JP2015065358A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増大を抑制しつつ処理チャンバー内の酸素濃度を十分に低下させることができ、しかも高いスループットを実現することができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】熱処理装置１００は、インデクサ部１０、主搬送ロボット２０、搬入チャンバー３０、フラッシュ加熱部７０および搬出チャンバー５０を備える。フラッシュ加熱部７０の処理チャンバーには搬入口および搬出口の２つの出入口が形成される。処理チャンバーの搬入口には搬入専用の搬入チャンバー３０を接続し、搬出口には搬出専用の搬出チャンバー５０を接続する。未処理の半導体ウェハーＷは、主搬送ロボット２０によってインデクサ部１０から搬入チャンバー３０に搬送されてからフラッシュ加熱部７０の処理チャンバーに搬入される。処理済みの半導体ウェハーＷは、搬出チャンバー５０に搬出されてから主搬送ロボット２０によってインデクサ部１０に搬送される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に対してフラッシュ光等の光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。

キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。

このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置としては、例えば特許文献１に開示されるようなものがある。特許文献１に開示される装置においては、インデクサ部から払い出された半導体ウェハーをアライメントチャンバーを経由して熱処理チャンバーに搬送し、フラッシュランプから半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射して加熱処理を行う。そして、加熱処理が終了した半導体ウェハーは、熱処理チャンバーからクールチャンバーを経由して再びインデクサ部に戻される。アライメントチャンバーおよびクールチャンバーと熱処理チャンバーとの間で半導体ウェハーを搬送する搬送ロボットは搬送チャンバー内に収容されている。

特開２０１０−７３７８７号公報

特許文献１に開示される装置においては、熱処理チャンバー内にて半導体ウェハーを２００℃ないし８００℃程度にまで予備加熱した後、フラッシュ光照射によって半導体ウェハーの表面を１０００℃以上にまで加熱している。このような高温にまでシリコンの半導体ウェハーを加熱する装置では、熱酸化を防ぐために熱処理チャンバーの酸素濃度を数ｐｐｍ程度（望ましくは１ｐｐｍ）にまで極力低くしておくことが求められる。

このため、特許文献１に開示される装置においては、熱処理チャンバーのみならず、それ以外の全てのチャンバー（アライメントチャンバー、クールチャンバーおよび搬送チャンバー）に高純度の窒素ガスを供給し、熱処理チャンバーに向けて段階的に酸素濃度を低下させるようにしている。すなわち、大気雰囲気と直接に接するアライメントチャンバーおよびクールチャンバーから中間の搬送チャンバーを経て熱処理チャンバーに向けて酸素濃度が段階的に低くなるようにしている。

しかしながら、熱処理チャンバーの前段に配置された搬送チャンバーは、旋回動作や屈伸動作などを含む複雑な動作を行う搬送ロボットを収容するものであり、その容量は大きなものとならざるを得なかった。これは、搬送ロボット自体を収容する空間の他に動作のためのスペースを確保する必要があるためである。その結果、搬送チャンバーには、極めて大きな流量にて窒素ガスを供給し続ける必要があった。

大流量にて窒素ガスを供給し続けると、処理時おける窒素ガスの消費量も顕著に大きくなり、熱処理装置のランニングコストが増大する。また、大容量の搬送チャンバーに大流量にて窒素ガスを供給し続けたとしても、酸素濃度を一定値以下にまで低下させるのは困難であることが判明している。例えば、特許文献１に開示されるような熱処理装置では、搬送チャンバーの容量が５００リットルないし６００リットル程度もあり、１００リットル〜３００リットル／分の大流量で窒素ガスを供給し続けたとしても、搬送チャンバー内の酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にまで低下させることは困難であった。

さらに、搬送チャンバーの容量が大きいと、チャンバー内の雰囲気を置換して酸素濃度を低下させるのに必要とする時間も長くなるという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑制しつつ処理チャンバー内の酸素濃度を十分に低下させることができ、しかも高いスループットを実現することができる熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容する空間を有する処理チャンバーと、前記処理チャンバーに収容された基板に光を照射する光照射部と、前記処理チャンバーに未処理の基板を搬入する搬入チャンバーと、前記処理チャンバーから処理済みの基板を受け取る搬出チャンバーと、前記処理チャンバーに不活性ガスを供給する第１ガス供給機構と、前記搬入チャンバーに不活性ガスを供給する第２ガス供給機構と、前記搬出チャンバーに不活性ガスを供給する第３ガス供給機構と、を備え、前記処理チャンバーには、前記搬入チャンバーが接続される搬入口、および、前記搬出チャンバーが接続される搬出口が形設され、前記搬入チャンバーには、基板を支持する２本の支持棒を前記搬入口から前記処理チャンバー内に進退移動させて基板を搬入する搬入機構を設け、前記搬出チャンバーには、基板を支持する２本の支持棒を前記搬出口から前記処理チャンバー内に進退移動させて基板を搬出する搬出機構を設けることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、未処理の基板および処理済みの基板を集積する基板集積部と、未処理の基板を前記基板集積部から前記搬入チャンバーに搬送するとともに、処理済みの基板を前記搬出チャンバーから前記基板集積部に搬送する搬送ロボットと、をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記搬入チャンバーは、平面視で矩形形状を有し、前記搬入チャンバーの長手方向の第１端部が前記処理チャンバーの前記搬入口に接続され、前記搬送ロボットが未処理の基板を搬送するための投入口が前記搬入チャンバーの短手方向の端面のうち前記第１端部と反対側の第２端部よりも前記第１端部に近い位置に形設され、前記投入口が開放されているときには、前記第２ガス供給機構が前記搬入チャンバーの前記第２端部から不活性ガスを供給することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る熱処理装置において、前記搬入口が開放されているときには、前記第２ガス供給機構が前記搬入チャンバーの前記第１端部から不活性ガスを供給することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項２から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記搬出チャンバーは、平面視で矩形形状を有し、前記搬出チャンバーの長手方向の第１端部が前記処理チャンバーの前記搬出口に接続され、前記搬送ロボットが処理済みの基板を搬送するための受取口が前記搬出チャンバーの短手方向の端面のうち前記第１端部と反対側の第２端部よりも前記第１端部に近い位置に形設され、前記受取口が開放されているときには、前記第３ガス供給機構が前記搬出チャンバーの前記第２端部から不活性ガスを供給することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記搬出口が開放されているときには、前記第３ガス供給機構が前記搬入チャンバーの前記第１端部から不活性ガスを供給することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項２から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記搬送ロボットは大気雰囲気中に設置されることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記搬出チャンバーは、前記処理チャンバーから搬出された基板を冷却する冷却部を備えることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記搬入チャンバーは、未処理の基板の向きを調整するアライメント部を備えることを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記搬出チャンバーは、前記処理チャンバーから搬出される基板の破損を検出する破損検出部を備えることを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記処理チャンバー、前記搬入チャンバーおよび前記搬出チャンバーは前記熱処理装置の筐体に引き出し自在に設けられることを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記光照射部はフラッシュランプを有することを特徴とする。

請求項１から請求項１２の発明によれば、２本の支持棒を進退移動させる簡単な構成の搬入機構を設けた搬入チャンバーおよび搬出機構を設けた搬出チャンバーを処理チャンバーに接続しているため、搬入チャンバーおよび搬出チャンバーの容量を小さくすることができ、少ない不活性ガス消費量で短時間にてそれらの酸素濃度を下げることができ、コストの増大を抑制しつつ処理チャンバー内の酸素濃度を十分に低下させることができるとともに、高いスループットを実現することができる。

特に、請求項３の発明によれば、投入口が開放されているときには、搬入チャンバーの投入口とは反対側の端部から不活性ガスを供給するため、当該端部から投入口に向かう円滑な不活性ガスの気流を形成することができ、投入口から搬入チャンバーに外部雰囲気が流入するを防止することができる。

特に、請求項４の発明によれば、処理チャンバーの搬入口が開放されているときには、当該搬入口に近い側の端部から不活性ガスを供給するため、搬入チャンバーから処理チャンバーに雰囲気が流入するのを防止することができる。

特に、請求項５の発明によれば、受取口が開放されているときには、搬出チャンバーの受取口とは反対側の端部から不活性ガスを供給するため、当該端部から受取口に向かう円滑な不活性ガスの気流を形成することができ、受取口から搬出チャンバーに外部雰囲気が流入するを防止することができる。

特に、請求項６の発明によれば、処理チャンバーの搬出口が開放されているときには、当該搬出口に近い側の端部から不活性ガスを供給するため、搬出チャンバーから処理チャンバーに雰囲気が流入するのを防止することができる。

