JP2023125683A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素ガスを含む雰囲気の流入を確実に防止することができる熱処理装置および熱処理方法を提供する。
【解決手段】搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１とはゲートバルブ３０２を介して連結されている。ゲートバルブ３０２は、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１とを連通する開口部３５０を開閉する。開口部３５０の長手方向の一端部近傍にはガス供給ポート５０１が設けられるとともに、他端部近傍には排気ポート５０２が設けられる。ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放したときには、ガス供給ポート５０１から噴出された窒素ガスを排気ポート５０２が吸引することによって、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成される。窒素ガスのカーテンの流れは開口部３５０を搬送される半導体ウェハーＷと平行である。
【選択図】図９

Description

本発明は、基板に対してフラッシュランプアニール等の加熱処理を行う熱処理装置および熱処理方法に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体ウェハー、液晶表示装置用基板、flat panel display（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱する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、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。

このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、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。

一般に、フラッシュランプアニールのような熱処理を行う処理チャンバーでは低酸素濃度の雰囲気が要求される。また、加熱処理直後の高温の半導体ウェハーを取り扱う搬送チャンバーにも低酸素濃度の雰囲気が求められる。このため、処理チャンバーおよび搬送チャンバー内を低酸素濃度に維持するだけでなく、それらに隣接するチャンバーについても密閉構造として常時窒素ガスを供給することによって低酸素濃度雰囲気としている。

ところが、チャンバーの種類によっては、密閉構造とすることが困難であるために、一定以上の低酸素濃度とすることが困難なチャンバーも存在する。比較的酸素濃度の高い雰囲気から低酸素濃度雰囲気のチャンバーへの酸素ガスの巻き込みを防止する技術として、特許文献１にはチャンバーの開口部の前方に不活性ガスのカーテンを形成することが提案されている。

特開２００２－７５８８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、上下方向に向かうカーテンを形成しているため、半導体ウェハー等の被処理物によってカーテンが遮られることがある。そうすると、カーテンによる雰囲気遮断効果が得られなくなり、低酸素濃度雰囲気のチャンバーに酸素ガスが流入するのを防げな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、酸素ガスを含む雰囲気の流入を確実に防止することができる熱処理装置および熱処理方法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、基板に対して加熱処理を行う熱処理装置において、基板を搬送する搬送ロボットを設けた第１チャンバーと、前記第１チャンバーに連結された第２チャンバーと、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの連結部分に設けられ、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する開口部を開閉するゲートバルブと、前記開口部を覆うように不活性ガスを噴出するガス供給部と、前記ガス供給部から噴出された不活性ガスを吸引して排気する排気部と、を備え、前記ガス供給部から噴出された不活性ガスを前記排気部が吸引することによって、前記開口部を覆う不活性ガスのカーテンが形成され、前記ガス供給部から前記排気部へと向かう前記カーテンの流れは、前記搬送ロボットによって前記開口部を経由して前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間で搬送される基板と平行であり、前記ガス供給部は、前記ゲートバルブが前記開口部を開放したときのみ不活性ガスを噴出す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、前記ガス供給部は、前記第１チャンバーに設けられた第１ガス供給ポート、および、前記第２チャンバーに設けられた第２ガス供給ポートを含み、前記排気部は、前記第１チャンバーに設けられた第１排気ポート、および、前記第２チャンバーに設けられた第２排気ポートを含み、前記第１ガス供給ポートから噴出された不活性ガスを前記第１排気ポートが吸引することによって、前記第１チャンバー側に不活性ガスの第１のカーテンが形成され、前記第２ガス供給ポートから噴出された不活性ガスを前記第２排気ポートが吸引することによって、前記第２チャンバー側に不活性ガスの第２のカーテンが形成され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、前記第１のカーテンの流れの向きと前記第２のカーテンの流れの向きとは逆向きであることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記カーテンの流れと平行な前記開口部の長さは、前記カーテンの流れと垂直な前記開口部の幅よりも長いことを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１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、前記第２チャンバーは、基板に成膜された薄膜の膜厚を計測する膜厚計測ユニット、または、基板の裏面の傷を検査する裏面検査ユニットを有することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記第１チャンバーには、基板に光を照射して当該基板の加熱処理を行う処理チャンバーがさらに連結されることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１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、前記カーテンは水平方向に沿って流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、前記ガス供給部が噴出する不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、基板に対して加熱処理を行う熱処理方法において、基板を搬送する搬送ロボットを設けた第１チャンバーと、前記第１チャンバーに連結された第２チャンバーとの連結部分に設けられたゲートバルブが前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する開口部を開放する開放工程と、前記ゲートバルブが前記開口部を開放したときのみ、前記開口部を覆う不活性ガスのカーテンを形成するカーテン形成工程と、を備え、前記カーテン形成工程にて形成される前記カーテンの流れは、前記搬送ロボットによって前記開口部を経由して前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間で搬送される基板と平行であることを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項９の発明に係る熱処理方法において、前記カーテン形成工程では、前記第１チャンバー側に不活性ガスの第１のカーテンを形成するとともに、前記第２チャンバー側に不活性ガスの第２のカーテンを形成することを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る熱処理方法において、前記第１のカーテンの流れの向きと前記第２のカーテンの流れの向きとは逆向きであることを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項９から請求項１１のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記カーテンの流れと平行な前記開口部の長さは、前記カーテンの流れと垂直な前記開口部の幅よりも長いことを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項９から請求項１２のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第２チャンバーでは、基板に成膜された薄膜の膜厚計測または基板の裏面の傷の検査が行われることを特徴とする。

また、請求項１４の発明は、請求項９から請求項１３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第１チャンバーには、基板に光を照射して当該基板の加熱処理を行う処理チャンバーがさらに連結されることを特徴とする。

また、請求項１５の発明は、請求項９から請求項１４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記カーテンは水平方向に沿って流れることを特徴とする。

また、請求項１６の発明は、請求項９から請求項１５のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記カーテンを形成する不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする。

請求項１から請求項８の発明によれば、第１チャンバーと第２チャンバーとを連通する開口部を覆う不活性ガスのカーテンが形成され、カーテンの流れは搬送される基板と平行であるため、基板によってカーテンの流れが遮られることはなく、酸素ガスを含む雰囲気の流入を確実に防止することができる。

特に、請求項２の発明によれば、第１チャンバー側に不活性ガスの第１のカーテンが形成され、第２チャンバー側に不活性ガスの第２のカーテンが形成されるため、酸素ガスを含む雰囲気の流入をより確実に防止することができる。

