TWI726254B - 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 PDFInfo
- Publication number
- TWI726254B TWI726254B TW107139252A TW107139252A TWI726254B TW I726254 B TWI726254 B TW I726254B TW 107139252 A TW107139252 A TW 107139252A TW 107139252 A TW107139252 A TW 107139252A TW I726254 B TWI726254 B TW I726254B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- light
- quartz window
- intensity
- window
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 172
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 172
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 75
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 129
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 abstract description 90
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 abstract description 90
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 30
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 abstract description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 132
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 35
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 13
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 206010019909 Hernia Diseases 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003570 air Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L barium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ba+2] OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with 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
- H01L21/02—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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
本發明提供一種不停止裝置而能即時確認石英窗之污染之熱處理裝置及熱處理方法。
當腔室6內不存在半導體晶圓時，鹵素燈HL點亮。自鹵素燈HL出射之光依序透過石英之下側腔室窗64及上側腔室窗63並由分光光度計91接收。分光光度計91測定透過光之分光強度。判定部31藉由將所測得之透過光之分光強度與未發生污染時之基準強度比較，而判定下側腔室窗64及上側腔室窗63有無污染。又，藉由分光光度計92監視鹵素燈HL之經時劣化。
Description
本發明係關於一種藉由對半導體晶圓等薄板狀精密電子基板(以下，簡稱為「基板」)照射光，而將該基板加熱之熱處理裝置及熱處理方法。
於半導體元件之製程中，極短時間內將半導體晶圓加熱之閃光燈退火(FLA)備受關注。閃光燈退火係藉由使用疝氣閃光燈(以下，簡稱「閃光燈」時即意指疝氣閃光燈)對半導體晶圓之正面照射閃光，而僅使半導體晶圓之正面於極短時間(數毫秒以下)內升溫的熱處理技術。
疝氣閃光燈之放射分光分佈為紫外線區域至近紅外線區域，波長較先前之鹵素燈短，與矽之半導體晶圓之基本吸收帶大體一致。因此，自疝氣閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，透過光較少，從而能使半導體晶圓急速升溫。又，亦已判明：若為數毫秒以下之極短時間之閃光照射，則能僅使半導體晶圓之正面附近選擇性地升溫。
此種閃光燈退火應用於需要在極短時間內加熱之處理，例如較典型為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注入有雜質之半導體晶圓之正面照射閃光，則能將該半導體晶圓之正面於極短時間內升溫至活化溫度，能不使雜質較深擴散而僅執行雜質活化。
於專利文獻1中，揭示了一種閃光燈退火裝置，其藉由配置於腔室之下方之鹵素燈，將半導體晶圓預加熱後，自配置於腔室之上方之閃光燈對半導體晶圓之正面照射閃光。專利文獻1所揭示之閃光燈退火裝置中，於收容半導體晶圓之腔室之上下設置有石英製之腔室窗，而自閃光燈經由上側腔室窗進行閃光照射，自鹵素燈經由下側腔室窗進行光照射。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-58668號公報
[發明所欲解決之問題]
於閃光燈退火裝置中，作為處理對象之半導體晶圓上大多形成有元件圖案並且成膜有各種膜。若將此種半導體晶圓置於腔室內加熱，則膜之一部分會藉由熔解或燃燒而飛散，污染腔室。尤其是，於最近之最先進元件之製造步驟中，膜之低熔點化發展，加熱處理時之腔室污染成為顯著問題。
若於閃光燈退火裝置中發生腔室污染，則上下石英窗會受到污染，從而透過率下降，因此自閃光燈及鹵素燈到達半導體晶圓之光之強度降低。石英窗之污染隨著半導體晶圓之處理片數增加而累積，若石英窗之污染以某種程度進展，則於加熱處理時會引發光強度之降低，從而半導體晶圓達不到目標溫度而成為處理不良。因此，於石英窗之污染進展至一定程度以上時，需實施維護，清掃石英窗。
於先前之閃光燈退火裝置中，藉由肉眼確認或監視處理後之薄片電阻值而管理石英窗之污染狀況。但肉眼確認需停止閃光燈退火裝置而進行，因此會產生停工時間增加之問題。又，薄片電阻值之監視係事後確認石英窗之污染，因此於結果判明前之期間，會產生白白成為處理不良之半導體晶圓。
本發明鑒於上述問題，以提供一種不停止裝置而能即時確認石英窗之污染之熱處理裝置及熱處理方法為目的。
[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裝置，其藉由對基板照射光而將該基板加熱，其特徵在於具備：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；石英窗，其設置於上述腔室；光源，其經由上述石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；光測定部，其接收自上述光源出射且透過上述石英窗之光，測定該光之強度；及判定部，其基於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述石英窗有無污染。
