CN107818926A

CN107818926A - 热处理装置

Info

Publication number: CN107818926A
Application number: CN201710649400.9A
Authority: CN
Inventors: 山田隆泰; 阿部诚; 布施和彦; 渡边纯; 宫胁真治
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2037-08-01
Also published as: US20180076062A1; TWI642136B; US10950472B2; US20210159099A1; CN107818926B; TW201812978A; JP6847610B2; US11881420B2; JP2018046141A

Abstract

本发明提供一种能够防止闪光照射时基板被污染的热处理装置。在容纳半导体晶片(W)的室(6)的内壁面安装环状的支撑部(68)，由该支撑部(68)支撑基座(74)。当半导体晶片(W)载置于基座(74)时，室(6)的内侧空间被分成上部空间(65)和下部空间(67)。在构成室(6)的底部的下侧室窗(64)上容易堆积颗粒，但由于上部空间(65)和下部空间(67)被分离，因此，即使闪光照射时下侧室窗(64)的颗粒被扬起，也能够防止该颗粒流入上部空间(65)附着到半导体晶片(W)的表面而污染该半导体晶片(W)。

Description

热处理装置

技术领域

本发明涉及向半导体晶片等薄板状精密电子基板(下面，简称为“基板”)照射光来加热该基板的热处理装置。

背景技术

半导体设备的制造工艺中，导入杂质是用于在半导体晶片内形成pn结所必须的工序。现在，导入杂质一般通过离子注入法和之后的退火法来进行。离子注入法是将硼(B)、砷(As)、磷(P)等杂质的元素离子化，并用高加速电压与半导体晶片碰撞来物理性地进行杂质注入的技术。注入的杂质利用退火处理进行活化。此时，当退火时间是数秒左右以上时，注入的杂质受热而深入扩散，其结果，因结深度比要求的深度过深，可能对形成良好的器件带来影响。

因此，近年来闪光灯退火(FLA)作为以极短时间加热半导体晶片的退火技术引人注目。闪光灯退火是如下的热处理技术：通过用氙气闪光灯(下面，简称为“闪光灯”时，是指氙气闪光灯)向半导体晶片的表面照射闪光，在极短时间内(几毫秒以下)仅使注入有杂质的半导体晶片的表面升温。

氙气闪光灯的辐射光谱分布从紫外区域到近红外区域，波长比以往的卤素灯的波长短，并与硅的半导体晶片的基本吸收带几乎一致。因此，在从氙气闪光灯向半导体晶片照射闪光时，透射光少，能够使半导体晶片快速地升温。另外，若在几毫秒以下的极短时间内照射闪光，则能够有选择地仅使半导体晶片的表面附近升温。因此，如果用氙气闪光灯在极短时间进行升温，则能够使杂质不深入扩散，且能够仅执行杂质活化。

作为使用这样的氙气闪光灯的热处理装置，专利文献1中公开了对支撑于由石英制成的基座上的半导体晶片进行闪光加热的技术。在专利文献1公开的装置中，卤素灯从载置在基座上的半导体晶片的下面照射光来进行预热后，向晶片表面照射来自闪光灯的闪光来进行闪光加热。另外，在专利文献1公开的装置中，利用多个连结部将被容纳半导体晶片的室支撑的底座和基座连结来设置基座。

专利文献1：日本特开2012-191110号公报

在专利文献1所公开的热处理装置中，在密闭的室内容纳半导体晶片来进行加热处理，构成该室的底部的下侧室窗容易堆积颗粒。由于闪光灯将具有大能量的闪光瞬间照射，因此，照射时也给室带来冲击而扬起堆积于下侧室窗的颗粒。当因闪光照射被扬起的颗粒附着到半导体晶片的表面时，产生该半导体晶片被污染的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够防止闪光照射时基板被污染的热处理装置。

为了解决上述问题，第一方面的发明的热处理装置，其特征在于，该装置通过向基板照射闪光来加热该基板，该热处理装置包括：室，容纳基板；环状的支撑构件，安装于上述室的内壁面；板状的石英基座，由上述支撑构件支撑；以及闪光灯，向由上述基座支撑的基板照射闪光。

