TWI699834B - 熱處理裝置及熱處理方法 - Google Patents

熱處理裝置及熱處理方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI699834B
TWI699834B TW107138723A TW107138723A TWI699834B TW I699834 B TWI699834 B TW I699834B TW 107138723 A TW107138723 A TW 107138723A TW 107138723 A TW107138723 A TW 107138723A TW I699834 B TWI699834 B TW I699834B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
temperature
substrate
chamber
heat treatment
semiconductor wafer
Prior art date
Application number
TW107138723A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201937603A (zh
Inventor
伊藤禎朗
Original Assignee
日商斯庫林集團股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商斯庫林集團股份有限公司 filed Critical 日商斯庫林集團股份有限公司
Publication of TW201937603A publication Critical patent/TW201937603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI699834B publication Critical patent/TWI699834B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
    • H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0096—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for measuring wires, electrical contacts or electronic systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/6875—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of individual support members, e.g. support posts or protrusions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/80—Calibration

Abstract

本發明提供一種可準確測定基板之溫度之熱處理裝置及熱處理方法。 本發明係對在腔室6內保持於基座74之半導體晶圓W經由上側腔室窗63及下側腔室窗64照射光而加熱半導體晶圓W。保持於基座74之半導體晶圓W之溫度藉由放射溫度計120測定。溫度修正部31基於利用放射溫度計130所得之上側腔室窗63之溫度測定值、利用放射溫度計140所得之下側腔室窗64之溫度測定值及利用放射溫度計150所得之基座74之溫度測定值，修正利用放射溫度計120所得之半導體晶圓W之溫度測定。藉此，無論基座74等腔室內構造物之溫度如何，均可準確測定半導體晶圓W之溫度。

Description

熱處理裝置及熱處理方法
本發明係關於一種藉由將光照射於半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下，僅稱為「基板」)而加熱該基板之熱處理裝置及熱處理方法。
於半導體元件之製造工藝中，雜質導入係為了於半導體晶圓內形成pn接合而必需之步驟。當前，雜質導入一般而言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)等雜質元素離子化並於高加速電壓下與半導體晶圓碰撞而進行物理性雜質注入之技術。所注入之雜質藉由退火處理活化。此時，若退火時間為大致數秒以上，則所注入之雜質藉由熱而深度擴散，其結果，接合深度較要求之深度變得過深，有阻礙良好之元件形成之虞。
對此，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，於僅為「閃光燈」時，意味著氙閃光燈)照射閃光於半導體晶圓之正面而僅使注入有雜質之半導體晶圓之正面於極短時間(數毫秒以下)內升溫之熱處理技術。
氙閃光燈之放射光譜分佈為紫外線區域至近紅外區，波長短於先前之鹵素燈，與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。由此，於自氙閃光燈照射閃光於半導體晶圓時，透射光至少可使半導體晶圓急速升溫。又，若為數毫秒以下之極短時間之閃光照射，則亦可判明可僅使半導體晶圓之正面附近選擇性升溫。由此，若為利用氙閃光燈之極短時間之升溫，則可不使雜質深度擴散、而僅執行雜質活化。
作為使用此種氙閃光燈之熱處理裝置，例如於專利文獻1中，揭示有於半導體晶圓之正面側配置閃光燈、於背面側配置鹵素燈、藉由該等之組合進行所需之熱處理者。於專利文獻1所揭示之熱處理裝置中，藉由鹵素燈將半導體晶圓預加熱至某種程度之溫度，其後，藉由來自閃光燈之閃光照射使半導體晶圓之正面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2010-225645號公報
[發明所欲解決之問題]
一般而言，不限於熱處理，半導體晶圓之處理以批次(作為於同一條件下進行同一內容之處理之對象的1組半導體晶圓)單位進行。於單片式之基板處理裝置中，對構成批次之複數片半導體晶圓連續依序進行處理。於閃光燈退火裝置中，亦將構成批次之複數個半導體晶圓逐片搬入腔室依序進行熱處理。
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，批次最初之半導體晶圓搬入大概室溫之腔室進行加熱處理。於加熱處理時，於腔室內支持於基座之半導體晶圓預加熱至特定溫度，進而藉由閃光加熱，晶圓正面升溫至處理溫度。其結果，自升溫之半導體晶圓向基座等腔室內構造物發生熱傳導，該基座等之溫度亦上升。此種伴隨半導體晶圓之加熱處理產生之基座等之溫度上升自批次之最初持續至大致數片，不久，於進行約10片半導體晶圓之加熱處理時，基座之溫度到達一定之穩定溫度。即，批次之最初之半導體晶圓保持於室溫之基座進行處理，與此相對，第10片以下之半導體晶圓係保持於升溫至穩定溫度之基座進行處理。
因此，產生構成批次之複數個半導體晶圓之溫度歷程變得不均一之問題。特別是批次最初之大致數片半導體晶圓，由於支持於較低溫之基座進行處理，故亦有閃光照射時之正面到達溫度達不到目標溫度之虞。