特に、請求項７の発明によれば、搬送ロボットは大気雰囲気中に設置されるため、不活性ガスの消費量の増大を抑制して装置稼働に関するコストを低くすることができる。

特に、請求項１１の発明によれば、処理チャンバー、搬入チャンバーおよび搬出チャンバーは熱処理装置の筐体に引き出し自在に設けられるため、装置のメンテナンス性が向上する。

本発明に係る熱処理装置の全体構成を示す平面図である。 図１の熱処理装置の部分側面図である。 フラッシュ加熱部、搬入チャンバーおよび搬出チャンバーの要部概略構成を示す図である。 搬入チャンバーの内部構造を示す斜視図である。 図４の搬入チャンバーをＡ−Ａ線から見た断面図である。 搬出チャンバーの内部構造を示す斜視図である。 図６の搬出チャンバーをＢ−Ｂ線から見た断面図である。 搬入チャンバーに半導体ウェハーが搬送された状態を模式的に示す図である。 搬入チャンバー内にて一対の支持棒によって半導体ウェハーを支持した状態を模式的に示す図である。 搬入チャンバーの一対の支持棒によって半導体ウェハーを処理チャンバー内に搬入した状態を模式的に示す図である。 移載アームによって半導体ウェハーが受け取られた状態を模式的に示す図である。 サセプターによって処理チャンバー内に半導体ウェハーが保持された状態を模式的に示す図である。 搬出チャンバーの一対の支持棒に処理済みの半導体ウェハーが渡された状態を模式的に示す図である。 冷却部によって処理済みの半導体ウェハーを冷却している状態を模式的に示す図である。 搬出チャンバーから半導体ウェハーが搬出される直前の状態を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る熱処理装置１００の全体構成を示す平面図である。また、図２は、図１の熱処理装置１００の部分側面図である。熱処理装置１００は、基板として円板形状の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。熱処理装置１００に搬入される前の半導体ウェハーＷには不純物が注入されており、熱処理装置１００による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

熱処理装置１００は、主たる要素として、インデクサ部１０、主搬送ロボット２０、フラッシュ加熱部７０、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０を備える。これらのうち主搬送ロボット２０、フラッシュ加熱部７０、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０は熱処理装置１００の筐体５の内部に設けられ、インデクサ部１０は筐体５の外壁に付設されている。また、熱処理装置１００は、各機構を制御して半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理を進行させる制御部３を備える。なお、図１では、制御部３を筐体５とは別体に描いているが、制御部３は熱処理装置１００内のいずれかに設けられる要素である。

インデクサ部１０は、キャリアＣを載置する２つの載置台１１を備える。各載置台１１は、１個のキャリアＣを載置する。キャリアＣには、複数枚の半導体ウェハーＷを収納することができる。未処理の半導体ウェハーＷを収納したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されて載置台１１に載置される。また、処理済みの半導体ウェハーＷを収納したキャリアＣも無人搬送車等によって載置台１１から持ち去られる。キャリアＣの形態としては、半導体ウェハーＷを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した半導体ウェハーＷを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。なお、本実施形態では、インデクサ部１０が２つの載置台１１を備えているが、インデクサ部１０が備える載置台１１の数は任意であり３個以上であっても良い。

主搬送ロボット２０は、アーム基台２１、第１アーム部２２、第２アーム部２３および搬送ハンド２４を備える。アーム基台２１上に第１アーム部２２の基端側が接続され、第１アーム部２２の先端側に第２アーム部２３の基端側が連結され、さらに第２アーム部２３の先端側に搬送ハンド２４が連結される。アーム基台２１は、内蔵する駆動機構によって昇降可能であるとともに、第１アーム部２２を回動させる。第１アーム部２２と第２アーム部２３、および、第２アーム部２３と搬送ハンド２４はそれぞれリンク機構を構成する。これにより、主搬送ロボット２０は、搬送ハンド２４をインデクサ部１０のキャリアＣ、後述する搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０に対してアクセスさせ、それらとの間で半導体ウェハーＷの授受を行う。なお、主搬送ロボット２０のアーム基台２１はＸＹ平面内での水平方向に沿ったスライド移動は行わない。

熱処理装置１００の筐体５の内部において、主搬送ロボット２０が配置されているエリア（つまり、フラッシュ加熱部７０、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０を除くエリア）は大気雰囲気とされている。すなわち、本実施形態では主搬送ロボット２０は大気雰囲気中に設置されている。このため、熱処理装置１００全体としての窒素ガスの消費量を抑制することができる。もっとも、筐体５の上部には図示省略のファンフィルタ機構が設けられており、主搬送ロボット２０が配置されているエリアにはそのファンフィルタ機構によって清浄化されたクリーンエアが供給される。

主搬送ロボット２０は、インデクサ部１０の載置台１１に載置されたキャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを取り出して搬入チャンバー３０に搬送する。また、主搬送ロボット２０は、搬出チャンバー５０から処理済みの半導体ウェハーＷを搬出してインデクサ部１０のキャリアＣに搬送する。すなわち、インデクサ部１０は、未処理の半導体ウェハーＷおよび処理済みの半導体ウェハーＷを集積する基板集積部である。また、熱処理装置１００の主搬送ロボット２０は、半導体ウェハーＷの入れ替え動作を行わないため、搬送ハンド２４を１つだけ備えたいわゆるシングルアームの構成で足りる。

図３は、フラッシュ加熱部７０、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の要部概略構成を示す図である。図３は、フラッシュ加熱部７０、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の配列を（−Ｙ）側から見た図である。フラッシュ加熱部７０、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０は、Ｘ軸方向に沿って配列されており、フラッシュ加熱部７０を挟んで両側に搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０が配置されている。

フラッシュ加熱部７０は、処理チャンバー７１、フラッシュランプハウス８０およびハロゲンランプハウス８５を備える。処理チャンバー７１は、筒状のチャンバー側壁部７２の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側壁部７２は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓７３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓７４が装着されて閉塞されている。チャンバー側壁部７２は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。

処理チャンバー７１の天井部を構成する上側チャンバー窓７３は、石英により形成された板状部材であり、フラッシュランプハウス８０のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を処理チャンバー７１内に透過する石英窓として機能する。また、処理チャンバー７１の床部を構成する下側チャンバー窓７４も、石英により形成された板状部材であり、ハロゲンランプハウス８５のハロゲンランプＨＬから出射された光を処理チャンバー７１内に透過する石英窓として機能する。処理チャンバー７１の内側空間、すなわち上側チャンバー窓７３、下側チャンバー窓７４およびチャンバー側壁部７２によって囲まれる空間が熱処理空間７５として規定される。

処理チャンバー７１の熱処理空間７５には、サセプター７６が設置されている。サセプター７６は、ハロゲンランプＨＬから出射された光を透過する石英にて形成される板状部材である。サセプター７６は、半導体ウェハーＷを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）にて支持する。サセプター７６の上面には半導体ウェハーＷを下面から点接触にて支持する複数の支持ピンが設けられていても良い。また、サセプター７６には、後述するリフトピン７８が貫通するための貫通孔が形設されている（図示省略）。

処理チャンバー７１内には、２本の移載アーム７７が設けられている。各移載アーム７７には２本のリフトピン７８が立設されている。２本の移載アーム７７は、図示を省略する駆動機構によって水平方向および鉛直方向に沿った移動が可能とされている。２本の移載アーム７７が所定の位置にて鉛直方向に沿って上昇すると、計４本のリフトピン７８がサセプター７６に設けられた貫通孔を通過し、リフトピン７８の上端がサセプター７６の上面から突き出る。一方、２本の移載アーム７７が当該位置にて鉛直方向に沿って下降すると、計４本のリフトピン７８がサセプター７６よりも下側に移動する。また、２本の移載アーム７７が水平方向に沿って開閉移動することにより、サセプター７６の下方と退避位置との間で移動する。

また、処理チャンバー７１のチャンバー側壁部７２には、搬入口８８および搬出口８９の２つの出入口が形設されている。搬入口８８は、処理チャンバー７１の（−Ｘ）側に設けられている。一方の搬出口８９は、処理チャンバー７１の（＋Ｘ）側に設けられている。すなわち、搬入口８８と搬出口８９とは相対向するようにＸ軸方向に沿って処理チャンバー７１のチャンバー側壁部７２に設けられている。

搬入口８８には搬入チャンバー３０が接続される。搬入口８８と搬入チャンバー３０との接続部分は図示省略のゲートバルブによって開閉可能とされている。当該ゲートバルブが搬入口８８を開放しているときには、搬入チャンバー３０から搬入口８８を通って処理チャンバー７１の熱処理空間７５に未処理の半導体ウェハーＷが搬入される。