特に、請求項３の発明によれば、第１のカーテンの流れの向きと第２のカーテンの流れの向きとは逆向きであるため、第１のカーテンと第２のカーテンとが相互に雰囲気遮断効果を補い合うこととなり、酸素ガスを含む雰囲気の流入をより確実に防止することができる。

請求項９から請求項１６の発明によれば、第１チャンバーと第２チャンバーとを連通する開口部を覆う不活性ガスのカーテンが形成され、カーテンの流れは搬送される基板と平行であるため、基板によってカーテンの流れが遮られることはなく、酸素ガスを含む雰囲気の流入を確実に防止することができる。

特に、請求項１０の発明によれば、第１チャンバー側に不活性ガスの第１のカーテンが形成され、第２チャンバー側に不活性ガスの第２のカーテンが形成されるため、酸素ガスを含む雰囲気の流入をより確実に防止することができる。

特に、請求項１１の発明によれば、第１のカーテンの流れの向きと第２のカーテンの流れの向きとは逆向きであるため、第１のカーテンと第２のカーテンとが相互に雰囲気遮断効果を補い合うこととなり、酸素ガスを含む雰囲気の流入をより確実に防止することができる。

本発明に係る熱処理装置を示す平面図である。 熱処理部の構成を示す縦断面図である。 保持部の全体外観を示す斜視図である。 サセプタの平面図である。 サセプタの断面図である。 移載機構の平面図である。 移載機構の側面図である。 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。 膜厚測定チャンバーおよび搬送チャンバーに不活性ガスを供給する機構を示す図である。 開口部を搬送チャンバーの側から見た図である。 第２実施形態におけるカーテン形成機構を示す図である。

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。以下において、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る熱処理装置１００を示す平面図である。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。なお、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。また、図１および図２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直交座標系を付している。

熱処理装置１００は、未処理の半導体ウェハーＷを外部から装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーＷを装置外に搬出するためのインデクサ部１１０、未処理の半導体ウェハーＷの位置決めを行うアライメント部２３０、半導体ウェハーＷの反りを計測する反り計測部２９０、加熱処理後の半導体ウェハーＷの冷却処理を行う２つの冷却部１３０，１４０、半導体ウェハーＷに形成された薄膜の膜厚を測定する膜厚測定部３００、半導体ウェハーＷの裏面の検査を行う検査部４００、および、半導体ウェハーＷにフラッシュ加熱処理を施す熱処理部１６０を備える。また、熱処理装置１００は、冷却部１３０，１４０、膜厚測定部３００、検査部４００および熱処理部１６０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う搬送ロボット１５０を備える。さらに、熱処理装置１００は、上記の各処理部に設けられた動作機構および搬送ロボット１５０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。

インデクサ部１１０は、熱処理装置１００の端部に配置される。インデクサ部１１０は、３つロードポート１１１および受渡ロボット１２０を備える。３つのロードポート１１１は、熱処理装置１００の端部にてＹ軸方向に沿って並んで配置される。各ロードポート１１１には１個のキャリアＣが載置可能である。よって、インデクサ部１１０には最大３つのキャリアＣが載置される。未処理の半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されてロードポート１１１に載置される。また、処理済みの半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣも無人搬送車によってロードポート１１１から持ち去られる。なお、３つのロードポート１１１のうちの１つにはダミーウェハーを収容したダミーキャリアが載置されても良い。

また、ロードポート１１１においては、受渡ロボット１２０がキャリアＣに対して任意の半導体ウェハーＷの出し入れを行うことができるように、キャリアＣが昇降移動可能に構成されている。なお、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。

受渡ロボット１２０は、Ｙ軸方向に沿ったスライド移動、Ｚ軸周りでの旋回動作、およびＺ軸方向に沿った昇降動作が可能に構成されている。また、受渡ロボット１２０は、ハンド１２１を前後に進退移動させる。これにより、受渡ロボット１２０は、任意のロードポート１１１に載置されたキャリアＣに対して半導体ウェハーＷの出し入れを行うとともに、アライメント部２３０および反り計測部２９０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。受渡ロボット１２０によるキャリアＣに対する半導体ウェハーＷの出し入れは、ハンド１２１のスライド移動、および、キャリアＣの昇降移動により行われる。また、受渡ロボット１２０とアライメント部２３０または反り計測部２９０との半導体ウェハーＷの受け渡しは、ハンド１２１のスライド移動、および、受渡ロボット１２０の昇降動作によって行われる。

アライメント部２３０および反り計測部２９０は、インデクサ部１１０と搬送チャンバー１７０との間に挟み込まれて双方を接続するように設置されている。アライメント部２３０は、半導体ウェハーＷを水平面内で回転させてフラッシュ加熱に適切な向きに向ける処理部である。アライメント部２３０は、アルミニウム合金製の筐体であるアライメントチャンバー２３１の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持して回転させる機構、および、半導体ウェハーＷの周縁部に形成されたノッチやオリフラ等を光学的に検出する機構などを設けて構成される。

アライメントチャンバー２３１とインデクサ部１１０との連結部分にはゲートバルブ２３２が設けられる。アライメントチャンバー２３１とインデクサ部１１０とを連通する開口部はゲートバルブ２３２によって開閉可能とされている。一方、アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ２３３が設けられる。アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ２３３によって開閉可能とされている。すなわち、アライメントチャンバー２３１とインデクサ部１１０とはゲートバルブ２３２を介して接続され、アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ２３３を介して接続されている。

インデクサ部１１０とアライメントチャンバー２３１との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２３２が開放される。また、アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２３３が開放される。ゲートバルブ２３２およびゲートバルブ２３３が閉鎖されているときには、アライメントチャンバー２３１の内部が密閉空間となる。

アライメント部２３０では、インデクサ部１１０の受渡ロボット１２０から受け取った半導体ウェハーＷの中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで半導体ウェハーＷを回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの向きを調整する。向き調整の終了した半導体ウェハーＷは搬送ロボット１５０によってアライメント部２３０から取り出される。

反り計測部２９０は、加熱処理後の半導体ウェハーＷの反りを計測する処理部である。反り計測部２９０は、アルミニウム合金製の筐体である反り計測チャンバー２９１の内部に、半導体ウェハーＷを保持する機構、および、半導体ウェハーＷの反りを光学的に検出する機構などを設けて構成される。

反り計測チャンバー２９１とインデクサ部１１０との連結部分にはゲートバルブ２９２が設けられる。反り計測チャンバー２９１とインデクサ部１１０とを連通する開口部はゲートバルブ２９２によって開閉可能とされている。一方、反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ２９３が設けられる。反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ２９３によって開閉可能とされている。すなわち、反り計測チャンバー２９１とインデクサ部１１０とはゲートバルブ２９２を介して接続され、反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ２９３を介して接続されている。