又，技術方案2之發明係如技術方案1之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述石英窗未被污染時，上述光源點亮，將上述光測定部所接收之光之強度作為基準強度，且上述判定部根據藉由上述光測定部獲得之測定強度與上述基準強度之比較，判定上述石英窗有無污染。
又，技術方案3之發明係如技術方案1或2之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且上述光測定部接收自上述連續點亮燈出射且透過上述第1石英窗及上述第2石英窗之光，測定該光之強度，上述判定部基於上述連續點亮燈點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
又，技術方案4之發明係如技術方案3之發明之熱處理裝置，其特徵在於：進而具備光源監視部，該光源監視部直接接收自上述連續點亮燈出射之光，測定該光之強度。
又，技術方案5之發明係如技術方案3之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述判定部基於上述光測定部所接收之光之可見光區域之分光強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
又，技術方案6之發明係如技術方案1或2之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且上述光測定部接收在基板被保持於上述保持部之狀態下自上述閃光燈出射且透過上述第1石英窗並經上述基板反射之光，測定該光之強度，上述判定部基於在基板被保持於上述保持部之狀態下上述閃光燈點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述第1石英窗有無污染。
又，技術方案7之發明係一種熱處理方法，其係藉由對基板照射光而將該基板加熱，其特徵在於具備：照射步驟，其係自光源經由上述石英窗，對在設置有石英窗之腔室內保持於保持部之基板照射光；光強度測定步驟，其係由光測定部接收自上述光源出射且透過上述石英窗之光，測定該光之強度；及判定步驟，其係基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述石英窗有無污染。
又，技術方案8之發明係如技術方案7之發明之熱處理方法，其特徵在於：上述石英窗未被污染時，上述光源點亮，將上述光測定部所接收之光之強度作為基準強度，且於上述判定步驟中，根據上述光強度測定步驟中測得之光之強度與上述基準強度之比較，判定上述石英窗有無污染。
又，技術方案9之發明係如技術方案7或8之發明之熱處理方法，其特徵在於：上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且於上述光強度測定步驟中，上述光測定部接收自上述連續點亮燈出射且透過上述第1石英窗及上述第2石英窗之光，測定該光之強度；於上述判定步驟中，基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
又，技術方案10之發明係如技術方案9之發明之熱處理方法，其特徵在於：進而具備光源監視步驟，該光源監視步驟係直接接收自上述連續點亮燈出射之光，測定該光之強度。
又，技術方案11之發明係如技術方案9之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述判定步驟中，基於上述光測定部所接收之光之可見光區域之分光強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
又，技術方案12之發明係如技術方案7或8之發明之熱處理方法，其特徵在於：上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且於上述光強度測定步驟中，上述光測定部接收在基板被保持於上述保持部之狀態下自上述閃光燈出射且透過上述第1石英窗並經上述基板反射之光，測定該光之強度；於上述判定步驟中，基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述第1石英窗有無污染。
[發明之效果]
根據技術方案1至技術方案6之發明，基於自光源出射且透過石英窗之光之強度，判定石英窗有無污染，因此無需以肉眼確認石英窗之污染，不停止裝置而能即時確認石英窗之污染。
尤其是，根據技術方案4之發明，進而具備光源監視部，該光源監視部直接接收自連續點亮燈出射之光，測定該光之強度，因此能監視連續點亮燈之經時劣化。
尤其是，根據技術方案5之發明，基於光測定部所接收之光之可見光區域之分光強度，判定第1石英窗及第2石英窗有無污染，因此能更準確地確認會阻礙自閃光燈照射之光之污染。
根據技術方案7至技術方案12之發明，基於自光源出射且透過石英窗之光之強度，判定石英窗有無污染，因此無需以肉眼確認石英窗之污染，不停止裝置而能即時確認石英窗之污染。
尤其是，根據技術方案10之發明，進而具備光源監視步驟，該光源監視步驟係直接接收自連續點亮燈出射之光，測定該光之強度，因此能監視連續點亮燈之經時劣化。
尤其是，根據技術方案11之發明，基於光測定部所接收之光之可見光區域之分光強度，判定第1石英窗及第2石英窗有無污染，因此能更準確地確認會阻礙自閃光燈照射之光之污染。
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。
＜第1實施形態＞
圖1係表示本發明之熱處理裝置1之構成之縱剖視圖。圖1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進行閃光照射而將該半導體晶圓W加熱之閃光燈退火裝置。作為處理對象之半導體晶圓W之尺寸並不特別限定，例如為
300 mm或450 mm(於本實施形態中，為300 mm)。再者，於圖1及以後之各圖中，為了易於理解，各部之尺寸或數量視需要被誇大或簡化而繪製。
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。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。又，熱處理裝置1於腔室6之內部，具備將半導體晶圓W以水平姿勢保持之保持部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具備控制部3，該控制部3控制鹵素加熱部4、閃光加熱部5及設置於腔室6之各動作機構，使它們執行半導體晶圓W之熱處理。
腔室6係於筒狀之腔室側部61之上下安裝石英製之腔室窗而構成。腔室側部61具有上下開口之概略筒形狀，上側開口安裝有上側腔室窗(第1石英窗)63而被封堵，下側開口安裝有下側腔室窗(第2石英窗)64而被封堵。構成腔室6之頂壁之上側腔室窗63係由石英形成之圓板形狀構件，作為能使自閃光加熱部5出射之閃光透射至腔室6內之石英窗而發揮功能。又，構成腔室6之底板部之下側腔室窗64亦係由石英形成之圓板形狀構件，作為能使來自鹵素加熱部4之光透射至腔室6內之石英窗而發揮功能。以下，簡記作石英窗時，包括上側腔室窗63及下側腔室窗64兩者。
又，於腔室側部61之內側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之下側嵌入並利用圖示省略之螺釘加以固定而安裝。即，反射環68、69均裝卸自由地安裝於腔室側部61。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包圍之空間被規定為熱處理空間65。
