光照射所產生之半導體晶圓W之周緣部之照度，另一方面，降低較其周緣部略靠內側之區域之照度。其結果為，相對較強地加熱容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部，另一方面，使若僅設置遮光體21則溫度變高之較該周緣部略靠內側之區域之加熱相對變弱，從而可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。
<第6實施方式>
其次，對本發明之第6實施方式進行說明。圖16係表示第6實施 方式中之遮光體21及遮光構件25之配置之圖。於該圖中，對與第1實施方式相同之要素標註相同符號。於第1實施方式中，於設置於遮光體21上之環狀平台24之上載置遮光構件25，但於第6實施方式中，於設置遮光體21之遮光體平台22之上亦載置遮光構件25。此外，除遮光構件25之載置位置以外之第6實施方式之其餘構成及半導體晶圓W之處理程序與第1實施方式相同。
與第1實施方式同樣地，遮光體21係以其圓筒之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置於遮光體平台22上。遮光構件25亦為以其圓環形狀之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置於遮光體平台22上。如圖16所示，遮光構件25係於圓筒形狀之遮光體21之內側載置於載置該遮光體21之石英遮光體平台22上。遮光體21及遮光構件25之材質、形狀與第1實施方式相同。即，遮光體21及遮光構件25均以相對於自鹵素燈HL出射之光不透明之材質(例如不透明石英)形成，遮光構件25之外徑小於遮光體21之內徑。
如圖16所示，自鹵素燈HL出射並透過產生於遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。由此，使來自鹵素燈HL之光照射所產生之半導體晶圓W之周緣部之照度相對變高，從而較強地加熱容易產生溫度下降之該周緣部。
另一方面，與第1實施方式同樣地，遮光構件25存在於較由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之下方。因此，如圖16所示，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之光被遮光構件25遮蔽。由此，於僅設置遮光體21之情形時出現之半導體晶圓W之過熱區域99之照度相對變低，從而使過熱區域99之加熱減弱。
如此，藉由遮光體21及遮光構件25之組合而提高來自鹵素燈HL之光照射所產生之半導體晶圓W之周緣部之照度，另一方面，降低較其周緣部略靠內側之區域之照度。其結果為，相對較強地加熱容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部，另一方面，使若僅設置遮光體21則溫度變高之較該周緣部略靠內側之區域之加熱相對變弱，從而可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。
<第7實施方式>
其次，對本發明之第7實施方式進行說明。圖17係表示第7實施方式中之遮光體28、29及遮光構件25之配置之圖。於該圖中，對與第1實施方式相同之要素標註相同符號。於第1實施方式中，於設置於遮光體21上之環狀平台24之上載置遮光構件25，但於第7實施方式中，於夾入上下遮光體28、29間之環狀平台24之上載置遮光構件25。此外，除遮光構件25之載置位置以外之第7實施方式之其餘構成及半導體晶圓W之處理程序與第1實施方式相同。
於第7實施方式中，將遮光體分割為上下2段，設置上段遮光體29及下段遮光體28。上段遮光體29及下段遮光體28與第1實施方式之遮光體21同樣地，均由相對於自鹵素燈HL出射之光不透明之材質(例如不透明石英)形成。上段遮光體29及下段遮光體28之外徑及內徑亦與第1實施方式之遮光體21相同。此外，上段遮光體29及下段遮光體28之高度為適當高度即可。
以夾入上段遮光體29與下段遮光體28之間之方式設置環狀平台24。換言之，與第1實施方式同樣地，於圓筒形狀之下段遮光體28之上端設置環狀平台24，進而於該環狀平台24之上進而設置與下段遮光體28為相同材質且具有相同外徑及內徑之圓筒形狀之上段遮光體29。然後，於該環狀平台24之上表面載置遮光構件25。
上段遮光體29及下段遮光體28係以其圓筒之中心軸通過由保持 部7保持之半導體晶圓W之中心之方式積層。遮光構件25亦為以其圓環形狀之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置於環狀平台24上。遮光構件25亦由相對於自鹵素燈HL出射之光不透明之材質(例如不透明石英)形成，遮光構件25之外徑小於上段遮光體29及下段遮光體28之內徑。
如圖17所示，自鹵素燈HL出射並透過產生於上段遮光體29及下段遮光體28之內壁面與遮光構件25之外周之間之間隙的光照射至由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。由此，使來自鹵素燈HL之光照射所產生之半導體晶圓W之周緣部之照度相對變高，從而較強地加熱容易產生溫度下降之該周緣部。
另一方面，與第1實施方式同樣地，遮光構件25存在於較由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之下方。因此，如圖17所示，自鹵素燈HL出射並朝向較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之光被遮光構件25遮蔽。由此，於僅設置遮光體21之情形時出現之半導體晶圓W之過熱區域99之照度相對變低，從而使過熱區域99之加熱減弱。
