TWI659473B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

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上田晃頌
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日商斯庫林集團股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種能夠防止加熱處理後之基板氧化之熱處理方法及熱處理裝置。 將未處理之半導體晶圓W自轉位器部101依次經由第1冷卻腔室131及搬送腔室170搬送至處理腔室6。將在處理腔室6進行過加熱處理之處理後之半導體晶圓W依次經由搬送腔室170及第1冷卻腔室131搬送至轉位器部101。自將未處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131起特定時間，以大供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131內，且自第1冷卻腔室131以大排氣流量進行排氣。第1冷卻腔室131內之氧濃度迅速地降低，能夠防止加熱處理後之半導體晶圓W氧化。

Description

熱處理方法及熱處理裝置
本發明係關於一種藉由將光照射至半導體晶圓等之薄板狀精密電子基板(以下簡單地稱為「基板」)而加熱該基板之熱處理方法及熱處理裝置。
在半導體元件之製造製程中關注在極短時間內加熱半導體晶圓之閃光燈退火(FLA)。閃光燈退火係藉由使用氙氣閃光燈(以下，當簡單地稱為「閃光燈」時係意味著氙氣閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光而僅使半導體晶圓之表面在極短時間(數毫秒以下)內升溫的熱處理技術。 氙氣閃光燈之發射光譜分佈係自紫外區至近紅外區，與先前之鹵素燈相比波長為短，與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。因而，當自氙氣閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，透過光可至少使半導體晶圓迅速地升溫。又，亦判明若為數毫秒以下之極短時間之閃光照射，則能夠選擇性地僅使半導體晶圓之表面附近升溫。 如上述之閃光燈退火係極短時間之加熱所必須之處理，例如典型的是用於佈植半導體晶圓之雜質之活性化。若自閃光燈對利用離子佈植法佈植有雜質之半導體晶圓之表面照射閃光，則能夠使該半導體晶圓之表面在極短時間內升溫至活性化溫度，能夠在不使雜質深入擴散下僅執行雜質活性化。 作為進行閃光燈退火之熱處理裝置使用例如專利文獻1所揭示之構成。在專利文獻1所揭示之閃光燈退火裝置中，除設置進行退火處理之處理腔室外還設置進行半導體晶圓之冷卻處理之冷卻腔室。典型的是，在閃光燈退火時，對預加熱至數100℃之半導體晶圓照射閃光使晶圓表面瞬間升溫至1000℃以上。由於無法將如上述般被加熱至高溫之半導體晶圓原樣地搬出至裝置外，故將加熱處理後之半導體晶圓搬入至冷卻腔室並進行冷卻處理。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2014-157968號公報
[發明所欲解決之問題] 然而，雖然係瞬間的但仍有利用閃光照射將半導體晶圓之表面加熱至1000℃以上之高溫之情形，針對如上述之高溫之半導體晶圓之冷卻需要相當長之時間。因而，即便閃光加熱本身在短時間內完成，但針對之後之冷卻處理仍需要長時間，冷卻時間成為限速要因而產生裝置整體之產能變低之問題。 因而，考量在專利文獻1所揭示之裝置構成設置2個冷卻腔室，藉由其等交互地搬送半導體晶圓而抑制產能之降低。然而，由於若設置2個冷卻腔室則處理前之未處理之半導體晶圓亦通過冷卻腔室，故有產生當將加熱處理後之高溫之半導體晶圓搬入至冷卻腔室時，腔室內之殘留氧濃度為高，該高溫之半導體晶圓被氧化之新的問題。 本發明係鑒於上述課題而完成者，目的在於提供一種能夠防止加熱處理後之基板之氧化之熱處理方法及熱處理裝置。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述課題，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，其特徵在於包含以下步驟：第1搬入步驟，其將未處理之基板自曝露於大氣氣體之轉位器部搬入至經由第1閘閥連接於前述轉位器部之冷卻腔室；第1搬出步驟，其將前述未處理之基板自前述冷卻腔室搬出至經由第2閘閥連接於前述冷卻腔室之搬送腔室；搬送步驟，其將前述未處理之基板自前述搬送腔室搬送至連接於前述搬送腔室之處理腔室；熱處理步驟，其在前述處理腔室對前述未處理之基板進行加熱處理；第2搬入步驟，其將在前述處理腔室進行過加熱處理之處理後之基板經由前述搬送腔室搬入至前述冷卻腔室；冷卻步驟，其在前述冷卻腔室冷卻前述處理後之基板；及第2搬出步驟，其將在前述冷卻腔室經冷卻之前述處理後之基板自前述冷卻腔室搬出至前述轉位器部；且以第1供給流量或大於前述第1供給流量之第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，自前述冷卻腔室以第1排氣流量或大於前述第1排氣流量之第2排氣流量將氣體排氣，至少自將前述未處理之基板搬入至前述冷卻腔室起特定時間，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。 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者，其中在自前述冷卻腔室搬出前述未處理之基板前，以前述第1供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第1排氣流量進行排氣。 又，技術方案3之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法者，其中在自前述冷卻腔室搬出前述處理後之基板前，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且以前述第2排氣流量自前述冷卻腔室進行排氣。 又，技術方案4之發明係如技術方案1至技術方案3中任一項發明之熱處理方法者，其中將前述冷卻腔室內之氣壓維持為低於前述搬送腔室內之氣壓且高於大氣壓。 又，技術方案5之發明之熱處理裝置藉由對基板照射光而加熱該基板，其特徵在於具備：轉位器部，其曝露於大氣氣體；冷卻腔室，其經由第1閘閥與前述轉位器部連接，且冷卻基板；搬送腔室，其經由第2閘閥與前述冷卻腔室連接；處理腔室，其與前述搬送腔室連接，且對基板進行加熱處理；氣體供給部，其以第1供給流量或大於前述第1供給流量之第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室；排氣部，其自前述冷卻腔室以第1排氣流量或大於前述第1排氣流量之第2排氣流量將氣體排氣；及控制部，其控制前述氣體供給部之供給流量及前述排氣部之排氣流量；將未處理之基板自前述轉位器部依次經由前述冷卻腔室及前述搬送腔室搬送至前述處理腔室，將在前述處理腔室進行過加熱處理之處理後之基板自前述處理腔室依次經由前述搬送腔室及前述冷卻腔室搬送至前述轉位器部；前述控制部以下述方式控制前述氣體供給部及前述排氣部：至少自將前述未處理之基板搬入至前述冷卻腔室起特定時間，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。 又，技術方案6之發明係如技術方案5之發明之熱處理裝置者，其中前述控制部以下述方式控制前述氣體供給部及前述排氣部：在自前述冷卻腔室搬出前述未處理之基板前，以前述第1供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第1排氣流量進行排氣。 又，技術方案7之發明係如技術方案5之發明之熱處理裝置者，其中前述控制部以下述方式控制前述氣體供給部及前述排氣部：在自前述冷卻腔室搬出前述處理後之基板前，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。 又，技術方案8之發明係如技術方案5至技術方案7中任一項發明之熱處理裝置者，其中將前述冷卻腔室內之氣壓維持為低於前述搬送腔室內之氣壓且高於大氣壓。 [發明之效果] 根據技術方案1至技術方案4之發明，由於至少自將未處理之基板搬入至冷卻腔室起特定時間，以第2供給流量將氮氣供給至冷卻腔室，且自冷卻腔室以第2排氣流量進行排氣，故伴隨著未處理之基板之搬入而急劇上升之冷卻腔室內之氧濃度迅速地降低，而能夠防止加熱處理後之基板之氧化。 尤其是，根據根據技術方案2之發明，由於在自冷卻腔室搬出未處理之基板前以第1供給流量將氮氣供給至冷卻腔室，且自冷卻腔室以第1排氣流量進行排氣，故能夠將搬出未處理之基板時之自冷卻腔室朝搬送腔室之氣體流入抑制為最小限度。 尤其是，根據技術方案3之發明，由於在自冷卻腔室搬出處理後之基板前以第2供給流量將氮氣供給至冷卻腔室，且自冷卻腔室以第2排氣流量進行排氣，故能夠將搬出處理後之基板時之自轉位器部朝冷卻腔室之大氣流入抑制為最小限度。 根據技術方案5至技術方案8之發明，由於至少自將未處理之基板搬入至冷卻腔室起特定時間，以前述第2供給流量將氮氣供給至冷卻腔室，且自冷卻腔室以第2排氣流量進行排氣，故伴隨著未處理之基板之搬入而急劇上升之冷卻腔室內之氧濃度迅速地降低，而能夠防止加熱處理後之基板之氧化。 尤其是，根據技術方案6之發明，由於在自冷卻腔室搬出未處理之基板前，以第1供給流量將氮氣供給至冷卻腔室，且自冷卻腔室以第1排氣流量進行排氣，故能夠將搬出未處理之基板時之自冷卻腔室朝搬送腔室之氣體流入抑制為最小限度。 尤其是，根據技術方案7之發明，由於在自冷卻腔室搬出處理後之基板前，以第2供給流量將氮氣供給至冷卻腔室，且自冷卻腔室以第2排氣流量進行排氣，故能夠將搬出處理後之基板時之自轉位器部朝冷卻腔室之大氣流入抑制為最小限度。
以下，一面參照圖式一面針對本發明之實施形態詳細地說明。 首先，針對本發明之熱處理裝置100之整體概略構成進行說明。圖1係顯示本發明之熱處理裝置100之平面圖，圖2係其前視圖。熱處理裝置100係對作為基板之圓板形狀之半導體晶圓W照射閃光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之尺寸無特別限定，為例如f300 mm或f450 mm。在搬入至熱處理裝置100前之半導體晶圓W佈植有雜質，利用熱處理裝置100之加熱處理執行佈植之雜質之活性化處理。此外，在圖1及以後之各圖中，為了易於理解，根據需要而誇張或簡略化描繪各部之尺寸或數目。又，在圖1至圖3之各圖中，為了使該等方向關係明確化而賦予將Z軸方向設為鉛直方向、將XY平面設為水平面之XYZ正交座標系。 如圖1及圖2所示，熱處理裝置100具備：轉位器部101，其用於將未處理之半導體晶圓W自外部搬入至裝置內，且將完成處理之半導體晶圓W搬出至裝置外；對準部230，其進行未處理之半導體晶圓W之定位；2個冷卻部130、140，其等進行加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻；熱處理部160，其對半導體晶圓W實施閃光加熱處理；以及搬送機器人150，其相對於冷卻部130、140及熱處理部160進行半導體晶圓W之交接。又，熱處理裝置100具備控制設置於上述之各處理部之動作機構及搬送機器人150而使半導體晶圓W之閃光加熱處理進行的控制部3。 轉位器部101具備：載入埠110，其並排地載置複數個載架C(在本實施形態中為2個)；及交接機器人120，其自各載架C取出未處理之半導體晶圓W，且將完成處理之半導體晶圓W收納於各載架C。收容未處理之半導體晶圓W之載架C係由無人搬送車(AGV、OHT)等搬送並被載置於載入埠110，同時由無人搬送車自載入埠110取走收容完成處理之半導體晶圓W之載架C。 又，在載入埠110中，以交接機器人120能夠相對於載架C進行任意之半導體晶圓W之取放之方式，使載架C構成為可如圖2之箭頭CU所示般升降移動。此外，作為載架C之形態，除將半導體晶圓W收納於密閉空間之FOUP(front opening unified pod，前開式晶圓傳送盒)外，還可為SMIF(Standard Mechanical Inter Face，標準機械介面)容器或將收納之半導體晶圓W暴露於外部大氣之OC(open cassette，開放式片盒)。 又，交接機器人120可進行如圖1之箭頭120S所示之滑動移動、及如箭頭120R所示之迴旋動作及升降動作。藉此，交接機器人120相對於2個載架C進行半導體晶圓W之取放，且相對於對準部230及2個冷卻部130、140進行半導體晶圓W之交接。由交接機器人120進行之半導體晶圓W相對於載架C之取放係利用手部121之滑動移動、及載架C之升降移動進行。又，交接機器人120與對準部230或冷卻部130、140之半導體晶圓W之交接係利用手部121之滑動移動、及交接機器人120之升降動作進行。 對準部230設置於沿Y軸方向之轉位器部101之一側。對準部230係使半導體晶圓W在水平面內旋轉並使其朝向適於閃光加熱之方向的處理部。對準部230構成為在作為鋁合金製之殼體之對準腔室231之內部設置有將半導體晶圓W支持為水平姿勢並使其旋轉之機構、及光學地檢測形成於半導體晶圓W之周緣部之缺口或定向平面等之機構等。 半導體晶圓W朝對準部230之交接係利用交接機器人120進行。以晶圓中心位於特定之位置之方式自交接機器人120朝對準腔室231交遞半導體晶圓W。在對準部230中，藉由以自轉位器部101接收之半導體晶圓W之中心部為旋轉中心繞鉛直方向軸旋轉，並光學地檢測缺口等，而調整半導體晶圓W之方向。由交接機器人120自對準腔室231取出結束方向調整之半導體晶圓W。 作為搬送機器人150之半導體晶圓W之搬送空間設置有收容搬送機器人150之搬送腔室170。在該搬送腔室170之三側連通地連接有熱處理部160之處理腔室6、冷卻部130之第1冷卻腔室131、及冷卻部140之第2冷卻腔室141。 作為熱處理裝置100之主要部分之熱處理部160係對進行預加熱之半導體晶圓W照射來自氙氣閃光燈FL之閃光(flash light)而進行閃光加熱處理之基板處理部。針對熱處理部160之構成將於後文進一步詳細地敍述。 2個冷卻部130、140具備大致相同之構成。圖10係顯示冷卻部130之構成之圖。冷卻部130在作為鋁合金製之殼體之第1冷卻腔室131(冷卻腔室)之內部具備金屬製之冷卻板132。在冷卻板132之上表面載置有石英板133。冷卻板132利用帕爾帖元件或恒溫水循環被調溫為常溫(約23℃)。當將在熱處理部160被實施閃光加熱處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131時，該半導體晶圓W被載置於石英板133並被冷卻。又，在第1冷卻腔室131內設置有測定其內部空間之氧濃度之氧濃度計135。 在第1冷卻腔室131形設有用於搬入/搬出半導體晶圓W之2個開口。2個開口中之連接於轉位器部101之開口可利用閘閥181開閉。另一方面，連接於搬送腔室170之開口可利用閘閥183開閉。亦即，第1冷卻腔室131與轉位器部101經由閘閥181連接，第1冷卻腔室131與搬送腔室170經由閘閥183連接。 當在轉位器部101與第1冷卻腔室131之間進行半導體晶圓W之交接時打開閘閥181。又，當在第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間進行半導體晶圓W之交接時打開閘閥183。當關閉閘閥181及閘閥183時，第1冷卻腔室131之內部成為密閉空間。 又，冷卻部130具備：氣體供給部250，其將氮氣(N2 )供給至第1冷卻腔室131；及排氣部260，其自第1冷卻腔室131進行排氣。氣體供給部250具備：供給配管251、質量流量控制器252、及氮氣供給源253。供給配管251之前端連接於第1冷卻腔室131，基端連接於氮氣供給源253。質量流量控制器252設置於供給配管251之路徑中。質量流量控制器252能夠調整自氮氣供給源253供給至第1冷卻腔室131之氮氣之流量，在本實施形態中切換大供給流量(例如120升/分鐘)或小供給流量(例如20升/分鐘)。亦即，氣體供給部250以大供給流量或小供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131。 排氣部260具備：排氣管261、主閥263、輔助閥262、及排氣機構264。排氣管261之前端連接於第1冷卻腔室131，基端連接於排氣機構264。排氣管261之基端側被分歧為主排氣管261a與輔助排氣管261b之二分叉，該等主排氣管261a及輔助排氣管261b各自連接於排氣機構264。主閥263設置於主排氣管261a之路徑中途，輔助閥262設置於輔助排氣管261b之路徑中途。 主排氣管261a與輔助排氣管261b之配管直徑不同。主排氣管261a之配管直徑大於輔助排氣管261b之配管直徑。