藉由在腔室側部61安裝反射環68、69，從而於腔室6之內壁面形成有凹部62。即，形成有由腔室側部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沿水平方向呈圓環狀形成於腔室6之內壁面，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，閘閥185將搬送開口部66打開時，能自搬送開口部66通過凹部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，若閘閥185將搬送開口部66閉鎖，則腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。
進而，於腔室側部61貫穿設置有貫通孔61a。於腔室側部61之外壁面之設置有貫通孔61a之部位，安裝有放射溫度計20。貫通孔61a係用以將自保持於下述晶座74之半導體晶圓W之下表面放射之紅外光導向放射溫度計20之圓筒狀之孔。貫通孔61a係以其貫通方向之軸與保持於晶座74之半導體晶圓W之主面相交之方式，相對於水平方向傾斜而設置。於貫通孔61a之面向熱處理空間65之側之端部，安裝有能使放射溫度計20所能測定之波長區域之紅外光透過、由氟化鋇材料構成之透明窗21。
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腔室6之側壁內部之緩衝空間82，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，則處理氣體自處理氣體供給源85向緩衝空間82輸送。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內擴散之方式流動而自氣體供給孔81向熱處理空間65內供給。作為處理氣體，例如可使用氮(N2
)等惰性氣體，或氫(H2
)、氨(NH3
)等反應性氣體，或由其等混合而成之混合氣體(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腔室6之側壁內部之緩衝空間87，連通連接於氣體排出管88。氣體排出管88連接於排氣部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經緩衝空間87向氣體排出管88排出。再者，氣體供給孔81及氣體排出孔86可沿腔室6之周向設置有複數個，亦可呈狹縫狀。又，處理氣體供給源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之工廠之輔助設備。
又，於搬送開口部66之前端，亦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連接於排氣部190。藉由將閥192打開，從而腔室6內之氣體經由搬送開口部66排出。
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及晶座74而構成。基台環71、連結部72及晶座74均由石英形成。即，保持部7整體由石英形成。
基台環71係使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亦係石英構件，以熔接方式固接於基台環71。
晶座74係藉由設置於基台環71之4個連結部72而支持。圖3係晶座74之俯視圖。又，圖4係晶座74之剖視圖。晶座74具備保持板75、引導環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引導環76。引導環76係具有較半導體晶圓W之直徑大之內徑的圓環形狀之構件。例如，於半導體晶圓W之直徑為300 mm之情形時，引導環76之內徑為320 mm。引導環76之內周形成為自保持板75向上方擴大之傾斜面。引導環76由與保持板75相同之石英形成。引導環76可熔接於保持板75之上表面，亦可藉由另行加工所得之銷等固定於保持板75。或者，亦可將保持板75與引導環76作為一體之構件加工。
保持板75之上表面中較引導環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，沿保持面75a之與外周圓(引導環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。配置有12個基板支持銷77之圓之徑(相對向之基板支持銷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300 mm，則該圓之徑為270 mm～280 mm(於本實施形態中，為270 mm)。各個基板支持銷77由石英形成。複數個基板支持銷77可藉由熔接設置於保持板75之上表面，亦可與保持板75加工成一體。
返回至圖2，豎立設置於基台環71之4個連結部72與晶座74之保持板75之周緣部藉由熔接而固接。即，晶座74與基台環71藉由連結部72而固定連結。藉由此種保持部7之基台環71支持於腔室6之壁面，從而保持部7安裝於腔室6。在保持部7安裝於腔室6之狀態下，晶座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。
搬入至腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置並保持在安裝於腔室6之保持部7之晶座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得到支持，並保持於晶座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。12個基板支持銷77之高度(基板支持銷77之上端至保持板75之保持面75a之距離)均等，因此能藉由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係藉由複數個基板支持銷77以與保持板75之保持面75a隔開特定間隔之方式得到支持。相較於基板支持銷77之高度，引導環76之厚度更大。因此，藉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引導環76得到防止。
又，如圖2及圖3所示，於晶座74之保持板75，上下貫通而形成有開口部78。開口部78係為了供放射溫度計20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20經由開口部78及安裝於腔室側部61之貫通孔61a之透明窗21接收自半導體晶圓W之下表面放射之光，測定該半導體晶圓W之溫度。進而，於晶座74之保持板75，貫穿設置有供下述移載機構10之頂起銷12為了交接半導體晶圓W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具備2根移載臂11。移載臂11形成為沿大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各個移載臂11豎立設置有2根頂起銷12。移載臂11及頂起銷12由石英形成。各移載臂11能藉由水平移動機構13而旋動。水平移動機構13使一對移載臂11相對於保持部7在移載動作位置(圖5之實線位置)與退避位置(圖5之二點鏈線位置)之間水平移動，該移載動作位置係進行半導體晶圓W之移載之位置，該退避位置係俯視下不與保持於保持部7之半導體晶圓W重疊之位置。作為水平移動機構13，可藉由個別馬達使各移載臂11分別旋動，亦可使用連桿機構藉由1個馬達使一對移載臂11連動而旋動。