由此，先前以來，開始批次之處理前，將非處理對象之擋片(dummy wafer)搬入腔室內並保持於基座，於與處理對象之批次同一之條件下進行預加熱及閃光加熱處理，藉此，預先使基座等腔室內構造物升溫(虛設運轉)。藉由對約10片擋片進行預加熱及閃光加熱處理，基座等到達穩定溫度，由此，其後開始作為處理對象之批次最初之半導體晶圓之處理。如此，可使構成批次之複數個半導體晶圓之溫度歷程均一。
然而，此種虛設運轉不僅消耗與處理無關之擋片，而且對大致10片擋片進行閃光加熱處理需要相當之時間，由此，存在妨礙閃光燈退火裝置之高效運用之問題。
如上所述，必須進行相關虛設運轉之理由在於，支持於低溫之基座之半導體晶圓之到達溫度變低，構成批次之複數個半導體晶圓之溫度歷程變得不均一。由此，半導體晶圓即便支持於低溫之基座，若可準確測定其晶圓溫度使其到達目標溫度，則即便不進行虛設運轉，亦可使構成批次之複數個半導體晶圓之溫度歷程均一。
本發明係鑒於上述問題而成者，其目的在於，提供一種可準確測定基板之溫度之熱處理裝置及熱處理方法。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，技術方案1之發明係藉由將光照射於基板而加熱該基板之熱處理裝置，其特徵在於具備：收容基板之腔室；將光照射於收容於上述腔室內之上述基板之光照射部；接收自上述基板放射之紅外光而測定上述基板之溫度之基板溫度測定部；測定設於上述腔室之構造物之溫度之構造物溫度測定部；基於藉由上述構造物溫度測定部測定之上述構造物之溫度，修正上述基板溫度測定部之溫度測定之溫度修正部。
又，技術方案2之發明如技術方案1之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述構造物溫度測定部測定設於上述腔室之石英之構造物之溫度，上述溫度修正部基於上述石英之構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
又，技術方案3之發明如技術方案2之發明之熱處理裝置，其特徵在於：於上述腔室，設有將自上述光照射部出射之光透射至上述腔室內之石英窗、及載置並支持上述基板之石英之基座，上述構造物溫度測定部測定上述石英窗及上述基座之溫度，上述溫度修正部基於上述石英窗及上述基座之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
又，技術方案4之發明如技術方案3之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述光照射部包括自上述腔室之一側將閃光照射於上述基板之閃光燈、及自上述腔室之另一側將光照射於上述基板之連續照明燈，上述石英窗包括將自上述閃光燈出射之閃光透射至上述腔室內之第1石英窗、及、將自上述連續照明燈出射之光透射至上述腔室內之第2石英窗。
又，技術方案5之發明係藉由將光照射於基板而加熱該基板之熱處理方法，其特徵在於：其具備自光照射部將光照射於收容於腔室內之基板之照射步驟、藉由基板溫度測定部接收自上述基板放射之紅外光而測定上述基板之溫度之溫度測定步驟，於上述溫度測定步驟中，基於設於上述腔室之構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
又，技術方案6之發明如技術方案5之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述溫度測定步驟中，基於設於上述腔室之石英之構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
又，技術方案7之發明如技術方案6之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述腔室，設有將自上述光照射部出射之光透射至上述腔室內之石英窗、及載置並支持上述基板之石英之基座，於上述溫度測定步驟中，基於上述石英窗及上述基座之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
又，技術方案8之發明如技術方案7之發明之熱處理方法，其特徵在於：上述光照射部包括自上述腔室之一側將閃光照射於上述基板之閃光燈、及自上述腔室之另一側將光照射於上述基板之連續照明燈，上述石英窗包括將自上述閃光燈出射之閃光透射至上述腔室內之第1石英窗、及將自上述連續照明燈出射之光透射至上述腔室內之第2石英窗。 [發明之效果]
根據技術方案1至技術方案4之發明，由於基於設於腔室之構造物之溫度修正基板溫度測定部之溫度測定，故無論該構造物之溫度如何，均可準確測定基板之溫度。
根據技術方案5至技術方案8之發明，由於基於設於腔室之構造物之溫度修正基板溫度測定部之溫度測定，故無論該構造物之溫度如何，均可準確測定基板之溫度。
以下，參照圖式就本發明之實施形態詳細加以說明。
圖1係表示本發明之熱處理裝置1之構成之縱剖視圖。本實施形態之熱處理裝置1係藉由對作為基板之圓板形狀之半導體晶圓W進行閃光照射、而加熱該半導體晶圓W之閃光燈退火裝置。作為處理對象之半導體晶圓W之大小並未特別限定，例如為f300 mm或f450 mm。搬入熱處理裝置1前之半導體晶圓W注入有雜質，藉由利用熱處理裝置1之加熱處理，執行所注入之雜質之活化處理。再者，於圖1及以下各圖中，為了容易理解，根據需要誇大或簡化各部之尺寸或數量進行描繪。
熱處理裝置1具備收容半導體晶圓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。腔室6之上側設有閃光加熱部5，並且，下側設有鹵素加熱部4。又，熱處理裝置1之腔室6內部具備將半導體晶圓W保持於水平姿勢之保持部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具備控制設於鹵素加熱部4、閃光加熱部5、及腔室6之各動作機構而執行半導體晶圓W之熱處理的控制部3。
腔室6係於筒狀腔室側部61之上下安裝石英制之腔室窗而構成。腔室側部61具有上下開口之大致筒形狀，於上側開口安裝有上側腔室窗63而被封閉，於下側開口安裝有下側腔室窗64而被封閉。構成腔室6之頂壁之上側腔室窗63為由石英所形成之圓板形狀構件，其作為將自閃光加熱部5出射之閃光透射至腔室6內之石英窗(第1石英窗)發揮功能。又，構成腔室6之底板部之下側腔室窗64亦為由石英所形成之圓板形狀構件，其作為將來自鹵素加熱部4之光透射至腔室6內之石英窗(第2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之下側嵌入並利用省略圖示之螺釘固定而安裝。即，反射環68、69均為裝卸自如地安裝於腔室側部61者。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所圍成之空間界定為熱處理空間65。
於腔室側部61安裝有反射環68、69，藉此，腔室6之內壁面形成有凹部62。即，由腔室側部61之內壁面之中未安裝有反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、反射環69之上端面圍成凹部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)所形成。