インデクサ部１１０と反り計測チャンバー２９１との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２９２が開放される。また、反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２９３が開放される。ゲートバルブ２９２およびゲートバルブ２９３が閉鎖されているときには、反り計測チャンバー２９１の内部が密閉空間となる。

反り計測部２９０は、搬送ロボット１５０から受け取った加熱処理後の半導体ウェハーＷに生じているウェハー反りを光学的に計測する。反りの計測が終了した半導体ウェハーＷは、インデクサ部１１０の受渡ロボット１２０によって反り計測部２９０から取り出される。

搬送ロボット１５０は搬送チャンバー１７０内に収容されている。搬送チャンバー１７０の周囲には、アライメントチャンバー２３１、反り計測チャンバー２９１、冷却部１３０のクールチャンバー１３１、冷却部１４０のクールチャンバー１４１、膜厚測定部３００の膜厚測定チャンバー３０１、検査部４００の検査チャンバー４０１、および、熱処理部１６０の処理チャンバー６が連結されている。

搬送チャンバー１７０に設けられた搬送ロボット１５０は、鉛直方向に沿った軸（Ｚ軸）を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされる。搬送ロボット１５０は、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、それら２つのリンク機構の先端にはそれぞれ半導体ウェハーＷを保持する搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂが設けられている。これらの搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット１５０は、２つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま２つの搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させる。

搬送ロボット１５０がアライメントチャンバー２３１、反り計測チャンバー２９１、クールチャンバー１３１，１４１、膜厚測定チャンバー３０１、検査チャンバー４０１または熱処理部１６０の処理チャンバー６を受け渡し相手として半導体ウェハーＷの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回する。その後（または旋回している間に）、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させていずれかの搬送ハンドを受け渡し相手の開口と同じ高さに位置させる。そして、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて受け渡し相手と半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。

熱処理装置１００の主要部である熱処理部１６０は、予備加熱を行った半導体ウェハーＷにキセノンフラッシュランプＦＬから閃光（フラッシュ光）を照射してフラッシュ加熱処理を行う基板処理部である。搬送チャンバー１７０と熱処理部１６０の処理チャンバー６との間にはゲートバルブ１８５が設けられている。熱処理部１６０の処理チャンバー６と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際にはゲートバルブ１８５が開放される。熱処理部１６０の詳細な構成についてはさらに後述する。

２つの冷却部１３０，１４０は、概ね同様の構成を備える。冷却部１３０，１４０はそれぞれ、アルミニウム合金製の筐体であるクールチャンバー１３１，１４１の内部に、金属製の冷却プレートと、その上面に載置された石英板とを備える（いずれも図示省略）。当該冷却プレートは、ペルチェ素子または恒温水循環によって常温（約２３℃）に温調されている。熱処理部１６０にてフラッシュ加熱処理が施された半導体ウェハーＷは、クールチャンバー１３１またはクールチャンバー１４１に搬入されて当該石英板に載置されて冷却される。

クールチャンバー１３１およびクールチャンバー１４１のそれぞれと搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ１３２，１４２が設けられる。クールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ１３２によって開閉可能とされている。一方、クールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ１４２によって開閉可能とされている。すなわち、クールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ１３２を介して接続され、クールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ１４２を介して接続されている。

冷却部１３０のクールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１３２が開放される。また、冷却部１４０のクールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１４２が開放される。ゲートバルブ１３２，１４２が閉鎖されると、クールチャンバー１３１，１４１の内部が密閉空間となる。

膜厚測定部３００は、例えば分光エリプソメトリーの分析手法を用いて半導体ウェハーＷに形成された薄膜の膜厚を測定する。膜厚測定部３００は、アルミニウム合金製の筐体である膜厚測定チャンバー３０１の内部に、半導体ウェハーＷを支持する載置台および光学ユニットなどを備えて構成される。分光エリプソメーターの光学ユニットは、載置台に支持された半導体ウェハーＷの表面に光を入射するとともに、当該表面で反射された反射光を受光する。光学ユニットは、その反射光の偏光の変化量を波長毎に測定し、得られた測定データに基づいて半導体ウェハーＷの表面に形成されている薄膜の膜厚を求める。なお、膜厚測定部３００は、上記の分光エリプソメーターに限定されるものではなく、光干渉型の膜厚測定器であっても良い。

膜厚測定チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ３０２が設けられる。膜厚測定チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部（図９の開口部３５０）はゲートバルブ３０２によって開閉可能とされている。すなわち、膜厚測定チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ３０２を介して接続されている。膜厚測定部３００の膜厚測定チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際にはゲートバルブ３０２が開放される。

検査部４００は、半導体ウェハーＷの裏面の傷を検査する。検査部４００は、アルミニウム合金製の筐体である検査チャンバー４０１の内部に所定の検査ユニットを備える。当該検査ユニットは、例えば撮像カメラを備えており、その撮像カメラによって半導体ウェハーＷを裏面を撮像して得られた画像データに所定の画像解析処理を施して半導体ウェハーＷの裏面の傷を検査する。

検査部４００の検査チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ４０２が設けられる。検査チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ４０２によって開閉可能とされている。すなわち、検査チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ４０２を介して接続されている。検査部４００の検査チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際にはゲートバルブ４０２が開放される。

熱処理装置１００は、搬送チャンバー１７０の周囲に複数のチャンバーを配置したいわゆるクラスターツール構造を有する。搬送ロボット１５０および受渡ロボット１２０によって半導体ウェハーＷをキャリアＣから熱処理部１６０等の各処理部にまで搬送する搬送機構が構成される。搬送ロボット１５０は、冷却部１３０，１４０、膜厚測定部３００、検査部４００および熱処理部１６０の中心に位置してそれら各処理部に半導体ウェハーＷを搬送するセンターロボットでもある。搬送ロボット１５０と受渡ロボット１２０との半導体ウェハーＷの受け渡しはアライメント部２３０および反り計測部２９０を介して行われる。具体的には、受渡ロボット１２０がアライメントチャンバー２３１に渡した未処理の半導体ウェハーＷを搬送ロボット１５０が受け取るとともに、搬送ロボット１５０が反り計測チャンバー２９１に渡した処理後の半導体ウェハーＷを受渡ロボット１２０が受け取る。すなわち、アライメントチャンバー２３１は半導体ウェハーＷの往路でのパスとして機能し、反り計測チャンバー２９１は半導体ウェハーＷの復路でのパスとして機能する。

