TWI720683B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠使基座之溫度迅速下降之熱處理方法及熱處理裝置。 於先行批次之最後之半導體晶圓之處理結束後，後續批次之處理溫度較先行批次低而穩定溫度下降之情形時，將虛設晶圓冷卻至室溫以下。將經冷卻之虛設晶圓載置於處理腔室內之石英基座，使該基座之溫度下降。藉由利用複數片虛設晶圓反覆冷卻基座，能夠使基座之溫度迅速下降至後續批次之穩定溫度。

Description

熱處理方法及熱處理裝置

本發明係關於一種對半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下，簡稱為「基板」)進行熱處理之熱處理方法及熱處理裝置。

於半導體元件之製程中，在極短時間內將半導體晶圓加熱之閃光燈退火(FLA，flash lamp anneal)受到關注。閃光燈退火係一種藉由使用氙閃光燈(以下，於僅設為「閃光燈」時意指氙閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光而僅使半導體晶圓之表面於極短時間(數毫秒以下)升溫之熱處理技術。

氙閃光燈之放射分光分佈係自紫外線區域至近紅外區，波長較先前之鹵素燈短，且與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。由此，於自氙閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，透過光較少，能夠使半導體晶圓急速升溫。又，亦判明：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。

此種閃光燈退火利用於需要極短時間之加熱之處理，例如，典型而言利用於注入至半導體晶圓之雜質之活化。若自閃光燈對藉由離子注入法被注入了雜質之半導體晶圓之表面照射閃光，則可將該半導體晶圓之表面僅於極短時間內升溫至活化溫度，且可不使雜質深入擴散，而僅執行雜質活化。

典型而言，並不限於熱處理，半導體晶圓之處理係以批次(成為於相同條件下進行相同內容之處理之對象的1組半導體晶圓)為單位進行。於單片式基板處理裝置中，對構成批次之複數片半導體晶圓連續地依序進行處理。於閃光燈退火裝置中，亦將構成批次之複數片半導體晶圓逐片搬入至腔室而依序進行熱處理。

然而，存在於對構成批次之複數片半導體晶圓依序進行處理之過程中，保持半導體晶圓之基座等腔室內構造物之溫度發生變化之情況。此種現象於暫時處於運轉停止狀態之閃光燈退火裝置中重新開始處理之情形時、或使半導體晶圓之處理溫度等處理條件變化之情形時產生。若於對批次之複數片半導體晶圓進行處理之過程中基座等腔室內構造物之溫度發生變化，則會產生關於批次初期之半導體晶圓與後半部分之半導體晶圓，處理時之溫度歷程不同之問題。

為了解決此種問題，而進行了如下操作：於開始製品批次之處理之前，將並非處理對象之虛設晶圓搬入至腔室內且支持於基座，對該虛設晶圓進行加熱處理，藉此事先使基座等腔室內構造物升溫(虛設運轉)。於專利文獻1中揭示有：對10片左右之虛設晶圓進行虛設運轉，而使基座等腔室內構造物之溫度達到處理時之穩定溫度。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2017-092102號公報

[發明所欲解決之問題]

於將基座等腔室內構造物升溫至穩定溫度之情形時，可藉由進行如專利文獻1所揭示之虛設運轉來執行。然而，亦存在如下情況：於後續批次之處理溫度較先行批次低之情形時，必須使基座等之溫度下降至後續批次中之穩定溫度。於此種情形時，藉由如上所述之虛設運轉無法使基座等降溫，需等待基座等腔室內構造物藉由自然冷卻而降溫至穩定溫度。若如此，則至開始後續批次之處理為止之待機時間變長，產能下降。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種能夠使基座之溫度迅速下降之熱處理方法及熱處理裝置。 [解決問題之技術手段]

為了解決上述問題，技術方案1之發明係一種熱處理方法，其係對基板進行熱處理者，其特徵在於包括：加熱步驟，其係於腔室內自加熱源對載置於基座之基板進行加熱；冷卻步驟，其係冷卻虛設晶圓；及調溫步驟，其係於上述加熱步驟結束後，將上述冷卻步驟中被冷卻之上述虛設晶圓載置於上述基座，使上述基座之溫度下降。

又，技術方案2之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述調溫步驟中，使上述基座之溫度下降至進行上述基板之後續批次之熱處理時之穩定溫度。

又，技術方案3之發明係如技術方案1或2之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述冷卻步驟中，將上述虛設晶圓冷卻至室溫以下。

又，技術方案4之發明係一種熱處理裝置，其係對基板進行熱處理者，其特徵在於具備：腔室，其收容基板；基座，其於上述腔室內載置上述基板；加熱源，其將載置於上述基座之上述基板加熱；冷卻部，其冷卻虛設晶圓；及搬送部，其將上述虛設晶圓自上述冷卻部搬送至上述腔室；且對上述基板進行之加熱處理結束後，將由上述冷卻部冷卻之上述虛設晶圓載置於上述基座，使上述基座之溫度下降。

又，技術方案5之發明係如技術方案4之發明之熱處理裝置，其特徵在於：對上述基板進行之加熱處理結束後，使上述基座之溫度下降至進行上述基板之後續批次之熱處理時之穩定溫度。

又，技術方案6之發明係如技術方案4或5之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述冷卻部將上述虛設晶圓冷卻至室溫以下。 [發明之效果]

根據技術方案1至技術方案3之發明，於加熱步驟結束後，將冷卻步驟中被冷卻之虛設晶圓載置於基座，使基座之溫度下降，故而與自然冷卻相比，能夠使基座之溫度迅速下降。

根據技術方案4至技術方案6之發明，對基板進行之加熱處理結束後，將由冷卻部冷卻之虛設晶圓載置於基座，使基座之溫度下降，故而與自然冷卻相比，能夠使基座之溫度迅速下降。

以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態詳細地進行說明。

首先，對本發明之熱處理裝置進行說明。圖1係表示本發明之熱處理裝置100之俯視圖，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之尺寸並無特別限定，例如為