如此，藉由上段遮光體29、下段遮光體28及遮光構件25之組合而提高來自鹵素燈HL之光照射所產生之半導體晶圓W之周緣部之照度，另一方面，降低較其周緣部略靠內側之區域之照度。其結果為，相對較強地加熱容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部，另一方面，使若僅設置遮光體21則溫度變高之較該周緣部略靠內側之區域之加熱相對變弱，從而可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。
<第8實施方式>
其次，對本發明之第8實施方式進行說明。圖18係表示第8實施方式之熱處理裝置1a之構成之縱剖視圖。第8實施方式之熱處理裝置 1a亦係藉由對作為基板之300mm之圓板形狀之半導體晶圓W進行閃光照射而加熱該半導體晶圓W之閃光燈退火裝置。於該圖中，對與第1實施方式相同之要素標註相同符號。第8實施方式與第1實施方式之不同之處在於：於鹵素加熱部4與腔室6之間設置外側遮光體121及內側遮光體123這2個遮光體。
圖19是外側遮光體121及內側遮光體123之立體圖。外側遮光體121及內側遮光體123均為於上下具有敞開端之圓筒形狀(無底圓筒形狀)之構件。外側遮光體121及內側遮光體123由相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成，例如由於石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成。
如圖18所示，於鹵素加熱部4之框體41之上端設置有遮光體平台22。遮光體平台22係由相對於自鹵素燈HL出射之光透明之石英玻璃形成之平板狀構件。於該遮光體平台22之上表面設置外側遮光體121及內側遮光體123。即，外側遮光體121及內側遮光體123設置於較下側腔室窗64靠下方之腔室6之外部。
又，外側遮光體121及內側遮光體123均係以其圓筒之中心軸CX通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式設置。即，外側遮光體121與內側遮光體123係以於俯視下成為同心圓之方式配置於遮光體平台22上。鹵素加熱部4之複數個鹵素燈HL排列於與由保持部7保持之半導體晶圓W之下表面對向之區域。因此，外側遮光體121及內側遮光體123之中心軸CX亦通過複數個鹵素燈HL之排列之中心。
外側遮光體121之圓筒之直徑大於半導體晶圓W之直徑，例如於本實施方式中，外側遮光體121之外徑為323mm，內徑為317mm。即，外側遮光體121之圓筒壁之板厚中央部之直徑為320mm。
另一方面，內側遮光體123之圓筒之直徑小於半導體晶圓W之直徑，例如於本實施方式中，內側遮光體123之外徑為283mm，內徑為 277mm。即，內側遮光體123之圓筒壁之板厚中央部之直徑為280mm。
如此，外側遮光體121之內徑大於內側遮光體123之外徑。因此，如圖19所示，於遮光體平台22之上表面，內側遮光體123設置於外側遮光體121之內側。又，外側遮光體121之高度與內側遮光體123之高度相等，例如為15mm~25mm(於本實施方式中為23mm)。
在於外側遮光體121之內側配置有內側遮光體123之狀態下，於外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間產生圓筒形狀之間隙。該圓筒形狀之間隙之外徑(即外側遮光體121之內徑)為317mm，該間隙之內徑(即內側遮光體123之外徑)為283mm。即，存在於外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之圓筒形狀之間隙之間隔為17mm，沿著該圓筒形狀之間隙之徑向之中央部之直徑與半導體晶圓W之直徑相同為300mm。換言之，外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之之間之間隙之中央部位於由保持部7保持之半導體晶圓W之端緣部之正下方，該間隙與由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部對向。
第8實施方式之熱處理裝置1a中之半導體晶圓W之處理程序與第1實施方式相同。於第8實施方式中，於鹵素加熱部4與腔室6之間設置不透明之圓筒形狀之外側遮光體121及內側遮光體123，調整自鹵素加熱部4朝向由保持部7保持之半導體晶圓W之光之光程。圖20係表示利用外側遮光體121及內側遮光體123進行之光程調整之圖。
外側遮光體121與內側遮光體123係以於俯視下成為同心圓之方式配置於遮光體平台22上，外側遮光體121之內徑大於內側遮光體123之外徑。因此，如圖20所示，於外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間存在圓筒形狀之間隙。如上述，於第8實施方式中，產生外徑317mm、內徑283mm、高度23mm之圓筒形狀之間 隙。外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之間隔為17mm。
又，產生於外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之圓筒形狀之間隙位在於腔室6內由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部之正下方而與該周緣部對向。因此，如圖20所示，自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射並進入產生於外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之圓筒形狀之間隙之光於外側遮光體121之內壁面及內側遮光體123之外壁面反覆被反射而向上方之指向性變強，到達由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部。其結果為，與半導體晶圓W之內側之區域相比周緣部之照度相對變高，從而較強地加熱於利用鹵素燈HL進行預加熱時容易產生溫度下降之該周緣部。