另外，第二方面的发明的特征在于，在第一方面的发明的热处理装置中，上述支撑构件以覆盖上述室的内壁面的上部的方式装卸自由地安装。

另外，第三方面的发明的特征在于，在第二方面的发明的热处理装置中，上述支撑构件的内周面为镜面。

另外，第四方面的发明的特征在于，在第一方面至第三方面中任一发明的热处理装置中，上述支撑构件由铝或不锈钢形成。

另外，第五方面的发明的特征在于，在第三方面的发明的热处理装置中，还包括卤素灯，该卤素灯从与上述闪光灯相反的一侧向由上述基座支撑的基板照射光。

根据第一方面至第五方面的发明，由于利用安装于容纳基板的室的内壁面的环状的支撑构件支撑板状的基座，因此，室内被分为上下两个空间，从而能够防止因闪光照射时在下部空间被扬起的颗粒附着到基板的表面而污染该基板。

特别地，根据第三方面的发明，由于支撑构件的内周面为镜面，因此，从闪光灯出射的闪光被支撑构件的内周面反射并到达基板的表面，从而能够使基板的表面温度进一步升高。

附图说明

图1是表示本发明的热处理装置的结构的纵向截面图。

图2是支撑部的立体图。

图3是基座的俯视图。

图4是基座的剖视图。

图5是移载机构的俯视图。

图6是移载机构的侧视图。

图7是表示多个卤素灯的配置的俯视图。

图8是表示支撑部的另一例的图。

其中，附图标记说明如下：

1：热处理装置

3：控制部

4：卤素加热部

5：闪光加热部

6：室

61：室侧部

63：上侧室窗

64：下侧室窗

65：上部空间

67：下部空间

68、168：支撑部

69：狭缝

74：基座

75：保持板

77：基板支撑销

81：第一气体供给机构

85：第二气体供给机构

90：排气机构

120：辐射温度计

FL：闪光灯

HL：卤素灯

W：半导体晶片

具体实施方式

下面，一边参照附图一边详细地说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的热处理装置1的结构的纵向截面图。本实施方式的热处理装置1是闪光灯退火装置，其通过向作为基板的圆板形状的半导体晶片W照射闪光来对该半导体晶片W进行加热。作为处理对象的半导体晶片W的尺寸例如为或对该尺寸不做特别限定。此外，在图1及之后的各图中，为了便于理解，根据需要放大或简化绘制各部分的尺寸、数量。

热处理装置1具有容纳半导体晶片W的室6、内置多个闪光灯FL的闪光加热部5及内置多个卤素灯HL的卤素加热部4。在室6的上侧设置有闪光加热部5，并且在室6的下侧设置有卤素加热部4。另外，热处理装置1在室6的内部具备将半导体晶片W保持为水平姿势的基座74和在基座74与装置外部之间交接半导体晶片W的移载机构10。而且，热处理装置1具备控制部3，该控制部3控制设置于卤素加热部4、闪光加热部5及室6的各个动作机构来对半导体晶片W进行热处理。

室6是在筒状的室侧部61的上下安装由石英制成的室窗而构成的。室侧部61具有上下开口的大致筒形状，在上侧开口安装上侧室窗63而堵塞该上侧开口，在下侧开口安装下侧室窗64而堵塞该下侧开口。构成室6的顶部的上侧室窗63是由石英形成的圆板形状构件，作为使从闪光加热部5出射的闪光透过到室6内的石英窗发挥作用。在上侧室窗63的下表面周缘部和室侧部61之间夹入O型圈，并且使夹圈(clampring)62与上侧室窗63的上表面周缘部抵接，并将该夹圈62螺纹固定于室侧部61，由此，将上侧室窗63安装于室6。另外，构成室6的底部的下侧室窗64也是由石英形成的圆板形状构件，作为使来自卤素加热部4的光透过到室6内的石英窗发挥作用。

另外，在室侧部61的内壁面安装有环状的支撑部68。图2是支撑部68的立体图。支撑部68形成为圆环形状。图2中为便于理解支撑部68的截面形状，示出了支撑部68的一部分的立体图。支撑部68从室侧部61的上侧嵌入来安装。即，支撑部68自由装卸地安装于室6的内壁面。如图1所示，通过将支撑部68安装于室6，室6的内壁面的上部被环状的支撑部68覆盖。