具體而言，使用主排氣管261a之排氣路徑與使用輔助排氣管261b之排氣路徑之排氣之傳導性不同。在本實施形態中，相對於將輔助閥262經常打開，而適宜地切換主閥263之開閉。當將主閥263及輔助閥262之兩者打開時，以大排氣流量對第1冷卻腔室131內之氣體予以排氣。另一方面，當關閉主閥263且僅打開輔助閥262時，以小排氣流量對第1冷卻腔室131內之氣體予以排氣。亦即，排氣部260自第1冷卻腔室131以大排氣流量或小排氣流量將氣體排氣。此外，氮氣供給源253及排氣機構264可為設置於熱處理裝置100之機構，亦可為設置熱處理裝置100之工廠之公用設備。 冷卻部140亦具備與冷卻部130大致相同之構成。具體而言，冷卻部140在鋁合金製之殼體即第2冷卻腔室141之內部，具備金屬製之冷卻板、及載置於其上表面之石英板。第2冷卻腔室141與轉位器部101經由閘閥182連接，第2冷卻腔室141與搬送腔室170經由閘閥184連接(圖1)。又，冷卻部140亦具備與上述之氣體供給部250及排氣部260相同之給氣/排氣機構。 設置於搬送腔室170之搬送機器人150可以沿鉛直方向之軸為中心如箭頭150R所示般迴旋。搬送機器人150具有由複數個臂部段構成之2個連桿機構，在該等2個連桿機構之前端分別設置有保持半導體晶圓W之搬送手部151a、151b。該等搬送手部151a、151b在上下隔以特定之間距而配置，可藉由連桿機構而各自獨立地在同一水平方向上直線地滑動移動。又，搬送機器人150藉由使設置2個連桿機構之基座升降移動，而在保持遠離特定間距之狀態下使2個搬送手部151a、151b升降移動。 當搬送機器人150將第1冷卻腔室131、第2冷卻腔室141或熱處理部160之處理腔室6作為交接對方進行半導體晶圓W之交接(取放)時，首先，兩搬送手部151a、151b以與交接對方對向之方式迴旋，之後(或在迴旋之期間)升降移動，任一搬送手部與交接對方位於交接半導體晶圓W之高度。而後，使搬送手部151a(151b)在水平方向上直線地滑動移動而與交接對方進行半導體晶圓W之交接。 搬送機器人150與交接機器人120之半導體晶圓W之交接係經由冷卻部130、140進行。具體而言，2個冷卻部130、140亦作為用於在搬送機器人150與交接機器人120之間交接半導體晶圓W之通道而發揮功能。具體而言，搬送機器人150或交接機器人120中之一者藉由另一者接收交遞至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之半導體晶圓W而進行半導體晶圓W之交接。 如上述般，在第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141與轉位器部101之間分別設置有閘閥181、182。又，在搬送腔室170與第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之間分別設置有閘閥183、184。再者，在搬送腔室170與熱處理部160之處理腔室6之間設置有閘閥185。在熱處理裝置100內搬送半導體晶圓W時，適宜地將該等閘閥開閉。 且，亦自氣體供給部將氮氣供給至搬送腔室170及對準腔室231，且利用排氣部對其等內部之氣體予以排氣(任一者均省略圖示)。 其次，針對熱處理部160之構成進行說明。圖3係顯示熱處理部160之構成之縱剖視圖。熱處理部160具備：處理腔室6，其收容半導體晶圓W並進行加熱處理；閃光燈室5，其內置複數個閃光燈FL；及鹵素燈室4，其內置複數個鹵素燈HL。在處理腔室6之上側設置有閃光燈室5，且在下側設置有鹵素燈室4。又，熱處理部160在處理腔室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，其在保持部7與搬送機器人150之間進行半導體晶圓W之交接。 處理腔室6構成為在筒狀之腔室側部61之上下安裝石英製之腔室窗。腔室側部61具有上下被開口之概略筒形狀，在上側開口安裝上側腔室窗63而將其閉塞，在下側開口安裝下側腔室窗64而將其閉塞。構成處理腔室6之天花板部之上側腔室窗63為由石英形成之圓板形狀構件，作為使自閃光燈FL出射之閃光透過處理腔室6內之石英窗而發揮功能。又，構成處理腔室6之地板部之下側腔室窗64亦為由石英形成之圓板形狀構件，作為使來自鹵素燈HL之光通過處理腔室6內之石英窗而發揮功能。 又，在腔室側部61之內側之壁面之上部安裝有反射環68，在下部安裝有反射環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之上側嵌入而被安裝。另一方面，下側之反射環69藉由自腔室側部61之下側嵌入並以省略圖示之小螺釘固定而被安裝。亦即，反射環68、69係均裝卸自如地安裝於腔室側部61者。將處理腔室6之內側空間、亦即由上側腔室窗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。 藉由在腔室側部61安裝反射環68、69，而在處理腔室6之內壁面形成凹部62。亦即，形成有由在腔室側部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之上端面包圍之凹部62。凹部62在處理腔室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由強度及耐熱性優異之金屬材料(例如不銹鋼)形成。 又，在腔室側部61形設有用於相對於處理腔室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連通地連接於凹部62之外周面。因而，當閘閥185打開搬送開口部66時，能夠自搬送開口部66通過凹部62進行朝熱處理空間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。且，若閘閥185關閉搬送開口部66關閉，則處理腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。 又，在處理腔室6之內壁上部形設有將處理氣體供給至熱處理空間65之氣體供給孔81。氣體供給孔81形設於較凹部62更靠上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81經由在處理腔室6之側壁內部形成為圓環狀之緩衝空間82連通地連接於氣體供給管83。氣體供給管83連接於處理氣體供給源85。又，在氣體供給管83之路徑中途介插有閥84。若打開閥84，則自處理氣體供給源85將處理氣體給送至緩衝空間82。流入至緩衝空間82之處理氣體以在流體阻力小於氣體供給孔81之緩衝空間82內擴展之方式流動，並自氣體供給孔81朝熱處理空間65內供給。作為處理氣體可使用氮氣(N2 )等之惰性氣體、或氫氣(H2 )、及氨氣氣(NH3 )等之反應性氣體(在本實施形態中使用氮氣)。 另一方面，在處理腔室6之內壁下部形設有對熱處理空間65內之氣體予以排氣之氣體排氣孔86。氣體排氣孔86形設於較凹部62更靠下側位置，並可設置於反射環69。氣體排氣孔86經由在處理腔室6之側壁內部形成為圓環狀之緩衝空間87連通地連接於氣體排氣管88。氣體排氣管88連結於排氣機構190。又，在氣體排氣管88之路徑中途介插有閥89。若打開閥89，則熱處理空間65之氣體自氣體排氣孔86經由緩衝空間87朝氣體排氣管88排出。此外，氣體供給孔81及氣體排氣孔86可沿處理腔室6之周向設置有複數個，亦可為狹槽狀。又，處理氣體供給源85及排氣機構190可為設置於熱處理裝置100之機構，亦可為設置有熱處理裝置100之工廠之公用設施。 又，在搬送開口部66之前端亦連接有排出熱處理空間65內之氣體之氣體排氣管191。氣體排氣管191經由閥192連接於排氣機構190。藉由打開閥192，而經由搬送開口部66對處理腔室6內之氣體予以排氣。 圖4係顯示保持部7之整體外觀之立體圖。保持部7構成為具備：基台環71、連結部72、及承受器74。基台環71、連結部72及承受器74中任一者均由石英形成。亦即，保持部7之整體由石英形成。 基台環71係自圓環形狀缺失一部分之圓弧形狀之石英構件。該缺失部分係為了防止後述之移載機構10之移載臂11與基台環71之干涉而設置。基台環71藉由被載置於凹部62之底面，而被支持於處理腔室6之壁面(參照圖3)。在基台環71之上表面沿該圓環形狀之周向豎立設置有複數個連結部72(在本實施形態為4個)。連結部72亦為石英之構件，利用熔接固著於基台環71。 承受器74係由設置於基台環71之4個連結部72支持。圖5係承受器74之平面圖。又，圖6係承受器74之剖視圖。承受器74具備保持板75、導環76、及複數個基板支持銷77。