又，判明了若僅於鹵素加熱部4之上方設置1個遮光體，則於利用複數個鹵素燈HL進行光照射加熱時，較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域反而會成為高溫。若如第8實施方式般，利用外側遮光體121及內側遮光體123形成圓筒形狀之間隙，則進入該間隙之光朝向半導體晶圓W之周緣部之指向性變強，因此抑制該光到達較該周緣部略靠內側之區域。由此，防止較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域被較強地加熱。
如此，藉由於外側遮光體121及內側遮光體123之間形成圓筒形狀之間隙，而使自鹵素燈HL出射並朝向半導體晶圓W之周緣部之光之指向性變強從而相對提高該周緣部之照度。其結果為，可相對較強地加熱容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部，從而有效地消除預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈之不均勻。
又，由於藉由外側遮光體121及內側遮光體123之組合提高自鹵素加熱部4朝向半導體晶圓W之周緣部之光之指向性而使預加熱階段之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻，故亦可使閃光照射時之半導體 晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
於第8實施方式中，於鹵素加熱部4與腔室6之間設置不透明之圓筒形狀之外側遮光體121及內側遮光體123，增強自鹵素加熱部4朝向由保持部7保持之半導體晶圓W之周緣部之光之指向性。雖然確認到有當利用鹵素加熱部4進行預加熱時與半導體晶圓之中心部相比周緣部之溫度變低之傾向，但藉由增強朝向該周緣部之光之指向性而使照度相對變高，而可使預加熱時之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。其結果為，亦可使閃光加熱時之半導體晶圓W表面之面內溫度分佈均勻。
<變化例>
以上，對本發明之實施方式進行了說明，但本發明只要不脫離其主旨，則除上述以外亦可進行各種變更。例如，於上述各實施方式中，遮光構件25、125、225、325由於石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成，但遮光構件25、125、225、325之材質不限定於不透明石英。例如，遮光構件25、125、225、325可以陶瓷或金屬等相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成。遮光構件25、125、225、325未必必須以完全不透明(透過率0%)之材質形成，可以相對於自鹵素燈HL出射之光透過率為15%以下之材質形成。不過，於如第5實施方式般，將遮光構件25設置於腔室6內部之情形時，較佳為以無污染之顧慮之不透明石英形成遮光構件25。
又，遮光體21與遮光構件25、125、225、325只要為相對於自鹵素燈HL出射之光不透明之材質，可由不同之材質形成。進而，於第3實施方式中，遮光環221與複數個遮光片222可由不同之材質形成。於該情形時，複數個遮光片222相對於自鹵素燈HL出射之光之透過率可互不相同。於當僅設置遮光體21而進行預加熱時，產生於半導體晶圓W之面內之過熱區域之溫度存在偏差之情形時，較佳為根據過熱區域 之溫度而將複數個遮光片222之透過率設為不同之值。具體來說，使與溫度大幅高於其他區域之過熱區域相對應之遮光片222之透過率變低(透過率接近0%)，相反地，使與溫度僅略高於其他區域之過熱區域相對應之遮光片222之透過率變高。如此，可更高精度地調整過熱區域之照度從而可有效地使半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。此外，於第3實施方式中，當然遮光環221與複數個遮光片222之透過率可不同。
同樣地，於第4實施方式中，遮光框架321與遮光片322可由不同之材質形成。於該情形時，遮光框架321與遮光片322相對於自鹵素燈HL出射之光之透過率可不同。
又，第1實施方式至第4實施方式中，遮光構件之形狀及零件數量不限定於上述例。例如，遮光構件之形狀除圓形以外，亦可為橢圓形、星形、多邊形等。又，遮光構件之零件數量於第1、2實施方式為單個，於第3、4實施方式中為複數個，可根據僅設置遮光體21進行預加熱時產生於半導體晶圓W之面內之過熱區域之數量而設為適當個數。進而，於將遮光構件之零件數量設為複數個之情形時，可根據半導體晶圓W之面內之過熱區域之分佈而對稱地配置遮光構件之零件，亦可非對稱地配置。
總而言之，於第1實施方式至第4實施方式中，與僅設置遮光體21而利用來自鹵素加熱部4之光照射進行預加熱時產生於半導體晶圓W之面內之溫度高於其他區域之過熱區域相對應地設置遮光構件即可。這時，較佳為根據半導體晶圓W之面內之過熱區域之出現形態(個數、形狀、溫度)，設定遮光構件之零件數量、各零件之形狀、各零件之透過率。
又，於第1實施方式至第4實施方式中，設置遮光構件之高度位置並不限定於設置於遮光體21之上端之環狀平台24上表面，只要為鹵 素加熱部4與腔室6內之保持部7之間即可。不過，較佳為鹵素加熱部4至遮光構件之距離、及遮光構件至保持部7之距離分別為20cm以內。
又，於第5實施方式至第7實施方式中，遮光構件25之形狀並不限定於圓環形狀，其外周例如可為多邊形或橢圓形。即便於該情形時，遮光構件25亦為環狀之平板構件。又，環狀之遮光構件25之外形尺寸小於遮光體21之內側之尺寸。此種遮光構件25只要其外形尺寸小於遮光體21之內側之尺寸，則於遮光體21之內壁面與遮光構件25之外周之間亦存在使自鹵素燈HL出射之光可透過之間隙，從而可獲得與第5實施方式至第7實施方式相同之效果。