又，一對移載臂11藉由升降機構14與水平移動機構13一併升降移動。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通過貫穿設置於晶座74之貫通孔79(參照圖2、3)，從而頂起銷12之上端自晶座74之上表面突出。另一方面，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，若水平移動機構13使一對移載臂11以被打開之方式移動，則各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置位於保持部7之基台環71之正上方。因基台環71載置於凹部62之底面，故移載臂11之退避位置位於凹部62之內側。再者，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，亦設置有圖示省略之排氣機構，而構成為將移載機構10之驅動部周邊之環境氣體向腔室6之外部排出。
返回至圖1，設置於腔室6之上方之閃光加熱部5係於殼體51之內側，具備包含複數根(於本實施形態中，為30根)疝氣閃光燈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，從而燈光放射窗53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對保持於保持部7之半導體晶圓W照射閃光。
複數個閃光燈FL分別為具有長條形圓筒形狀之棒狀燈，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)相互平行之方式呈平面狀排列。因此，藉由閃光燈FL之排列形成之平面亦為水平面。供排列複數個閃光燈FL之區域較半導體晶圓W之平面尺寸大。
疝氣閃光燈FL具備：圓筒形狀之玻璃管(放電管)，其內部封入有疝氣，且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。疝氣係電氣絕緣體，故而即便電容器中蓄存有電荷，正常狀態下玻璃管內亦不會流通電氣。然而，於對觸發電極施加高電壓而破壞了絕緣之情形時，電容器中儲存之電氣會瞬間流至玻璃管內，藉由此時之疝原子或疝分子之激發，放出光。於此種疝氣閃光燈FL中，預先儲存於電容器中之靜電能被轉換成0.1毫秒至100毫秒之極短光脈衝，故而與鹵素燈HL等連續點亮之光源相比，具有能照射極強光之特徵。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係以覆蓋複數個閃光燈FL全體之方式設置於該等複數個閃光燈FL之上方。反射器52之基本功能為將自複數個閃光燈FL出射之閃光向熱處理空間65之側反射。反射器52由鋁合金板形成，其正面(面向閃光燈FL之側之面)被採用噴砂處理實施了粗面化加工。
設置於腔室6之下方之鹵素加熱部4於殼體41之內側內置有複數根(於本實施形態中，為40根)鹵素燈HL。鹵素加熱部4藉由複數個鹵素燈HL自腔室6之下方經由下側腔室窗64對保持於保持部7之半導體晶圓W進行光照射而將該半導體晶圓W加熱。
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段而配置。於距保持部7較近之上段配設有20根鹵素燈HL，並且於較上段距保持部7遠之下段亦配設有20根鹵素燈HL。各鹵素燈HL為具有長條形圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段中，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。藉此，上段、下段中，藉由鹵素燈HL之排列形成之平面均為水平面。
又，如圖7所示，上段、下段均為較與保持於保持部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，能對藉由自鹵素加熱部4之光照射進行加熱時溫度容易下降之半導體晶圓W之周緣部，進行更多光量之照射。
又，由上段鹵素燈HL構成之燈群與由下段鹵素燈HL構成之燈群呈格子狀交叉排列。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。玻璃管之內部封入有向氮或氬等惰性氣體導入微量鹵族元素(碘、溴等)所得之氣體。藉由導入鹵族元素，能抑制燈絲之折損，且將燈絲之溫度設定成高溫。因此，鹵素燈HL具有如下特性，即，與普通白熾燈泡相比，壽命較長，且能連續照射強光。即，鹵素燈HL係至少1秒以上連續發光之連續點亮燈。又，由於鹵素燈HL為棒狀燈，故而壽命較長，藉由使鹵素燈HL沿水平方向配置，從而對上方之半導體晶圓W之放射效率較為優異。
又，於鹵素加熱部4之殼體41內，亦在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出射之光向熱處理空間65之側反射。
返回至圖1，於閃光加熱部5與腔室6之上側腔室窗63之間，設置有分光光度計91。分光光度計91係關於所接收之光之光譜之各波長，測定其強度之裝置。分光光度計91能測定至少可見光區域(約380 nm～約810 nm之波長範圍)之各波長之強度(分光強度)。分光光度計91測定自腔室6內之熱處理空間65透過上側腔室窗63之光之分光強度。
另一方面，於鹵素加熱部4附近設置有分光光度計92。分光光度計92與上述分光光度計91相同，能測定至少可見光區域之分光強度。分光光度計92直接接收自鹵素加熱部4之鹵素燈HL出射之光，測定該光之分光強度。
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之硬體之構成與普通電腦相同。即，控制部3具備：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)，其係進行各種運算處理之電路；ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)，其係記憶基本程式之讀出專用記憶體；RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)，其係記憶各種資訊之自由讀寫記憶體；及磁碟，其記憶控制用軟體或資料等。藉由控制部3之CPU執行特定之處理程式，熱處理裝置1中之處理得以進行。又，於控制部3設置有判定部31(圖8)。判定部31係藉由控制部3之CPU執行特定之處理程式而實現之功能處理部。關於判定部31之處理內容將進而於下文加以敍述。
除上述構成以外，熱處理裝置1亦具備各種冷卻用構造，以防於半導體晶圓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。例如，於腔室6之壁體，設置有水冷管(圖示省略)。又，鹵素加熱部4及閃光加熱部5形成為於內部形成氣流而進行排熱之空冷構造。又，向上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙亦供給空氣，而將閃光加熱部5及上側腔室窗63冷卻。
其次，對熱處理裝置1中之處理動作進行說明。首先，說明對作為處理對象之半導體晶圓W實施之典型的熱處理步驟。此處，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)之半導體基板。該雜質之活化係藉由利用熱處理裝置1實施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之處理步驟係藉由控制部3控制熱處理裝置1之各動作機構而進行。
首先，將供氣用之閥84打開，並且將排氣用之閥89、192打開，而開始向腔室6內供氣及排氣。將閥84打開後，氮氣自氣體供給孔81向熱處理空間65供給。又，將閥89打開後，腔室6內之氣體自氣體排出孔86排出。藉此，自腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣流向下方，而自熱處理空間65之下部排出。
又，藉由將閥192打開，從而腔室6內之氣體亦自搬送開口部66排出。進而，藉由圖示省略之排氣機構，移載機構10之驅動部周邊之環境氣體亦排出。再者，於熱處理裝置1中對半導體晶圓W實施熱處理時，氮氣持續向熱處理空間65供給，其供給量根據處理步驟而適當變更。