搬出口８９には搬出チャンバー５０が接続される。搬出口８９と搬出チャンバー５０との接続部部も図示両略のゲートバルブによって開閉可能とされている。当該ゲートバルブが搬出口８９を開放しているときには、処理チャンバー７１から搬出口８９を通って搬出チャンバー５０に処理済みの半導体ウェハーＷが搬出される。搬入口８８および搬出口８９の双方がゲートバルブによって閉鎖されているときには、処理チャンバー７１の熱処理空間７５が密閉空間とされる。

処理チャンバー７１の上方に設けられたフラッシュランプハウス８０には、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ８１とが設けられている。また、フラッシュランプハウス８０の底部にはランプ光放射窓８２が装着されている。ランプ光放射窓８２は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュランプハウス８０が処理チャンバー７１の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓８２が上側チャンバー窓７３と相対向することとなる。フラッシュランプＦＬは、処理チャンバー７１の上方からランプ光放射窓８２および上側チャンバー窓７３を介して熱処理空間７５にフラッシュ光を照射する。

複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿って互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。

キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。

また、リフレクタ８１は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ８１の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間７５の側に反射するというものである。リフレクタ８１はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。

処理チャンバー７１の下方に設けられたハロゲンランプハウス８５には、複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬが設けられている。ハロゲンランプハウス８５は、複数のハロゲンランプＨＬによって処理チャンバー７１の下方から下側チャンバー窓７４を介して熱処理空間７５に光照射を行う。

本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が水平方向に沿って互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。

また、上段の２０本のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段の２０本のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向と下段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向とが直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。

ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプＨＬは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。

また、熱処理装置１００は、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１に処理ガスの供給を行う第１ガス供給機構９０および処理チャンバー７１内の気体を排出する第１排気機構９５を備える。第１ガス供給機構９０は、ガス供給源９１、給気バルブ９２および給気配管９３を備える。給気配管９３の先端側は処理チャンバー７１内の熱処理空間７５に連通され、基端側はガス供給源９１に接続される。給気配管９３の経路途中には給気バルブ９２が介挿されている。ガス供給源９１は、給気配管９３に処理ガスを送出する。本実施形態では、ガス供給源９１は不活性ガスである窒素ガス（Ｎ_２）を送出する。給気バルブ９２を開放することによって、熱処理空間７５に窒素ガスが供給される。なお、ガス供給源９１としては、例えば熱処理装置１内に設けられた気体タンクと送給ポンプとで構成するようにしても良いし、熱処理装置１００が設置される工場の用力を用いるようにしても良い。また、ガス供給源９１が供給する処理ガスは窒素ガスに限定されるものではなく、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）などの他の不活性ガスであっても良い。或いは、ガス供給源９１は、酸素（Ｏ_２）、水素（Ｈ_２）、塩素（Ｃｌ_２）、塩化水素（ＨＣｌ）、オゾン（Ｏ_３）、アンモニア（ＮＨ_３）などの反応性ガスを供給するようにしても良い。

第１排気機構９５は、排気装置９６、排気バルブ９７および排気配管９８を備える。排気配管９８の先端側は処理チャンバー７１内の熱処理空間７５に連通され、基端側は排気装置９６に接続される。排気装置９６を作動させつつ、排気バルブ９７を開放することによって、熱処理空間７５の雰囲気が排気される。排気装置９６としては、排気ポンプや熱処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。

次に、フラッシュ加熱部７０の両側に配置された搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０について説明する。搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０は概ね類似する構成を備えている。

図４は、搬入チャンバー３０の内部構造を示す斜視図である。図５は、図４の搬入チャンバー３０をＡ−Ａ線から見た断面図である。搬入チャンバー３０は、平面視でＸ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向を短手方向とする矩形形状を有する。平面視で矩形形状を有する搬入チャンバー３０は、その長手方向の端部（（＋Ｘ）側の端部）がフラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１に対向するように配置されている。

搬入チャンバー３０の内部には、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１に半導体ウェハーＷを搬入する搬入機構３１が設けられている。搬入機構３１は、一対の支持棒３２および駆動部３３を備える。一対の支持棒３２のそれぞれは、例えば石英にて形成された棒状部材である。２本の支持棒３２は、基端側（（−Ｘ）側）にて片持ちで支持されて駆動部３３に連結されている。２本の支持棒３２の間隔は処理対象となる半導体ウェハーＷの直径よりも短い。駆動部３３は、内蔵する駆動機構によって一対の支持棒３２を鉛直方向に沿って昇降させることと、Ｘ軸方向に沿って進退移動させることが可能である。駆動部３３は、一対の支持棒３２を連動させて同時に同様に移動させる。なお、駆動部３３が内蔵する駆動機構としては、例えば、一対の支持棒３２が連結される部材が螺合されたボールネジをモータによって回転させるネジ送り機構と、当該部材を昇降させるアクチュエータとの組み合わせなど公知の種々の２軸移動機構を採用することができる。

搬入チャンバー３０の内部空間は、仕切板３４によって上下に仕切られている。仕切板３４には、２本の溝３５が形設されている。２本の溝３５は、Ｘ軸方向に沿って延びるように互いに平行に設けられている。２本の溝３５の間隔は２本の支持棒３２の間隔と同じである。２本の溝３５は、仕切板３４を上下に貫通するように設けられている。図５に示すように、駆動部３３が２本の支持棒３２を昇降させると、それら２本の支持棒３２が溝３５を通過する。駆動部３３が２本の支持棒３２を上昇させたときには、２本の支持棒３２が仕切板３４よりも上方に突き出る。また、駆動部３３が２本の支持棒３２を下降させたときには、２本の支持棒３２が溝３５の内部に埋入する。

図４に示すように、搬入チャンバー３０の側壁面には、投入口３６および移載口３７が形設されている。投入口３６および移載口３７は仕切板３４よりも上側に形設されている。投入口３６は、搬入チャンバー３０の（＋Ｙ）側の側壁面、つまり主搬送ロボット２０に面する側の側壁面に形設される。一方の移載口３７は、搬入チャンバー３０の（＋Ｘ）側の側壁面、つまりフラッシュ加熱部７０と対向する側の側壁面に形設される。

フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１と搬入チャンバー３０とが連結されるときには、平面視で矩形形状を有する搬入チャンバー３０の長手方向の両端部のうちの一方である（＋Ｘ）側の端部が処理チャンバー７１の搬入口８８に接続される。そして、処理チャンバー７１の搬入口８８と搬入チャンバー３０の移載口３７とが互いに連通するように双方が接続される。従って、処理チャンバー７１の搬入口８８と搬入チャンバー３０の移載口３７との接続部分が開放されているときには両チャンバーの内部は連通状態となる。この状態では、仕切板３４よりも上側に上昇した一対の支持棒３２を駆動部３３が（＋Ｘ）側に向けて前進させることにより、一対の支持棒３２を処理チャンバー７１の熱処理空間７５にまで挿入することができる。そして、搬入機構３１は、２本の支持棒３２を搬入口８８から処理チャンバー７１内に進退移動させて未処理の半導体ウェハーＷを搬入する。

投入口３６は、平面視で矩形形状を有する搬入チャンバー３０の短手方向の端面のうち移載口３７に近い位置に設けられている（図４）。より正確には、搬入チャンバー３０の短手方向の端面のうち移載口３７とは反対側の（−Ｘ）側の端部よりも（＋Ｘ）側の端部に近い位置に設けられている。この投入口３６も図示省略のゲートバルブによって開閉可能とされている。投入口３６が開放されているときには、主搬送ロボット２０によって投入口３６から未処理の半導体ウェハーＷが搬入チャンバー３０内に搬入される。

また、搬入チャンバー３０内には、未処理の半導体ウェハーＷの向きを調整するアライメント部１３０が備えられている。アライメント部１３０は、支持テーブル１３１および回転駆動部１３２を備える。支持テーブル１３１は、円板形状の部材であり、その上面が仕切板３４の上面と同じ高さ位置となるように設けられている。支持テーブル１３１は投入口３６の近傍に設けられている。支持テーブル１３１の上面には、複数本（例えば３本）の支持ピン１３３が立設されている。支持テーブル１３１は、その円板の中心を通る鉛直方向に沿った軸を回転中心として回転駆動部１３２によって回転される。また、アライメント部１３０は、図示を省略するレーザー光の投光部および受光部を備える。支持テーブル１３１の複数の支持ピン１３３によって半導体ウェハーＷを支持した状態で回転駆動部１３２が支持テーブル１３１を回転させることにより、半導体ウェハーＷも回転する。そして、回転する半導体ウェハーＷの端縁部に投光部からレーザー光を照射して当該端縁部に形成されているノッチを受光部によって検出することにより、半導体ウェハーＷの向きが所定の方向に調整される。