支撑部68由铝或不锈钢形成。另外，支撑部68的内周面通过电镀镍形成为镜面。另外，支撑部68沿着周向在一部分上设置有狭缝69。

如图1所示，由凸设于支撑部68的内周下端的凸缘部支撑基座74的周缘部。即，基座74被支撑部68以悬挂的方式支撑。图3是基座74的俯视图。图4是基座74的剖视图。基座74具备保持板75、引导环76及多根基板支撑销77。保持板75是由石英形成的大致圆形的平板状构件。保持板75的直径大于半导体晶片W的直径。即，保持板75具有大于半导体晶片W的平面尺寸。

在保持板75的上表面周缘部设置有引导环76。引导环76是内径大于半导体晶片W的直径的圆环形状的构件。例如，在半导体晶片W的直径为的情况下，引导环76的内径为引导环76的内周面形成为从保持板75向上方扩展的锥形面。引导环76与保持板75由同样石英形成。引导环76可以焊接在保持板75的上表面，也可以用另行加工而成的销等固定在保持板75上。或者，也可以将保持板75和引导环76作为一体的构件进行加工。

保持板75的上表面中的比引导环76更靠内侧的区域为用于保持半导体晶片W的平面状的保持面75a。在保持板75的保持面75a上立设有多根基板支撑销77。在本实施方式中，沿着与保持面75a的外周圆(引导环76的内周圆)同心的圆周每隔30°立设有共计12根基板支撑销77。配置有12根基板支撑销77的圆的直径(相对的基板支撑销77之间的距离)小于半导体晶片W的直径，如果半导体晶片W的直径为则基板支撑销77的圆的直径为(在本实施方式中为)。各个基板支撑销77由石英形成。多根基板支撑销77可以利用焊接设置在保持板75上表面，也可以与保持板75一体加工。

通过这样的大致平板状的基座74由安装于室6的支撑部68支撑，使得基座74的保持板75处于水平姿势(法线与铅垂方向一致的姿势)。即，保持板75的保持面75a成为水平面。

搬入到室6的半导体晶片W以水平姿势载置于基座74上并被保持。此时，半导体晶片W由立设在保持板75上的12根基板支撑销77支撑而保持在基座74上。更严密地讲，12根基板支撑销77的上端部与半导体晶片W的下表面接触来支撑该半导体晶片W。由于12根基板支撑销77的高度(从基板支撑销77的上端到保持板75的保持面75a的距离)是均匀的，因此，能够利用12根基板支撑销77以水平姿势支撑半导体晶片W。

另外，半导体晶片W被多根基板支撑销77支撑为与保持板75的保持面75a隔开规定的间隔。引导环76的厚度大于基板支撑销77的高度。因此，用引导环76来防止被多根基板支撑销77支撑的半导体晶片W的水平方向的位置偏移。

在本实施方式中，利用被环状的支撑部68支撑的圆板形状的基座74支撑半导体晶片W，因此，半导体晶片W的周围呈以晶片中心为轴相对称的形状。

另外，如图1所示，通过基座74被安装于室6的内壁面的支撑部68支撑，使得室6的空间被分为上下两部分。由上侧室窗63、基座74及支撑部68包围的空间被规定为上部空间65。另一方面，由下侧室窗64、基座74及室侧部61包围的空间被规定为下部空间67。

另外，如图3所示，在基座74的保持板75上形成有上下贯通的开口部78。开口部78是为了使辐射温度计120(参照图1)接收从被基座74保持的半导体晶片W的下表面辐射的辐射光(红外光)而设置的。即，辐射温度计120经由开口部78接收从被基座74保持的半导体晶片W的下表面辐射的红外光，并利用另行设置的检测器测量该半导体晶片W的温度。而且，在基座74的保持板75上贯穿设置有四个贯通孔79，所述贯通孔79供后述的移载机构10的升降销12贯穿以进行半导体晶片W的交接。

返回图1，在室侧部61上设置有用于向室6搬入半导体晶片W及从室6搬出半导体晶片W的搬运开口部(炉口)66。搬运开口部66可以利用闸阀185开闭。上述的支撑部68的狭缝69设置于面向搬运开口部66的位置。换言之，支撑部68以狭缝69与搬运开口部66相对的方式安装于室6的内壁面。当闸阀185打开搬运开口部66时，能够从搬运开口部66通过支撑部68的狭缝69向上部空间65搬入半导体晶片W。另外，能够从上部空间65经由狭缝69通过搬运开口部66搬出半导体晶片W。另一方面，当闸阀185关闭搬运开口部66时，室6内的上部空间65及下部空间67成为密闭空间。