又，於第8實施方式中，外側遮光體121及內側遮光體123由於石英玻璃中內包多數微細氣泡而成之不透明石英形成，但外側遮光體121及內側遮光體123之材質並不限定於不透明石英。例如，外側遮光體121及內側遮光體123可由陶瓷或金屬等相對於自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光不透明之材質形成。於由金屬形成外側遮光體121及內側遮光體123之情形時，可使用不鏽鋼或鋁。
於外側遮光體121及內側遮光體123由金屬材料形成之情形時，可對外側遮光體121之內壁面及內側遮光體123之外壁面進行鏡面研磨。若外側遮光體121之內壁面及內側遮光體123之外壁面為鏡面，則該等之反射率變高，可更加有效地反射進入形成於外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之圓筒形狀之間隙之光從而提高其指向性。
又，於第8實施方式中，將外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之間隔設為17mm，但並不限定於此，該間隔只要為10mm以上30mm以下即可。若外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之間隔小於10mm，則進入外側遮光體121與內側遮光體123之間隙之光之光量本身變少，即便增強光之指向性亦無 法充分提高半導體晶圓W之周緣部之照度。另一方面，若外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之間隔超過30mm，則於利用鹵素燈HL進行光照射加熱時朝向較半導體晶圓W之周緣部略靠內側之區域之光之光量變多，有該區域之照度相對變高而溫度分佈之均勻性反而降低之顧慮。因此，外側遮光體121之內壁面與內側遮光體123之外壁面之間之間隔設為10mm以上且30mm以下。
又，於第8實施方式中，設置外側遮光體121及內側遮光體123這2個遮光體，但並不限定於此，遮光體之個數可為3個以上。3個以上之遮光體均為以相對於自鹵素燈HL出射之光不透明之材質(例如不透明石英)形成之圓筒形狀之構件。3個以上之遮光體設置於鹵素加熱部4與保持部7之間，具體來說，與第8實施方式同樣地設置於遮光體平台22之上表面。
於設置3個以上之遮光體之情形時，係以各自之中心軸通過由保持部7保持之半導體晶圓W之中心之方式、即以複數個遮光體於俯視下成為同心圓之方式設置。複數個遮光體之直徑互不相同，以外徑從大到小之順序依次向內側設置。又，複數個遮光體之高度相等。於設置3個以上遮光體之情形時，遮光體間之圓筒形狀之間隙亦存在複數個。因此，於除半導體晶圓W之周緣部以外亦存在想要增強自鹵素加熱部4出射之光之指向性而使照度相對變高之區域之情形時，較佳為如這樣設置3個以上遮光體提高複數個區域之照度。
又，於上述各實施方式中，於閃光加熱部5設置了30根閃光燈FL，但並不限定於此，閃光燈FL之根數可設為任意之數量。又，閃光燈FL並不限定於氙氣閃光燈，可為氪氣閃光燈。又，設置於鹵素加熱部4之鹵素燈HL之根數亦不限定於40根，只要為於上段及下段配置複數根之形態就可設定為任意之數量。
又，利用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，可為液晶顯示裝置等平板顯示器所使用之玻璃基板或太陽電池用基板。又，本發明之技術可應用於高介電常數柵極絕緣膜(High-k膜)之熱處理、金屬與矽之接合、或多晶矽之結晶化。
又，本發明之熱處理技術並不限定於閃光燈退火裝置，亦可應用於使用鹵素燈之逐片式之燈退火裝置或CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置等閃光燈以外之熱源之裝置。尤其較佳為可將本發明之技術應用在於腔室之下方配置鹵素燈，自半導體晶圓之背面進行光照射進行熱處理之背側退火裝置。

Claims (18)

  1. 一種熱處理裝置，其特徵在於：其係藉由對圓板形狀之基板照射光而加熱該基板者，且包含：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之光源區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之遮光體，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，且相對於自上述光照射部出射之光不透明；及遮光構件，其設置於上述光照射部與上述保持部之間，相對於自上述光照射部出射之光不透明，且藉由設置上述遮光體，遮蔽自上述光照射部朝向在上述基板產生之過熱區域的光。
  2. 如請求項1之熱處理裝置，其中上述複數個棒狀燈之捲繞密度為上述光源區域之周緣部大於中央部。
  3. 如請求項1或2之熱處理裝置，其中上述遮光構件係與過熱區域對應地設置，該過熱區域係因來自上述光照射部之光照射而於由上述保持部保持之基板之面內產生之溫度較其他區域更高之區域。
  4. 如請求項3之熱處理裝置，其中上述遮光構件為圓環形狀之遮光環。
  5. 如請求項3之熱處理裝置，其中上述遮光構件包含複數個板狀之遮光片。
  6. 如請求項5之熱處理裝置，其中上述複數個遮光片之透過率互不相同。
  7. 一種熱處理裝置，其特徵在於：其係藉由對圓板形狀之基板照射光而加熱該基板者，且包含：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之第1遮光構件，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，且相對於自上述光照射部出射之光不透明；及平板環狀之第2遮光構件，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，相對於自上述光照射部出射之光不透明，且藉由設置上述第1遮光構件，遮蔽自上述光照射部朝向在上述基板產生之過熱區域的光；且上述第2遮光構件之外形尺寸小於上述第1遮光構件之內側之尺寸。