熱処理装置１００は、搬入チャンバー３０に処理ガスの供給を行う第２ガス供給機構４０および搬入チャンバー３０内の気体を排出する第２排気機構４５を備える（図３）。第２ガス供給機構４０は、ガス供給源４１、給気配管４３および２つの給気バルブ４８，４９を備える。給気配管４３の先端側は二叉に分岐され、その一方が前端側吐出部３９に接続され、他方が後端側吐出部３８に接続される。図３に示すように、前端側吐出部３９は、搬入チャンバー３０内部の仕切板３４よりも上側であって、（＋Ｘ）側端部に設けられたガス吐出ノズルである。後端側吐出部３８は、搬入チャンバー３０内部の仕切板３４よりも上側であって、（−Ｘ）側端部に設けられたガス吐出ノズルである。このようなガス吐出ノズルとしては、例えば複数の吐出孔を設けた管状のものを用いることができる。

給気配管４３の基端側は、ガス供給源４１に接続される。給気配管４３の二叉に分岐された配管のうち前端側吐出部３９に接続される配管には前端側給気バルブ４９が介挿され、後端側吐出部３８に接続される配管には後端側給気バルブ４８が介挿される。ガス供給源４１は、給気配管４３に処理ガスを送出する。本実施形態では、ガス供給源４１は窒素ガス（Ｎ_２）を送出する。ガス供給源４１は、処理チャンバー７１のガス供給源９１と同じものであっても良く、他の不活性ガスや反応性ガスを供給するようにしても良い。

ガス供給源４１から給気配管４３に窒素ガスを送出しつつ、前端側給気バルブ４９を開放することによって、前端側吐出部３９から搬入チャンバー３０内に窒素ガスが噴出される。前端側吐出部３９は、搬入チャンバー３０内の（＋Ｘ）側から（−Ｘ）側に向けて窒素ガスを噴出する。一方、ガス供給源４１から給気配管４３に窒素ガスを送出しつつ、後端側給気バルブ４８を開放することによって、後端側吐出部３８から搬入チャンバー３０内に窒素ガスが噴出される。後端側吐出部３８は、搬入チャンバー３０内の（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向けて窒素ガスを噴出する。

第２排気機構４５は、排気装置４６、排気バルブ４７および排気配管４４を備える。排気配管４４の先端側は搬入チャンバー３０内部の仕切板３４よりも下側の空間に連通され、基端側は排気装置４６に接続される。排気装置４６を作動させつつ、排気バルブ４７を開放することによって、搬入チャンバー３０内の雰囲気が排気される。排気装置４６としては、処理チャンバー７１の排気装置９６と同じものを用いるようにしても良い。

図６は、搬出チャンバー５０の内部構造を示す斜視図である。図７は、図６の搬出チャンバー５０をＢ−Ｂ線から見た断面図である。上述の搬入チャンバー３０と同じく、搬出チャンバー５０は、平面視でＸ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向を短手方向とする矩形形状を有する。平面視で矩形形状を有する搬出チャンバー５０は、その長手方向の端部（（−Ｘ）側の端部）がフラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１に対向するように配置されている。

搬出チャンバー５０の内部には、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１から半導体ウェハーＷを搬出する搬出機構５１が設けられている。搬出機構５１は、一対の支持棒５２および駆動部５３を備える。一対の支持棒５２のそれぞれは、例えば石英にて形成された棒状部材である。２本の支持棒５２は、基端側（（＋Ｘ）側）にて片持ちで支持されて駆動部５３に連結されている。２本の支持棒５２の間隔は処理対象となる半導体ウェハーＷの直径よりも短い。駆動部５３は、内蔵する駆動機構によって一対の支持棒５２を鉛直方向に沿って昇降させることと、Ｘ軸方向に沿って進退移動させることが可能である。駆動部５３は、一対の支持棒５２を連動させて同時に同様に移動させる。なお、駆動部３３と同様に、駆動部５３が内蔵する駆動機構としては、例えば、一対の支持棒５２が連結される部材が螺合されたボールネジをモータによって回転させるネジ送り機構と、当該部材を昇降させるアクチュエータとの組み合わせなど公知の種々の２軸移動機構を採用することができる。

搬出チャンバー５０の内部空間は、仕切板５４によって上下に仕切られている。仕切板５４には、２本の溝５５が形設されている。２本の溝５５は、Ｘ軸方向に沿って延びるように互いに平行に設けられている。２本の溝５５の間隔は２本の支持棒５２の間隔と同じである。２本の溝５５は、仕切板５４を上下に貫通するように設けられている。図７に示すように、駆動部５３が２本の支持棒５２を昇降させると、それら２本の支持棒５２が溝５５を通過する。駆動部５３が２本の支持棒５２を上昇させたときには、２本の支持棒５２が仕切板５４よりも上方に突き出る。また、駆動部５３が２本の支持棒５２を下降させたときには、２本の支持棒５２が溝５５の内部に埋入する。

図６に示すように、搬出チャンバー５０の側壁面には、受取口５６および移載口５７が形設されている。受取口５６および移載口５７は仕切板５４よりも上側に形設されている。受取口５６は、搬出チャンバー５０の（＋Ｙ）側の側壁面、つまり主搬送ロボット２０に面する側の側壁面に形設される。一方の移載口５７は、搬出チャンバー５０の（−Ｘ）側の側壁面、つまりフラッシュ加熱部７０と対向する側の側壁面に形設される。

フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１と搬出チャンバー５０とが連結されるときには、平面視で矩形形状を有する搬出チャンバー５０の長手方向の両端部のうちの一方である（−Ｘ）側の端部が処理チャンバー７１の搬出口８９に接続される。そして、処理チャンバー７１の搬出口８９と搬出チャンバー５０の移載口５７とが互いに連通するように双方が接続される。従って、処理チャンバー７１の搬出口８９と搬出チャンバー５０の移載口５７との接続部分が開放されているときには両チャンバーの内部は連通状態となる。この状態では、仕切板５４よりも上側に上昇した一対の支持棒５２を駆動部５３が（−Ｘ）側に向けて前進させることにより、一対の支持棒５２を処理チャンバー７１の熱処理空間７５にまで挿入することができる。そして、搬出機構５１は、２本の支持棒５２を搬出口８９から処理チャンバー７１内に進退移動させて加熱処理後の半導体ウェハーＷを搬出する。

受取口５６は、平面視で矩形形状を有する搬出チャンバー５０の短手方向の端面のうち移載口５７に近い位置に設けられている（図６）。より正確には、搬出チャンバー５０の短手方向の端面のうち移載口５７とは反対側の（＋Ｘ）側の端部よりも（−Ｘ）側の端部に近い位置に設けられている。この受取口５６も図示省略のゲートバルブによって開閉可能とされている。受取口５６が開放されているときには、主搬送ロボット２０によって搬出チャンバー５０の受取口５６から処理済みの半導体ウェハーＷを取り出してインデクサ部１０に搬送する。

また、搬出チャンバー５０内には、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１から搬出された半導体ウェハーＷを冷却する冷却部１５０が備えられている。冷却部１５０は冷却機構１５１を備える。冷却機構１５１としては、例えば水冷管やペルチェ素子などを用いることができる。図７に示すように、冷却機構１５１は、仕切板５４の下面側に固設されている。冷却機構１５１は受取口５６の近傍に設けられている。また、冷却機構１５１が設けられている仕切板５４の上面側には石英板１５２が敷設されている。

また、冷却部１５０は、複数本（例えば３本）のリフトピン１５４および昇降機構１５３を備える。複数本のリフトピン１５４は、昇降機構１５３によって一括して昇降される。仕切板５４および石英板１５２にはリフトピン１５４に対応する個数（本実施形態では３個）の貫通孔１５５が穿設されており、昇降機構１５３によって昇降するリフトピン１５４は貫通孔１５５を通過する。昇降機構１５３がリフトピン１５４を上昇させたときには、リフトピン１５４の上端が石英板１５２よりも上側に突き出る。昇降機構１５３がリフトピン１５４を下降させたときには、リフトピン１５４の上端が貫通孔１５５に埋入する。半導体ウェハーＷを支持する複数のリフトピン１５４が下降したときには、その半導体ウェハーＷが石英板１５２上に載置されて冷却される。

熱処理装置１００は、搬出チャンバー５０に処理ガスの供給を行う第３ガス供給機構６０および搬出チャンバー５０内の気体を排出する第３排気機構６５を備える（図３）。第３ガス供給機構６０は、ガス供給源６１、給気配管６３および２つの給気バルブ６８，６９を備える。給気配管６３の先端側は二叉に分岐され、その一方が前端側吐出部５９に接続され、他方が後端側吐出部５８に接続される。図３に示すように、前端側吐出部５９は、搬出チャンバー５０内部の仕切板５４よりも上側であって、（−Ｘ）側端部に設けられたガス吐出ノズルである。後端側吐出部５８は、搬出チャンバー５０内部の仕切板５４よりも上側であって、（＋Ｘ）側端部に設けられたガス吐出ノズルである。このようなガス吐出ノズルとしては、例えば複数の吐出孔を設けた管状のものを用いることができる。