又，於腔室側部61，形成設置有供半導體晶圓W相對於腔室6進行搬入及搬出之搬送開口部(爐口)66。搬送開口部66可藉由閘閥185打開及關閉。搬送開口部66與凹部62之外周面連通連接。由此，於閘閥185打開搬送開口部66時，可自搬送開口部66通過凹部62進行半導體晶圓W向熱處理空間65之搬入及半導體晶圓W自熱處理空間65之搬出。又，當閘閥185關閉搬送開口部66時，腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。
又，於腔室6之內壁上部形成設置有向熱處理空間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，亦可設於反射環68。氣體供給孔81經由以圓環狀形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間82與氣體供給管83連通連接。氣體供給管83與處理氣體供給源85連接。又，於氣體供給管83之路徑中途介插有閥84。當閥84打開時，處理氣體自處理氣體供給源85輸送至緩衝空間82。流入緩衝空間82之處理氣體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供給至熱處理空間65內。作為處理氣體，可使用例如氮氣(N2 )等惰性氣體、或氫氣(H2 )、氨氣(NH3 )等反應性氣體、或者混合該等而成之混合氣體(於本實施形態中為氮氣)。
另一方面，於腔室6之內壁下部形成設置有對熱處理空間65內之氣體進行排氣之氣體排氣孔86。氣體排氣孔86形成設置於較凹部62更下側位置，亦可設於反射環69。氣體排氣孔86經由以圓環狀形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間87與氣體排氣管88連通連接。氣體排氣管88與排氣部190連接。又，於氣體排氣管88之路徑中途介插有閥89。當閥89打開時，熱處理空間65之氣體自氣體排氣孔86經由緩衝空間87排出至氣體排氣管88。再者，氣體供給孔81及氣體排氣孔86可沿腔室6之周向設置複數個，可為狹縫狀者。又，處理氣體供給源85及排氣部190可為設於熱處理裝置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內之氣體之氣體排氣管191。氣體排氣管191經由閥192與排氣部190連接。藉由打開閥192，使腔室6內之氣體經由搬送開口部66排氣。
圖2係表示保持部7之整體外觀之立體圖。保持部7係具備基台環71、連結部72及基座74而構成。基台環71、連結部72及基座74均由石英所形成。即，保持部7整體由石英所形成。
基台環71係自圓環形狀缺損一部分之圓弧形狀之石英構件。該缺損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載置於凹部62之底面，藉此，支持於腔室6之壁面(參照圖1)。於基台環71之上表面，沿其圓環形狀之周向豎立設置有複數個連結部72(於本實施形態中為4個)。連結部72亦為石英之構件，其藉由焊接固接於基台環71。
基座74藉由設於基台環71之4個連結部72支持。圖3係基座74之俯視圖。又，圖4係基座74之剖視圖。基座74具備保持板75、導引環76及複數個基板支持銷77。保持板75係由石英所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。即，保持板75具有較半導體晶圓W更大之平面大小。
於保持板75之上表面周緣部設置有導引環76。導引環76係具有較半導體晶圓W之直徑更大之內徑之圓環形狀之構件。例如，於半導體晶圓W之直徑為f300 mm之情形時，導引環76之內徑為f320 mm。導引環76之內周為自保持板75向上方變寬之錐形面。導引環76由與保持板75相同之石英所形成。導引環76可熔接於保持板75之上表面，亦可藉由另外加工之銷等固定於保持板75。或者，亦可將保持板75與導引環76加工成一體之構件。
保持板75之上表面之中較導引環76更內側之區域為保持半導體晶圓W之平面狀之保持面75a。於保持板75之保持面75a，豎立設置有複數個基板支持銷77。於本實施形態中，沿與保持面75a之外周圓(導引環76之內周圓)為同心圓之圓周，每30°豎立設置有合計12個基板支持銷77。配置12個基板支持銷77之圓之徑(對向之基板支持銷77間之距離)小於半導體晶圓W之徑，若半導體晶圓W之徑為f300 mm，則上述圓之徑為f270 mm~f280 mm(於本實施形態中為f270 mm)。各基板支持銷77由石英所形成。複數個基板支持銷77可藉由焊接設於保持板75之上表面，亦可與保持板75加工成一體。
返回圖2，豎立設置於基台環71之4個連結部72與基座74之保持板75之周緣部藉由焊接固接。即，基座74與基台環71藉由連結部72固定連結。此種保持部7之基台環71支持於腔室6之壁面，藉此，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，基座74之保持板75為水平姿勢(法線與鉛直方向一致之姿勢)。即，保持板75之保持面75a為水平面。
搬入腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置並支持於安裝在腔室6內之保持部7之基座74之上。此時，半導體晶圓W藉由豎立設置於保持板75上之12個基板支持銷77支持而保持於基座74。更嚴格而言，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)均一，故可藉由12個基板支持銷77將半導體晶圓W支持於水平姿勢。
又，半導體晶圓W藉由複數個基板支持銷77與保持板75之保持面75a間隔特定之間隔而支持。較基板支持銷77之高度而言，導引環76之厚度更大。因此，藉由複數個基板支持銷77所支持之半導體晶圓W之水平方向之位置偏移藉由導引環76防止。
又，如圖2及圖3所示，於基座74之保持板75，上下貫通地形成有開口部78。開口部78為了放射溫度計120(參照圖1)接收自半導體晶圓W之下表面放射之放射光(紅外光)而設置。即，放射溫度計120經由開口部78接收自半導體晶圓W之下表面放射之光，藉由另外設置之檢測器測定該半導體晶圓W之溫度。進而，於基座74之保持板75穿設有4個貫通孔79，該等貫通孔79供後述之移載機構10之頂起銷12貫通以交接半導體晶圓W。