保持板75係由石英形成之大致圓形之平板狀構件。保持板75之直徑大於半導體晶圓W之直徑。亦即，保持板75具有大於半導體晶圓W之平面尺寸。 在保持板75之上表面周緣部設置有導環76。導環76係具有較半導體晶圓W之直徑為大之內徑之圓環形狀之構件。例如，在半導體晶圓W之直徑為f300 mm之情形下，導環76之內徑為f320 mm。導環76之內周採用如自保持板75朝向上方變廣之錐形面。導環76由與保持板75相同之石英形成。導環76可熔接於保持板75之上表面，亦可利用另行加工之銷等固定於保持板75。或，可將保持板75與導環76加工為一體之構件。 保持板75之上表面中之較導環76更靠內側之區域成為保持半導體晶圓W之平面狀之保持面75a。在保持板75之保持面75a豎立設置有複數個基板支持銷77。在本實施形態中，沿與保持面75a之外周圓(導環76之內周圓)為同心圓之周向上每隔30°豎立設置總計12個基板支持銷77。配置12個基板支持銷77之圓之直徑(對向之基板支持銷77間之距離)小於半導體晶圓W之直徑，若半導體晶圓W之直徑為f300 mm，則其為f270 mm～f280 mm(在本實施形態中為f270 mm)。各個基板支持銷77由石英形成。複數個基板支持銷77可利用熔接設置於保持板75之上表面，亦可與保持板75加工為一體。 返回圖4，豎立設置於基台環71之4個連結部72與承受器74之保持板75之周緣部利用熔接固著。亦即，承受器74與基台環71由連結部72固定地連結。藉由如上述之保持部7之基台環71由處理腔室6之壁面支持，而將保持部7安裝於處理腔室6。在將保持部7安裝於處理腔室6之狀態下，承受器74之保持板75成為水平姿勢(法線與鉛直方向一致之姿勢)。亦即，保持板75之保持面75a成為水平面。 搬入至處理腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置於安裝於處理腔室6之保持部7之承受器74之上並被保持。此時，半導體晶圓W由豎立設置保持板75上之12個基板支持銷77支持而被保持於承受器74。更嚴密而言，12個基板支持銷77之上端部與半導體晶圓W之下表面接觸而支持該半導體晶圓W。由於12個基板支持銷77之高度(自基板支持銷77之上端至保持板75之保持面75a之距離)為均一，故能夠由12個基板支持銷77將半導體晶圓W保持為水平姿勢。 又，半導體晶圓W係由複數個基板支持銷77自保持板75之保持面75a隔以特定之間隔地支持。導環76之厚度大於基板支持銷77之高度。因而，利用導環76防止由複數個基板支持銷77支持之半導體晶圓W之水平方向之位置偏移。 又，如圖4及圖5所示，在承受器74之保持板75貫通上下地形成有開口部78。開口部78係為了放射溫度計20(參照圖3)接收自由承受器74保持之半導體晶圓W之下表面放射之紅外光(紅外光)而設置。具體而言，放射溫度計20經由開口部78接收自由承受器74保持之半導體晶圓W之下表面放射之光，利用另置之檢測器測定該半導體晶圓W之溫度。再者，在承受器74之保持板75穿設有用於後述之移載機構10之升降銷12之半導體晶圓W之交接而貫通之4個貫通孔79。 圖7係移載機構10之平面圖。又，圖8係移載機構10之側視圖。移載機構10具備2個移載臂11。移載臂11採用如沿大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。在各個移載臂11豎立設置有2個升降銷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相對於保持部7在進行半導體晶圓W之移載之移載動作位置(圖7之實線位置)與和由保持部7保持之半導體晶圓W在平面觀察下不重合之退避位置(圖7之兩點鏈線位置)之間水平移動。作為水平移動機構13可為利用個別之馬達使各移載臂11分別轉動者，亦可為使用連桿機構利用1個馬達使一對移載臂11連動地轉動者。 又，一對移載臂11利用升降機構14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上升至移載動作位置，則總計4個升降銷12通過穿設於承受器74之貫通孔79(參照圖4、及圖5)，升降銷12之上端自承受器74之上表面突出。另一方面，若升降機構14使一對移載臂11下降至移載動作位置，並自貫通孔79抽出升降銷12，水平移動機構13以打開一對移載臂11之方式移動，則各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置係保持部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，故移載臂11之退避位置成為凹部62之內側。此外，在設置於移載機構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，構成為將移載機構10之驅動部周邊之氣體排出至處理腔室6之外部。 返回圖3，設置於處理腔室6之上方之閃光燈室5構成為在殼體51之內側具備：包含複數個(在本實施形態中為30個)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。又，在閃光燈室5之殼體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光燈室5之地板部之燈光放射窗53係由石英形成之板狀之石英窗。藉由將閃光燈室5設置於處理腔室6之上方，而燈光放射窗53與上側腔室窗63相對。閃光燈FL自處理腔室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。 複數個閃光燈FL係分別具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，以各自之長度方向沿由保持部7保持之半導體晶圓W之主面(亦即沿水平方向)成為彼此平行之方式排列為平面狀。因而，因閃光燈FL之排列而形成之平面亦係水平面。 氙氣閃光燈FL具備：棒狀之玻璃管(放電管)，其將氙氣氣體封入其內部，並在其兩端部配設有連接於聚光器之陽極及陰極；及觸發電極，其附設於該玻璃管之外周面上。由於氙氣氣體在電性上為絕緣體，故即便在聚光器蓄積電荷，但在通常之狀態下電氣仍不會在玻璃管內流動。然而，在對觸發電極施加高電壓而破壞絕緣之情形下，儲存於聚光器之電瞬時在玻璃管內流動，因此時之氙氣之原子或分子之激發而放出光。在如上述之氙氣閃光燈FL中，由於將預先儲存於聚光器之靜電能量變換為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具有可照射極強之光之特徵。亦即，閃光燈FL係在未達1秒之極短之時間內瞬間發光之脈衝發光燈。此外，閃光燈FL之發光時間可利用對閃光燈FL進行電力供給之燈電源之線圈常數調整。 又，反射器52以在複數個閃光燈FL之上方覆蓋其等整體之方式設置。反射器52之基本的功能係將自複數個閃光燈FL出射之閃光反射至熱處理空間65之側。反射器52由鋁合金板形成，利用噴砂處理對其表面(面向閃光燈FL之側之面)實施粗面化加工。 設置於處理腔室6之下方之鹵素燈室4在殼體41之內側內置複數個(在本實施形態中為40個)鹵素燈HL。複數個鹵素燈HL自處理腔室6之下方經由下側腔室窗64進行朝熱處理空間65之光照射。 圖9係顯示複數個鹵素燈HL之配置之平面圖。在本實施形態中，在上下2段各配設20個鹵素燈HL。各鹵素燈HL係具有長條之圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段均為20個鹵素燈HL且以各自之長度方向沿由保持部7保持之半導體晶圓W之主面(亦即沿水平方向)成為彼此平行之方式排列。因而，上段、下段均為因鹵素燈HL之排列而形成之平面係水平面。 又，如圖9所示，上段、下段均是較與由保持部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之鹵素燈HL之配設密度變高。亦即，上下段均是較燈排列之中央部，周緣部之鹵素燈HL之配設間距為短。因而，在來自鹵素燈HL之光照射之加熱時，能夠進行較容易發生溫度降低之半導體晶圓W之周緣部為多之光量的照射。 又，包含上段之鹵素燈HL之燈群及包含下段之鹵素燈HL之燈群以呈格子狀交叉之方式排列。亦即，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總計40個鹵素燈HL。 鹵素燈HL係藉由對配設於玻璃管內部之燈絲通電而使燈絲白熱化並發光之燈絲式光源。在玻璃管之內部封入將鹵素元素(碘、溴等)微量導入至氮氣或氬氣等之惰性氣體的氣體。