另外，热处理装置1具备分别向上部空间65及下部空间67供给处理气体的第一气体供给机构81及第二气体供给机构85。第一气体供给机构81具备气体供给管82、阀83及第一处理气体供给源84。气体供给管82的顶端经由支撑部68的上端和上侧室窗63之间的间隙与上部空间65连通连接，气体供给管82的基端与第一处理气体供给源84连接。在气体供给管82的路径中途安装有阀83。当打开阀83时，从第一处理气体供给源84经由气体供给管82向上部空间65供给处理气体。

另一方面，第二气体供给机构85具备气体供给管86、阀87及第二处理气体供给源88。气体供给管86的顶端在支撑部68的下方与下部空间67连通连接，气体供给管86的基端与第二处理气体供给源88连接。在气体供给管86的路径中途安装有阀87。当打开阀87时，从第二处理气体供给源88经由气体供给管86向下部空间67供给处理气体。作为第一气体供给机构81及第二气体供给机构85供给的处理气体，能够使用氮气(N₂)等非活性气体，或者，氢气(H₂)、氨气(NH₃)等反应性气体。

热处理装置1具备从上部空间65及下部空间67排出气体的排气机构90。排气机构90具备排气管91、阀92及排气部93。排气管91的顶端与搬运开口部66连通连接，排气管91的基端与排气部93连接。在排气管91的路径中途安装有阀92。作为排气部93能够使用排气泵等。当使排气部93动作并打开阀92时，上部空间65的气体通过支撑部68的狭缝69从搬运开口部66向排气管91排出。另外，下部空间67的气体也从搬运开口部66向排气管91排出。即，第一气体供给机构81及第二气体供给机构85分别是上部空间65及下部空间67专用的供气机构，而排气机构90是第一气体供给机构81及第二气体供给机构85共用的机构。

图5是移载机构10的俯视图。图6是移载机构10的侧视图。移载机构10具有两条移载臂11。移载臂11大致为沿着圆环状的室侧部61的内壁的圆弧形状。在各个移载臂11上立设有两根升降销12。各个移载臂11利用水平移动机构13能够转动。水平移动机构13能够使一对移载臂11在相对于基座74移载半导体晶片W的移载动作位置(图5的实线位置)和在俯视时与被基座74保持的半导体晶片W不重叠的退避位置(图5的双点划线位置)之间水平移动。作为水平移动机构13，可以利用各个马达分别使各移载臂11转动，也可以使用连杆机构并利用一个马达使一对移载臂11连动地转动。

另外，一对移载臂11利用升降机构14与水平移动机构13一起升降移动。升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置上升时，共计4根升降销12通过在基座74上贯穿设置的贯通孔79(参照图3)，并且升降销12的上端从基座74的上表面凸出。另一方面，升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置下降，使升降销12从贯通孔79抽出，并且水平移动机构13使一对移载臂11以打开的方式移动时，各个移载臂11移动到退避位置。一对移载臂11的退避位置在支撑部68的下方。此外，在设置有移载机构10的驱动部(水平移动机构13及升降机构14)的部位附近也设置有省略图示的排气机构，该排气机构使移载机构10的驱动部周围的环境气体向室6的外部排出。

返回到图1，设置在室6的上方的闪光加热部5在框体51的内侧具有由多个(在本实施方式为30个)氙气闪光灯FL构成的光源和以覆盖该光源的上方的方式设置的反射器52。从闪光灯FL出射的闪光透过上侧室窗63向上部空间65照射。

多个闪光灯FL是分别具有长的圆筒形状的棒状灯，以各自的长度方向沿着由基座74保持的半导体晶片W的主面(即沿着水平方向)相互平行的方式呈平面状地排列。由此，闪光灯FL排列所形成的平面也是水平面。

氙气闪光灯FL具有在内部封入氙气且在两端部配置有与电容器连接的阳极及阴极的棒状玻璃管(放电管)和在该玻璃管的外周面上附设的触发电极。由于氙气是电绝缘体，因此，即使在电容器内蓄积有电荷，在通常的状态下，在玻璃管内也不流通电流。然而，在向触发电极施加高电压而破坏绝缘的情况下，蓄积在电容器内的电流在玻璃管内瞬间地流通，因此时的氙气的原子或分子的激发而放出光。在这样的氙气闪光灯FL中，预先在电容器内蓄积的静电能量变换为0.1毫秒到100毫秒这样极短的光脉冲，因此，与如卤素灯HL那样连续点亮的光源相比，具有能够照射极强的光的特征。即，闪光灯FL是在小于1秒的极短时间内瞬间发光的脉冲发光灯。此外，闪光灯FL的发光时间能够根据向闪光灯FL供给电力的灯电源的线圈常数来调整。