次に、熱処理部１６０の構成について説明する。図２は、熱処理部１６０の構成を示す縦断面図である。熱処理部１６０は、半導体ウェハーＷを収容して加熱処理を行う処理チャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュランプハウス５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲンランプハウス４と、を備える。処理チャンバー６の上側にフラッシュランプハウス５が設けられるとともに、下側にハロゲンランプハウス４が設けられている。また、熱処理部１６０は、処理チャンバー６の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と搬送ロボット１５０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。

処理チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１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。チャンバー側部６１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６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。処理チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、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６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６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲンランプＨＬからの光を処理チャンバー６内に透過する石英窓として機能する。

また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。処理チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。

チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、処理チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、処理チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。チャンバー側部６１および反射リング６８，６９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。

また、チャンバー側部６１には、処理チャンバー６に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（炉口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、ゲートバルブ１８５によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は凹部６２の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を閉鎖すると処理チャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。

さらに、チャンバー側部６１には、貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂが穿設されている。貫通孔６１ａは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を上部放射温度計２５の赤外線センサー２９に導くための円筒状の孔である。一方、貫通孔６１ｂは、半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を下部放射温度計２０の赤外線センサー２４に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂは、それらの貫通方向の軸がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。貫通孔６１ａの熱処理空間６５に臨む側の端部には、上部放射温度計２５が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化カルシウム材料からなる透明窓２６が装着されている。また、貫通孔６１ｂの熱処理空間６５に臨む側の端部には、下部放射温度計２０が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓２１が装着されている。

また、処理チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガスを供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１は処理チャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。ガス供給管８３は処理ガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中にはバルブ８４が介挿されている。バルブ８４が開放されると、処理ガス供給源８５から緩衝空間８２に処理ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。処理ガスとしては、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）等の反応性ガスを用いることができる（本実施形態では、窒素）。

一方、処理チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６は処理チャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気機構１９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、処理チャンバー６の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、処理ガス供給源８５および排気機構１９０は、熱処理装置１００に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１００が設置される工場のユーティリティであっても良い。

また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気機構１９０に接続されている。バルブ１９２を開放することによって、搬送開口部６６を介して処理チャンバー６内の気体が排気される。

図３は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。

基台リング７１は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構１０の移載アーム１１と基台リング７１との干渉を防ぐために設けられている。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、処理チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図２参照）。基台リング７１の上面に、その円環形状の周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。

サセプタ７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。図４は、サセプタ７４の平面図である。また、図５は、サセプタ７４の断面図である。サセプタ７４は、保持プレート７５、ガイドリング７６および複数の基板支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート７５の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート７５は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。

保持プレート７５の上面周縁部にガイドリング７６が設置されている。ガイドリング７６は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーＷの直径がφ３００ｍｍの場合、ガイドリング７６の内径はφ３２０ｍｍである。ガイドリング７６の内周は、保持プレート７５から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング７６は、保持プレート７５と同様の石英にて形成される。ガイドリング７６は、保持プレート７５の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート７５に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート７５とガイドリング７６とを一体の部材として加工するようにしても良い。

保持プレート７５の上面のうちガイドリング７６よりも内側の領域が半導体ウェハーＷを保持する平面状の保持面７５ａとされる。保持プレート７５の保持面７５ａには、複数の基板支持ピン７７が立設されている。本実施形態においては、保持面７５ａの外周円（ガイドリング７６の内周円）と同心円の周上に沿って３０°毎に計１２個の基板支持ピン７７が立設されている。１２個の基板支持ピン７７を配置した円の径（対向する基板支持ピン７７間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、半導体ウェハーＷの径がφ３００ｍｍであればφ２７０ｍｍ～φ２８０ｍｍ（本実施形態ではφ２７０ｍｍ）である。それぞれの基板支持ピン７７は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン７７は、保持プレート７５の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート７５と一体に加工するようにしても良い。

図３に戻り、基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプタ７４の保持プレート７５の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されている。このような保持部７の基台リング７１が処理チャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７が処理チャンバー６に装着される。保持部７が処理チャンバー６に装着された状態においては、サセプタ７４の保持プレート７５は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。すなわち、保持プレート７５の保持面７５ａは水平面となる。

処理チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、処理チャンバー６に装着された保持部７のサセプタ７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーＷは保持プレート７５上に立設された１２個の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。より厳密には、１２個の基板支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。１２個の基板支持ピン７７の高さ（基板支持ピン７７の上端から保持プレート７５の保持面７５ａまでの距離）は均一であるため、１２個の基板支持ピン７７によって半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持することができる。

また、半導体ウェハーＷは複数の基板支持ピン７７によって保持プレート７５の保持面７５ａから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン７７の高さよりもガイドリング７６の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれはガイドリング７６によって防止される。

また、図３および図４に示すように、サセプタ７４の保持プレート７５には、上下に貫通して開口部７８が形成されている。開口部７８は、下部放射温度計２０が半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。すなわち、下部放射温度計２０が開口部７８およびチャンバー側部６１の貫通孔６１ｂに装着された透明窓２１を介して半導体ウェハーＷの下面から放射された光を受光して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。さらに、サセプタ７４の保持プレート７５には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。

図６は、移載機構１０の平面図である。また、図７は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図６の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図６の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。移載動作位置はサセプタ７４の下方であり、退避位置はサセプタ７４よりも外方である。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。

また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプタ７４に穿設された貫通孔７９（図３，４参照）を通過し、リフトピン１２の上端がサセプタ７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気が処理チャンバー６の外部に排出されるように構成されている。

図２に示すように、処理チャンバー６には、上部放射温度計２５および下部放射温度計２０の２つの放射温度計（本実施形態ではパイロメーター）が設けられている。上部放射温度計２５は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め上方に設置され、その半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を受光して上面の温度を測定する。上部放射温度計２５の赤外線センサー２９は、フラッシュ光が照射された瞬間の半導体ウェハーＷの上面の急激な温度変化に対応できるように、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）の光学素子を備えている。一方、下部放射温度計２０は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め下方に設けられ、その半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を受光して下面の温度を測定する。

処理チャンバー６の上方に設けられたフラッシュランプハウス５は、筐体５１の内側に、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５２と、を備えて構成される。また、フラッシュランプハウス５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。フラッシュランプハウス５の床部を構成するランプ光放射窓５３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５が処理チャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３が上側チャンバー窓６３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６の上方からランプ光放射窓５３および上側チャンバー窓６３を介して熱処理空間６５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保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）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。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。