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為沿大概圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各移載臂11豎立設置有2根頂起銷12。移載臂11及頂起銷12由石英所形成。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將一對移載臂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)與俯視時與保持於保持部7之半導體晶圓W不重合之退避位置(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，亦可為利用連桿機構藉由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同時升降移動。當升降機構14將一對移載臂11上升至移載動作位置時，合計4根頂起銷12通過穿設於基座74之貫通孔79(參照圖2，3)，頂起銷12之上端自基座74之上表面突出。另一方面，升降機構14將一對移載臂11下降至移載動作位置而將頂起銷12自貫通孔79拔出，當水平移動機構13以打開一對移載臂11之方式使其移動時，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之退避位置為凹部62之內側。再者，於設有移載機構10之驅動部(水平移動機構13及升降機構14)之部位之附近，亦設有省略圖示之排氣機構，其以使移載機構10之驅動部周邊之氣體排出至腔室6之外部之方式構成。
返回圖1，於腔室6設有4個放射溫度計120，130，140，150。如上所述，放射溫度計120經由設於基座74之開口部78測定半導體晶圓W之溫度。放射溫度計130偵測自上側腔室窗63放射之紅外光而測定上側腔室窗63之溫度。另一方面，放射溫度計140偵測自下側腔室窗64放射之紅外光而測定下側腔室窗64之溫度。進而，放射溫度計150偵測自基座74本身放射之紅外光而測定基座74之溫度。再者，於圖1中，為了便於圖示，4個放射溫度計120、130、140、150描繪於腔室6之內部，但該等均安裝於腔室6之外壁面，經由形成設置於腔室側部61之貫通孔接收來自溫度測定對象要素之紅外光(圖8)。
設於腔室6之上方之閃光加熱部5係於殼體51之內側設置包括複數根(於本實施形態中為30根)氙閃光燈FL之光源、及以覆蓋該光源之上方之方式而設置之反射器52而構成。又，於閃光加熱部5之殼體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光加熱部5之底板部之燈光放射窗53係由石英所形成之板狀之石英窗。閃光加熱部5設置於腔室6之上方，藉此，燈光放射窗53與上側腔室窗63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將閃光照射於熱處理空間65。
複數個閃光燈FL係分別具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，且以各自之長度方向沿保持於保持部7之半導體晶圓W之主面(即沿水平方向)相互平行之方式平面狀排列。由此，藉由閃光燈FL之排列所形成之平面亦為水平面。
氙閃光燈FL具備內部封入氙氣體且兩端部配設有與電容器連接之陽極及陰極的棒狀之玻璃管(放電管)、及附設於該玻璃管之外周面上之觸發電極。由於氙氣為電性絕緣體，故即便電荷儲存於電容器，於通常之狀態下，於玻璃管內無電流動。然而，於對觸發電極施加高電壓而破壞絕緣之情形時，儲存於電容器之電於玻璃管內瞬時流動，藉由此時之氙之原子或者分子之激發而發射出光。於此種氙閃光燈FL中，預先儲存於電容器之靜電能量變換為0.1毫秒至100毫秒之極短之光脈衝，由此，相較如鹵素燈HL之連續照明之光源，具有可照射極強之光之特徵。即，閃光燈FL係於未達1秒之極短時間內瞬間發光之脈衝發光燈。再者，閃光燈FL之發光時間可藉由對閃光燈FL進行電力供給之燈電源之線圈常數而調整。
又，反射器52以於複數個閃光燈FL之上方覆蓋該等整體之方式而設置。反射器52之基本功能在於將自複數個閃光燈FL出射之閃光反射至熱處理空間65側。反射器52由鋁合金板所形成，其正面(面向閃光燈FL側之面)藉由噴砂處理實施粗面化加工。
設於腔室6下方之鹵素加熱部4於殼體41之內側內置複數根(於本實施形態中為40根)鹵素燈HL。鹵素加熱部4係藉由複數個鹵素燈HL經由下側腔室窗64進行自腔室6之下方向熱處理空間65之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。40根鹵素燈HL分為上下2段配置。於離保持部7較近之上段配設有20根鹵素燈HL，並且，於較上段離保持部7較遠之下段亦配設有20根鹵素燈HL。各鹵素燈HL係具有長條之圓筒形狀之棒狀燈。於上段、下段，20根鹵素燈HL均以各自之長度方向沿保持於保持部7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。由此，於上段、下段，藉由鹵素燈HL之排列所形成之平面均為水平面。
又，如圖7所示，於上段、下段，較與保持於保持部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之配設密度均更高。即，於上下段，較燈排列之中央部，周緣部之鹵素燈HL之配設間距均更短。由此，可對利用來自鹵素加熱部4之光照射之加熱時易發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，包括上段之鹵素燈HL之燈組與包括下段之鹵素燈HL之燈組以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，封入有向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，可抑制燈絲之折損，並且可將燈絲之溫度設定為高溫。因此，鹵素燈HL與通常之白熾燈相比，具有壽命長且可連續照射強光之特性。即，鹵素燈HL係至少連續發光1秒以上之連續照明燈。又，由於鹵素燈HL為棒狀燈，故壽命長，藉由使鹵素燈HL沿水平方向配置，其向上方之半導體晶圓W之放射效率優異。
又，於鹵素加熱部4之殼體41內，於2段之鹵素燈HL之下側亦設有反射器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。
控制部3控制設於熱處理裝置1之上述各種動作機構。作為控制部3之硬體之構成與普通電腦相同。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。控制部3之CPU執行特定之處理程式，藉此進行熱處理裝置1中之處理。
除上述構成以外，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產生之熱能導致鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6之溫度過度上升，亦具備各種冷卻用之構造。例如，於腔室6之壁體設有水冷管(省略圖示)。又，鹵素加熱部4及閃光加熱部5成為於內部形成氣流而排熱之氣冷構造。
接著，就熱處理裝置1中之處理動作加以說明。首先，就針對作為處理對象之半導體晶圓W之通常之熱處理順序加以說明。其中，作為處理對象之半導體晶圓W係藉由離子注入法添加有雜質(離子)之矽之半導體基板。該雜質之活化藉由利用熱處理裝置1之閃光照射加熱處理(退火)而執行。以下所說明之半導體晶圓W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，供氣用之閥84打開，並且，排氣用之閥89、192打開，開始對腔室6內供氣排氣。當閥84打開時，氮氣自氣體供給孔81供給至熱處理空間65。又，當閥89打開時，腔室6內之氣體自氣體排氣孔86進行排氣。藉此，自腔室6內之熱處理空間65之上部所供給之氮氣向下方流動，自熱處理空間65之下部進行排氣。