另外，反射器52以覆盖多个闪光灯FL整体的方式设置在多个闪光灯FL的上方。反射器52的基本功能是，将从多个闪光灯FL出射的闪光向室6侧反射。反射器52由铝合金板形成，其表面(面向闪光灯FL一侧的面)通过喷砂处理而被实施粗面化加工。

设置在室6的下方的卤素加热部4在框体41的内侧内置有多个(在本实施方式中为40个)卤素灯HL。卤素加热部4是由多个卤素灯HL从室6的下方经由下侧室窗64照射光来对半导体晶片W进行加热的光照射部。

图7是表示多个卤素灯HL的配置的俯视图。40个卤素灯HL分上下两层配置。在接近室6的上层配置有20个卤素灯HL，并且，在比上层更远离室6的下层也配置有20个卤素灯HL。各个卤素灯HL是具有长的圆筒形状的棒状灯。在上层和下层，20个卤素灯HL都排列为，各自的长度方向沿着由基座74保持的半导体晶片W的主面(即沿着水平方向)相互平行。由此，在上层和下层，卤素灯HL排列所形成的平面都为水平面。

另外，如图7所示，在上层和下层，相比与由基座74保持的半导体晶片W的中央部相对的区域，与周缘部相对的区域中的卤素灯HL的配置密度高。即，在上层和下层，相比灯排列的中央部，周缘部的卤素灯HL的配置间距短。因此，在利用卤素加热部4照射的光进行加热时，能够向容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部照射更多的光量。

另外，由上层的卤素灯HL构成的灯组和由下层的卤素灯HL构成的灯组呈格子状交叉排列。即，以在上层配置的20个卤素灯HL的长度方向和在下层配置的20个卤素灯HL的长度方向相互正交的方式，配置共计40个卤素灯HL。

卤素灯HL是通过对配置在玻璃管内部的灯丝进行通电来使灯丝白炽化并使其发光的灯丝式光源。在玻璃管的内部封入有在氮气或氩气等非活性气体中导入微量的卤族元素(碘、溴等)的气体。通过导入卤族元素，能够抑制灯丝的折损，并且能够将灯丝的温度设定为高温。因此，卤素灯HL与通常的白炽灯相比，具有寿命长且能够连续照射强光的特性。即，卤素灯HL是连续发光至少1秒以上的连续点亮灯。另外，卤素灯HL因是棒状灯，所以寿命长，通过使卤素灯HL沿水平方向配置，向上方的半导体晶片W辐射的效率优异。

另外，在卤素加热部4的框体41内，在两层卤素灯HL的下侧也设置有反射器43(图1)。反射器43将从多个卤素灯HL出射的光向室6侧反射。

控制部3控制设置在热处理装置1上的上述的各种动作机构。作为控制部3的硬件的结构，与一般的计算机相同。即，控制部3具有进行各种运算处理的电路即CPU、存储基本程序的读取专用的存储器即ROM、存储各种信息的可自由读写的存储器即RAM、存储控制用软件和数据等的磁盘。通过控制部3的CPU执行规定的处理程序，来进行热处理装置1中的处理。

除了上述结构以外，热处理装置1还具有各种冷却用结构，以防止在对半导体晶片W进行热处理时，因由卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能导致卤素加热部4、闪光加热部5及室6的温度过度上升。例如，在室6的壁体上设置有水冷管(省略图示)。另外，卤素加热部4及闪光加热部5为在内部形成气体流来进行排热的空冷结构。

接着，说明热处理装置1中的半导体晶片W的处理顺序。在此，作为处理对象的半导体晶片W是利用离子注入法添加了杂质(离子)的半导体基板。该杂质的活化由热处理装置1的闪光照射加热处理(退火)来执行。以下说明的热处理装置1的处理顺序是通过控制部3控制热处理装置1的各个动作机构来进行的。