300 mm或

450 mm。於被搬入至熱處理裝置100之前之半導體晶圓W中注入有雜質，藉由熱處理裝置100之加熱處理而執行所注入之雜質之活化處理。再者，於圖1及以後之各圖中，為了容易理解，而視需要對各部分之尺寸或數量進行誇大或簡化地描繪。又，於圖1～圖3之各圖中，為了使其等之方向關係明確，而標註有將Z軸方向設為鉛直方向、將XY平面設為水平面之XYZ正交座標系統。

如圖1及圖2所示，熱處理裝置100具備：移載傳送設備101，其用以將未處理之半導體晶圓W自外部搬入至裝置內，並且將處理完畢之半導體晶圓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，其對冷卻部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具備控制部3，該控制部3控制設置於上述各處理部之動作機構及搬送機器人150使其等進行半導體晶圓W之閃光加熱處理。

移載傳送設備101具備：負載埠110，其將複數個載體C並列載置；及交接機器人120，其自各載體C取出未處理之半導體晶圓W，並且將處理完畢之半導體晶圓W收納於各載體C。準確而言，於移載傳送設備101設置有3個負載埠，負載埠110係包含第1負載埠110a、第2負載埠110b及第3負載埠110c之總稱(於不特別區分3個負載埠之情形時簡稱為負載埠110)。3個負載埠之中，於第1負載埠110a及第2負載埠110b載置收容有成為製品之半導體晶圓W(以下，亦稱為產品晶圓W)之載體C。另一方面，第3負載埠110c係收容有虛設晶圓DW之虛設載體DC專用之負載埠。即，於第3負載埠110c僅載置虛設載體DC。

收容有未處理之半導體晶圓W之載體C及虛設載體DC由無人搬送車(AGV(Automatic Guided Vehicle，自動導引車輛)、OHT(Overhead Hoist Transfer，橋式行走式無人輸送車))等搬送並載置於負載埠110。又，收容有處理完畢之半導體晶圓W之載體C及虛設載體DC亦由無人搬送車自負載埠110運走。

又，於負載埠110中，以交接機器人120能夠對載體C及虛設載體DC進行任意之半導體晶圓W(或虛設晶圓DW)之放入取出之方式，載體C及虛設載體DC構成為如圖2之箭頭CU所示般能夠升降移動。再者，作為載體C及虛設載體DC之形態，除將半導體晶圓W收納於密閉空間之FOUP(front opening unified pod，前開式晶圓盒)以外，亦可為SMIF(Standard Mechanical Inter Face，標準機械界面)晶圓盒或將收納之半導體晶圓W暴露於外部氣體之OC(open cassette，開放式卡匣)。

又，交接機器人120能夠進行如圖1之箭頭120S所示之滑動移動、如箭頭120R所示之回轉動作及升降動作。藉此，交接機器人120對載體C及虛設載體DC進行半導體晶圓W之放入取出，並且對於對準部230及2個冷卻部130、140進行半導體晶圓W之交接。藉由交接機器人120對載體C(或虛設載體DC)進行之半導體晶圓W之放入取出係藉由手部121之滑動移動、及載體C之升降移動而進行。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之交接係藉由手部121之滑動移動、及交接機器人120之升降動作而進行。

對準部230係連接於沿Y軸方向之移載傳送設備101之側方而設置。對準部230係使半導體晶圓W於水平面內旋轉而朝向適於閃光加熱之方向之處理部。對準部230係於作為鋁合金製之殼體之對準腔室231之內部設置將半導體晶圓W以水平姿勢支持並使其旋轉之機構、及光學檢測於半導體晶圓W之周緣部形成之凹口或定向平面等之機構等而構成。

半導體晶圓W對於對準部230之交接由交接機器人120進行。以晶圓中心位於特定位置之方式將半導體晶圓W自交接機器人120交付給對準腔室231。於對準部230中，藉由將自移載傳送設備101接收之半導體晶圓W之中心部作為旋轉中心，使半導體晶圓W繞鉛直方向軸旋轉，並光學檢測凹口等，從而調整半導體晶圓W之朝向。朝向調整結束後之半導體晶圓W由交接機器人120自對準腔室231取出。

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。於該搬送腔室170之三個方向連通連接有熱處理部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係對進行了預加熱之半導體晶圓W照射來自氙閃光燈FL之閃光(flash light)而進行閃光加熱處理之基板處理部。關於該熱處理部160之構成，將在下文進一步敍述。

2個冷卻部130、140具備大致相同之構成。冷卻部130、140分別於作為鋁合金製之殼體之第1冷卻腔室131、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(均省略圖示)。該冷卻板藉由珀爾帖元件或冷卻水循環被調溫至10℃～15℃。由熱處理部160實施過閃光加熱處理之半導體晶圓W被搬入至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141並載置於該石英板而冷卻。

第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141均係於移載傳送設備101與搬送腔室170之間，與該等兩者連接。於第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141，形成設置有用以供搬入搬出半導體晶圓W之2個開口。第1冷卻腔室131之2個開口中之連接於移載傳送設備101之開口能夠藉由閘閥181而開閉。另一方面，第1冷卻腔室131之連接於搬送腔室170之開口能夠藉由閘閥183而開閉。即，第1冷卻腔室131與移載傳送設備101經由閘閥181而連接，第1冷卻腔室131與搬送腔室170經由閘閥183而連接。

於移載傳送設備101與第1冷卻腔室131之間進行半導體晶圓W之交接時，將閘閥181打開。又，於第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，將閘閥183打開。於閘閥181及閘閥183關閉時，第1冷卻腔室131之內部成為密閉空間。

又，第2冷卻腔室141之2個開口中之連接於移載傳送設備101之開口能夠藉由閘閥182而開閉。另一方面，第2冷卻腔室141之連接於搬送腔室170之開口能夠藉由閘閥184而開閉。即，第2冷卻腔室141與移載傳送設備101經由閘閥182而連接，第2冷卻腔室141與搬送腔室170經由閘閥184而連接。

於移載傳送設備101與第2冷卻腔室141之間進行半導體晶圓W之交接時，將閘閥182打開。又，於第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間進行半導體晶圓W之交接時，將閘閥184打開。於閘閥182及閘閥184關閉時，第2冷卻腔室141之內部成為密閉空間。