藉由導入鹵素元素，而可抑制燈絲之折損且將燈絲之溫度設定為高溫。因而，鹵素燈HL與通常之白熾燈相比具有壽命更長且能夠連續地照射強光之特性。亦即，鹵素燈HL係至少1秒以上連續地發光之連續點亮燈。又，鹵素燈HL由於為棒狀燈故長壽命，藉由沿水平方向配置鹵素燈HL而朝上方之矽基板W之放射效率優異。 又，在鹵素燈室4之殼體41內還在2段之鹵素燈HL之下側設置有反射器43(圖3)。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之側。 除上述之構成以外，熱處理部160為了防止在半導體晶圓W之熱處理時自鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能引起的鹵素燈室4、閃光燈室5及處理腔室6之過渡之溫度上升，而具備各種冷卻用之構造。例如，在處理腔室6之壁體設置有水冷卻管(省略圖示)。又，鹵素燈室4及閃光燈室5採用在內部形成氣體流並排熱之空氣冷卻構造。又，空氣亦被供給至上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙，而冷卻閃光燈室5及上側腔室窗63。 控制部3控制設置於熱處理裝置100之上述之各種動作機構。作為控制部3之硬體之構成與一般之電腦相同。具體而言，控制部3具備：進行各種運算處理之電路即CPU、記憶基本程式之讀出專用之記憶體即ROM、記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體即RAM、及預先記憶控制用軟體及資料等之磁碟。控制部3之CPU藉由執行特定之處理程式而進行熱處理裝置100中之處理。此外，雖然在圖1中將控制部3顯示在轉位器部101內，但並不限定於此，控制部3可配置於熱處理裝置100內之任意位置。 其次，針對本發明之熱處理裝置100對半導體晶圓W之處理動作進行說明。成為處理對象之半導體晶圓W為利用離子佈植法添加雜質(離子)之半導體基板。該雜質之活性化係藉由熱處理裝置100之閃光照射執行加熱處理(退火)。此處，首先針對熱處理裝置100之粗略的半導體晶圓W之搬送程序與熱處理部160之半導體晶圓W之加熱處理進行說明。 首先，複數個佈植有雜質之未處理之半導體晶圓W在被收容於載架C之狀態下載置於轉位器部101之載入埠110。而後，交接機器人120自載架C逐次取出1個未處理之半導體晶圓W，將其搬入至對準部230之對準腔室231。在對準腔室231中，使半導體晶圓W以其中心部為旋轉中心在水平面內繞鉛直方向軸旋轉，藉由光學性檢測缺口等而調整半導體晶圓W之方向。 其次，轉位器部101之交接機器人120自對準腔室231取出經調整方向之半導體晶圓W，將其搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。由搬送機器人150之上側之搬送手部151a將搬入至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之未處理之半導體晶圓W搬出至搬送腔室170。當未處理之半導體晶圓W自轉位器部101經由第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141被移送至搬送腔室170時，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141作為用於交接半導體晶圓W之通道而發揮功能。此外，配合半導體晶圓W之搬送之時序而進行已搬入該半導體晶圓W之第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之氣體控制，針對其細節將於後文進一步敍述。 取出半導體晶圓W之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式迴旋。繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間開放，搬送機器人150將未處理之半導體晶圓W搬入至處理腔室6。此時，在先行之完成加熱處理之半導體晶圓W存在於處理腔室6之情形下，在利用下側之搬送手部151b取出加熱處理後之半導體晶圓W後利用上側之搬送手部151a將未處理之半導體晶圓W搬入至處理腔室6而進行晶圓調換。之後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。 在利用鹵素燈HL對搬入至處理腔室6之半導體晶圓W進行過預加熱後，利用來自閃光燈FL之閃光照射進行閃光加熱處理。利用該閃光加熱處理進行雜質之活性化。 在閃光加熱處理結束後，閘閥185再次將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150利用搬送手部151b自處理腔室6將閃光加熱處理後之半導體晶圓W搬出至搬送腔室170。取出半導體晶圓W之搬送機器人150自處理腔室6以朝向第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之方式迴旋。又，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。 之後，搬送機器人150使搬送手部151b前進並將加熱處理後之半導體晶圓W搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。此時，在該處理後之半導體晶圓W自轉位器部101經由第1冷卻腔室131被搬送至搬送腔室170之情形下，將該處理後之半導體晶圓W搬送至第1冷卻腔室131。另一方面，在該處理後之半導體晶圓W自轉位器部101經由第2冷卻腔室141被搬送至搬送腔室170之情形下，將該處理後之半導體晶圓W搬送至第2冷卻腔室141。亦即，半導體晶圓W在復路中亦被搬入至在往路中通過之第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141。 又，於在第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141存在新的未處理之半導體晶圓W之情形下，在利用上側之搬送手部151a取出該未處理之半導體晶圓W後利用下側之搬送手部151b將處理後之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141而進行晶圓調換。 在第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。由於自熱處理部160之處理腔室6搬出之時點之半導體晶圓W整體的溫度為比較高之溫度，故在第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141將其冷卻至常溫附近。在經過特定之冷卻處理時間後，交接機器人120自第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141搬出冷卻後之半導體晶圓W，並將其返還載架C。若在載架C收容特定個數之完成處理之半導體晶圓W，則自轉位器部101之載入埠110搬出該載架C。 針對熱處理部160之閃光加熱處理繼續進行說明。在進行半導體晶圓W朝處理腔室6之搬入前，打開用於給氣之閥84且打開排氣用之閥89、192，而開始相對於處理腔室6內之給氣/排氣。若打開閥84打開，則自氣體供給孔81將氮氣供給至熱處理空間65。又，若打開閥89，則自氣體排氣孔86對處理腔室6內之氣體予以排氣。藉此，自處理腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣朝下方流動，並自熱處理空間65之下部排氣。 又，藉由打開閥192，而亦自搬送開口部66對處理腔室6內之氣體予以排氣。再者，利用省略圖示之排氣機構亦對移載機構10之驅動部周邊之氣體予以排氣。此外，在熱處理部160之半導體晶圓W之熱處理時將氮氣持續地供給至熱處理空間65，其供給量係相應於處理步驟而適宜地變更。 繼而，打開閘閥185並打開搬送開口部66，利用搬送機器人150經由搬送開口部66將成為處理對象之半導體晶圓W搬入至處理腔室6內之熱處理空間65。搬送機器人150使保持未處理之半導體晶圓W之搬送手部151a前進至保持部7之正上方位置而停止。而後，藉由移載機構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，而升降銷12通過貫通孔79自承受器74之保持板75之上表面突出並接收半導體晶圓W。