又，閥192打開，藉此，腔室6內之氣體亦自搬送開口部66進行排氣。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進行排氣。再者，於熱處理裝置1中之半導體晶圓W之熱處理時，氮氣持續供給至熱處理空間65，其供給量根據處理步驟適當變更。
繼而，閘閥185打開，從而搬送開口部66打開，藉由裝置外部之搬送機器人將作為處理對象之半導體晶圓W經由搬送開口部66搬入腔室6內之熱處理空間65。此時，伴隨半導體晶圓W之搬入，有夾帶裝置外部之氣體之虞，但由於氮氣持續供給至腔室6，故氮氣自搬送開口部66流出，可將此種外部氣體之夾帶抑制於最小限度。
藉由搬送機器人搬入之半導體晶圓W進入至保持部7之正上方位置停止。然後，移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動而上升至移載動作位置，藉此，頂起銷12通過貫通孔79自基座74之保持板75之上表面突出而接收半導體晶圓W。此時，頂起銷12上升至較基板支持銷77之上端更上方。
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使搬送開口部66關閉。然後，一對移載臂11下降，藉此，半導體晶圓W自移載機構10交接至保持部7之基座74並以水平姿勢自下方得以保持。半導體晶圓W藉由豎立設置於保持板75上之複數個基板支持銷77支持而載置於基座74。又，半導體晶圓W將已形成圖案且注入有雜質之正面作為上表面而保持於保持部7。於藉由複數個基板支持銷77所支持之半導體晶圓W之背面(與正面相反側之主面)與保持板75之保持面75a之間，形成有特定之間隔。下降至基座74下方之一對移載臂11藉由水平移動機構13退避至退避位置、即凹部62之內側。
半導體晶圓W藉由由石英所形成之保持部7之基座74以水平姿勢支持後，鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL一齊點亮，開始預加熱(輔助加熱)。自鹵素燈HL出射之鹵素光透射由石英所形成之下側腔室窗64及基座74而照射於半導體晶圓W之下表面。藉由接收來自鹵素燈HL之光照射，對半導體晶圓W進行預加熱，從而其溫度上升。再者，由於移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故不妨礙利用鹵素燈HL之加熱。
利用鹵素燈HL進行預加熱時，半導體晶圓W之溫度藉由放射溫度計120測定。即，放射溫度計120接收自保持於基座74之半導體晶圓W之下表面經由開口部78而放射之紅外光，從而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監控藉由來自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否到達特定之預加熱溫度T1，並且控制鹵素燈HL之輸出。即，控制部3基於利用放射溫度計120之測定值，以半導體晶圓W之溫度為預加熱溫度T1之方式反饋控制鹵素燈HL之輸出。預加熱溫度T1設為添加於半導體晶圓W之雜質無因熱而擴散之虞之200℃至800℃左右，較佳為350℃至600℃左右(於本實施形態中為600℃)。
半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1後，控制部3將半導體晶圓W暫時維持於該預加熱溫度T1。具體而言，於藉由放射溫度計120所測定之半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1之時點，控制部3調整鹵素燈HL之輸出，將半導體晶圓W之溫度維持於大致預加熱溫度T1。
於半導體晶圓W之溫度到達預加熱溫度T1後經過特定時間之時點，閃光加熱部5之閃光燈FL對支持於基座74之半導體晶圓W之正面進行閃光照射。此時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接射向腔室6內，另外一部分藉由反射器52反射後射向腔室6內，藉由該等之閃光之照射進行半導體晶圓W之閃光加熱。
閃光加熱係藉由來自閃光燈FL之閃光(閃爍光)照射而進行，由此，可於短時間內使半導體晶圓W之正面溫度上升。即，自閃光燈FL照射之閃光係變換成預先儲存於電容器之靜電能量極短之光脈衝之、照射時間為0.1毫秒以上且100毫秒以下左右之極短且強之閃爍光。然後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而受閃光加熱之半導體晶圓W之正面溫度瞬間上升至1000℃以上之處理溫度T2，注入至半導體晶圓W之雜質活化後，正面溫度急速下降。如此，於熱處理裝置1中，可於極短時間內使半導體晶圓W之正面溫度升降，由此，可抑制注入至半導體晶圓W之雜質之因熱而擴散，並可進行雜質之活化。再者，由於雜質之活化所需之時間與其熱擴散所需之時間相比極短，故即便於0.1毫秒至100毫秒左右之不會產生擴散之短時間內，活化亦可完成。
閃光加熱處理結束後，經過特定時間後鹵素燈HL熄滅。藉此，半導體晶圓W自預加熱溫度T1急速降溫。降溫中之半導體晶圓W之溫度藉由放射溫度計120測定，其測定結果傳遞至控制部3。控制部3根據放射溫度計120之測定結果監控半導體晶圓W之溫度是否降溫至特定溫度。然後，半導體晶圓W之溫度降溫至特定溫度以下後，移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動而上升至移載動作位置，藉此，頂起銷12自基座74之上表面突出，自基座74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，藉由閘閥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搬出，熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理完成。
此處，典型而言，半導體晶圓W之處理以批次單位進行。所謂批次，係作為於同一條件下進行同一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，構成批次之複數片(例如，25片)半導體晶圓W亦可逐片依序搬入腔室6進行加熱處理。
其中，於暫時未進行處理之熱處理裝置1中開始批次處理之情形時，批次最初之半導體晶圓W被搬入大概室溫之腔室6進行閃光加熱處理。此種情形係例如維護後熱處理裝置1啟動後處理最初之批次之情形、或處理前面之批次後經過長時間之情形等。於加熱處理時，自升溫之半導體晶圓W向基座74等腔室內構造物發生熱傳導，初期為室溫之基座74隨著半導體晶圓W之處理片數增加，藉由蓄熱緩緩升溫。又，自鹵素燈HL出射之光之一部分被下側腔室窗64等腔室內構造物吸收，由此，隨著半導體晶圓W之處理片數增加，下側腔室窗64等之溫度亦緩緩升溫。