繼而，打開閘閥185而將搬送開口部66打開，藉由裝置外部之搬送機器人經由搬送開口部66將作為處理對象之半導體晶圓W搬入至腔室6內之熱處理空間65。此時，有隨著半導體晶圓W之搬入而捲入裝置外部之環境氣體之虞，但因腔室6中不斷有氮氣供給，故氮氣會自搬送開口部66流出，從而能將此種外部環境氣體之捲入控制於最小限度。
藉由搬送機器人搬入之半導體晶圓W進出至保持部7之正上方位置並停止於此。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自晶座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之上端更靠上方。
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，搬送開口部66藉由閘閥185而閉鎖。然後，一對移載臂11下降，藉此半導體晶圓W被自移載機構10移交至保持部7之晶座74，以水平姿勢被自下方保持。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得到支持，並保持於晶座74。又，半導體晶圓W被以形成有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，形成有特定間隔。下降至晶座74之下方之一對移載臂11藉由水平移動機構13退避至退避位置即凹部62之內側。
藉由以石英形成之保持部7之晶座74將半導體晶圓W以水平姿勢自下方保持後，鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL一齊點亮，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及晶座74照射至半導體晶圓W之下表面。藉由接受出自鹵素燈HL之光照射，半導體晶圓W得到預加熱，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進行加熱。
藉由鹵素燈HL進行預加熱時，半導體晶圓W之溫度由放射溫度計20測定。即，自保持於晶座74之半導體晶圓W之下表面經由開口部78放射之紅外光通過透明窗21，由放射溫度計20接收而測定升溫中之晶圓溫度。測得之半導體晶圓W之溫度被傳送至控制部3。控制部3一面監視藉由出自鹵素燈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T1，一面控制鹵素燈HL之輸出。即，控制部3基於放射溫度計20測得之測定值，以使半導體晶圓W之溫度成為預加熱溫度T1之方式反饋控制鹵素燈HL之輸出。預加熱溫度T1為無半導體晶圓W中添加之雜質藉由熱而擴散之虞之200℃至800℃左右，較佳為350℃至600℃左右(於本實施形態中，為600℃)。
當半導體晶圓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，於藉由放射溫度計20測得之半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之時間點，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。
於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1並經過特定時間後之時間點，閃光加熱部5之閃光燈FL對保持於晶座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朝向腔室6內，其他部分姑且先被反射器52反射，然後再朝向腔室6內，藉由該等閃光之照射，進行半導體晶圓W之閃光加熱。
閃光加熱係藉由自閃光燈FL之閃光(Flash Light)照射而進行，因此能使半導體晶圓W之正面溫度於短時間內上升。即，自閃光燈FL照射之閃光係由預先儲存於電容器中之靜電能轉換成極短光脈衝且照射時間極短至0.1毫秒以上100毫秒以下程度之強閃光。而且，藉由自閃光燈FL之閃光照射被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，能使半導體晶圓W之正面溫度於極短時間內升降，因此能一面抑制注入至半導體晶圓W之雜質藉由熱而擴散，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，因此活化於0.1毫秒至100毫秒左右之尚未發生擴散之短時間內即可完成。
閃光加熱處理結束後且經過特定時間後，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之溫度由放射溫度計20測定，且其測定結果被傳送至控制部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。然後，半導體晶圓W之溫度降溫至特定溫度以下之後，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並上升，藉此頂起銷12自晶座74之上表面突出，而自晶座74接收熱處理後之半導體晶圓W。繼而，將藉由閘閥185而閉鎖之搬送開口部66打開，藉由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，至此熱處理裝置1中之半導體晶圓W之加熱處理完成。
於熱處理裝置1中，作為處理對象之半導體晶圓W上大多成膜有各種膜。若於腔室6內對形成有膜之半導體晶圓W進行預加熱及閃光加熱，則膜之一部分會藉由熔解或燃燒而於熱處理空間65飛散，並附著於上側腔室窗63及下側腔室窗64。若如此，則上側腔室窗63及下側腔室窗64受到污染。若上側腔室窗63受到污染，則上側腔室窗63之透過率下降，自閃光燈FL向半導體晶圓W照射之閃光之強度降低。又，若下側腔室窗64受到污染，則下側腔室窗64之透過率下降，自鹵素燈HL向半導體晶圓W照射之光之強度降低。
因此，於本實施形態中，按照如下所述確認上側腔室窗63及下側腔室窗64之污染狀況。進行以下所說明之污染確認之時序係適當設定，例如，可於半導體晶圓W之處理之空閒時間進行，亦可於不同批次處理之空閒時間進行，或可每天1次定期進行。
圖8係模式性地表示第1實施形態中之石英窗之污染確認之圖。首先，當腔室6內不存在半導體晶圓W時，鹵素燈HL以預先設定之燈功率點亮。自鹵素燈HL出射之光依序透過石英之下側腔室窗64及上側腔室窗63向腔室6之上側放射。然後，透過上側腔室窗63之光之一部分由分光光度計91接收而測定該光之分光強度。藉由分光光度計91測得之透過光之分光強度被傳送至控制部3。
下側腔室窗64及上側腔室窗63未被污染時鹵素燈HL點亮而由分光光度計91所接收之光之分光強度作為基準強度預先儲存於控制部3之記憶部(例如，磁碟)。此種基準強度之測定較佳為例如於熱處理裝置1之維護時清掃了下側腔室窗64及上側腔室窗63後立即進行。清掃下側腔室窗64及上側腔室窗63而將污染去除後，鹵素燈HL馬上點亮，自鹵素燈HL出射且透過下側腔室窗64及上側腔室窗63之光由分光光度計91接收而測定該光之分光強度。然後，所取得之分光強度作為基準強度儲存於控制部3之記憶部。
控制部3之判定部31藉由將利用分光光度計91測得之透過光之分光強度與基準強度比較，而判定下側腔室窗64及上側腔室窗63有無污染。圖9係表示藉由分光光度計91測得之透過光之分光強度之一例的圖。圖9中，以虛線表示者為基準強度，以單點鏈線表示者為污染確認時藉由分光光度計91測得之透過光之分光強度。若下側腔室窗64及上側腔室窗63受到污染，則下側腔室窗64及上側腔室窗63之透過率下降，因此藉由分光光度計91測得之透過光之分光強度係根據污染之程度而較基準強度低。