此時，升降銷12上升至較基板支持銷77之上端更靠上方。 在將未處理之半導體晶圓W載置於升降銷12後，搬送機器人150使搬送手部151a自熱處理空間65退出，利用閘閥185關閉搬送開口部66。而後，藉由一對移載臂11下降，而將半導體晶圓W自移載機構10交接至保持部7之承受器74並自下方將其保持為水平姿勢。半導體晶圓W係由豎立設置於保持板75上之複數個基板支持銷77支持並由承受器74保持。又，半導體晶圓W將形成圖案並佈植有雜質之表面作為上表面且由保持部7保持。在由複數個基板支持銷77支持之半導體晶圓W之背面(與表面為相反側之主面)與保持板75之保持面75a之間形成有特定之間隔。下降至承受器74之下方之一對移載臂11利用水平移動機構13退避至退避位置、亦即凹部62之內側。 在利用保持部7之承受器74自下方將半導體晶圓W保持為水平姿勢後，40個鹵素燈HL同時點亮而開始預加熱(輔助加熱)。自鹵素燈HL出射之鹵素光係透過由石英形成之下側腔室窗64及承受器74自半導體晶圓W之下表面照射。藉由接收來自鹵素燈HL之光照射而半導體晶圓W被預加熱而溫度上升。此外，由於移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故不會成為鹵素燈HL之加熱之障礙。 當進行鹵素燈HL之預加熱時，利用放射溫度計20測定半導體晶圓W之溫度。具體而言，放射溫度計20接收自由承受器74保持之半導體晶圓W之下表面經由開口部78放射之紅外光而測定升溫中之晶圓溫度。將測定之半導體晶圓W之溫度傳遞至控制部3。控制部3監視因來自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否達到特定之預加熱溫度T1，且控制鹵素燈HL之輸出。亦即，控制部3基於放射溫度計20之測定值以半導體晶圓W之溫度成為預加熱溫度T1之方式對鹵素燈HL之輸出予以回饋控制。預加熱溫度T1被設定為無添加至半導體晶圓W之雜質因熱而擴散之虞之600℃至800℃左右(在本實施形態中為700℃)。 在半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1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，在由放射溫度計20之測定之半導體晶圓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之溫度大致維持為預加熱溫度T1。 藉由進行如上述之鹵素燈HL之預加熱，而使半導體晶圓W之整體均一地升溫至預加熱溫度T1。在鹵素燈HL之預加熱之階段中，雖然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降低之傾向，但鹵素燈室4之鹵素燈HL之配設密度係與周緣部對向之區域高於與半導體晶圓W之中央部對向之區域。因而，對容易產生散熱之半導體晶圓W之周緣部照射之光量變多，能夠使預加熱階段之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一。 在半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1並經過特定時間之時點，閃光燈FL對半導體晶圓W之上表面進行閃光照射。此時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接地朝向處理腔室6內，另一部分在暫時由反射器52反射後朝向處理腔室6內，利用該等閃光之照射進行半導體晶圓W之閃光加熱。 由於閃光加熱係利用來自閃光燈FL之閃光(flash light)照射進行，故能夠在短時間內使半導體晶圓W之表面溫度上升。亦即，自閃光燈FL照射之閃光係將預先儲存於聚光器之靜電能量變換為極短之光脈衝之照射時間為0.1毫秒以上100毫秒以下左右之極短且強之閃光。而且，由來自閃光燈FL之閃光照射閃光加熱之半導體晶圓W之上表面溫度瞬間上升至1000℃以上之處理溫度T2，在將佈植至半導體晶圓W之雜質活性化後，上表面溫度迅速地下降。如此，由於能夠使半導體晶圓W之上表面溫度在極短時間內升降，故能夠抑制因佈植至半導體晶圓W之雜質之熱所致之擴散且進行雜質之活性化。此外，由於雜質之活性化所需要之時間與該熱擴散所需要之時間比較為極短，故即便在0.1毫秒至100毫秒左右之不產生擴散之短時間內仍完成活性化。 在結束閃光加熱處理後，在經過特定時間後熄滅鹵素燈HL。藉此，半導體晶圓W自預加熱溫度T1迅速地降溫。利用放射溫度計20測定降溫中之半導體晶圓W之溫度，並將該測定結果傳遞至控制部3。控制部3根據放射溫度計20之測定結果監視半導體晶圓W之溫度是否降溫至特定溫度。而後，在半導體晶圓W之溫度降溫至特定以下後，藉由移載機構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，而升降銷12自承受器74之上表面突出並自承受器74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，利用閘閥185打開關閉之搬送開口部66，利用搬送機器人150之下側之搬送手部151b搬出載置於升降銷12上之處理後之半導體晶圓W。搬送機器人150使下側之搬送手部151b前進至由升降銷12頂起之半導體晶圓W之正下方位置而停止。而後，藉由一對移載臂11下降，而將閃光加熱後之半導體晶圓W交遞並載置於搬送手部151b。之後，搬送機器人150使搬送手部151b自處理腔室6退出並搬出處理後之半導體晶圓W。 在本實施形態中，作為未處理基板通過冷卻部130之第1冷卻腔室131之半導體晶圓W在熱處理部160之加熱處理後作為處理後基板再次返回第1冷卻腔室131並被冷卻。同樣地，作為未處理基板通過冷卻部140之第2冷卻腔室141之半導體晶圓W在熱處理部160之加熱處理後作為處理後基板再次返回第2冷卻腔室141並被冷卻。 又，在第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141中進行與將未處理之半導體晶圓W搬出至搬送腔室170大致同時地搬入處理後之半導體晶圓W的搬送機器人150之晶圓調換。在與裝置外部之間交接載架C之轉位器部101曝露於大氣氣體。若自該曝露於大氣氣體之轉位器部101將未處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131(或第2冷卻腔室141)，則大氣氣體混入第1冷卻腔室131之內部而氧濃度急劇上升。若在該狀態下進行晶圓調換，將加熱處理後之溫度比較高之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，則有該處理後之半導體晶圓W被氧化之虞。 因而，在本實施形態中，與半導體晶圓W之搬送之時序相配對應地利用氣體供給部250及排氣部260調整第1冷卻腔室131內之氣體。以下，針對該第1冷卻腔室131之氣體控制進行說明。此外，以下係針對第1冷卻腔室131之氣體控制之說明，但針對第2冷卻腔室141亦相同。 圖11係顯示氮氣相對於第1冷卻腔室131之供給流量及排氣流量之變化之圖。在該圖之上段中顯示氮氣相對於第1冷卻腔室131之供給流量，在下段中顯示來自第1冷卻腔室131之排氣流量。利用質量流量控制器252將氮氣相對於第1冷卻腔室131之供給流量切換為大供給流量或小供給流量。另一方面，利用主閥263之開閉將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量或小排氣流量。 首先，於在第1冷卻腔室131內不存在半導體晶圓W之時刻t1將氮氣之供給流量設為大供給流量，且排氣流量亦切換為大排氣流量。此時，關閉閘閥181及閘閥183而將第1冷卻腔室131內設為密閉空間。 其次，在時刻t2打開閘閥181，在接續之時刻t3自轉位器部101將未處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131內。此時，由於自曝露於大氣氣體之轉位器部101利用交接機器人120將未處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，故大氣氣體混入第1冷卻腔室131內。不過，由於以大供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131，故氮氣自第1冷卻腔室131之轉位器部101側之開口流出而能夠將來自轉位器部101之大氣流入抑制為最小限度。