  8. 如請求項7之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件具有圓環形狀，且上述第2遮光構件之外徑小於上述第1遮光構件之內徑。
  9. 如請求項7或8之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件係載置於設置在上述第1遮光構件上之石英板之上。
  10. 如請求項7或8之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件係載置於與上述光照射部對向之上述腔室之石英窗之上。
  11. 如請求項7或8之熱處理裝置，其中上述第2遮光構件係於上述第1遮光構件之內側載置於載置上述第1遮光構件之石英平台上。
  12. 如請求項9之熱處理裝置，其中於上述石英板之上進而包含圓筒形狀之第3遮光構件，該第3遮光構件具有與上述第1遮光構件相同之外徑及內徑，相對於自上述光照射部出射之光不透明。
  13. 一種熱處理裝置，其特徵在於：其係藉由對圓板形狀之基板照射光而加熱該基板者，且包含：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之區域，配置有複數個棒狀燈；圓筒形狀之第1遮光體，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，且相對於自上述光照射部出射之光不透明；及圓筒形狀之第2遮光體，其於上述光照射部與上述保持部之間以中心軸通過上述基板之中心之方式設置，且相對於自上述光照射部出射之光不透明；且上述第1遮光體及上述第2遮光體之高度相等，上述第1遮光體之內徑大於上述第2遮光體之外徑，且上述第2遮光體設置於上述第1遮光體之內側。
  14. 如請求項13之熱處理裝置，其中以上述第1遮光體之內壁面和上述第2遮光體之外壁面之間之間隔與上述基板之周緣部對向之方式，設置上述第1遮光體及上述第2遮光體。
  15. 如請求項14之熱處理裝置，其中上述第1遮光體之內壁面與上述第2遮光體之外壁面之間之間隔為10mm以上且30mm以下。
  16. 如請求項13之熱處理裝置，其中上述第1遮光體及上述第2遮光體由金屬形成，且上述第1遮光體之內壁面及上述第2遮光體之外壁面為鏡面。
  17. 如請求項13之熱處理裝置，其中上述第1遮光體及上述第2遮光體設置於上述腔室之外部。
  18. 一種熱處理裝置，其特徵在於：其係藉由對圓板形狀之基板照射光而加熱該基板者，且包含：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；光照射部，其於較由上述保持部保持之基板之主面更廣且與該主面對向之區域配置有複數個棒狀燈；及圓筒形狀之複數個遮光體，其以各自之中心軸通過上述基板之中心之方式設置於上述光照射部與上述保持部之間，且相對於自上述光照射部出射之光不透明；且上述複數個遮光體之高度相等，且上述複數個遮光體係以外徑從大到小之順序依次設置於內側。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6847610B2 (ja) * 2016-09-14 2021-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
KR101866512B1 (ko) * 2017-04-13 2018-07-04 (주)앤피에스 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
JP6982446B2 (ja) * 2017-09-21 2021-12-17 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP7045861B2 (ja) * 2018-01-17 2022-04-01 株式会社ディスコ 支持基台
KR20210095059A (ko) * 2020-01-21 2021-07-30 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 불균일한 열 출력의 필라멘트 램프를 갖는 반도체 처리 챔버
JP2022017022A (ja) * 2020-07-13 2022-01-25 ウシオ電機株式会社 光加熱装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200949950A (en) * 2008-03-31 2009-12-01 Tokyo Electron Ltd Heat treatment apparatus
JP2010135508A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Tokyo Electron Ltd 基板加熱装置、基板加熱方法及び記憶媒体
JP2014120509A (ja) * 2012-12-13 2014-06-30 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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.
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