進而，冷卻部130、140分別具備向第1冷卻腔室131、第2冷卻腔室141供給潔淨氮氣之氣體供給機構、以及將腔室內之環境氣體排出之排氣機構。該等氣體供給機構及排氣機構亦可設為能夠分2個階段切換流量。

設置於搬送腔室170之搬送機器人150能夠以沿著鉛直方向之軸為中心如箭頭150R所示般回轉。搬送機器人150具有包含複數個臂部段之2個連桿機構，於該等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151a、151b。該等搬送手151a、151b係於上下隔開特定間距而配置，能夠藉由連桿機構分別獨立地於同一水平方向上直線地滑動移動。又，搬送機器人150藉由使設置有2個連桿機構之底座升降移動，而使2個搬送手151a、151b保持著隔開特定間距之狀態升降移動。

於搬送機器人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作為交接對象進行半導體晶圓W之交接(放入取出)時，首先，以2個搬送手151a、151b與交接對象對向之方式回轉，其後(或於回轉期間)升降移動使任一個搬送手位於與交接對象交接半導體晶圓W之高度。然後，使搬送手151a(151b)於水平方向上直線地滑動移動，而與交接對象進行半導體晶圓W之交接。

搬送機器人150與交接機器人120之半導體晶圓W之交接可經由冷卻部130、140進行。即，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亦作為用以於搬送機器人150與交接機器人120之間交接半導體晶圓W之通路發揮功能。具體而言，藉由搬送機器人150或交接機器人120中之另一者接收由其中一者交付給第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之半導體晶圓W由，而進行半導體晶圓W之交接。由搬送機器人150及交接機器人120構成將半導體晶圓W自載體C搬送至熱處理部160之搬送機構。

如上所述，在第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141與移載傳送設備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。進而，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，適當地將該等閘閥開閉。又，自氣體供給部亦向搬送腔室170及對準腔室231供給氮氣，並且藉由排氣部將其等內部之環境氣體排出(均省略圖示)。

其次，對熱處理部160之構成進行說明。圖3係表示熱處理部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；閃光燈罩5，其內置複數個閃光燈FL；及鹵素燈罩4，其內置複數個鹵素燈HL。於處理腔室6之上側設置有閃光燈罩5，並且於下側設置有鹵素燈罩4。又，熱處理部160具備：保持部7，其於處理腔室6之內部將半導體晶圓W以水平姿勢保持；及移載機構10，其於保持部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係於筒狀之腔室側部61之上下安裝石英製之腔室窗而構成。腔室側部61具有上下開口之大致筒形狀，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。構成處理腔室6之頂壁之上側腔室窗63係由石英形成之圓板形狀構件，作為使自閃光燈FL出射之閃光透過至處理腔室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亦係由石英形成之圓板形狀構件，作為使來自鹵素燈HL之光透過至處理腔室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之下側嵌入並以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。將處理腔室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。

藉由將反射環68、69安裝於腔室側部61，而於處理腔室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於處理腔室6之內壁面沿水平方向形成為圓環狀，並圍繞保持半導體晶圓W之保持部7。腔室側部61及反射環68、69係由強度與耐熱性優異之金屬材料(例如不鏽鋼)形成。

又，於腔室側部61，形成設置有用以對處理腔室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能夠藉由閘閥185而開閉。搬送開口部66連通連接於凹部62之外周面。因此，於閘閥185將搬送開口部66打開時，可自搬送開口部66通過凹部62將半導體晶圓W搬入至熱處理空間65、及自熱處理空間65將半導體晶圓W搬出。又，若閘閥185將搬送開口部66關閉，則處理腔室6內之熱處理空間65被設為密閉空間。

又，於處理腔室6之內壁上部形成設置有對熱處理空間65供給處理氣體之氣體供給孔81。氣體供給孔81形成設置於較凹部62更靠上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81經由呈圓環狀形成於處理腔室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連接於處理氣體供給源85。又，於氣體供給管83之路徑中途介插有閥84。若將閥84打開，則自處理氣體供給源85向緩衝空間82饋送處理氣體。流入至緩衝空間82之處理氣體以於流體阻力較氣體供給孔81小之緩衝空間82內擴散之方式流動，並自氣體供給孔81供給至熱處理空間65內。作為處理氣體，可使用氮氣(N₂ )等惰性氣體、或氫氣(H₂ )、氨氣(NH₃ )等反應性氣體(本實施形態中為氮氣)。

另一方面，於處理腔室6之內壁下部形成設置有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出孔86。氣體排出孔86形成設置於較凹部62更靠下側位置，亦可設置於反射環69。氣體排出孔86經由呈圓環狀形成於處理腔室6之側壁內部之緩衝空間87而連通連接於氣體排出管88。氣體排出管88連接於排氣機構190。又，於氣體排出管88之路徑中途介插有閥89。若將閥89打開，則熱處理空間65之氣體自氣體排出孔86經由緩衝空間87排出至氣體排出管88。再者，氣體供給孔81及氣體排出孔86亦可沿著處理腔室6之周向設置複數個，亦可為狹縫狀者。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之工廠之設施。

又，亦於搬送開口部66之前端連接有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出管191。氣體排出管191經由閥192而連接於排氣機構190。藉由打開閥192，而將處理腔室6內之氣體經由搬送開口部66排出。

圖4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均由石英形成。即，保持部7之整體係由石英形成。

基台環71係自圓環形狀缺失一部分而成之圓弧形狀之石英構件。該缺失部分係為了防止下述移載機構10之移載臂11與基台環71之干涉而設置。基台環71藉由載置於凹部62之底面而支持於處理腔室6之壁面(參照圖3)。於基台環71之上表面，沿著其圓環形狀之周向豎立設置有複數個連結部72(本實施形態中為4個)。連結部72亦為石英構件，藉由熔接而固著於基台環71。

基座74係由設置於基台環71之4個連結部72支持。圖5係基座74之俯視圖。又，圖6係基座74之剖視圖。基座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。即，保持板75具有較半導體晶圓W大之平面尺寸。