儘管如此，由於無法完全防止大氣氣體朝第1冷卻腔室131內之混入，故第1冷卻腔室131內之氧濃度急劇上升至數%左右。 繼而，在時刻t4關閉閘閥181將第1冷卻腔室131內設為密閉空間。自時刻t4起在特定時間(例如約1分鐘)內以大供給流量將氮氣供給至設為密閉空間之第1冷卻腔室131內，且自第1冷卻腔室131以大排氣流量對氣體予以排氣。藉此，伴隨著半導體晶圓W之搬入而混入第1冷卻腔室131內之氧迅速地自第1冷卻腔室131排出。其結果為，上升至數%左右之第1冷卻腔室131內之氧濃度快速地降低至1 ppm以下。 又，若以大供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131內，則有第1冷卻腔室131內之氣壓變得較搬送腔室170內之氣壓為高，第1冷卻腔室131內之氣體漏出至搬送腔室170而搬送腔室170內之氧濃度上升之虞。然而，由於雖然以大流量將氮氣供給至供給第1冷卻腔室131，但自該第1冷卻腔室131以大排氣流量進行氣體之排氣，故將第1冷卻腔室131內之氣壓維持為低於搬送腔室170內之氣壓。因而，防止氣體自第1冷卻腔室131朝搬送腔室170漏出。 之後，在時刻t5將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為小供給流量，且將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為小排氣流量。若將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為小供給流量，則有下次第1冷卻腔室131內之氣壓變得低於大氣壓，轉位器部101之大氣氣體漏出至第1冷卻腔室131內之虞。然而，由於與將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為小供給流量同時地將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為小排氣流量，故將第1冷卻腔室131內之氣壓維持為高於大氣壓。因而，防止大氣氣體自轉位器部101朝第1冷卻腔室131漏出。 其次，在時刻t6打開閘閥183，第1冷卻腔室131之內部空間與搬送腔室170內部空間成為連通狀態。而後，在接續之時刻t7利用搬送機器人150將未處理之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至搬送腔室170，且將先行之處理後之半導體晶圓W自搬送腔室170搬入至第1冷卻腔室131內。亦即，利用搬送機器人150進行半導體晶圓W之調換。由於在更早於時刻t6時之打開閘閥183以前，第1冷卻腔室131內之氧濃度下降至1 ppm以下，故防止伴隨著半導體晶圓W之調換而搬送腔室170內之氧濃度上升。 又，搬入至第1冷卻腔室131之處理後之半導體晶圓W被載置於冷卻板132上之石英板133並被冷卻。雖然搬入至第1冷卻腔室131之時點之處理後之半導體晶圓W為比較高之溫度，但由於該時點之第1冷卻腔室131內之氧濃度下降至1 ppm以下，故能夠防止加熱處理後之半導體晶圓W之氧化。 繼而，在時刻t8關閉閘閥183而再次將第1冷卻腔室131內設為密閉空間。自時刻t8起在特定時間(例如約50秒)內以小供給流量將氮氣供給至設為密閉空間之第1冷卻腔室131內，且自第1冷卻腔室131以小排氣流量對氣體予以排氣。藉此，將處理後之半導體晶圓W冷卻，且將第1冷卻腔室131內維持為低氧濃度。 之後，在時刻t9將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為大供給流量，且將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量。此時亦然，由於與將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為大供給流量同時地將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量，故將第1冷卻腔室131內之氣壓維持為低於搬送腔室170內之氣壓，防止氣體自第1冷卻腔室131朝搬送腔室170漏出。 在時刻t10打開閘閥181，第1冷卻腔室131之內部空間與曝露於大氣氣體之轉位器部101成為連通狀態。而後，在時刻t11將被冷卻之處理後之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至轉位器部101，繼而將新的未處理之半導體晶圓W自轉位器部101搬入至第1冷卻腔室131內。此時，大氣氣體再次混入第1冷卻腔室131內而第1冷卻腔室131內之氧濃度急劇上升至數%程度。之後，在時刻t12關閉閘閥181，將第1冷卻腔室131內設為密閉空間，之後重複與上述相同之程序。 如以上般，在本實施形態中，在將未處理之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131(或第2冷卻腔室141)後在特定時間內以大供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131內，且自第1冷卻腔室131以大排氣流量進行排氣。藉此，伴隨著未處理之半導體晶圓W之搬入而急劇上升之第1冷卻腔室131內之氧濃度迅速地降低，在將加熱處理後之溫度比較高之半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131之時點，第1冷卻腔室131內之氧濃度變得充分低。其結果為，能夠防止加熱處理後之半導體晶圓W之氧化。 若在將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量設為大供給流量不變下，打開閘閥183進行半導體晶圓W之調換，則有第1冷卻腔室131內之氣體流入至搬送腔室170之虞。在本實施形態中，在自第1冷卻腔室131搬出未處理之半導體晶圓W前，以小供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131內，且自第1冷卻腔室131以小排氣流量進行排氣。因而，能夠將在將未處理之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131搬出至搬送腔室170時之來自第1冷卻腔室131之氣體流入抑制為最小限度。且，即便伴隨著半導體晶圓W之搬出而第1冷卻腔室131內之氣體流入至搬送腔室170若干，但由於第1冷卻腔室131內之氧濃度為充分低，故可防止搬送腔室170內之氧濃度之上升。 再者，在自第1冷卻腔室131搬出冷卻之處理後之半導體晶圓W前，再次以大供給流量將氮氣供給至第1冷卻腔室131內，且自第1冷卻腔室131以大排氣流量進行排氣。因而，在自第1冷卻腔室131搬出處理後之半導體晶圓W時，氮氣自第1冷卻腔室131之轉位器部101側之開口流出，而能夠將來自轉位器部101之大氣流入抑制為最小限度。 另一方面，針對各腔室內之氣壓，基於將進行半導體晶圓W之加熱處理之處理腔室6內之氧濃度設為最低之觀點，較佳的是，處理腔室6、搬送腔室170、第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之大氣壓依次變小。如此，能夠將氣體自曝露於大氣氣體之轉位器部101經由第1冷卻腔室131(或第2冷卻腔室141)、及搬送腔室170朝處理腔室6之漏出抑制為最小限度。 在本實施形態中，由於與將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為大供給流量同時地將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為大排氣流量，故將第1冷卻腔室131內之氣壓經常維持為低於搬送腔室170內之氣壓。反之，由於與將氮氣朝第1冷卻腔室131之供給流量切換為小供給流量同時地將來自第1冷卻腔室131之排氣流量切換為小排氣流量，故將第1冷卻腔室131內之氣壓經常維持為高於大氣壓。亦即，將第1冷卻腔室131內之氣壓維持為低於搬送腔室170內之氣壓且高於大氣壓。 以上，針對本發明之實施形態進行了說明，但本發明只要不脫離其旨趣，除上述內容以外還可進行各種變更。例如，可行的是，在排氣部260之主排氣管261a及輔助排氣管261b各者設置用於將第1冷卻腔室131內之氣壓保持為一定之自動壓力控制(APC：Automatic Pressure Control)閥。此外，可行的是，在搬送腔室170之排氣系統亦設置用於將搬送腔室170內之氣壓保持為一定之自動壓力控制閥。