判定部31例如於可見光區域內之所測得之分光強度之平均值相對於可見光區域內之基準強度之平均值的比率為特定閾值以下之情形時，判定為下側腔室窗64及/或上側腔室窗63受到污染。於藉由判定部31判定出下側腔室窗64及/或上側腔室窗63受到污染之情形時，例如會向控制部3之觸控面板等顯示部發出表示需要進行維護之信息。此種信息經發出時，較佳為迅速進行熱處理裝置1之維護，清掃下側腔室窗64及上側腔室窗63。
另一方面，判定部31於可見光區域內之所測得之分光強度之平均值相對於可見光區域內之基準強度之平均值的比率大於特定閾值之情形時，判定為下側腔室窗64及上側腔室窗63未被污染(更嚴密而言，判定為未被污染至會對處理造成阻礙之程度)。於藉由判定部31判定出下側腔室窗64及上側腔室窗63未被污染之情形時，對半導體晶圓W繼續進行一般之處理。
第1實施形態中，例如於半導體晶圓W之處理之空閒時間，將鹵素燈HL點亮，基於分光光度計91所接收之透過光之強度，判定下側腔室窗64及上側腔室窗63有無污染。因此，可在不停止熱處理裝置1下而且即時地確認下側腔室窗64及上側腔室窗63之污染。
另外，上述技術係以石英窗未被污染時之基準強度始終固定為前提，但實際上由於鹵素燈HL之經時劣化，基準強度本身會變動。即，由於鹵素燈HL之經時劣化，所出射之光之強度會降低，藉此，分光光度計91所接收之透過光之強度亦會降低。若如此，則會產生如下可能性，即，儘管石英窗未被污染，但判定部31誤判定為其受到污染。
因此，於第1實施形態中，由分光光度計92直接接收自鹵素燈HL出射之光，測定該光之分光強度，並監視鹵素燈HL之經時劣化。圖9中，以實線表示者為藉由分光光度計92測得之來自鹵素燈HL之直接光之分光強度。分光光度計92所接收之光並非透過石英窗者，而係自鹵素燈HL直接照射之光。因此，藉由分光光度計92測得之光之強度完全不受石英窗之污染所影響。然後，基於藉由分光光度計92測得之強度，來校準基準強度。具體而言，例如，於獲取基準強度時進行比較，當藉由分光光度計92測得之鹵素光之強度降低了20%時，以使基準強度亦降低20%之方式進行修正。藉此，成為反映出鹵素燈HL之經時劣化之基準強度，能將該經時劣化之影響排除而準確地確認下側腔室窗64及上側腔室窗63之污染。
＜第2實施形態＞
其次，對本發明之第2實施形態進行說明。第2實施形態之熱處理裝置1之構成與第1實施形態完全相同。又，第2實施形態之熱處理裝置1中之半導體晶圓W之處理步驟亦與第1實施形態大致相同。第2實施形態與第1實施形態不同之處在於石英窗之污染確認方法。
圖10係模式性地表示第2實施形態中之石英窗之污染確認之圖。第2實施形態中，在腔室6內半導體晶圓W被保持於保持部7之狀態下進行石英窗之污染確認。作為此時所使用之半導體晶圓W，較佳為未形成圖案或形成膜之正面呈大致鏡面之晶圓(例如，裸晶圓)。在腔室6內半導體晶圓W被保持於保持部7之狀態下，閃光燈FL發光。自閃光燈FL出射之光透過石英之上側腔室窗63，然後經半導體晶圓W之正面反射，再次透過上側腔室窗63，向腔室6之上側放射。然後，透過上側腔室窗63之光之一部分由分光光度計91接收而測定該光之分光強度。藉由分光光度計91測得之透過光之分光強度被傳送至控制部3。其後，與第1實施形態同樣地，控制部3之判定部31藉由將利用分光光度計91測得之透過光之分光強度與基準強度比較，而判定上側腔室窗63有無污染。
第1實施形態中，確認下側腔室窗64及上側腔室窗63兩者之污染，相對於此，第2實施形態中，僅確認上側腔室窗63之污染。於熱處理裝置1中，基於以下理由，比起下側腔室窗64，確認上側腔室窗63有無污染之技術意義更大。若下側腔室窗64受到污染，則下側腔室窗64之透過率下降，自鹵素燈HL對半導體晶圓W照射之光之強度降低。但藉由鹵素燈HL進行半導體晶圓W之預加熱時，如上所述，控制部3會以使半導體晶圓W之溫度成為預加熱溫度T1之方式反饋控制鹵素燈HL之輸出。因此，即便下側腔室窗64多少受到了污染，藉由控制部3使鹵素燈HL之輸出增加，亦能將半導體晶圓W加熱至特定之預加熱溫度T1。與此相對地，難以反饋控制發光時間極短之閃光燈FL之照射，因此若上側腔室窗63受到污染，則會對閃光照射時之半導體晶圓W之正面之照度及該正面之達到溫度造成較大影響，甚至直接關係到元件性能之差異。因此，確認上側腔室窗63有無污染之技術意義更大。
第2實施形態中，由分光光度計91接收僅透過上側腔室窗63之光，測定其強度。即，藉由分光光度計91測得之透過光之分光強度完全不受下側腔室窗64之污染所影響。因此，於第2實施形態中，能與下側腔室窗64分離而準確地確認上側腔室窗63之污染。
＜變化例＞
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明可於不脫離其主旨之範圍內，在上述內容以外進行各種變更。例如，於上述實施形態中，藉由分光光度計91、92測定光之分光強度，但並不限定於此，亦可僅測定光之強度。當然，自閃光燈FL出射之閃光之分光分佈於可見光區域較強，若如上述實施形態般基於可見光區域內之分光強度判定石英窗有無污染，則能更準確地確認會阻礙閃光之污染。
又，於第1實施形態中，以分光強度之平均值，進行基準強度與所測得之分光強度之比較，但並不限定於此，例如亦能以分光強度之峰值或積分值等，進行基準強度與所測得之分光強度之比較。
又，於第1實施形態中，直接接收自鹵素燈HL出射之光之分光光度計92並非必要要素。只要至少設置有測定透過光之分光強度之分光光度計91，便能確認石英窗之污染。當然，設置有監視鹵素燈HL之經時劣化之分光光度計92能更準確地確認石英窗之污染。
又，第2實施形態中，亦可於腔室6內之較保持部7靠上側設置專用之測定用光源，代替閃光燈FL。在腔室6內半導體晶圓W被保持於保持部7之狀態下，該測定用光源點亮，由分光光度計91接收透過上側腔室窗63之光。如此，與第2實施形態同樣地，由分光光度計91接收僅透過上側腔室窗63之光，測定其強度，從而能與下側腔室窗64分離而準確地確認上側腔室窗63之污染。
又，於判定部31判定出至少上側腔室窗63受到污染之情形時，亦可提高自閃光燈FL照射之閃光之強度。具體而言，藉由控制部3之控制，提高向對閃光燈FL供給電力之電容器蓄電之電壓。更佳為將所測得之分光強度相對於基準強度之比率與向電容器蓄電之電壓的相關表格儲存於控制部3之記憶部，基於該相關表格，設定向電容器蓄電之電壓。若如此，則即便上側腔室窗63之透過率由於污染而下降，但因閃光之強度變高，抵消了該下降部分，故能將對半導體晶圓W之正面照射之閃光之照度維持為固定。
又，於上述實施形態中，閃光加熱部5具備30根閃光燈FL，但並不限定於此，閃光燈FL之根數可為任意數量。又，閃光燈FL並不限定於疝氣閃光燈，亦可為氪氣閃光燈。又，鹵素加熱部4所具備之鹵素燈HL之根數亦並不限定於40根，而可為任意數量。
又，於上述實施形態中，使用燈絲方式之鹵素燈HL作為1秒以上連續發光之連續點亮燈，進行半導體晶圓W之預加熱，但並不限定於此，亦可使用放電型之電弧燈(例如，疝弧燈)代替鹵素燈HL作為連續點亮燈，進行預加熱。於該情形時，將電弧燈點亮，判定石英窗有無污染。
又，被熱處理裝置1作為處理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，藉由熱處理裝置1實施之加熱處理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、或多晶矽之結晶化。
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
20‧‧‧放射溫度計
21‧‧‧透明窗
31‧‧‧判定部
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
61a‧‧‧貫通孔
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‧‧‧晶座
75‧‧‧保持板
75a‧‧‧保持面
76‧‧‧引導環
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