於保持板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之直徑大之內徑之圓環形狀構件。例如，於半導體晶圓W之直徑為

300 mm之情形時，導環76之內徑為

320 mm。導環76之內周設為自保持板75朝上方變寬般之傾斜面。導環76係由與保持板75相同之石英形成。導環76可熔接於保持板75之上表面，亦可藉由另外加工而成之銷等固定於保持板75。或者，亦可將保持板75與導環76加工成一體之構件。

將保持板75之上表面中較導環76更靠內側之區域設為保持半導體晶圓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，沿著與保持面75a之外周圓(導環76之內周圓)為同心圓之圓周上每隔30°豎立設置有共計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

300 mm，則該圓之直徑為

270 mm～

280 mm(本實施形態中為

270 mm)。各個基板支持銷77係由石英形成。複數個基板支持銷77可藉由熔接而設置於保持板75之上表面，亦可與保持板75加工成一體。

返回至圖4，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之周緣部藉由熔接而固著。即，基座74與基台環71藉由連結部72而固定地連結。藉由將此種保持部7之基台環71支持於處理腔室6之壁面，而將保持部7安裝於處理腔室6。在保持部7安裝於處理腔室6之狀態下，基座74之保持板75成為水平姿勢(法線與鉛直方向一致之姿勢)。即，保持板75之保持面75a成為水平面。

被搬入至處理腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置並保持於安裝在處理腔室6之保持部7之基座74上。此時，半導體晶圓W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之上端部接觸於半導體晶圓W之下表面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，故而可藉由12個基板支持銷77將半導體晶圓W以水平姿勢支持。

又，半導體晶圓W係自保持板75之保持面75a隔開特定間隔地由複數個基板支持銷77支持。相較於基板支持銷77之高度，導環76之厚度更大。因此，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藉由導環76得以防止。

又，如圖4及圖5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係為了供端緣部輻射溫度計20(參照圖3)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。即，端緣部輻射溫度計20經由開口部78接收自保持於基座74之半導體晶圓W之下表面放射之光，而測定該半導體晶圓W之溫度。進而，於基座74之保持板75，穿設有為了進行半導體晶圓W之交接而供下述移載機構10之頂起銷12貫通之4個貫通孔79。

圖7係移載機構10之俯視圖。又，圖8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設為如沿著大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各個移載臂11豎立設置有2根頂起銷12。各移載臂11能夠藉由水平移動機構13而旋動。水平移動機構13使一對移載臂11於對保持部7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)、與俯視下不和保持於保持部7之半導體晶圓W重疊之退避位置(圖7之二點鏈線位置)之間水平移動。移載動作位置為基座74之下方，退避位置較基座74更靠外側。作為水平移動機構13，可為藉由個別之馬達使各移載臂11分別旋動者，亦可為使用連桿機構並藉由1個馬達使一對移載臂11連動地旋動者。

又，一對移載臂11藉由升降機構14而與水平移動機構13一同升降移動。若升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置上升，則共計4根頂起銷12通過穿設於基座74之貫通孔79(參照圖4、5)，頂起銷12之上端自基座74之上表面突出。另一方面，若升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置下降而將頂起銷12自貫通孔79拔出，且水平移動機構13使一對移載臂11以張開之方式移動，則各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置為保持部7之基台環71之正上方。由於基台環71載置於凹部62之底面，故而移載臂11之退避位置成為凹部62之內側。再者，構成為於移載機構10之設置有驅動部(水平移動機構13及升降機構14)之部位附近亦設置有省略圖示之排氣機構，而將移載機構10之驅動部周邊之環境氣體排出至處理腔室6之外部。

返回至圖3，熱處理部160具備端緣部輻射溫度計(邊緣高溫計)20及中央部輻射溫度計(中央高溫計)25之2個輻射溫度計。如上所述，端緣部輻射溫度計20係經由基座74之開口部78接收自半導體晶圓W之下表面放射之紅外光，根據該紅外光之強度測定半導體晶圓W之溫度的晶圓溫度計。另一方面，中央部輻射溫度計25係接收自基座74之中央部放射之紅外光，根據該紅外光之強度測定基座74之溫度的基座溫度計。再者，出於圖示之方便，於圖3中將端緣部輻射溫度計20及中央部輻射溫度計25記載於處理腔室6之內部，但其等均安裝於處理腔室6之外壁面，通過設置於外壁面之貫通孔接收紅外光。

設置於處理腔室6之上方之閃光燈罩5係於殼體51之內側具備包含複數根(本實施形態中為30根)氙閃光燈FL之光源、及以覆蓋該光源之上方之方式設置之反射器52而構成。又，於閃光燈罩5之殼體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光燈罩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。藉由將閃光燈罩5設置於處理腔室6之上方，從而燈光放射窗53與上側腔室窗63相對向。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分別為具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，且以各自之長度方向沿著保持於保持部7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成平面狀。由此，由閃光燈FL之排列形成之平面亦為水平面。

氙閃光燈FL具備：棒狀之玻璃管(放電管)，其於內部封入有氙氣，並於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。由於氙氣為電性絕緣體，故而即便電容器中儲存有電荷，在通常狀態下電流亦不會於玻璃管內流動。然而，於對觸發電極施加高電壓而破壞了絕緣之情形時，蓄積於電容器之電流會瞬間流至玻璃管內，藉由此時氙原子或者氙分子之激發而發出光。此種氙閃光燈FL具有如下特徵：由於預先蓄積於電容器之靜電能量被轉換為0.1毫秒至100毫秒之極短光脈衝，故而與如鹵素燈HL般連續點亮之光源相比能夠照射極強之光。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之發光時間可根據對閃光燈FL進行電力供給之燈電源之線圈常數進行調整。

又，反射器52係於複數個閃光燈FL之上方以覆蓋其等整體之方式設置。反射器52之基本功能係將自複數個閃光燈FL出射之閃光反射至熱處理空間65之側。反射器52係由鋁合金板形成，其表面(面向閃光燈FL之側之面)藉由噴砂處理而被實施粗面化加工。