給気配管６３の基端側は、ガス供給源６１に接続される。給気配管６３の二叉に分岐された配管のうち前端側吐出部５９に接続される配管には前端側給気バルブ６９が介挿され、後端側吐出部５８に接続される配管には後端側給気バルブ６８が介挿される。ガス供給源６１は、給気配管６３に処理ガスを送出する。本実施形態では、ガス供給源６１は窒素ガス（Ｎ_２）を送出する。ガス供給源６１は、処理チャンバー７１のガス供給源９１と同じものであっても良く、他の不活性ガスや反応性ガスを供給するようにしても良い。

ガス供給源６１から給気配管６３に窒素ガスを送出しつつ、前端側給気バルブ６９を開放することによって、前端側吐出部５９から搬出チャンバー５０内に窒素ガスが噴出される。前端側吐出部５９は、搬出チャンバー５０内の（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向けて窒素ガスを噴出する。一方、ガス供給源６１から給気配管６３に窒素ガスを送出しつつ、後端側給気バルブ６８を開放することによって、後端側吐出部５８から搬出チャンバー５０内に窒素ガスが噴出される。後端側吐出部５８は、搬出チャンバー５０内の（＋Ｘ）側から（−Ｘ）側に向けて窒素ガスを噴出する。

第３排気機構６５は、排気装置６６、排気バルブ６７および排気配管６４を備える。排気配管６４の先端側は搬出チャンバー５０内部の仕切板５４よりも下側の空間に連通され、基端側は排気装置６６に接続される。排気装置６６を作動させつつ、排気バルブ６７を開放することによって、搬出チャンバー５０内の雰囲気が排気される。排気装置６６としては、処理チャンバー７１の排気装置９６と同じものを用いるようにしても良い。

また、搬出チャンバー５０は、処理チャンバー７１から搬出される半導体ウェハーＷの破損を検出する破損検出部１６０を備える。破損検出部１６０は、例えば撮像カメラ等の撮像手段を有する。破損検出部１６０は、処理チャンバー７１から搬出機構５１によって搬出された半導体ウェハーＷを撮像カメラによって撮像し、その画像を解析することによって当該半導体ウェハーＷの破損の有無を検出する。なお、この画像解析は制御部３によって行うようにしても良い。また、破損検出部１６０は、投光部と受光部とを備えた光センサーを備え、投光部から出射された光を受光部が受光したか否かによって半導体ウェハーＷの破損を検出するものであっても良い。

図１に戻り、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０は、熱処理装置１００の筐体５に対して引き出し自在に設けられている。具体的には、例えば搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０にコロを付設し、筐体５のフレームに対して搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０を水平方向に沿ってスライド移動可能に設置する。搬入チャンバー３０は、図１の矢印ＡＲ１にて示すように、筐体５から（−Ｘ）側に向けて引き出すことが可能とされている。搬出チャンバー５０は、図１の矢印ＡＲ２にて示すように、筐体５から（＋Ｘ）側に向けて引き出すことが可能とされている。

また、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１も筐体５に対して引き出し自在に設けられている。処理チャンバー７１は、図１の矢印ＡＲ３にて示すように、筐体５から（−Ｙ）側に向けて引き出すことが可能とされている。なお、処理チャンバー７１に加えて、フラッシュ加熱部７０のフラッシュランプハウス８０および／またはハロゲンランプハウス８５も筐体５に対して引き出し自在に設けるようにしても良い。

制御部３は、熱処理装置１００に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１００における処理が進行する。

上記の構成以外にも熱処理装置１００は、例えば半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによる処理チャンバー７１の過剰な温度上昇を防止するための水冷管等を備えている。また、処理チャンバー７１にはサセプター７６に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定する温度センサ（例えば、非接触で温度測定する放射温度計）が設けられている。

次に、上記の構成を有する熱処理装置１００における半導体ウェハーＷの処理手順について図８から図１５を参照しつつ説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置１００によるフラッシュ光照射加熱処理（アニール）により実行される。以下に説明する熱処理装置１００の処理手順は、制御部３が熱処理装置１００の各動作機構を制御することにより進行する。

まず、主搬送ロボット２０がインデクサ部１０のキャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを取り出して搬入チャンバー３０に搬送する。インデクサ部１０の載置台１１には、予め複数枚の未処理の半導体ウェハーＷを収納したキャリアＣが無人搬送車等によって搬送されて載置されている。主搬送ロボット２０は、搬送ハンド２４を当該キャリアＣに差し入れて１枚の半導体ウェハーＷを取り出し、その搬送ハンド２４を搬入チャンバー３０へと移動させる。なお、本実施形態における未処理の半導体ウェハーＷとは、イオン注入はなされているがフラッシュ加熱処理が未だに行われていない半導体ウェハーＷを意味する。

搬入チャンバー３０において、未処理の半導体ウェハーＷを受け入れるときには、一対の支持棒３２が下降して仕切板３４の溝３５の内部に埋入している。また、処理チャンバー７１の搬入口８８と搬入チャンバー３０の移載口３７との接続部分が閉鎖されるとともに、搬入チャンバー３０の投入口３６が開放される。そして、投入口３６が開放されているときには、第２ガス供給機構４０の前端側給気バルブ４９が閉止されるとともに、後端側給気バルブ４８が開放されて後端側吐出部３８から窒素ガスが噴出される。この状態にて、主搬送ロボット２０が未処理の半導体ウェハーＷを保持した搬送ハンド２４を投入口３６から搬入チャンバー３０内に差し入れ、アライメント部１３０の複数の支持ピン１３３に当該半導体ウェハーＷを渡す。

図８は、搬入チャンバー３０に半導体ウェハーＷが搬送された状態を模式的に示す図である。主搬送ロボット２０が未処理の半導体ウェハーＷを搬入チャンバー３０に搬入するときには、投入口３６が開放されるとともに、移載口３７が閉鎖されている。移載口３７が閉鎖されて投入口３６が開放されているときには、第２ガス供給機構４０が後端側吐出部３８から窒素ガスを噴出する。すなわち、第２ガス供給機構４０は、投入口３６が開放されているときには、搬入チャンバー３０内の（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向けて窒素ガスを供給する。これにより、図８の矢印ＡＲ８にて示すように、搬入チャンバー３０の仕切板３４よりも上側の空間には、（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流が形成される。

ここで、仮に、移載口３７が閉鎖されて投入口３６が開放されているときに、第２ガス供給機構４０が前端側吐出部３９から窒素ガスを噴出したとすると、上記とは逆向きの気流、すなわち（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる気流が搬入チャンバー３０内に形成される。開放されている投入口３６は、（−Ｘ）側端部よりも（＋Ｘ）側端部に近い位置に設けられている（図４参照）。よって、前端側吐出部３９から噴出された窒素ガスの一部は投入口３６から流れ出る一方、残る一部は搬入チャンバー３０の（−Ｘ）側端部へと向かって流れて滞留する。また、主搬送ロボット２０が配置されているエリアは大気雰囲気とされている。そうすると、投入口３６から流れ込んだ大気雰囲気の一部は、（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる気流によって搬入チャンバー３０内の（−Ｘ）側端部に向けて押し込まれることとなる。その結果、半導体ウェハーＷの搬入時に搬入チャンバー３０に大気雰囲気が混入して一部はそのまま残留することとなるのである。

本実施形態のように、第２ガス供給機構４０が後端側吐出部３８から窒素ガスを噴出すれば、搬入チャンバー３０内には（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流が形成される。この向きに窒素ガスが流れていれば、後端側吐出部３８から投入口３６へと向かう円滑な窒素ガス流が形成され、（＋Ｘ）側端部に近い位置に設けられた投入口３６から大気雰囲気が流入したとしても、その大気雰囲気は窒素ガス流によって全て投入口３６から排出されることとなる。その結果、搬入チャンバー３０内に大気雰囲気が残留することが防がれる。

要するに、搬入チャンバー３０内において、第２ガス供給機構４０が投入口３６とは反対側の（−Ｘ）側端部から窒素ガスを供給することにより、（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向かって流れて投入口３６から流れ出る円滑な窒素ガスの気流を形成することができ、半導体ウェハーＷの搬入時における大気雰囲気の混入を防止しているのである。第２ガス供給機構４０が搬入チャンバー３０内の（−Ｘ）側端部から供給した窒素ガスの一部は仕切板３４の溝３５から仕切板３４よりも下側の空間にも流れて第２排気機構４５によって排出される。