91‧‧‧分光光度計
92‧‧‧分光光度計
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣部
191‧‧‧氣體排出管
192‧‧‧閥
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係晶座之俯視圖。
圖4係晶座之剖視圖。
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係模式性地表示第1實施形態中之石英窗之污染確認之圖。
圖9係表示藉由分光光度計測得之透過光之分光強度之一例的圖。
圖10係模式性地表示第2實施形態中之石英窗之污染確認之圖。
3‧‧‧控制部
6‧‧‧腔室
31‧‧‧判定部
63‧‧‧上側腔室窗
64‧‧‧下側腔室窗
91‧‧‧分光光度計
92‧‧‧分光光度計
HL‧‧‧鹵素燈
Claims (8)
- 一種熱處理裝置，其特徵在於：藉由對基板照射光而將該基板加熱，且具備：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；石英窗，其設置於上述腔室；光源，其經由上述石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；光測定部，其接收自上述光源出射且透過上述石英窗之光，測定該光之強度；及判定部，其基於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述石英窗有無污染，以上述石英窗未被污染時，於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度作為基準強度，且上述判定部根據藉由上述光測定部獲得之測定強度與上述基準強度之比較，判定上述石英窗有無污染，上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且上述光測定部接收自上述連續點亮燈出射且透過上述第1石英窗及上述第2石英窗之光，測定該光之強度， 上述判定部基於上述連續點亮燈點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
- 如請求項1之熱處理裝置，其進而具備光源監視部，該光源監視部直接接收自上述連續點亮燈出射之光，測定該光之強度。
- 如請求項1之熱處理裝置，其中上述判定部基於上述光測定部所接收之光之可見光區域之分光強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
- 一種熱處理裝置，其特徵在於：藉由對基板照射光而將該基板加熱，且具備：腔室，其收容基板；保持部，其於上述腔室內保持基板；石英窗，其設置於上述腔室；光源，其經由上述石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；光測定部，其接收自上述光源出射且透過上述石英窗之光，測定該光之強度；及判定部，其基於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述石英窗有無污染，以上述石英窗未被污染時，於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度作為基準強度，且 上述判定部根據藉由上述光測定部獲得之測定強度與上述基準強度之比較，判定上述石英窗有無污染，其中上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且上述光測定部接收在基板被保持於上述保持部之狀態下自上述閃光燈出射且透過上述第1石英窗並經上述基板之表面反射而再次透過上述第1石英窗之光，測定該光之強度，上述判定部基於在基板被保持於上述保持部之狀態下上述閃光燈點亮時上述光測定部所接收之光之強度，判定上述第1石英窗有無污染。
- 一種熱處理方法，其特徵在於：藉由對基板照射光而將該基板加熱，且具備：照射步驟，其係自光源經由石英窗，對在設置有上述石英窗之腔室內保持於保持部之基板照射光；光強度測定步驟，其係由光測定部接收自上述光源出射且透過上述石英窗之光，測定該光之強度；及判定步驟，其係基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述石英窗有無污染，以上述石英窗未被污染時，於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度作為基準強度，且 於上述判定步驟中，根據上述光強度測定步驟中測得之光之強度與上述基準強度之比較，判定上述石英窗有無污染，上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且於上述光強度測定步驟中，上述光測定部接收自上述連續點亮燈出射且透過上述第1石英窗及上述第2石英窗之光，測定該光之強度；於上述判定步驟中，基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
- 如請求項5之熱處理方法，其進而具備光源監視步驟，該光源監視步驟係直接接收自上述連續點亮燈出射之光，測定該光之強度。
- 如請求項5之熱處理方法，其中於上述判定步驟中，基於上述光測定部所接收之光之可見光區域之分光強度，判定上述第1石英窗及上述第2石英窗有無污染。
- 一種熱處理方法，其特徵在於：藉由對基板照射光而將該基板加熱，且具備：照射步驟，其係自光源經由石英窗，對在設置有上述石英窗之腔室 內保持於保持部之基板照射光；光強度測定步驟，其係由光測定部接收自上述光源出射且透過上述石英窗之光，測定該光之強度；及判定步驟，其係基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述石英窗有無污染，以上述石英窗未被污染時，於上述光源點亮時上述光測定部所接收之光之強度作為基準強度，且於上述判定步驟中，根據上述光強度測定步驟中測得之光之強度與上述基準強度之比較，判定上述石英窗有無污染，其中上述石英窗包含：第1石英窗，其設置於上述腔室之一側；及第2石英窗，其設置於另一側；上述光源包含：閃光燈，其經由上述第1石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；及連續點亮燈，其經由上述第2石英窗對保持於上述保持部之基板照射光；且於上述光強度測定步驟中，上述光測定部接收在基板被保持於上述保持部之狀態下自上述閃光燈出射且透過上述第1石英窗並經上述基板之表面反射而再度透過上述第1石英窗之光，測定該光之強度；於上述判定步驟中，基於上述光強度測定步驟中測得之光之強度，判定上述第1石英窗有無污染。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018052683A JP7048372B2 (ja) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 熱処理装置および熱処理方法 |
| JP2018-052683 | 2018-03-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201941309A TW201941309A (zh) | 2019-10-16 |
| TWI726254B true TWI726254B (zh) | 2021-05-01 |
Family
ID=67987591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW107139252A TWI726254B (zh) | 2018-03-20 | 2018-11-06 | 熱處理裝置及熱處理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7048372B2 (zh) |