設置於處理腔室6之下方之鹵素燈罩4於殼體41之內側內置有複數根(本實施形態中為40根)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對熱處理空間65進行光照射。

圖9係表示複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。於本實施形態中，於上下2段各配設有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。上段、下段均為20根鹵素燈HL以各自之長度方向沿著保持於保持部7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。由此，上段、下段均為由鹵素燈HL之排列形成之平面為水平面。

又，如圖9所示，上段、下段均為相較於與保持於保持部7之半導體晶圓W之中央部對向之區域，與周緣部對向之區域中之鹵素燈HL之配設密度更高。即，上下段均為相較於燈排列之中央部，周緣部之鹵素燈HL之配設間距更短。因此，可對在藉由來自鹵素燈HL之光照射進行加熱時容易產生溫度下降之半導體晶圓W之周緣部照射更多光量。

又，由上段之鹵素燈HL構成之燈群與由下段之鹵素燈HL構成之燈群以呈格子狀交叉之方式排列。即，以上段之各鹵素燈HL之長度方向與下段之各鹵素燈HL之長度方向正交之方式，配設有共計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中導入微量之鹵素元素(碘、溴等)所得之氣體。藉由導入鹵素元素，能夠抑制燈絲之折損，並且將燈絲之溫度設定為高溫。因此，鹵素燈HL具有與通常之白熾燈相比壽命長且可連續照射強光之特性。即，鹵素燈HL係連續發光至少1秒以上之連續點亮燈。又，鹵素燈HL由於為棒狀燈，故而壽命長，藉由將鹵素燈HL沿著水平方向配置，而成為對上方之半導體晶圓W之放射效率優異者。

又，於鹵素燈罩4之殼體41內，亦於2段鹵素燈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出射之光向熱處理空間65側反射。

控制部3控制設置於熱處理裝置100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)、及預先記憶有控制用軟體或資料等之磁碟。藉由控制部3之CPU執行特定之處理程式而進行熱處理裝置100中之處理。再者，圖1中，於移載傳送設備101內示出了控制部3，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。

除上述構成以外，為了防止於半導體晶圓W之熱處理時因自鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能而引起之鹵素燈罩4、閃光燈罩5及處理腔室6之過度溫度上升，熱處理部160還具備各種冷卻用構造。例如，於處理腔室6之壁體設置有水冷管(省略圖示)。又，鹵素燈罩4及閃光燈罩5設為於內部形成氣流而進行排熱之空氣冷卻構造。又，亦向上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙供給空氣，將閃光燈罩5及上側腔室窗63冷卻。

其次，對本發明之熱處理裝置100之處理動作進行說明。此處，對針對成為製品之半導體晶圓(產品晶圓)W進行之通常處理動作進行說明後，對使用了虛設晶圓DW之調溫處理進行說明。成為處理對象之半導體晶圓W係藉由離子注入法而添加有雜質(離子)之半導體基板。藉由利用熱處理裝置100進行之閃光照射加熱處理(退火)而執行該雜質之活化。

首先，將被注入有雜質之未處理之半導體晶圓W在複數片收容於載體C之狀態下載置於移載傳送設備101之第1負載埠110a或第2負載埠110b。然後，交接機器人120自載體C將未處理之半導體晶圓W逐片取出，並搬入至對準部230之對準腔室231。於對準腔室231中，藉由使半導體晶圓W以其中心部為旋轉中心於水平面內繞鉛直方向軸旋轉，光學地檢測凹口等，從而調整半導體晶圓W之朝向。

其次，移載傳送設備101之交接機器人120將被調整過朝向之半導體晶圓W自對準腔室231取出，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。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由搬送機器人150搬出至搬送腔室170。於將未處理之半導體晶圓W自移載傳送設備101經由第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141移送至搬送腔室170時，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141作為用於半導體晶圓W之交接之通路發揮功能。

將半導體晶圓W取出後之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式回轉。繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，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，於先前之加熱處理完畢之半導體晶圓W存在於處理腔室6之情形時，藉由搬送手151a、151b中之一者將加熱處理後之半導體晶圓W取出後，將未處理之半導體晶圓W搬入至處理腔室6進行晶圓更換。其後，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。

於藉由鹵素燈HL對搬入至處理腔室6之半導體晶圓W進行預加熱後，藉由來自閃光燈FL之閃光照射進行閃光加熱處理。藉由該閃光加熱處理進行注入至半導體晶圓W之雜質之活化。

於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。將半導體晶圓W取出後之搬送機器人150以自處理腔室6朝向第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之方式回轉。又，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間關閉。

其後，搬送機器人150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，於該半導體晶圓W在加熱處理前經過第1冷卻腔室131而來之情形時，於加熱處理後亦將該半導體晶圓W搬入至第1冷卻腔室131，於加熱處理前經過第2冷卻腔室141而來之情形時，於加熱處理後亦將該半導體晶圓W搬入至第2冷卻腔室141。於第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整體之溫度相對較高，故而將其於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中冷卻至常溫附近。

於經過特定之冷卻處理時間後，交接機器人120將冷卻後之半導體晶圓W自第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141搬出，並返還至載體C。當載體C中收容有特定片數之處理完畢半導體晶圓W時，將該載體C自移載傳送設備101之第1負載埠110a或第2負載埠110b搬出。

繼續對熱處理部160中之加熱處理進行說明。於將半導體晶圓W搬入至處理腔室6之前，打開用以供氣之閥84，並且打開排氣用之閥89、192而開始對處理腔室6內進行供氣排氣。若打開閥84，則自氣體供給孔81向熱處理空間65供給氮氣。又，若打開閥89，則自氣體排出孔86排出處理腔室6內之氣體。藉此，自處理腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣流向下方，且自熱處理空間65之下部排出。

又，藉由打開閥192，而亦自搬送開口部66排出處理腔室6內之氣體。進而，藉由省略圖示之排氣機構亦將移載機構10之驅動部周邊之環境氣體排出。再者，於熱處理部160中之半導體晶圓W之熱處理時將氮氣持續供給至熱處理空間65，其供給量根據處理步驟而適當變更。