然後，進行約10片半導體晶圓W之加熱處理後，基座74等腔室6內之構造物之溫度到達一定之穩定溫度。於到達穩定溫度之基座74中，自半導體晶圓W向基座74之傳熱量與來自基座74之放熱量均衡。基座74之溫度到達穩定溫度之前，由於來自半導體晶圓W之傳熱量多於來自基座74之放熱量，故隨著半導體晶圓W之處理片數增加，基座74之溫度藉由蓄熱緩緩上升。與此相對，基座74之溫度到達穩定溫度後，由於自半導體晶圓W之傳熱量與自基座74之放熱量均衡，故基座74之溫度維持於一定之穩定溫度。
如此當於室溫之腔室6開始處理時，由於藉由批次初期之半導體晶圓W與來自中途之半導體晶圓W，基座74等腔室內構造物之溫度不同，故存在溫度歷程不均一之問題。即，於批次初期之半導體晶圓W之處理時，基座74等腔室內構造物為較低溫，由此，存在晶圓溫度未到達已設定之目標溫度(預加熱溫度T1及處理溫度T2)之情況。另一方面，於來自批次中途之半導體晶圓W之處理時，基座74等到達穩定溫度，由此，晶圓溫度升溫至目標溫度。
由此，如既述所述，先前，於開始批次處理前，實施虛設運轉，即，將大致10片非處理對象之擋片依序搬入腔室6內進行與處理對象之半導體晶圓W相同之預加熱處理及閃光加熱處理，從而使基座74等腔室內構造物升溫至穩定溫度。若藉由虛設運轉，自批次最初之半導體晶圓W之處理時起基座74等腔室內構造物便到達穩定溫度，則可使構成批次之所有半導體晶圓W之溫度升溫至目標溫度，從而可使溫度歷程均一。然而，此種虛設運轉不僅消耗與處理無關之擋片，而且需要相當之時間(處理10片擋片需要約15分鐘)，由此，亦如上文所述妨礙熱處理裝置1之高效運用。
其中，對於支持於較低溫之基座74之批次初期之半導體晶圓W，若可準確測定其晶圓溫度，則可恰當控制鹵素燈HL(及閃光燈FL)之發光輸出，與來自批次之中途之半導體晶圓W相同，可使晶圓溫度升溫至預先設定之目標溫度。如此，即便省略虛設運轉，亦可使構成批次之所有半導體晶圓W之溫度升溫至目標溫度，從而可使溫度歷程均一。
然而，對於測定半導體晶圓W之溫度之放射溫度計120，不僅自保持於基座74之半導體晶圓W放射之紅外光，自升溫之基座74等腔室內構造物放射之紅外光亦作為環境光入射。由此，放射溫度計120考慮自基座74等腔室內構造物入射之紅外光而校準。具體而言，放射溫度計120於基座74等腔室內構造物到達穩定溫度之狀態下以可準確測定半導體晶圓W之溫度之方式校準。如此，於基座74等未到達穩定溫度之較低溫之時，自基座74等腔室內構造物入射至放射溫度計120之紅外光之光量較校準時變少，放射溫度計120無法準確測定半導體晶圓W之溫度。於腔室內構造物之中，金屬制之腔室側部61等水冷，由此，入射至放射溫度計120之環境光主要為自上側腔室窗63、下側腔室窗64及基座74之石英構造物放射之紅外光。
對此，於本發明之熱處理技術中，基於上側腔室窗63、下側腔室窗64及基座74之石英構造物之溫度修正利用放射溫度計120之半導體晶圓W之溫度測定。圖8係用於說明基於石英構造物之溫度的放射溫度計120之溫度測定之修正之模式圖。溫度修正部31係藉由控制部3之CPU執行特定之處理程式而於控制部3內實現之功能處理部。該溫度修正部31基於利用放射溫度計130所得之上側腔室窗63之溫度測定值、利用放射溫度計140所得之下側腔室窗64之溫度測定值、及利用放射溫度計150所得之基座74之溫度測定值，修正利用放射溫度計120之半導體晶圓W之溫度測定。具體而言，例如，將登錄有上側腔室窗63、下側腔室窗64及基座74之溫度之偏移值之溫度變換表保存於控制部3之記憶部內，溫度修正部31只要將自該溫度變換表獲得之偏移值納入放射溫度計120之溫度測定值中進行修正即可。
溫度修正部31基於上側腔室窗63、下側腔室窗64及基座74之溫度修正放射溫度計120之溫度測定，藉此，無論基座74等之溫度如何，均可準確測定半導體晶圓W之溫度。其結果，於處理批次初期之半導體晶圓W時，即便基座74等為較低溫，亦可準確測定該半導體晶圓W之溫度，從而可恰當控制鹵素燈HL(及閃光燈FL)之發光輸出，可使晶圓溫度到達目標溫度。藉此，即便省略消耗複數片擋片之虛設運轉，亦可使構成批次之所有半導體晶圓W準確升溫至目標溫度，從而可使溫度歷程均一，並且可實現熱處理裝置1之高效運用。
以上，已就本發明之實施形態加以說明，但該發明只要不脫離其趣旨，便可除上述實施形態以外進行各種變更。例如，於上述實施形態中，係基於上側腔室窗63、下側腔室窗64及基座74之溫度修正放射溫度計120之溫度測定，但除該等以外，亦可基於其他石英之構造物(例如，移載臂11)之溫度修正利用放射溫度計120之半導體晶圓W之溫度測定。
又，除基座74等石英構造物以外(或代替基座74等石英構造物)，亦可基於腔室側部61等除石英以外之構造物之溫度修正利用放射溫度計120進行之半導體晶圓W之溫度測定。於上述實施形態中，對腔室側部61進行水冷，於腔室側部61未冷卻之情形時(或未積極加溫之情形時)，有自腔室側部61放射之紅外光亦作為環境光入射至放射溫度計120之虞。由此，溫度修正部31基於設於包括腔室側部61等之腔室6之構造物之溫度修正放射溫度計120之溫度測定，藉此，無論該等腔室內構造物之溫度如何，均可準確測定半導體晶圓W之溫度。
又，於上述實施形態中，使閃光加熱部5具備30根閃光燈FL，但閃光燈FL之根數並未限定於此，可設為任意數量。又，閃光燈FL並未限定於氙閃光燈，亦可為氪閃光燈。又，鹵素加熱部4所具備之鹵素燈HL之根數亦並未限定於40根，可設為任意數量。
又，於上述實施形態中，使用燈絲方式之鹵素燈HL作為連續發光1秒以上之連續照明燈進行半導體晶圓W之預加熱，但並未限定於此，亦可使用放電型之電弧燈代替鹵素燈HL作為連續照明燈。
又，作為熱處理裝置1之處理對象之基板並未限定於半導體晶圓，亦可為用於液晶表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、或者多晶矽之結晶化。
又，本發明之熱處理技術並未限定僅用於閃光燈退火裝置，亦可應用於使用連續照明燈之單片式之燈退火裝置或CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置等除閃光燈以外之熱源之裝置。例如，亦可將本發明之技術較佳地應用於腔室之下方配置連續照明燈、自半導體晶圓之背面進行光照射而進行熱處理之背面退火裝置。
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 31‧‧‧溫度修正部 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 68、69‧‧‧反射環 71‧‧‧基台環 72‧‧‧連結部 74‧‧‧基座 75‧‧‧保持板 75a‧‧‧保持面 76‧‧‧導引環 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、192‧‧‧閥 120、130、140、150‧‧‧放射溫度計 185‧‧‧閘閥 190‧‧‧排氣部 191‧‧‧氣體排氣管 FL‧‧‧閃光燈 HL‧‧‧鹵素燈 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係基座之俯視圖。 圖4係基座之剖視圖。 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係用於說明基於石英構造物之溫度之放射溫度計之溫度測定之修正之模式圖。