また、リフレクタ５２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５２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６５の側に反射するというものである。リフレクタ５２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６の下方に設けられたハロゲンランプハウス４は、筐体４１の内側に複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。複数のハロゲンランプＨＬは処理チャンバー６の下方から下側チャンバー窓６４を介して熱処理空間６５への光照射を行う。

図８は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。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保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）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、図８に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲンランプＨＬからの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。

また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプ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。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。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、ハロゲンランプハウス４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図２）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。

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回路である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。なお、図１においては、インデクサ部１１０内に制御部３を示しているが、これに限定されるものではなく、制御部３は熱処理装置１００内の任意の位置に配置することができる。

上記の構成以外にも熱処理部１６０は、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ハロゲンランプハウス４、フラッシュランプハウス５および処理チャンバー６の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、処理チャンバー６の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ハロゲンランプハウス４およびフラッシュランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓６３とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、フラッシュランプハウス５および上側チャンバー窓６３を冷却する。

半導体ウェハーＷの加熱処理を行う処理チャンバー６内では低酸素濃度の雰囲気が要求される。このため、ガス供給孔８１から処理チャンバー６内に高純度の窒素ガスを供給するとともに、ガス排気孔８６から排気を行って処理チャンバー６内を低酸素濃度雰囲気に維持している。

また、搬送ロボット１５０は加熱処理後の比較的高温の半導体ウェハーＷを処理チャンバー６から受け取って搬送するため、搬送チャンバー１７０内にも低酸素濃度の雰囲気が要求される。従って、ゲートバルブ１３２，１４２，３０２，４０２が開放されたときにそれぞれ搬送チャンバー１７０と雰囲気が連通状態となるクールチャンバー１３１，１４１、膜厚測定チャンバー３０１、検査チャンバー４０１についても低酸素濃度雰囲気が求められる。

これらのうちクールチャンバー１３１，１４１については、密閉チャンバーであるため、チャンバー内に高純度の清浄な窒素ガスを供給するとともに、チャンバー内を排気することによって、チャンバー内を低酸素濃度雰囲気に維持することができる。一方、膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１については、光学ユニットや撮像カメラ等が設けられているため、密閉チャンバーとすることが困難である。このため、単に膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１に高純度の窒素ガスを供給しただけでは、チャンバー内を低酸素濃度雰囲気に維持することは困難である。その結果、ゲートバルブ３０２またはゲートバルブ４０２が開放されたときに、膜厚測定チャンバー３０１または検査チャンバー４０１から酸素ガスを含む雰囲気が搬送チャンバー１７０に流れ込み、搬送チャンバー１７０内の酸素濃度が上昇することが想定される。そうすると、加熱処理後の比較的高温の半導体ウェハーＷに意図しない酸化が生じるおそれがある。このため、本実施形態においては、膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部を不活性ガスのカーテンで覆うようにしている。

図９は、膜厚測定チャンバー３０１および搬送チャンバー１７０に不活性ガスを供給する機構を示す図である。搬送チャンバー（第１チャンバー）１７０と膜厚測定チャンバー（第２チャンバー）３０１とはゲートバルブ３０２を介して連結されている。すなわち、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１との連結部分にゲートバルブ３０２が設けられている。搬送チャンバー１７０に形設された開口１７５（膜厚測定チャンバー３０１に臨む開口）および膜厚測定チャンバー３０１に形設された開口３０５によって、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１とを連通する開口部３５０が構成される。ゲートバルブ３０２は開口部３５０を開閉する。

図１０は、開口部３５０を搬送チャンバー１７０の側から見た図である。図１０に示すように、開口部３５０を正面から見た形状は、水平方向の長さが鉛直方向の幅よりも長い横長の矩形形状である。開口部３５０の長手方向の一端部近傍にはガス供給ポート５０１が設けられるとともに、他端部近傍には排気ポート５０２が設けられている。第１実施形態においては、ガス供給ポート５０１および排気ポート５０２は搬送チャンバー１７０に設けられる。すなわち、ガス供給ポート５０１および排気ポート５０２は、開口部３５０を挟む両側方のうち搬送チャンバー１７０の側に設けられている。

図９に戻り、配管６１０の先端は膜厚測定チャンバー３０１に接続され、基端は不活性ガス供給源６０１に接続されている。配管６１０の経路途中には、マスフローコントローラ６１１および給気バルブ６１２が設けられる。給気バルブ６１２が開放されると、不活性ガス供給源６０１から膜厚測定チャンバー３０１に不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ_２）が供給される。供給される窒素ガスの流量はマスフローコントローラ６１１によって調整される。

また、排気ライン６９０と膜厚測定チャンバー３０１とが配管６１８によって接続されている。膜厚測定チャンバー３０１から配管６１８に排出された気体は排気ライン６９０を経て排気設備に排気される。

配管６２０の先端は搬送チャンバー１７０に接続され、基端は不活性ガス供給源６０１に接続されている。配管６２０の経路途中には、マスフローコントローラ６２１および給気バルブ６２２が設けられる。給気バルブ６２２が開放されると、不活性ガス供給源６０１から搬送チャンバー１７０に窒素ガスが供給される。供給される窒素ガスの流量はマスフローコントローラ６２１によって調整される。

また、排気ライン６９０と搬送チャンバー１７０とが配管６２８によって接続されている。搬送チャンバー１７０から配管６２８に排出された気体は排気ライン６９０を経て排気設備に排気される。

さらに、配管６３０の先端はガス供給ポート５０１に接続され、基端は不活性ガス供給源６０１に接続されている。配管６３０の経路途中には、マスフローコントローラ６３１および給気バルブ６３２が設けられる。給気バルブ６３２が開放されると、不活性ガス供給源６０１からガス供給ポート５０１に窒素ガスが供給される。供給される窒素ガスの流量はマスフローコントローラ６３１によって調整される。

一方、排気ポート５０２は排気ライン６９０と配管６３８によって接続されている。配管６３８の経路途中には排気バルブ６３９が設けられる。排気バルブ６３９が開放されると、排気ポート５０２から配管６３８を経て排気ライン６９０に気体が排気される。

給気バルブ６３２および排気バルブ６３９の双方が開放されると、ガス供給ポート５０１から水平方向に向けて開口部３５０を覆うように窒素ガスが噴出されるとともに、ガス供給ポート５０１から噴出された窒素ガスが排気ポート５０２によって吸引される。ガス供給ポート５０１から噴出された窒素ガスを排気ポート５０２が吸引することによって、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成される。この窒素ガスのカーテンは水平方向に沿って流れる。よって、窒素ガスのカーテンの流れと平行な開口部３５０の長さは、カーテンの流れと垂直な開口部３５０の幅よりも長くなる。