繼而，閘閥185打開而將搬送開口部66打開，藉由搬送機器人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151a(或搬送手151b)進入至保持部7之正上方位置後停止。然後，移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動至移載動作位置並上升，藉此頂起銷12通過貫通孔79自基座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。

未處理之半導體晶圓W載置於頂起銷12之後，搬送機器人150使搬送手151a自熱處理空間65退出，藉由閘閥185將搬送開口部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被交接至保持部7之基座74並以水平姿勢自下方被保持。半導體晶圓W由豎立設置於保持板75上之複數個基板支持銷77支持而保持於基座74。又，半導體晶圓W係將完成圖案形成且注入有雜質之正面作為上表面而保持於保持部7。於由複數個基板支持銷77支持之半導體晶圓W之背面(與正面為相反側之主面)與保持板75之保持面75a之間形成特定之間隔。下降至基座74之下方之一對移載臂11藉由水平移動機構13而退避至退避位置、即凹部62之內側。

於藉由保持部7之基座74將半導體晶圓W以水平姿勢自下方保持之後，40根鹵素燈HL同時點亮而開始預加熱(輔助加熱)。自鹵素燈HL出射之鹵素光透過由石英形成之下側腔室窗64及基座74而自半導體晶圓W之下表面進行照射。半導體晶圓W因受到來自鹵素燈HL之光照射而被預加熱，從而溫度上升。再者，由於移載機構10之移載臂11已退避至凹部62之內側，故而不會妨礙鹵素燈HL之加熱。

於利用鹵素燈HL進行預加熱時，半導體晶圓W之溫度由端緣部輻射溫度計20測定。即，端緣部輻射溫度計20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放射之紅外光而測定升溫中之晶圓溫度。所測定之半導體晶圓W之溫度被傳達至控制部3。控制部3一面監視藉由來自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否已達到特定之預加熱溫度T1，一面控制鹵素燈HL之輸出。即，控制部3基於端緣部輻射溫度計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之輸出進行反饋控制。預加熱溫度T1設為600℃至800℃左右，於該溫度範圍內不存在半導體晶圓W中所添加之雜質因熱而擴散之虞(本實施形態中為700℃)。

於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之後，控制部3將半導體晶圓W暫時維持於該預加熱溫度T1。具體而言，於藉由端緣部輻射溫度計20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之溫度大致維持於預加熱溫度T1。

藉由利用此種鹵素燈HL進行預加熱，而使半導體晶圓W整體均勻地升溫至預加熱溫度T1。於利用鹵素燈HL進行預加熱之階段，有更容易產生散熱之半導體晶圓W之周緣部之溫度較中央部下降更快之傾向，但鹵素燈罩4中之鹵素燈HL之配設密度係相較於與半導體晶圓W之中央部對向之區域而言與周緣部對向之區域更高。因此，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，從而能夠使預加熱階段中之半導體晶圓W之面內溫度分佈均勻。

於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1且經過特定時間之時點，閃光燈FL對半導體晶圓W之表面進行閃光照射。此時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接往向處理腔室6內，另一部分暫且由反射器52反射之後再往向處理腔室6內，藉由該等閃光之照射進行半導體晶圓W之閃光加熱。

閃光加熱係藉由來自閃光燈FL之閃光(flash light)照射而進行，故而可使半導體晶圓W之表面溫度於短時間內上升。即，自閃光燈FL照射之閃光係將預先蓄積於電容器之靜電能量轉換為極短之光脈衝而得之照射時間為0.1毫秒以上100毫秒以下左右之極短且強烈之閃光。而且，藉由來自閃光燈FL之閃光照射而被閃光加熱之半導體晶圓W之表面溫度瞬間上升至1000℃以上之處理溫度T2，使注入至半導體晶圓W之雜質活化之後，表面溫度急速下降。如此，於閃光加熱中，可使半導體晶圓W之表面溫度於極短時間內升降，故而可一面抑制注入至半導體晶圓W之雜質因熱而擴散一面進行雜質之活化。再者，雜質之活化所需之時間與其熱擴散所需之時間相比極短，故而即便為0.1毫秒至100毫秒左右之不會產生擴散之短時間，亦可完成活化。

於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之溫度由端緣部輻射溫度計20測定，其測定結果被傳達至控制部3。控制部3根據端緣部輻射溫度計20之測定結果監視半導體晶圓W之溫度是否已下降至特定溫度。而且，於半導體晶圓W之溫度下降至特定以下之後，移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動至移載動作位置後上升，藉此頂起銷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，藉由閘閥185將之前一直關閉之搬送開口部66打開，藉由搬送機器人150之搬送手151b(或搬送手151a)將載置於頂起銷12上之處理後之半導體晶圓W搬出。搬送機器人150使搬送手151b進入至由頂起銷12頂起之半導體晶圓W之正下方位置後停止。然後，一對移載臂11下降，藉此將閃光加熱後之半導體晶圓W交付於搬送手151b並載置。其後，搬送機器人150使搬送手151b自處理腔室6退出而將處理後之半導體晶圓W搬出。

且說典型而言，半導體晶圓W之處理係以批次為單位進行。所謂批次係指成為於相同條件下進行相同內容之處理之對象的1組半導體晶圓W。於本實施形態之熱處理裝置100中，構成批次之複數片(例如25片)半導體晶圓W亦被收容於1個載體C並載置於移載傳送設備101之第1負載埠110a或第2負載埠110b，自該載體C將半導體晶圓W逐片依序搬入至處理腔室6而進行加熱處理。

此處，於許久未進行處理之熱處理裝置100中開始批次處理之情形時，將批次之最初之半導體晶圓W搬入至大致室溫之處理腔室6而進行預加熱及閃光加熱處理。此種情形例如係於維護後熱處理裝置100啟動後對最初之批次進行處理之情形、或對先前批次進行處理之後經過了長時間之情形等。於加熱處理時，自升溫後之半導體晶圓W向基座74等腔室內構造物產生熱傳導，故而初期為室溫之基座74會隨著半導體晶圓W之處理片數增加而逐漸蓄熱從而升溫。又，自鹵素燈HL出射之紅外光之一部分被下側腔室窗64吸收，故而隨著半導體晶圓W之處理片數增加，下側腔室窗64之溫度亦逐漸上升。