首先，打开闸阀185来开放搬运开口部66，利用装置外部的搬运机械手经由搬运开口部66向室6内搬入半导体晶片W。该搬运机械手使保持半导体晶片W的搬运臂从搬运开口部66通过支撑部68的狭缝69插入上部空间65。搬运机械手使搬运臂进入到基座74的正上方位置并停止。并且，通过移载机构1O的一对移载臂11从退避位置水平移动到移载动作位置并上升，升降销12通过贯通孔79从基座74的保持板75的上表面凸出而从搬运臂接收半导体晶片W。此时，升降销12上升到比基板支撑销77的上端更靠上方的位置。

半导体晶片W载置在升降销12上后，搬运机械手使空的搬运臂从上部空间65通过狭缝69及搬运开口部66退出，之后利用闸阀185关闭搬运开口部66。然后，通过使一对移载臂11下降，半导体晶片W从移载机构10被交到基座74上，并从下方被保持为水平姿势。半导体晶片W由立设在保持板75上的多根基板支撑销77支撑并保持在基座74上。另外，半导体晶片W以其形成有图案并注入杂质的表面作为上表面被基座74支撑。在由多根基板支撑销77支撑的半导体晶片W的背面(与表面相反一侧的主面)和保持板75的保持面75a之间形成规定的间隔。下降到基座74的下方的一对移载臂11利用水平移动机构13退避到退避位置。

另外，利用闸阀185关闭搬运开口部66以使热处理空间65成为密闭空间后，调整室6内的环境气体。具体来讲，打开阀83从第一气体供给机构81向上部空间65供给处理气体，并且打开阀87从第二气体供给机构85向下部空间67供给处理气体。在本实施方式中，第一气体供给机构81及第二气体供给机构85都将氮气作为处理气体分别向上部空间65及下部空间67供给。

另外，打开阀92排出上部空间65及下部空间67内的气体。由此，上部空间65及下部空间67被置换成氮气环境。另外，还利用省略图示的排气机构排出移载机构10的驱动部周围的环境气体。

上部空间65及下部空间67内被置换成氮气环境，半导体晶片W由基座74从下方支撑为水平姿势后，将卤素加热部4的40个卤素灯HL一起点亮，开始进行预热(辅助加热)。从卤素灯HL出射的卤素光透过由石英形成的下侧室窗64和基座74，从半导体晶片W的背面照射。通过接受来自卤素灯HL的光照射，半导体晶片W被预热而温度上升。此外，由于移载机构10的移载臂11退避到退避位置，因此，不会妨碍卤素灯HL的加热。

在利用卤素灯HL进行预热时，半导体晶片W的温度由辐射温度计120测量。即，辐射温度计120经由开口部78接受从由基座74保持的半导体晶片W的背面辐射的红外光，来测量升温中的晶片温度。所测量出的半导体晶片W的温度被传递至控制部3。控制部3监控因来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶片W的温度是否已达到规定的预热温度T1，并且控制卤素灯HL的输出。即，控制部3基于辐射温度计120的测量值，反馈控制卤素灯HL的输出，以使半导体晶片W的温度变为预热温度T1。预热温度T1是200℃至800℃左右，优选350℃至600℃左右(在本实施方式中预热温度是600℃)。

在半导体晶片W的温度达到了预热温度T1后，控制部3将半导体晶片W暂时维持在该预热温度T1。具体地说，在由辐射温度计120测量的半导体晶片W的温度达到了预热温度T1的时刻，控制部3调整卤素灯HL的输出，将半导体晶片W的温度大致维持在预热温度T1。

通过利用这样的卤素灯HL进行预热，使半导体晶片W的整体均匀地升温到预热温度T1。在利用卤素灯HL预热的阶段，具有更容易散热的半导体晶片W的周缘部的温度比中央部温度降低的趋势，但是，就卤素加热部4中的卤素灯HL的配置密度而言，和与半导体晶片W的中央部相对的区域相比，与周缘部相对的区域的配置密度更高。因此，向容易散热的半导体晶片W的周缘部照射的光量变多，从而能够使预热阶段的半导体晶片W的面内温度分布变得均匀。

在半导体晶片W的温度达到了预热温度T1并经过了规定时间的时刻，闪光加热部5的闪光灯FL向半导体晶片W的表面进行闪光照射。此时，从闪光灯FL辐射的闪光的一部分直接向室6内照射，其他部分一旦被反射器52反射后向室6内照射，通过上述的闪光的照射，进行半导体晶片W的闪光加热。