未処理の半導体ウェハーＷをアライメント部１３０の複数の支持ピン１３３に渡した主搬送ロボット２０は搬送ハンド２４を搬入チャンバー３０から退出させる。続いて、搬入チャンバー３０の投入口３６が閉鎖される。これにより、投入口３６および移載口３７の双方がともに閉鎖され、搬入チャンバー３０の内部が密閉空間とされる。投入口３６が閉鎖された後、第２ガス供給機構４０の後端側給気バルブ４８が閉止されるとともに、前端側給気バルブ４９が開放され、前端側吐出部３９から窒素ガスが噴出される。第２ガス供給機構４０が前端側吐出部３９から窒素ガスを噴出すると、搬入チャンバー３０内に（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる窒素ガス流が形成される。窒素ガス流が流れる向きにかかわらず、投入口３６および移載口３７が閉鎖されているときには、第２ガス供給機構４０から供給された窒素ガスは溝３５から仕切板３４よりも下側の空間に流れて第２排気機構４５によってチャンバー外に排出される。

このような窒素ガスパージによって、搬入チャンバー３０内の酸素濃度が低下する。また、供給された窒素ガスが仕切板３４よりも上側の空間から下側の空間へと向かって流れて排出されるような気流が形成される。支持棒３２の駆動部３３やアライメント部１３０の回転駆動部１３２は、仕切板３４よりも下側の空間に設けられており（図５参照）、これらの駆動部からパーティクル等が発生したとしても、そのパーティクル等は仕切板３４よりも上側の空間には流れることなくチャンバー外に排出される。

搬入チャンバー３０は、その内部に一対の支持棒３２を昇降と進退移動させるだけの簡易な搬入機構３１を設けている。一対の支持棒３２は旋回動作は行わないため、そのためのスペースは不要である。従って、搬入チャンバー３０の容量は、例えば特許文献１に開示される従来の搬送チャンバーの容量に比較して顕著に小さくて足りる（本実施形態では、仕切板３４よりも上側の空間の容量は３リットル程度）。このため、従来よりも小さな流量（例えば、５リットル〜３０リットル／分）にて第２ガス供給機構４０から搬入チャンバー３０に窒素ガスを供給したとしても、短時間のうちにチャンバー内の酸素濃度が急速に低下する。従って、少ない窒素ガスの消費量にて短時間のうちに搬入チャンバー３０内の酸素濃度を十分に低下させることができる。

また、窒素ガスパージによって搬入チャンバー３０内の酸素濃度を低下させるのと並行して、アライメント部１３０が未処理の半導体ウェハーＷの向きを調整する。アライメント部１３０は、回転駆動部１３２によって支持テーブル１３１を回転させることにより半導体ウェハーＷを回転させつつ、その半導体ウェハーＷの端縁部に投光部からレーザー光を照射する。そして、半導体ウェハーＷの端縁部に形成されているノッチにレーザー光が照射されたときには、レーザー光がノッチを通過して受光部によって受光される。こうして、アライメント部１３０は半導体ウェハーＷの向きを検出して所定の方向に調整する。

搬入チャンバー３０内の酸素濃度が十分に低下した後、一対の支持棒３２が上昇してアライメント部１３０の支持ピン１３３よりも上方に突き出ることにより、アライメント部１３０から半導体ウェハーＷを受け取る。図９は、搬入チャンバー３０内にて一対の支持棒３２によって半導体ウェハーＷを支持した状態を模式的に示す図である。このときには、投入口３６および移載口３７が閉鎖されるとともに、第２ガス供給機構４０が継続して前端側吐出部３９から窒素ガスを噴出している。これにより、図９の矢印ＡＲ９にて示すように、搬入チャンバー３０の仕切板３４よりも上側の空間には、（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流が形成される。

続いて、処理チャンバー７１の搬入口８８と搬入チャンバー３０の移載口３７との接続部分が開放される。このときにも、第２ガス供給機構４０が継続して前端側吐出部３９から窒素ガスを供給しており、搬入チャンバー３０内には（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて窒素ガスが流れている。

投入口３６を閉鎖した後の上記窒素ガスパージによって、搬入チャンバー３０内の酸素濃度は十分に低下しているものの、それでもなおフラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１内の酸素濃度よりは高い。このため、単に搬入口８８と移載口３７との接続部分を開放すると、搬入チャンバー３０から処理チャンバー７１内への雰囲気流入によって処理チャンバー７１内の酸素濃度が上昇するおそれがある。

本実施形態においては、処理チャンバー７１の搬入口８８が開放されているときには、第２ガス供給機構４０が搬入チャンバー３０内の（＋Ｘ）側端部から窒素ガスを供給し、その搬入チャンバー３０内に（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流を形成している。これにより、搬入チャンバー３０の移載口３７から処理チャンバー７１内へと流入する雰囲気は最小限に抑制され、処理チャンバー７１内の酸素濃度上昇を防止することができる。

その後、半導体ウェハーＷを支持する一対の支持棒３２が（＋Ｘ）側に向けて前進し、移載口３７から搬入口８８を通過して処理チャンバー７１の熱処理空間７５内に進入する。これにより、未処理の半導体ウェハーＷが搬入チャンバー３０から処理チャンバー７１へと搬送される。図１０は、一対の支持棒３２によって半導体ウェハーＷを処理チャンバー７１内に搬入した状態を模式的に示す図である。一対の支持棒３２は、支持する半導体ウェハーＷが処理チャンバー７１内のサセプター７６の直上となる位置に到達するまで前進して停止する。

次いで、２本の移載アーム７７が上昇し、リフトピン７８がサセプター７６の上面から突き出ることによって一対の支持棒３２から半導体ウェハーＷを受け取る。このときには、一対の支持棒３２が若干下降するようにしても良い。２本の移載アーム７７に半導体ウェハーＷを渡した後、一対の支持棒３２が後退して処理チャンバー７１から退出する。一対の支持棒３２が処理チャンバー７１から退出して搬入チャンバー３０に戻った後、搬入口８８と移載口３７との接続部分が再度閉鎖される。その後、処理チャンバー７１内にては半導体ウェハーＷの加熱処理を行っている間に、搬入チャンバー３０に続く新たな半導体ウェハーＷを搬入するようにしても良い。

図１１は、移載アーム７７によって半導体ウェハーＷが受け取られた状態を模式的に示す図である。一対の支持棒３２が処理チャンバー７１から退出するのとあわせて、２本の移載アーム７７が下降してリフトピン７８がサセプター７６よりも下側に移動することにより、移載アーム７７からサセプター７６に半導体ウェハーＷが渡される。そして、サセプター７６によって半導体ウェハーＷが保持された状態にて光照射加熱処理が行われる。なお、半導体ウェハーＷは、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上側に向けてサセプター７６に保持される。

図１２は、サセプター７６によって処理チャンバー７１内に半導体ウェハーＷが保持された状態を模式的に示す図である。搬入口８８と移載口３７との接続部分が閉鎖された後、第１ガス供給機構９０から処理チャンバー７１内への窒素ガス供給を行うとともに、第１排気機構９５によって処理チャンバー７１内の雰囲気を排気することにより、処理チャンバー７１内の酸素濃度をさらに低下させる。なお、処理チャンバー７１の搬出口８９は継続して閉鎖されている。本実施形態では、搬入口８８と移載口３７との接続部分が開放されているときにも、搬入チャンバー３０内に（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流を形成することにより、搬入チャンバー３０から処理チャンバー７１内へと流入する雰囲気を最小限に抑制して処理チャンバー７１内の酸素濃度上昇を防止している。このため、処理チャンバー７１内の酸素濃度を目標値にまで低下させるのに要する時間は短時間であっても足りる。

その後、ハロゲンランプハウス８５の複数本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して半導体ウェハーＷの予備加熱が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓７４およびサセプター７６を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載アーム７７は、半導体ウェハーＷと重ならない退避位置に移動しているため、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の障害となることは無い。

ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が図示省略の温度センサによって測定されている。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし６００℃程度とされる（本実施の形態では６００℃）。

半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、温度センサによって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点で制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。

半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点でフラッシュランプハウス８０のフラッシュランプＦＬが半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接に処理チャンバー７１内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ８１により反射されてから処理チャンバー７１内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。

フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃以上の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに注入された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１００では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。そして、２本の移載アーム７７が再び上昇してリフトピン７８が加熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプター７６から突き上げて支持する。このときの状態は図１１と同様である。