而且，於進行約10片半導體晶圓W之加熱處理時，基座74及下側腔室窗64之溫度達到固定之穩定溫度。於已達到穩定溫度之基座74中，自半導體晶圓W向基座74之導熱量、與來自基座74之散熱量均衡。於基座74之溫度達到穩定溫度之前，來自半導體晶圓W之導熱量多於來自基座74之散熱量，故而隨著半導體晶圓W之處理片數增加，基座74之溫度逐漸蓄熱從而上升。相對於此，於基座74之溫度達到穩定溫度之後，來自半導體晶圓W之導熱量與來自基座74之散熱量均衡，故而基座74之溫度維持於固定之穩定溫度。再者，所謂穩定溫度係在不將基座74等腔室內構造物預熱的情況下，於處理腔室6內對批次之複數片半導體晶圓W連續進行加熱處理，藉此，基座74等之溫度上升成為固定時之該基座74等之溫度。又，於下側腔室窗64之溫度達到穩定溫度之後，下側腔室窗64自鹵素燈HL之照射光吸收之熱量與自下側腔室窗64釋放之熱量均衡，故而下側腔室窗64之溫度亦維持於固定之穩定溫度。

如此，若於室溫之處理腔室6內開始處理，則對於批次初期之半導體晶圓W與中途搬入之半導體晶圓W，存在因處理腔室6之構造物之溫度不同而導致溫度歷程變得不均一之問題。又，對於初期之半導體晶圓W，由於由低溫之基座74支持而進行閃光加熱處理，故而亦存在晶圓產生翹曲之情況。因此，於開始製品批次之處理之前，實施虛設運轉(虛設處理)，即，將並非處理對象之虛設晶圓DW搬入至處理腔室6內，進行加熱處理使基座74等腔室內構造物升溫至穩定溫度。藉由對10片左右之虛設晶圓DW進行加熱處理，能夠使基座74等腔室內構造物升溫至穩定溫度。此種虛設處理不僅於室溫之處理腔室6內開始處理之情形時執行，而且亦於變更預加熱溫度T1或處理溫度T2之情形時執行。

此處，於與先行批次相比使後續批次之預加熱溫度T1或處理溫度T2升高之情形時，可藉由將虛設晶圓DW支持於基座74並進行加熱之上述虛設處理而使基座74升溫至穩定溫度。然而，於與先行批次相比使後續批次之預加熱溫度T1或處理溫度T2降低之情形時，藉由如上所述之虛設處理無法使基座74之溫度下降。因此，於本實施形態中，以如下方式使基座74之溫度下降。再者，由於處理腔室6之壁體藉由水冷管予以水冷，上側腔室窗63亦予以空氣冷卻，故而相對較快地降溫，但設置於處理腔室6內之基座74無法自外部進行冷卻，故而降溫需要時間。

圖10係表示使用了虛設晶圓DW之基座74之調溫順序之流程圖。虛設晶圓DW係與成為製品之半導體晶圓W相同之圓板形狀之矽晶圓，具有與半導體晶圓W相同之尺寸及形狀。但，未對虛設晶圓DW實施圖案形成或離子注入。即，虛設晶圓DW係所謂之裸晶圓。又，虛設載體DC之形態本身與收容成為製品之半導體晶圓W之載體C相同，於本實施形態中為FOUP。但，虛設載體DC係僅收容虛設晶圓DW之虛設晶圓DW專用之載體。

首先，待機至先行批次之最後之半導體晶圓W之處理結束(步驟S1)。先行批次之處理中，基座74等腔室內構造物之溫度維持於該先行批次中之穩定溫度。

於先行批次之最後之半導體晶圓W之處理結束後，後續批次之預加熱溫度T1或處理溫度T2較先行批次更低且穩定溫度下降之情形時，進入步驟S2開始虛設晶圓DW之搬送。具體而言，交接機器人120自載置於第3負載埠110c之虛設載體DC取出虛設晶圓DW，並將其搬入至冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中進行虛設晶圓DW之冷卻處理(步驟S3)。

第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之冷卻板被調溫至10℃～15℃。因此，於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中，虛設晶圓DW被冷卻至室溫(20℃～25℃)以下。

其次，於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中被冷卻至室溫以下之虛設晶圓DW由搬送機器人150搬出至搬送腔室170。已取出虛設晶圓DW之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式回轉。繼而，閘閥185將處理腔室6與搬送腔室170之間打開，搬送機器人150將虛設晶圓DW搬入至處理腔室6。

虛設晶圓DW向處理腔室6之搬入動作與上述半導體晶圓W之搬入動作相同。即，藉由移載機構10將虛設晶圓DW自搬送機器人150之搬送手151a(或搬送手151b)交接至基座74。冷卻後之虛設晶圓DW以水平姿勢載置並支持於基座74(步驟S4)。

藉由將冷卻後之虛設晶圓DW載置於基座74，而產生自升溫至先行批次中之穩定溫度附近之基座74向虛設晶圓DW之熱傳導，結果藉由虛設晶圓DW將基座74冷卻。藉此，基座74之溫度自先行批次中之穩定溫度下降。於基座74例如載置虛設晶圓DW45秒以上。於虛設晶圓DW載置於基座74後經過特定時間之後，將該虛設晶圓DW自處理腔室6搬出。此時之動作亦與上述半導體晶圓W之搬出動作相同。即，藉由搬送機構10將虛設晶圓DW自基座74交接至搬送機器人150。

接收虛設晶圓DW後之搬送機器人150將該虛設晶圓DW自處理腔室6搬出至搬送腔室170。繼而，搬送機器人150以自處理腔室6朝向第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之方式回轉，將虛設晶圓DW搬入至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141。然後，交接機器人120自第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141將虛設晶圓DW搬出，放回至載置於第3負載埠110c之虛設載體DC。以此方式利用1片虛設晶圓DW進行基座74之降溫處理。