開口部３５０を覆うように窒素ガスのカーテンを形成することにより、膜厚測定チャンバー３０１内の雰囲気と搬送チャンバー１７０内の雰囲気とが遮断される。これにより、膜厚測定チャンバー３０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができ、搬送チャンバー１７０内の酸素濃度の上昇を抑制することができる。なお、上述の説明は、膜厚測定チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０との雰囲気遮断についてであったが、検査チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０とについても同様の構成によって雰囲気遮断がなされている。

次に、本発明に係る熱処理装置１００の処理動作について説明する。以下に説明する半導体ウェハーＷ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、シリコンの未処理の半導体ウェハーＷがキャリアＣに複数枚収容された状態でインデクサ部１１０の３つのロードポート１１１のいずれかに載置される。そして、受渡ロボット１２０が当該キャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを取り出す。受渡ロボット１２０は、キャリアＣから取り出した半導体ウェハーＷをアライメント部２３０のアライメントチャンバー２３１に搬入する。このときには、ゲートバルブ２３２が開放されることによって、インデクサ部１１０からアライメントチャンバー２３１内に雰囲気が流れ込み、アライメントチャンバー２３１内の酸素濃度が一時的に急上昇する。半導体ウェハーＷがアライメントチャンバー２３１に搬入された後、ゲートバルブ２３２が閉じてアライメントチャンバー２３１内に窒素を供給するとともに内部雰囲気を排気することにより、アライメントチャンバー２３１内が窒素雰囲気となって酸素濃度が低下する。なお、ゲートバルブ２３３は閉じたままである。

アライメント部２３０は、アライメントチャンバー２３１に搬入された半導体ウェハーＷをその中心部を回転中心として水平面内にて鉛直方向軸まわりで回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの向きを調整する。

次に、ゲートバルブ２３３が開いて搬送ロボット１５０がアライメントチャンバー２３１から搬送チャンバー１７０に半導体ウェハーＷを搬出する。そして、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放し、搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを膜厚測定チャンバー３０１に搬入する。

ゲートバルブ３０２が開口部３５０を閉じているときには、給気バルブ６３２および排気バルブ６３９が閉止されているため、ガス供給ポート５０１から窒素ガスは噴出されず、窒素ガスのカーテンも形成されていない。そして、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放したときのみ、制御部３が給気バルブ６３２および排気バルブ６３９を開いてガス供給ポート５０１から窒素ガスを噴出させる。ガス供給ポート５０１から噴出された窒素ガスは排気ポート５０２によって吸引される。これにより、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放したときのみ、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成されることとなる。なお、ゲートバルブ３０２の開閉に関わらず、給気バルブ６１２および給気バルブ６２２は通常常時開放されており、膜厚測定チャンバー３０１内および搬送チャンバー１７０内は絶えず窒素パージされている。

窒素パージされていても膜厚測定チャンバー３０１は密閉チャンバー構造とすることができないため、膜厚測定チャンバー３０１内の酸素濃度は搬送チャンバー１７０内の酸素濃度よりも高くなる。ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放したときに、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成されるため、膜厚測定チャンバー３０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができる。これにより、搬送チャンバー１７０内の酸素濃度の上昇を抑制することができる。

開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成されている状態で搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを搬送チャンバー１７０から膜厚測定チャンバー３０１に搬入する。搬送ロボット１５０は、半導体ウェハーＷを水平姿勢で搬送する。窒素ガスのカーテンも水平方向に沿って流れる。このため、図１０に示すように、搬送ロボット１５０によって開口部３５０を経由して搬送チャンバー１７０から膜厚測定チャンバー３０１に搬送される半導体ウェハーＷと窒素ガスのカーテンの流れとは平行である。

仮に、鉛直方向（上下方向）に沿って流れるような窒素ガスのカーテンが形成されていると、半導体ウェハーＷと窒素ガスのカーテンの流れとが垂直となるため、窒素ガスのカーテンが搬送される半導体ウェハーＷによって遮られることとなる。そうすると、開口部３５０の一部は窒素ガスのカーテンで覆われなくなり、その部分から膜厚測定チャンバー３０１内の酸素ガスを含む雰囲気が搬送チャンバー１７０に流れ込むこととなる。本実施形態では、搬送チャンバー１７０から膜厚測定チャンバー３０１に搬送される半導体ウェハーＷと窒素ガスのカーテンの流れとが平行であるため、窒素ガスのカーテンが搬送される半導体ウェハーＷによって遮られることはない。その結果、半導体ウェハーＷの搬送時にも開口部３５０は窒素ガスのカーテンによって確実に覆われることとなり、搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのをより確実に防止することができる。

膜厚測定部３００は、膜厚測定チャンバー３０１に搬入された半導体ウェハーＷの表面に形成されている薄膜の膜厚を測定する。このステップでは、膜厚測定部３００は、熱処理部１６０にて熱処理が行われる前の半導体ウェハーＷの膜厚測定を行うこととなる。熱処理前であってもシリコンの半導体ウェハーＷの表面には自然酸化膜が形成されており、膜厚測定部３００はその自然酸化膜の膜厚を測定する。なお、膜厚測定中は、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を閉じているため、膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に雰囲気が流れ込むことはなく、ガス供給ポート５０１からの窒素ガス噴出は停止されている。

処理前の膜厚測定が終了した後、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を再び開放し、搬送ロボット１５０が膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に半導体ウェハーＷを搬出する。このときにも、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成されることとなり、膜厚測定チャンバー３０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むことは防がれている。

次に、ゲートバルブ４０２が開放されて搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを搬送チャンバー１７０から検査チャンバー４０１に搬入する。このときにも、ゲートバルブ４０２が搬送チャンバー１７０と検査チャンバー４０１とを連通する開口部を開放しているときには、その開口部を覆う窒素ガスのカーテンが形成される。これにより、検査チャンバー４０１から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができる。

検査部４００は、検査チャンバー４０１に搬入された半導体ウェハーＷの裏面の傷を検査する。裏面検査中はゲートバルブ４０２が閉じられている。半導体ウェハーＷの裏面検査が終了した後、ゲートバルブ４０２が再び開いて搬送ロボット１５０が検査チャンバー４０１から搬送チャンバー１７０に半導体ウェハーＷを搬出する。このときにも、窒素ガスのカーテンが形成されており、検査チャンバー４０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むことは防止される。そして、ゲートバルブ１８５が開放されて搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを熱処理部１６０の処理チャンバー６に搬入する。