次に、処理チャンバー７１の搬出口８９と搬出チャンバー５０の移載口５７との接続部分が開放される。搬出口８９と移載口５７との接続部分が開放されるのに先立って、第３ガス供給機構６０が搬出チャンバー５０内に窒素ガスを供給している。このときには、第３ガス供給機構６０の後端側給気バルブ６８が閉止されるとともに、前端側給気バルブ６９が開放されて前端側吐出部５９から窒素ガスが噴出される。また、第３排気機構６５が搬出チャンバー５０内の気体を排気する。第３ガス供給機構６０が前端側吐出部５９から窒素ガスを噴出することにより、搬出チャンバー５０内には（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流が形成される。なお、搬出口８９と移載口５７との接続部分が開放されるときには、受取口５６は閉鎖されている。

この状態にて処理チャンバー７１の搬出口８９と搬出チャンバー５０の移載口５７との接続部分が開放される。搬出チャンバー５０内の酸素濃度も搬入チャンバー３０と同様に、処理チャンバー７１内の酸素濃度よりは高い。本実施形態では、処理チャンバー７１の搬出口８９が開放されているときには、第３ガス供給機構６０が搬出チャンバー５０内の（−Ｘ）側端部から窒素ガスを供給し、その搬出チャンバー５０内に（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流を形成している。これにより、搬出チャンバー５０の移載口５７から処理チャンバー７１内へと流入する雰囲気は最小限に抑制され、処理チャンバー７１内の酸素濃度上昇を防止することができる。

処理チャンバー７１の搬出口８９と搬出チャンバー５０の移載口５７との接続部分が開放された後、搬出チャンバー５０の一対の支持棒５２が（−Ｘ）側に向けて前進し、移載口５７から搬出口８９を通過して処理チャンバー７１の熱処理空間７５内に進入する。一対の支持棒５２は、２本の移載アーム７７によって支持されている半導体ウェハーＷの直下となる位置に到達するまで前進して停止する。

次いで、２本の移載アーム７７が下降してリフトピン７８が支持棒５２よりも下方に移動することにより、移載アーム７７から一対の支持棒５２に加熱処理後の半導体ウェハーＷが渡される。図１３は、搬出チャンバー５０の一対の支持棒５２に処理済みの半導体ウェハーＷが渡された状態を模式的に示す図である。搬出口８９と移載口５７との接続部分が開放されているときには、図１３の矢印ＡＲ１３にて示すように、第３ガス供給機構６０が搬出チャンバー５０内の（−Ｘ）側端部から窒素ガスを供給し、搬出チャンバー５０内に（−Ｘ）側から（＋Ｘ）側に向かう窒素ガス流が形成されている。

続いて、半導体ウェハーＷを支持した一対の支持棒５２が（＋Ｘ）側に向けて後退し、処理チャンバー７１から退出して搬出チャンバー５０に戻る。これにより、加熱処理後の半導体ウェハーＷが処理チャンバー７１から搬出チャンバー５０へと搬送される。一対の支持棒５２が処理チャンバー７１から退出すると、搬出口８９と移載口５７との接続部分が再度閉鎖される。そして、一対の支持棒５２は、支持する半導体ウェハーＷが冷却部１５０の上方に到達するまで後退して停止する。

一対の支持棒５２が搬出チャンバー５０に戻ったときに、破損検出部１６０が処理済みの半導体ウェハーＷの破損の有無を検出する。破損検出部１６０は、一対の支持棒５２に支持される半導体ウェハーＷを撮像し、その撮像結果の画像を解析することによって当該半導体ウェハーＷの破損を検出する。フラッシュ加熱は、極めて短い時間に大きなエネルギーを有するフラッシュ光を照射することによって行われるため、その衝撃によって半導体ウェハーＷが破損することもある。そのような場合であっても、破損検出部１６０によって半導体ウェハーＷの破損の有無を検出することができる。破損検出部１６０が半導体ウェハーＷの破損を検出した場合には、例えば制御部３が後続する半導体ウェハーＷの処理を停止させる。

その後、一対の支持棒５２が下降して仕切板５４の溝５５に埋入することにより、加熱処理直後の半導体ウェハーＷが石英板１５２上に載置され、冷却部１５０によって冷却される。このときには、冷却部１５０は、半導体ウェハーＷを大気雰囲気中に曝しても良い温度にまで冷却する。図１４は、冷却部１５０によって処理済みの半導体ウェハーＷを冷却している状態を模式的に示す図である。

また、半導体ウェハーＷの冷却時にも、第３ガス供給機構６０が継続して前端側吐出部５９から窒素ガスを噴出し、搬出チャンバー５０内に（−Ｘ）側端部から（＋Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流を形成している。搬出チャンバー５０の受取口５６および移載口５７が閉鎖されているときには、第３ガス供給機構６０から供給された窒素ガスは溝５５から仕切板５４よりも下側の空間に流れて第３排気機構６５によってチャンバー外に排出される。支持棒５２の駆動部５３や冷却部１５０の昇降機構１５３は、仕切板５４よりも下側の空間に設けられており（図７参照）、これらの駆動部からパーティクル等が発生したとしても、そのパーティクル等は仕切板５４よりも上側の空間には流れることなくチャンバー外に排出される。

半導体ウェハーＷが所定温度以下にまで冷却された後、昇降機構１５３によってリフトピン１５４が上昇して石英板１５２上に載置されている半導体ウェハーＷを突き上げて支持する。これにより、半導体ウェハーＷの冷却処理が終了する。

次に、搬出チャンバー５０の受取口５６が開放されて半導体ウェハーＷが搬出される。図１５は、搬出チャンバー５０から半導体ウェハーＷが搬出される直前の状態を模式的に示す図である。このときには、移載口５７は閉鎖されている。受取口５６が開放されたときには、第３ガス供給機構６０の前端側給気バルブ６９が閉止されるとともに、後端側給気バルブ６８が開放され、後端側吐出部５８から窒素ガスが噴出される。これにより、図１５の矢印ＡＲ１５にて示すように、搬出チャンバー５０の仕切板５４よりも上側の空間には、（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて流れる窒素ガスの気流が形成される。すなわち、第３ガス供給機構６０は、受取口５６が開放されているときには、搬出チャンバー５０内の（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向けて窒素ガスを供給する。

搬入チャンバー３０と同じく、搬出チャンバー５０においても、第３ガス供給機構６０が受取口５６とは反対側の（＋Ｘ）側端部から窒素ガスを供給することにより、搬出チャンバー５０内に（＋Ｘ）側端部から（−Ｘ）側に向かって流れて受取口５６から流れ出る円滑な窒素ガスの気流を形成することができる。これにより、開放された受取口５６から大気雰囲気が流入したとしても、その大気雰囲気は窒素ガス流によって全て受取口５６から排出されることとなる。その結果、半導体ウェハーＷの搬出時における搬出チャンバー５０への大気雰囲気の混入を防止することができる。第３ガス供給機構６０が搬出チャンバー５０内の（＋Ｘ）側端部から供給した窒素ガスの一部は仕切板５４の溝５５から仕切板５４よりも下側の空間にも流れて第３排気機構６５によって排出される。

この状態にて、主搬送ロボット２０が搬送ハンド２４を受取口５６から搬出チャンバー５０内に差し入れ、冷却部１５０のリフトピン１５４によって支持されている処理済みの半導体ウェハーＷを受け取る。そして、主搬送ロボット２０が半導体ウェハーＷを保持した搬送ハンド２４を搬出チャンバー５０からインデクサ部１０のキャリアＣへと移動させ、その処理済みの半導体ウェハーＷをキャリアＣ内に収納する。このようにして、熱処理装置１００における１枚の半導体ウェハーＷの処理が完了する。

本実施形態においては、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１に搬入口８８および搬出口８９の２つの出入口を設け、搬入口８８には搬入専用の搬入チャンバー３０を接続し、搬出口８９には搬出専用の搬出チャンバー５０を接続している。搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０は、いずれも２本の支持棒を進退移動させて半導体ウェハーＷを搬送するという簡易な構成の搬出入機構を設けたものである。このため、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の容量は従来の搬送チャンバーに比較して顕著に小さくすることが可能となる。

このため、供給する窒素ガスの流量が小さくても短時間で搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の酸素濃度を十分に低下させることができ、窒素ガスの消費量を少なくして熱処理装置１００の稼働に必要なコストの増大を抑制することができる。また、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の構成が簡易であるため、熱処理装置１００自体の製造コストも低廉なものとすることができる。その結果、全体としてのＣｏＯ（Cost of Ownership）を下げることができる。

また、処理チャンバー７１に接続された搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の酸素濃度を容易に低下させることができるため、その結果としてフラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１内の酸素濃度も十分に低下させることができる。

さらに、熱処理装置１００においては、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の酸素濃度を短時間で十分に低下させることができるため、高いスループットを実現することができる。