| TW (1) | TWI726254B (zh) |
| WO (1) | WO2019181046A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7300365B2 (ja) * | 2019-10-21 | 2023-06-29 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 熱処理装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109910A (ja) * | 2001-10-01 | 2003-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザアニール装置及び方法 |
| TWI414932B (zh) * | 2009-11-19 | 2013-11-11 | Asustek Comp Inc | 多相位電源供應裝置與其電流調整方法 |
| TW201802894A (zh) * | 2016-07-06 | 2018-01-16 | 斯庫林集團股份有限公司 | 半導體裝置之製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000012923A (ja) | 1998-06-26 | 2000-01-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工装置の光学部品の劣化診断装置及び方法 |
| JP2001102323A (ja) | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造方法 |
| JP2003243320A (ja) | 2001-12-13 | 2003-08-29 | Ushio Inc | 半導体ウエハの熱処理方法 |
| JP4439824B2 (ja) | 2002-07-17 | 2010-03-24 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 熱処理装置 |
| JP4618705B2 (ja) | 2003-09-18 | 2011-01-26 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 熱処理装置 |
| JP2006245282A (ja) | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 処理装置及び表面状態評価方法 |
| JP5077018B2 (ja) | 2008-03-31 | 2012-11-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| JP2012084620A (ja) | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| US8569187B2 (en) | 2011-06-24 | 2013-10-29 | Applied Materials, Inc. | Thermal processing apparatus |
| JP2014029965A (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Japan Steel Works Ltd:The | 被処理体表面のモニタリング方法およびモニタリング装置 |
| JP6815689B2 (ja) | 2016-07-27 | 2021-01-20 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ加工機 |
-
2018
- 2018-03-20 JP JP2018052683A patent/JP7048372B2/ja active Active
- 2018-10-26 WO PCT/JP2018/039801 patent/WO2019181046A1/ja active Application Filing
- 2018-11-06 TW TW107139252A patent/TWI726254B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109910A (ja) * | 2001-10-01 | 2003-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザアニール装置及び方法 |
| TWI414932B (zh) * | 2009-11-19 | 2013-11-11 | Asustek Comp Inc | 多相位電源供應裝置與其電流調整方法 |
| TW201802894A (zh) * | 2016-07-06 | 2018-01-16 | 斯庫林集團股份有限公司 | 半導體裝置之製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019181046A1 (ja) | 2019-09-26 |
| JP2019165141A (ja) | 2019-09-26 |
| JP7048372B2 (ja) | 2022-04-05 |
| TW201941309A (zh) | 2019-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI625791B (zh) | 熱處理裝置及熱處理方法 | |
| TWI699834B (zh) | 熱處理裝置及熱處理方法 | |
| TWI715046B (zh) | 熱處理裝置 | |
| TWI660409B (zh) | 熱處理方法及熱處理裝置 | |
| TWI676215B (zh) | 熱處理裝置及放射溫度計之測定位置調整方法 | |
| TWI688993B (zh) | 熱處理方法及熱處理裝置 | |
| TWI743876B (zh) | 熱處理裝置 | |
| TWI638389B (zh) | 熱處理用承載器及熱處理裝置 | |
| KR20200138051A (ko) | 열처리 방법 및 열처리 장치 | |
| TWI652739B (zh) | 熱處理裝置 | |
| KR102514880B1 (ko) | 열처리 장치 | |
| CN107818926B (zh) | 热处理装置 | |
| CN114068326A (zh) | 热处理方法 | |
| TWI741226B (zh) | 熱處理方法 | |
| TWI726254B (zh) | 熱處理裝置及熱處理方法 | |
| TW201941308A (zh) | 熱處理方法及熱處理裝置 | |
| KR102616006B1 (ko) | 열처리 장치 | |
| JP7300365B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| TWI706447B (zh) | 熱處理裝置 | |
| TWI761908B (zh) | 熱處理方法及熱處理裝置 | |
| WO2020179231A1 (ja) | 熱処理方法および熱処理装置 | |
| JP2022122342A (ja) | 熱処理方法 | |
| JP2022166682A (ja) | 熱処理方法 | |
| TW202228209A (zh) | 熱處理裝置及熱處理方法 | |
| JP2019216287A (ja) | 熱処理装置および熱処理方法 |