3‧‧‧控制部
6‧‧‧腔室
31‧‧‧溫度修正部
61‧‧‧腔室側部
63‧‧‧上側腔室窗
64‧‧‧下側腔室窗
74‧‧‧基座
120、130、140、150‧‧‧放射溫度計
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (8)

  1. 一種熱處理裝置，其特徵係藉由將光照射於基板而加熱該基板之熱處理裝置，且具備： 收容基板之腔室； 將光照射於收容於上述腔室內之上述基板之光照射部； 接收自上述基板放射之紅外光而測定上述基板之溫度之基板溫度測定部； 測定設於上述腔室之構造物之溫度之構造物溫度測定部；及 基於藉由上述構造物溫度測定部測定之上述構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定之溫度修正部。
  2. 如請求項1之熱處理裝置，其中 上述構造物溫度測定部測定設於上述腔室之石英之構造物之溫度， 上述溫度修正部基於上述石英之構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
  3. 如請求項2之熱處理裝置，其中 於上述腔室，設有將自上述光照射部出射之光透射至上述腔室內之石英窗、及載置並支持上述基板之石英的基座， 上述構造物溫度測定部測定上述石英窗及上述基座之溫度， 上述溫度修正部基於上述石英窗及上述基座之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
  4. 如請求項3之熱處理裝置，其中 上述光照射部包括自上述腔室之一側將閃光照射於上述基板之閃光燈、及自上述腔室之另一側將光照射於上述基板之連續照明燈， 上述石英窗包括將自上述閃光燈出射之閃光透射至上述腔室內之第1石英窗、及將自上述連續照明燈出射之光透射至上述腔室內之第2石英窗。
  5. 一種熱處理方法，其特徵係藉由將光照射於基板而加熱該基板之熱處理方法，且具備： 自光照射部將光照射於收容於腔室內之基板之照射步驟、及 藉由基板溫度測定部接收自上述基板放射之紅外光而測定上述基板之溫度之溫度測定步驟， 於上述溫度測定步驟中，基於設於上述腔室之構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
  6. 如請求項5之熱處理方法，其中 於上述溫度測定步驟中，基於設於上述腔室之石英之構造物之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
  7. 如請求項6之熱處理方法，其中 於上述腔室，設有將自上述光照射部出射之光透射至上述腔室內之石英窗、及載置並支持上述基板之石英之基座， 於上述溫度測定步驟中，基於上述石英窗及上述基座之溫度修正上述基板溫度測定部之溫度測定。
  8. 如請求項7之熱處理方法，其中 上述光照射部包括自上述腔室之一側將閃光照射於上述基板之閃光燈、及自上述腔室之另一側將光照射於上述基板之連續照明燈， 上述石英窗包括將自上述閃光燈出射之閃光透射至上述腔室內之第1石英窗、及將自上述連續照明燈出射之光透射至上述腔室內之第2石英窗。
TW107138723A 2017-11-07 2018-11-01 熱處理裝置及熱處理方法 TWI699834B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-214654 2017-11-07
JP2017214654A JP6944347B2 (ja) 2017-11-07 2017-11-07 熱処理装置および熱処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201937603A TW201937603A (zh) 2019-09-16
TWI699834B true TWI699834B (zh) 2020-07-21

Family

ID=66327976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107138723A TWI699834B (zh) 2017-11-07 2018-11-01 熱處理裝置及熱處理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190141790A1 (zh)
JP (1) JP6944347B2 (zh)
KR (1) KR102182796B1 (zh)
CN (1) CN109755158B (zh)
TW (1) TWI699834B (zh)

Families Citing this family (8)

* 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
KR102222455B1 (ko) * 2018-01-15 2021-03-04 세메스 주식회사 기판 처리 장치
JP7312020B2 (ja) 2019-05-30 2023-07-20 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
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
JP2022045565A (ja) * 2020-09-09 2022-03-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
US20230102821A1 (en) * 2021-09-28 2023-03-30 Applied Materials, Inc. Etalon thermometry for plasma environments
JP2023141135A (ja) * 2022-03-23 2023-10-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP2023161731A (ja) 2022-04-26 2023-11-08 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 温度測定方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200943433A (en) * 2008-02-25 2009-10-16 Ushio Electric Inc Light irradiation type heating method and light irradiation type heating apparatus