由于闪光加热是利用来自闪光灯FL的闪光照射来进行的，因此，能够在短时间内使半导体晶片W的表面温度上升。即，从闪光灯FL照射的闪光是预先蓄积在电容器内的静电能量变换为极短的光脉冲的、照射时间为0.1毫秒以上100毫秒以下左右的极短的强闪光。并且，利用来自闪光灯FL的闪光照射进行闪光加热的半导体晶片W的表面温度，瞬间上升到1000℃以上的处理温度T2，在注入到半导体晶片W的杂质被活化后，表面温度快速下降。这样，在热处理装置1中，由于能够在极短时间内使半导体晶片W的表面温度升降，因此，能够抑制注入到半导体晶片W的杂质受热扩散并且使杂质活化。另外，由于杂质的活化所需的时间与该热扩散所需的时间相比极短，因此，即使在0.1毫秒至100毫秒左右的不产生扩散的短时间内，也可以完成活化。

闪光加热处理结束后，经过规定时间后卤素灯HL熄灭。由此，半导体晶片W从预热温度T1快速降温。降温中的半导体晶片W的温度由辐射温度计120测量，该测量结果被传送至控制部3。控制部3基于辐射温度计120的测量结果，监控半导体晶片W的温度是否已降温到规定温度。然后，半导体晶片W的温度降温到规定温度以下后，移载机构10的一对移载臂11重新从退避位置水平移动到移载动作位置并上升，由此，升降销12从基座74的上表面凸出，从基座74接受热处理后的半导体晶片W。接着，打开由闸阀185关闭的搬运开口部66，装置外部的搬运机械手使搬运臂从搬运开口部66通过支撑部68的狭缝69进入到载置在升降销12上半导体晶片W的下方。通过在该状态下使一对移载臂11下降，半导体晶片W从升降销12交至搬运机械手的搬运臂。然后，通过搬运机械手使保持半导体晶片W的搬运臂从上部空间65退出，将半导体晶片W从热处理装置1搬出，从而完成半导体晶片W在热处理装置1中的加热处理。

在本实施方式中，在室6的内壁面安装环状的支撑部68，由该支撑部68支撑基座74。当基座74载置半导体晶片W时，开口部78及贯通孔79等孔被半导体晶片W覆盖。因此，在由基座74支撑半导体晶片W的状态下，上部空间65和下部空间67被大致分离。

但是，在室6内，有时从移载机构10的驱动部等产生一些颗粒。在室6内产生的颗粒特别容易堆积在室6的底部即下侧室窗64上。另外，由于闪光灯FL在0.1毫秒以上100毫秒以下左右的极短的照射时间内瞬间照射具有大能量的闪光，因此，闪光照射时也给室6带来冲击。当闪光加热时给室6带来冲击时，堆积于下侧室窗64的颗粒在室6内的下部空间67被扬起，但由于上部空间65和下部空间67被分离，因此，能够防止在下部空间67被扬起的颗粒流入到上部空间65。其结果，能够防止因闪光照射时被扬起的颗粒附着到半导体晶片W的表面而污染该半导体晶片W。

另外，支撑部68的内周面通过镀镍形成为镜面。由此，闪光照射时从闪光灯FL出射并到达支撑部68的闪光，被支撑部68的内周面反射而向半导体晶片W的表面照射。其结果，闪光照射时到达半导体晶片W的表面的闪光的光量增加，从而能够使半导体晶片W的表面温度的进一步上升。

另外，在本实施方式中采用了只是由安装于室6的内壁面的支撑部68支撑平板状的基座74的简单的结构。因此，在基座74的制造工序中，能够实现低成本和短交货期。

另外，在本实施方式中，利用被安装于室6的内壁面的环状的支撑部68支撑的圆板形状的基座74支撑半导体晶片W。因此，半导体晶片W的周围成为对称形状的结构。其结果，提高了闪光照射时的半导体晶片W的表面的闪光的照度分布的面内均匀性，从而能够获得良好的温度分布的面内均匀性。另外，如果半导体晶片W的周围是对称形状的结构，则上部空间65中的处理气体的流动也对称，由此，提高了半导体晶片W的面内温度分布的均匀性。

而且，支撑部68装卸自由地安装于室6的内壁面。因此，即使在支撑部68因附着从升温的半导体晶片W放出的物质发生变色而被污染的情况下，也能够容易地更换支撑部68来进行应对。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明只要不脱离其宗旨，除了上述的构成以外，能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，由环状的支撑部68覆盖室6的内壁面的上部，以使基座74被支撑部68以悬挂的方式支撑，但是基座74也可以不必被悬挂。图8是表示支撑部的另一例的图。在图8中，对与图1相同的构件标注相同的附图标记。图8所示的结构与图1不同的部分是支撑部的形状。