其次，於藉由中央部輻射溫度計25測定之基座74之溫度未下降至進行後續批次之熱處理時之穩定溫度之情形時，自步驟S5返回至步驟S2，重複進行步驟S2至步驟S4之處理。即，自虛設載體DC取出新的虛設晶圓DW，於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中將其冷卻，並載置於處理腔室6內之基座74。然後，藉由該虛設晶圓DW使基座74之溫度進一步下降。

另一方面，於藉由中央部輻射溫度計25測定之基座74之溫度下降至進行後續批次之熱處理時之穩定溫度之情形時，自步驟S5進入步驟S6，開始後續批次之最初之半導體晶圓W之處理。該處理內容如上所述。即，利用虛設晶圓DW反覆冷卻基座74直至基座74之溫度下降至後續批次之穩定溫度為止。由於基座74之溫度已下降至後續批次之穩定溫度，故而關於構成該後續批次之所有半導體晶圓W，能夠使熱處理歷程均一。

於本實施形態中，於自先行批次向後續批次移行時基座74等之穩定溫度下降之情形時，將冷卻至室溫以下之虛設晶圓DW載置於基座74，使基座74之溫度下降至後續批次之穩定溫度。因此，與自然冷卻相比，能夠使基座74之溫度迅速下降。其結果，可提前開始後續批次之處理，從而能夠抑制產能之下降。

又，虛設晶圓DW由第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141冷卻至室溫以下。第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141本來係用以冷卻閃光加熱處理後之半導體晶圓W者，利用其將虛設晶圓DW冷卻。即，於本實施形態中，不設置用以冷卻虛設晶圓DW之新的專用處理部，而是挪用既有之處理部冷卻虛設晶圓DW而使基座74之溫度下降。

以上，對本發明之實施形態進行了說明，但該發明可於不脫離其主旨之限度內除上述情形以外進行各種變更。例如，於上述實施形態中，虛設晶圓DW為裸矽晶圓，但並不限定於此，作為虛設晶圓DW，只要為熱傳導性及熱容量優異之素材之基板即可。例如，虛設晶圓DW亦可為碳化矽(SiC)或陶瓷晶圓。

又，亦可藉由搬送機器人150使虛設晶圓DW於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141與處理腔室6之間往復移動，而將基座74冷卻。即，亦可於基座74冷卻後不將搬入至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之虛設晶圓DW放回至虛設載體DC而是再次冷卻後再次搬入至處理腔室6並載置於基座74，使基座74降溫。

又，於上述實施形態中，於閃光燈罩5具備30根閃光燈FL，但並不限定於此，閃光燈FL之根數可設為任意數量。又，閃光燈FL並不限定於氙閃光燈，亦可為氪閃光燈。又，鹵素燈罩4中具備之鹵素燈HL之根數亦並不限定於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秒以上之連續點亮燈來進行半導體晶圓W之預加熱，但並不限定於此，亦可代替鹵素燈HL而使用放電型之電弧燈(例如氙氣電弧燈)作為連續點亮燈進行預加熱。

又，成為由熱處理裝置100進行處理之對象之基板並不限定於半導體晶圓，亦可為用於液晶顯示裝置等平板顯示器之玻璃基板或太陽電池用之基板。

又，本發明之熱處理裝置並不限定於閃光燈退火裝置，亦可為使用了連續點亮燈之RTP(Rapid thermal processing，高速熱處理)裝置或使用加熱板加熱基板之裝置。

3:控制部 4:鹵素燈罩 5:閃光燈罩 6:處理腔室 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 20:端緣部輻射溫度計 25:中央部輻射溫度計 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 68:反射環 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:氣體排出孔 87:緩衝空間 88:氣體排出管 89:閥 100:熱處理裝置 101:移載傳送設備 110:負載埠 110a:第1負載埠 110b:第2負載埠 110c:第3負載埠 120:交接機器人 121:手部 130:冷卻部 131:第1冷卻腔室 140:冷卻部 141:第2冷卻腔室 150:搬送機器人 151a:搬送手 151b:搬送手 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:氣體排出管 192:閥 230:對準部 231:對準腔室 C:載體 DC:虛設載體 DW:虛設晶圓 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俯視圖。 圖2係圖1之熱處理裝置之前視圖。 圖3係表示熱處理部之構成之縱剖視圖。 圖4係表示保持部之整體外觀之立體圖。 圖5係基座之俯視圖。 圖6係基座之剖視圖。 圖7係移載機構之俯視圖。 圖8係移載機構之側視圖。 圖9係表示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。 圖10係表示使用了虛設晶圓之基座之調溫順序之流程圖。

Claims (4)

1. 一種熱處理方法，其特徵在於：其係對基板進行熱處理者，且包括：加熱步驟，其係於腔室內自加熱源對載置於基座之基板進行加熱；冷卻步驟，其係冷卻虛設晶圓；及調溫步驟，其係於上述加熱步驟結束後，將上述冷卻步驟中被冷卻之上述虛設晶圓載置於上述基座，使上述基座之溫度下降，其中於上述調溫步驟中，使上述基座之溫度下降至進行上述基板之後續批次之熱處理時上述基座溫度成為固定之穩定溫度。
2. 如請求項1之熱處理方法，其中於上述冷卻步驟中，將上述虛設晶圓冷卻至室溫以下。
3. 一種熱處理裝置，其特徵在於：其係對基板進行熱處理者，且具備：腔室，其收容基板；基座，其於上述腔室內載置上述基板；加熱源，其將載置於上述基座之上述基板加熱；冷卻部，其冷卻虛設晶圓；及搬送部，其將上述虛設晶圓自上述冷卻部搬送至上述腔室；其中對上述基板進行之加熱處理結束後，將由上述冷卻部冷卻之上述虛設晶圓載置於上述基座，使上述基座之溫度下降，並且 對上述基板進行之加熱處理結束後，使上述基座之溫度下降至進行上述基板之後續批次之熱處理時上述基座溫度成為固定之穩定溫度。
4. 如請求項3之熱處理裝置，其中上述冷卻部將上述虛設晶圓冷卻至室溫以下。

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