TW201709337A (zh) * 2015-08-17 2017-03-01 思可林集團股份有限公司 熱處理方法及熱處理裝置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5305417A (en) * 1993-03-26 1994-04-19 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for determining wafer temperature using pyrometry
JPH11329993A (ja) * 1998-05-15 1999-11-30 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
US7075037B2 (en) * 2001-03-02 2006-07-11 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus using a lamp for rapidly and uniformly heating a wafer
KR200282422Y1 (ko) 2002-01-22 2002-07-19 삼성중공업 주식회사 측정온도를 보상하는 온도검출장치
JP2006100549A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Fujitsu Ltd 急速熱処理装置
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
JP2010225645A (ja) 2009-03-19 2010-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP5559656B2 (ja) * 2010-10-14 2014-07-23 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置および熱処理方法
KR20120119781A (ko) * 2011-04-22 2012-10-31 삼성전자주식회사 지지 유닛 및 이를 가지는 기판 처리 장치
US20130130184A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and Method for Controlling Wafer Temperature
JP5964626B2 (ja) * 2012-03-22 2016-08-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
KR101432158B1 (ko) * 2012-05-24 2014-08-20 에이피시스템 주식회사 기판 처리 장치 및 그 동작 방법
JP2015184234A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 温度測定装置および温度測定方法
JP6560550B2 (ja) * 2015-07-06 2019-08-14 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
JP6539568B2 (ja) * 2015-11-04 2019-07-03 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
WO2017116685A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 Mattson Technology, Inc. Preheat processes for millisecond anneal system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200943433A (en) * 2008-02-25 2009-10-16 Ushio Electric Inc Light irradiation type heating method and light irradiation type heating apparatus
TW201709337A (zh) * 2015-08-17 2017-03-01 思可林集團股份有限公司 熱處理方法及熱處理裝置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102182796B1 (ko) 2020-11-25
CN109755158B (zh) 2023-05-05
US20190141790A1 (en) 2019-05-09
CN109755158A (zh) 2019-05-14
JP6944347B2 (ja) 2021-10-06
JP2019087632A (ja) 2019-06-06
KR20190051859A (ko) 2019-05-15
TW201937603A (zh) 2019-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI699834B (zh) 熱處理裝置及熱處理方法
TWI625791B (zh) 熱處理裝置及熱處理方法
TWI660431B (zh) 熱處理方法
TWI698936B (zh) 熱處理方法及熱處理裝置
US10249519B2 (en) Light-irradiation heat treatment apparatus
TWI712089B (zh) 熱處理方法
TWI712088B (zh) 熱處理裝置
US20210274598A1 (en) Light-irradiation heat treatment apparatus
TWI638389B (zh) 熱處理用承載器及熱處理裝置
TWI696221B (zh) 熱處理方法及熱處理裝置
US20170243770A1 (en) Light-irradiation heat treatment apparatus
TWI652739B (zh) 熱處理裝置
KR102514880B1 (ko) 열처리 장치
TWI741226B (zh) 熱處理方法
WO2019181048A1 (ja) 熱処理方法および熱処理装置
TWI726254B (zh) 熱處理裝置及熱處理方法
TWI703638B (zh) 熱處理裝置
JP2022045565A (ja) 熱処理装置
JP7377653B2 (ja) 熱処理方法および熱処理装置
JP2017139313A (ja) 熱処理用サセプタおよび熱処理装置
TW202228209A (zh) 熱處理裝置及熱處理方法
JP2022079227A (ja) 熱処理方法
JP2022166682A (ja) 熱処理方法
JP2021068780A (ja) 熱処理装置
JP2019216287A (ja) 熱処理装置および熱処理方法