また、２本の支持棒を進退移動させて半導体ウェハーＷを搬送するという簡易な構成の搬出入機構では半導体ウェハーＷの入れ替え動作を行うことはできないが、本実施形態では処理チャンバー７１に搬入口８８および搬出口８９を設け、搬入専用の搬入チャンバー３０および搬出専用の搬出チャンバー５０をそれぞれ接続している。このため、スループットを低下させることなく、複数枚の半導体ウェハーＷを順次に処理することができる。

また、定期的に或いは必要に応じて熱処理装置１００のメンテナンスが行われるのであるが、本実施形態では搬入チャンバー３０、搬出チャンバー５０および処理チャンバー７１が筐体５に対して引き出し自在に設けられている。このため、メンテナンス時には、適宜に必要なチャンバーを筐体５から引き出して作業を容易なものとすることができる。また、各チャンバーを開放してのメンテナンスの終了後には酸素濃度を下げるべく、各チャンバーの雰囲気置換が必要となるのであるが、搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０の容量が小さいため、短時間で雰囲気置換を完了させることができる。その結果、メンテナンス後の待機時間を短縮することが可能となる。

また、上述したように、極めて短い時間に大きなエネルギーのフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱時には、処理チャンバー７１内にて半導体ウェハーＷが破損することがある。フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷが破損すると、処理チャンバー７１内にパーティクルが舞い上がることとなる。特許文献１に開示されるような従来の熱処理装置では、処理チャンバーの搬出入口が１箇所であったため、ウェハー破損時にはその搬出入口を開放したときに搬送チャンバーにパーティクルが流出して次に処理を行う半導体ウェハーＷに付着し、破損ウェハーと合わせて合計２枚の半導体ウェハーＷが不良となっていた。

本実施形態では、フラッシュ加熱部７０の処理チャンバー７１に搬入口８８および搬出口８９の２つの出入口を設け、搬入口８８には搬入専用の搬入チャンバー３０を接続し、搬出口８９には搬出専用の搬出チャンバー５０を接続している。このため、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷが破損したときにも、処理チャンバー７１の搬入口８８と搬入チャンバー３０の移載口３７との接続部分は閉鎖したまま復旧作業を行うことができ、処理チャンバー７１内のパーティクルが搬入チャンバー３０へと流出することは防がれる。その結果、搬入チャンバー３０内に次に処理を行う半導体ウェハーＷが待機していた場合にも、その半導体ウェハーＷにパーティクルが付着して不良となるのを防止することができる。また、復旧作業時に、次に処理を行う半導体ウェハーＷを敢えて回収する必要もなく、そのまま搬入チャンバー３０内にて待機させておけばよいため、作業が簡易になる。

また、処理チャンバー７１に対する半導体ウェハーＷの搬出入のために、容量の小さい搬入チャンバー３０および搬出チャンバー５０を設け、さらに搬入チャンバー３０内にアライメント部１３０を設け、搬出チャンバー５０内に冷却部１５０を設けているため、熱処理装置１００全体のフットプリントを従来よりも小さくすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、フラッシュ光照射前にハロゲンランプＨＬによって半導体ウェハーＷを予備加熱していたが、これ代えて、ホットプレートに半導体ウェハーＷを載置して予備加熱を行うようにしても良い。或いは、上記実施形態では処理チャンバー７１が筐体５に対して引き出し自在に設けられているため、ハロゲンランプＨＬによって予備加熱を行う処理チャンバー７１とホットプレートによって予備加熱を行う処理チャンバーとを準備しておき、それらを適宜使い分けるようにしても良い。さらには、真空対応の処理チャンバーや活性ガス対応の処理チャンバーなどを用意しておき、それらを適宜に筐体５に装着して使い分けるようにしても良い。

また、搬入チャンバー３０に設けていたアライメント部１３０は必ずしも必須の要素ではない。インデクサ部１０にキャリアＣが搬入される段階で半導体ウェハーＷの向きを揃えておけば、主搬送ロボット２０が半導体ウェハーＷを搬入チャンバー３０に搬送するときに回転させる角度は常に一定であるため、アライメント部１３０がなくとも半導体ウェハーＷの向きは調整されたのと同じこととなる。

また、上記実施形態においては、フラッシュランプハウス８０に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲンランプハウス８５に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。

また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。

３ 制御部
５ 筐体
１０ インデクサ部
２０ 主搬送ロボット
２４ 搬送ハンド
３０ 搬入チャンバー
３１ 搬入機構
３２，５２ 支持棒
３３，５３ 駆動部
３６ 投入口
３７，５７ 移載口
３８ 後端側吐出部
３９ 前端側吐出部
４０ 第２ガス供給機構
４５ 第２排気機構
５０ 搬出チャンバー
５１ 搬出機構
５６ 受取口
６０ 第３ガス供給機構
６５ 第３排気機構
７０ フラッシュ加熱部
７１ 処理チャンバー
７５ 熱処理空間
７６ サセプター
８０ フラッシュランプハウス
８５ ハロゲンランプハウス
８８ 搬入口
８９ 搬出口
９０ 第１ガス供給機構
９５ 第１排気機構
１００ 熱処理装置
１３０ アライメント部
１５０ 冷却部
１６０ 破損検出部
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー

Claims (12)

1. 基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
   基板を収容する空間を有する処理チャンバーと、
   前記処理チャンバーに収容された基板に光を照射する光照射部と、
   前記処理チャンバーに未処理の基板を搬入する搬入チャンバーと、
   前記処理チャンバーから処理済みの基板を受け取る搬出チャンバーと、
   前記処理チャンバーに不活性ガスを供給する第１ガス供給機構と、
   前記搬入チャンバーに不活性ガスを供給する第２ガス供給機構と、
   前記搬出チャンバーに不活性ガスを供給する第３ガス供給機構と、
   を備え、
   前記処理チャンバーには、前記搬入チャンバーが接続される搬入口、および、前記搬出チャンバーが接続される搬出口が形設され、
   前記搬入チャンバーには、基板を支持する２本の支持棒を前記搬入口から前記処理チャンバー内に進退移動させて基板を搬入する搬入機構を設け、
   前記搬出チャンバーには、基板を支持する２本の支持棒を前記搬出口から前記処理チャンバー内に進退移動させて基板を搬出する搬出機構を設けることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１記載の熱処理装置において、
   未処理の基板および処理済みの基板を集積する基板集積部と、
   未処理の基板を前記基板集積部から前記搬入チャンバーに搬送するとともに、処理済みの基板を前記搬出チャンバーから前記基板集積部に搬送する搬送ロボットと、
   をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項２記載の熱処理装置において、
   前記搬入チャンバーは、平面視で矩形形状を有し、
   前記搬入チャンバーの長手方向の第１端部が前記処理チャンバーの前記搬入口に接続され、
   前記搬送ロボットが未処理の基板を搬送するための投入口が前記搬入チャンバーの短手方向の端面のうち前記第１端部と反対側の第２端部よりも前記第１端部に近い位置に形設され、
   前記投入口が開放されているときには、前記第２ガス供給機構が前記搬入チャンバーの前記第２端部から不活性ガスを供給することを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項３記載の熱処理装置において、
   前記搬入口が開放されているときには、前記第２ガス供給機構が前記搬入チャンバーの前記第１端部から不活性ガスを供給することを特徴とする熱処理装置。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記搬出チャンバーは、平面視で矩形形状を有し、
   前記搬出チャンバーの長手方向の第１端部が前記処理チャンバーの前記搬出口に接続され、
   前記搬送ロボットが処理済みの基板を搬送するための受取口が前記搬出チャンバーの短手方向の端面のうち前記第１端部と反対側の第２端部よりも前記第１端部に近い位置に形設され、
   前記受取口が開放されているときには、前記第３ガス供給機構が前記搬出チャンバーの前記第２端部から不活性ガスを供給することを特徴とする熱処理装置。
6. 請求項５記載の熱処理装置において、
   前記搬出口が開放されているときには、前記第３ガス供給機構が前記搬入チャンバーの前記第１端部から不活性ガスを供給することを特徴とする熱処理装置。
7. 請求項２から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記搬送ロボットは大気雰囲気中に設置されることを特徴とする熱処理装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記搬出チャンバーは、前記処理チャンバーから搬出された基板を冷却する冷却部を備えることを特徴とする熱処理装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記搬入チャンバーは、未処理の基板の向きを調整するアライメント部を備えることを特徴とする熱処理装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱処理装置において、
    前記搬出チャンバーは、前記処理チャンバーから搬出される基板の破損を検出する破損検出部を備えることを特徴とする熱処理装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の熱処理装置において、
    前記処理チャンバー、前記搬入チャンバーおよび前記搬出チャンバーは前記熱処理装置の筐体に引き出し自在に設けられることを特徴とする熱処理装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の熱処理装置において、
    前記光照射部はフラッシュランプを有することを特徴とする熱処理装置。

Images