処理チャンバー６への半導体ウェハーＷの搬入に先立って、給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９，１９２が開放されて処理チャンバー６内に対する給排気が開始される。バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。また、バルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６から処理チャンバー６内の気体が排気される。これにより、処理チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からも処理チャンバー６内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。

続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、搬送ロボット１５０により搬送開口部６６を介して処理対象となる半導体ウェハーＷが処理チャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。搬送ロボット１５０は、未処理の半導体ウェハーＷを保持する搬送ハンド１５１ａ（または搬送ハンド１５１ｂ）を保持部７の直上位置まで進出させて停止させる。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通ってサセプタ７４の保持プレート７５の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。このとき、リフトピン１２は基板支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。

未処理の半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａを熱処理空間６５から退出させ、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプタ７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７５上に立設された複数の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、処理対象となる表面を上面として保持部７に保持される。複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）と保持プレート７５の保持面７５ａとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。

半導体ウェハーＷが処理チャンバー６に搬入されてサセプタ７４に保持された後、４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）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６４およびサセプタ７４を透過して半導体ウェハーＷの下面から照射される。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、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる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の温度が下部放射温度計２０によって測定されている。すなわち、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から開口部７８を介して放射された赤外光を下部放射温度計２０が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。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しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、下部放射温度計２０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御する。

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、下部放射温度計２０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に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を調整し、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。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲンランプハウス４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一なものとすることができる。

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にてフラッシュランプ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６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてから処理チャンバー６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、瞬間的に処理温度Ｔ２まで上昇した後、急速に下降する。

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。降温中の半導体ウェハーＷの温度は下部放射温度計２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、下部放射温度計２０の測定結果より半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプタ７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプタ７４から受け取る。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された処理後の半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０の搬送ハンド１５１ｂ（または搬送ハンド１５１ａ）により搬出される。具体的には、搬送ロボット１５０は、搬送ハンド１５１ｂをリフトピン１２によって突き上げられた半導体ウェハーＷの直下位置にまで進出させて停止させる。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、フラッシュ加熱後の半導体ウェハーＷが搬送ハンド１５１ｂに渡されて載置される。その後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ｂを処理チャンバー６から退出させて熱処理後の半導体ウェハーＷを搬送チャンバー１７０に搬出する。

次に、ゲートバルブ１３２が開いて搬送ロボット１５０が熱処理後の半導体ウェハーＷを冷却部１３０のクールチャンバー１３１に搬入する。冷却部１３０は、熱処理直後の比較的高温の半導体ウェハーＷを常温近傍にまで冷却する。なお、半導体ウェハーＷの冷却処理は冷却部１４０のクールチャンバー１４１にて行うようにしても良い。

冷却処理が終了した後、搬送ロボット１５０がクールチャンバー１３１から搬送チャンバー１７０に冷却後の半導体ウェハーＷを搬出する。そして、再びゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放し、搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを膜厚測定チャンバー３０１に搬入する。このときにも、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放しているときには、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンが形成されるため、膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができる。

膜厚測定部３００は、膜厚測定チャンバー３０１に搬入された半導体ウェハーＷの表面に形成されている薄膜の膜厚を測定する。このステップでは、膜厚測定部３００は、熱処理部１６０にて熱処理が行われた後の半導体ウェハーＷの膜厚測定を行うこととなる。熱処理部１６０にてフラッシュ加熱処理により成膜処理が行われる場合には、処理後に測定された膜厚から処理前に測定された膜厚を減ずることにより、成膜された薄膜の膜厚を算定することができる。

処理後の膜厚測定が終了した後、搬送ロボット１５０が膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に半導体ウェハーＷを搬出する。そして、ゲートバルブ２９３が開放されて搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを反り計測部２９０の反り計測チャンバー２９１に搬入する。半導体ウェハーＷが反り計測チャンバー２９１に搬入された後、ゲートバルブ２９３が閉じて反り計測部２９０が加熱処理後の半導体ウェハーＷに生じている反りを計測する。

ウェハー反りの計測が終了した後、ゲートバルブ２９２が開放される。そして、受渡ロボット１２０が反り計測チャンバー２９１から半導体ウェハーＷを取り出す。受渡ロボット１２０は、反り計測チャンバー２９１から取り出した半導体ウェハーＷを元のキャリアＣに格納する。以上のようにして１枚の半導体ウェハーＷの熱処理が完了する。

第１実施形態においては、低酸素濃度の雰囲気が要求される搬送チャンバー１７０に比較的酸素濃度の高い膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１が連結されている。なお、搬送チャンバー１７０に連結されたクールチャンバー１３１，１４１の酸素濃度は搬送チャンバー１７０内の酸素濃度と同程度である。また、熱処理部１６０の処理チャンバー６内の酸素濃度は搬送チャンバー１７０内の酸素濃度よりも低い。

ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放したときには、膜厚測定チャンバー３０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むおそれがあるため、開口部３５０を覆う窒素ガスのカーテンを形成している。これにより、膜厚測定チャンバー３０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができ、搬送チャンバー１７０内の酸素濃度の上昇を抑制することができる。

特に、第１実施形態においては、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１との間で搬送される半導体ウェハーＷと窒素ガスのカーテンの流れとが平行であるため、窒素ガスのカーテンが搬送される半導体ウェハーＷによって遮られることはない。このため、半導体ウェハーＷの搬送時にも開口部３５０は窒素ガスのカーテンによって確実に覆われることとなり、膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのをより確実に防止することができる。同様に、搬送チャンバー１７０と検査チャンバー４０１とを連通する開口部を覆う窒素ガスのカーテンも形成されているため、検査チャンバー４０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置の全体構成は第１実施形態と概ね同じである（図１）。また、第２実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と同様である。第１実施形態では、搬送チャンバー１７０の側に窒素ガスのカーテンを形成していたのに対して、第２実施形態においては、搬送チャンバー１７０および膜厚測定チャンバー３０１の双方に窒素ガスのカーテンを形成する。

図１１は、第２実施形態におけるカーテン形成機構を示す図である。図１１において、第１実施形態（図９）と同一の要素については同一の符号を付している。搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１との連結部分にはゲートバルブ３０２が設けられている。ゲートバルブ３０２は、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１とを連通する開口部３５０を開閉する。