如此，能夠確實地將第1冷卻腔室131內之氣壓維持為低於搬送腔室170內之氣壓且高於大氣壓。 又，雖然在上述實施形態中利用質量流量控制器252將氮氣相對於第1冷卻腔室131之供給流量切換為大供給流量或小供給流量之2等級，但供給流量並不限定於2等級，可以3等級以上之多等級進行切換。同樣地，來自第1冷卻腔室131之排氣流量亦可以3端以上之多等級進行切換。 又，可行的是，基於設置於第1冷卻腔室131內之氧濃度計135(圖10)之氧濃度測定結果控制氮氣相對於第1冷卻腔室131之供給流量及排氣流量。 又，輔助閥262若被經常打開，則不一定必須設置於輔助排氣管261b。 又，雖然在上述實施形態中利用來自鹵素燈HL之光照射進行半導體晶圓W之預加熱，但可行的是，替代其將保持半導體晶圓W之承受器載置於熱板上，利用來自該熱板之熱傳導預加熱半導體晶圓W。 又，雖然在上述實施形態中在閃光燈室5具備30個閃光燈FL，但並不限定於其，能夠將閃光燈FL之個數設定為任意之數目。且，閃光燈FL並不限定於氙氣閃光燈，可為氪閃光燈。又，鹵素燈室4具備之鹵素燈HL之個數亦不限定於40個，能夠設定為任意之數目。 又，雖然在上述實施形態中，將燈絲式鹵素燈HL用作1秒以上連續地發光之續點亮燈而進行半導體晶圓W之預加熱，但並不限定於其，可替代鹵素燈HL將放電型之弧光燈用作連續點亮燈而進行預加熱。 又，成為由熱處理裝置100進行之處理對象之基板並不限定於半導體晶圓，可為用於液晶顯示裝置等之平板顯示器之玻璃基板或太陽能電池用之基板。又，本發明之技術可用於高介電常數閘極絕緣膜(高-k膜)之熱處理、金屬與矽之接合、或多晶矽之結晶化。
3‧‧‧控制部
4‧‧‧鹵素燈室
5‧‧‧閃光燈室
6‧‧‧處理腔室
7‧‧‧保持部
10‧‧‧移載機構
11‧‧‧移載臂
12‧‧‧升降銷
13‧‧‧水平移動機構
14‧‧‧升降機構
20‧‧‧放射溫度計
41‧‧‧殼體
43‧‧‧反射器
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/爐口
68‧‧‧反射環
69‧‧‧反射環
71‧‧‧基台環
72‧‧‧連結部
74‧‧‧承受器
75‧‧‧保持板
75a‧‧‧保持面
76‧‧‧導環
77‧‧‧基板支持銷
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‧‧‧處理氣體供給源
86‧‧‧氣體排氣孔
87‧‧‧緩衝空間
88‧‧‧氣體排氣管
89‧‧‧閥
100‧‧‧熱處理裝置
101‧‧‧轉位器部
110‧‧‧載入埠
120‧‧‧交接機器人
120R‧‧‧箭頭
120S‧‧‧箭頭
121‧‧‧手部
130‧‧‧冷卻部
131‧‧‧冷卻腔室
132‧‧‧冷卻板
133‧‧‧石英板
135‧‧‧氧濃度計
140‧‧‧冷卻部
141‧‧‧冷卻腔室
150‧‧‧搬送機器人
150R‧‧‧箭頭
151a‧‧‧搬送手部
151b‧‧‧搬送手部
160‧‧‧熱處理部
170‧‧‧搬送腔室
181‧‧‧閘閥
182‧‧‧閘閥
183‧‧‧閘閥
184‧‧‧閘閥
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣機構
191‧‧‧氣體排氣管
192‧‧‧閥
230‧‧‧對準部
231‧‧‧對準腔室
250‧‧‧氣體供給部
251‧‧‧供給配管
252‧‧‧質量流量控制器
253‧‧‧氮氣供給源
260‧‧‧排氣部
261‧‧‧排氣管
261a‧‧‧主排氣管
261b‧‧‧輔助排氣管
262‧‧‧輔助閥
263‧‧‧主閥
264‧‧‧排氣機構
C‧‧‧載架
CU‧‧‧箭頭
FL‧‧‧氙氣閃光燈/閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
N2‧‧‧氮氣
t1‧‧‧時刻
t2‧‧‧時刻
t3‧‧‧時刻
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t12‧‧‧時刻
W‧‧‧半導體晶圓/矽基板
圖1係顯示本發明之熱處理裝置之平面圖。 圖2係圖1之熱處理裝置之前視圖。 圖3係顯示熱處理部之構成之縱剖視圖。 圖4係顯示保持部之整體外觀之立體圖。 圖5係承受器之平面圖。 圖6係承受器之剖視圖。 圖7係移載機構之平面圖。 圖8係移載機構之側視圖。 圖9係顯示複數個鹵素燈之配置之平面圖。 圖10係顯示冷卻部之構成之圖。 圖11係顯示氮氣相對於第1冷卻腔室之供給流量及排氣流量之變化之圖。

Claims (8)

  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，且包含以下步驟： 第1搬入步驟，其將未處理之基板自曝露於大氣氣體之轉位器部搬入至經由第1閘閥連接於前述轉位器部之冷卻腔室； 第1搬出步驟，其將前述未處理之基板自前述冷卻腔室搬出至經由第2閘閥連接於前述冷卻腔室之搬送腔室； 搬送步驟，其將前述未處理之基板自前述搬送腔室搬送至連接於前述搬送腔室之處理腔室； 熱處理步驟，其在前述處理腔室對前述未處理之基板進行加熱處理； 第2搬入步驟，其將在前述處理腔室進行過加熱處理之處理後之基板經由前述搬送腔室搬入至前述冷卻腔室； 冷卻步驟，其在前述冷卻腔室冷卻前述處理後之基板；及 第2搬出步驟，其將在前述冷卻腔室經冷卻之前述處理後之基板自前述冷卻腔室搬出至前述轉位器部；且 以第1供給流量或大於前述第1供給流量之第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室； 自前述冷卻腔室以第1排氣流量或大於前述第1排氣流量之第2排氣流量將氣體排氣； 至少自前述未處理之基板被搬入至前述冷卻腔室起特定時間，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。
  2. 如請求項1之熱處理方法，其中 在自前述冷卻腔室搬出前述未處理之基板前，以前述第1供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第1排氣流量進行排氣。
  3. 如請求項1之熱處理方法，其中 在自前述冷卻腔室搬出前述處理後之基板前，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。
  4. 如請求項1至3中任一項之熱處理方法，其中 將前述冷卻腔室內之氣壓維持為低於前述搬送腔室內之氣壓且高於大氣壓。
  5. 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： 轉位器部，其曝露於大氣氣體； 冷卻腔室，其經由第1閘閥與前述轉位器部連接，且冷卻基板； 搬送腔室，其經由第2閘閥與前述冷卻腔室連接； 處理腔室，其與前述搬送腔室連接，且對基板進行加熱處理； 氣體供給部，其以第1供給流量或大於前述第1供給流量之第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室； 排氣部，其自前述冷卻腔室以第1排氣流量或大於前述第1排氣流量之第2排氣流量將氣體排氣；及 控制部，其控制前述氣體供給部之供給流量及前述排氣部之排氣流量；且 將未處理之基板自前述轉位器部依次經由前述冷卻腔室及前述搬送腔室搬送至前述處理腔室； 將在前述處理腔室進行過加熱處理之處理後之基板自前述處理腔室依次經由前述搬送腔室及前述冷卻腔室搬送至前述轉位器部； 前述控制部以下述方式控制前述氣體供給部及前述排氣部：至少自前述未處理之基板被搬入至前述冷卻腔室起特定時間，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。
  6. 如請求項5之熱處理裝置，其中 前述控制部以下述方式控制前述氣體供給部及前述排氣部：自前述冷卻腔室搬出前述未處理之基板前，以前述第1供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第1排氣流量進行排氣。
  7. 如請求項5之熱處理裝置，其中 前述控制部以下述方式控制前述氣體供給部及前述排氣部：在自前述冷卻腔室搬出前述處理後之基板前，以前述第2供給流量將氮氣供給至前述冷卻腔室，且自前述冷卻腔室以前述第2排氣流量進行排氣。
  8. 如請求項5至7中任一項之熱處理裝置，其中 將前述冷卻腔室內之氣壓維持為低於前述搬送腔室內之氣壓且高於大氣壓。
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