JPS63227014A (ja) 1987-03-17 1988-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd ランプ加熱装置
JP2781616B2 (ja) 1989-09-29 1998-07-30 株式会社日立製作所 半導体ウエハの熱処理装置
JP2927877B2 (ja) 1990-04-09 1999-07-28 エム・セテック株式会社 半導体製造装置の均一加熱構造
JPH0864544A (ja) 1994-08-22 1996-03-08 Touyoko Kagaku Kk 気相成長方法
JP2000068222A (ja) 1998-08-21 2000-03-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置
KR20000026191A (ko) * 1998-10-19 2000-05-15 김규현 반도체 기판의 급속 열처리 방법 및 그 장치
JP2000138170A (ja) 1998-10-30 2000-05-16 Applied Materials Inc 半導体製造装置
KR100273318B1 (ko) * 1998-11-04 2001-01-15 김영환 반도체 기판의 열처리 장치 및 열처리 방법
WO2001082348A1 (en) * 2000-04-20 2001-11-01 Tokyo Electron Limited Thermal processing system
JP2002217110A (ja) 2000-12-27 2002-08-02 Applied Materials Inc 加熱装置及びこれを用いた半導体製造装置
US6849831B2 (en) 2002-03-29 2005-02-01 Mattson Technology, Inc. Pulsed processing semiconductor heating methods using combinations of heating sources
JP4133062B2 (ja) * 2002-07-19 2008-08-13 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
US7091453B2 (en) * 2003-02-27 2006-08-15 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Heat treatment apparatus by means of light irradiation
JP2007335604A (ja) 2006-06-14 2007-12-27 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2009123807A (ja) 2007-11-13 2009-06-04 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP5291965B2 (ja) * 2008-03-25 2013-09-18 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
JP5318455B2 (ja) 2008-05-02 2013-10-16 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
JP2011040544A (ja) 2009-08-10 2011-02-24 Toshiba Corp 熱処理装置及び半導体装置の製造方法
US20120145697A1 (en) 2009-08-18 2012-06-14 Tokyo Electron Limmited Heat treatment apparatus
TWI435391B (zh) * 2010-09-16 2014-04-21 Dainippon Screen Mfg 閃光熱處理裝置
JP5731230B2 (ja) 2011-02-22 2015-06-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP5944131B2 (ja) * 2011-09-27 2016-07-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
JP6234674B2 (ja) 2012-12-13 2017-11-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
US9842753B2 (en) * 2013-04-26 2017-12-12 Applied Materials, Inc. Absorbing lamphead face
JP6622617B2 (ja) * 2016-02-18 2019-12-18 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200949950A (en) * 2008-03-31 2009-12-01 Tokyo Electron Ltd Heat treatment apparatus
JP2010135508A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Tokyo Electron Ltd 基板加熱装置、基板加熱方法及び記憶媒体
JP2014120509A (ja) * 2012-12-13 2014-06-30 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置

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