在图8所示的结构中，环状的支撑部168从室6的内壁面凸出。支撑部168装卸自由地安装于室6的内壁面，但室6的内壁面的上部没有被支撑部168覆盖。因此，基座74不是以悬挂的方式被支撑，而是以载置于支撑部168的上表面的方式支撑基座74的周缘部。

在图8所示那样的结构中，在由基座74支撑半导体晶片W的状态下，上部空间65和下部空间67也被大致分离。因此，与上述实施方式相同，能够防止因闪光照射时被扬起的颗粒流入上部空间65附着到半导体晶片W的表面而污染该半导体晶片W。总之，只要是由安装于室6的内壁面的环状的支撑构件支撑板状的基座74的方式即可。

另外，上述实施方式中，向上部空间65及下部空间67都供给氮气，但是也可以向上部空间65和下部空间67供给不同种类的处理气体。例如，在作为处理对象的半导体晶片W是形成有高介电常数膜(High-k膜)的半导体基板等的情况下，也可以由第一气体供给机构81向上部空间65供给氨气，并且由第二气体供给机构85向下部空间67供给氮气。这样，上部空间65成为氨气环境，并且下部空间67成为氮气环境，但是由于上部空间65和下部空间67被大致分离，因此，可将两空间的环境气体的混合抑制到最小限度。

在图1、图8所示的结构中，测量热处理中的半导体晶片W的温度的辐射温度计120设置于下部空间67。典型地，辐射温度计120被校准为在氮气环境中使用，但是由于氨气吸收辐射温度计120用于测量的波段的一部分红外线，因此，在氨气环境中使用辐射温度计120的情况下，需要重新校准。如上所述，虽然容纳半导体晶片W的上部空间65成为氨气环境，但是当下部空间67为氮气环境时，无需重新校准辐射温度计120就可以准确地测量在氨气环境中处理的半导体晶片W的温度。另外，由于只有上部空间65成为氨气环境，因此，能够减少氨气的消耗量。

另外，也可以将辐射温度计120设置于上部空间65来测量半导体晶片W的表面的温度。在本实施方式中，由安装于室6的内壁面的环状的支撑部68支撑板状的基座74。支撑部68由铝或不锈钢形成，对从卤素灯HL出射的光而言是不透明的。因此，在由基座74支撑半导体晶片W的状态下，从卤素灯HL出射的光被支撑部68及半导体晶片W遮挡，从而能够抑制该光泄漏到上部空间65。其结果，设置于上部空间65的辐射温度计120可以不受来自卤素灯HL的光的影响，来测量半导体晶片W的温度。

另外，在上述各实施方式中，闪光加热部5具有30个闪光灯FL，但并不限定于此，闪光灯FL的个数也可以是任意的数量。另外，闪光灯FL并不限定于氙气闪光灯，也可以是氪气闪光灯。另外，卤素加热部4所具有的卤素灯HL的个数也不限定于40个，也可以是任意的数量。

另外，在上述实施方式中，在由卤素灯HL进行预热后从闪光灯FL向半导体晶片W照射闪光的热处理装置1中适用了本发明的技术，但是本发明的技术也可以适用于仅由卤素灯加热半导体晶片W的装置(例如，尖峰退火(Spike Anneal)装置、CVD装置等)、激光退火装置。

Claims

1.一种热处理装置，其特征在于，该热处理装置通过向基板照射闪光来加热该基板，该热处理装置包括：

室，容纳基板；

环状的支撑构件，安装于上述室的内壁面；

板状的石英基座，由上述支撑构件支撑；以及

闪光灯，向由上述基座支撑的基板照射闪光。

2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，

上述支撑构件以覆盖上述室的内壁面的上部的方式装卸自由地安装。

3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于，

上述支撑构件的内周面为镜面。

4.根据权利要求1至3中任一所述的热处理装置，其特征在于，

上述支撑构件由铝或不锈钢形成。

5.根据权利要求3所述的热处理装置，其特征在于，

还包括卤素灯，该卤素灯从与上述闪光灯相反的一侧向由上述基座支撑的基板照射光。