第２実施形態では、開口部３５０を挟む両側方のうち搬送チャンバー１７０の側において、開口部３５０の長手方向の一端部近傍に第１ガス供給ポート７０１が設けられるとともに、他端部近傍に第１排気ポート７０２が設けられている。また、開口部３５０を挟む両側方のうち膜厚測定チャンバー３０１の側において、開口部３５０の長手方向の一端部近傍に第２排気ポート７１２が設けられるとともに、他端部近傍に第２ガス供給ポート７１１が設けられる。すなわち、搬送チャンバー１７０および膜厚測定チャンバー３０１の双方にガス供給ポートと排気ポートとが設けられているのである。

搬送チャンバー１７０においては、第１ガス供給ポート７０１から水平方向に向けて開口部３５０を覆うように窒素ガスが噴出されるとともに、第１ガス供給ポート７０１から噴出された窒素ガスが第１排気ポート７０２によって吸引される。第１ガス供給ポート７０１から噴出された窒素ガスを第１排気ポート７０２が吸引することによって、開口部３５０を覆う窒素ガスの第１のカーテンが形成される。窒素ガスの第１のカーテンは、水平方向に沿って、図１１の紙面上側から下側に向けて流れる。

一方、膜厚測定チャンバー３０１においては、第２ガス供給ポート７１１から水平方向に向けて開口部３５０を覆うように窒素ガスが噴出されるとともに、第２ガス供給ポート７１１から噴出された窒素ガスが第２排気ポート７１２によって吸引される。第２ガス供給ポート７１１から噴出された窒素ガスを第２排気ポート７１２が吸引することによって、開口部３５０を覆う窒素ガスの第２のカーテンが形成される。窒素ガスの第２のカーテンは、水平方向に沿って、図１１の紙面下側から上側に向けて流れる。すなわち、搬送チャンバー１７０に形成される第１のカーテンの流れの向きと膜厚測定チャンバー３０１に形成される第２のカーテンの流れの向きとは逆向きである。

第２実施形態においても、ゲートバルブ３０２が開口部３５０を開放したときのみ、第１および第２のカーテンが形成される。また、搬送ロボット１５０によって開口部３５０を経由して搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１との間で搬送される半導体ウェハーＷと、窒素ガスの第１および第２のカーテンの流れとは平行である。従って、窒素ガスの第１および第２のカーテンが搬送される半導体ウェハーＷによって遮られることはない。

また、第２実施形態においては、開口部３５０を挟む両側方に窒素ガスのカーテンを形成している。すなわち、開口部３５０の一方側に第１のカーテンを形成するとともに、他方側に第２のカーテンを形成している。これにより、開口部３５０は窒素ガスの第１および第２のカーテンによって両側から確実に覆われることとなり、膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのをより確実に防止することができる。

特に、第２実施形態においては、搬送チャンバー１７０に形成される第１のカーテンの流れの向きと膜厚測定チャンバー３０１に形成される第２のカーテンの流れの向きとが逆向きである。窒素ガスの第１のカーテンは開口部３５０の長手方向と平行に形成されるため、第１ガス供給ポート７０１の近傍に比較して第１排気ポート７０２の近傍での雰囲気遮断効果が弱くなる。同様に、窒素ガスの第２のカーテンも開口部３５０の長手方向と平行に形成されるため、第２ガス供給ポート７１１の近傍に比較して第２排気ポート７１２の近傍での雰囲気遮断効果が弱くなる。第１のカーテンの流れの向きと第２のカーテンの流れの向きとが逆向きとなるようにすれば、第１のカーテンの雰囲気遮断効果が弱くなるところでは第２のカーテンの雰囲気遮断効果が強く、逆に第２のカーテンの雰囲気遮断効果が弱くなるところでは第１のカーテンの雰囲気遮断効果が強い。すなわち、第１のカーテンと第２のカーテンとが相互に雰囲気遮断効果を補い合うこととなり、膜厚測定チャンバー３０１から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのをより確実に防止することができる。

＜変形例＞
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、第１実施形態においては、開口部３５０を挟む両側方のうち搬送チャンバー１７０の側に窒素ガスのカーテンを形成していたが、これに代えて、膜厚測定チャンバー３０１の側に窒素ガスのカーテンを形成するようにしても良い。このようにしても開口部３５０が窒素ガスのカーテンによって覆われ、膜厚測定チャンバー３０１内から搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができる。もっとも、膜厚測定チャンバー３０１の側に窒素ガスのカーテンを形成した場合には、そのカーテンとゲートバルブ３０２との間に滞留している比較的酸素濃度の高い雰囲気（開口３０５に滞留する雰囲気）が搬送チャンバー１７０に流れ込むこととなるため、第１実施形態のように搬送チャンバー１７０の側に窒素ガスのカーテンを形成する方が好ましい。

また、上記実施形態においては、窒素ガスのカーテンは水平方向に沿って流れていたが、これに限定されるものではなく、搬送ロボット１５０によって搬送される半導体ウェハーＷと平行であれば他の方向に沿ってカーテンが流れるようにしても良い。例えば、搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを起立姿勢（法線が水平方向と一致する姿勢）で搬送する場合には、窒素ガスのカーテンが鉛直方向に沿って流れるようにしても良い。

また、上記実施形態においては、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１との開口部を覆う窒素ガスのカーテンを形成していたが、搬送チャンバー１７０と他のチャンバー（クールチャンバー１３１，１４１、アライメントチャンバー２３１、反り計測チャンバー２９１）との開口部を覆う窒素ガスのカーテンを形成するようにしても良い。このようにすれば各チャンバーから搬送チャンバー１７０に酸素ガスを含む雰囲気が流れ込むのを防止することができる。もっとも、既述したように、膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１は密閉チャンバーとすることが困難であるためにチャンバー内を低酸素濃度雰囲気に維持することが難しいため、搬送チャンバー１７０と膜厚測定チャンバー３０１および検査チャンバー４０１との開口部を覆う窒素ガスのカーテンを形成するのが好適である。

また、上記実施形態においては、窒素ガスのカーテンを形成していたが、これに限定されるものではなく、アルゴンまたはヘリウムなどの他の不活性ガスのカーテンを形成するようにしても良い。

また、上記実施形態においては、フラッシュランプハウス５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４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、上記実施形態においては、１秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプＨＬを用いて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプＨＬに代えて放電型のアークランプ（例えば、キセノンアークランプ）またはＬＥＤランプを連続点灯ランプとして用いて予備加熱を行うようにしても良い。

３ 制御部
４ ハロゲンランプハウス
５ フラッシュランプハウス
６ 処理チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
６５ 熱処理空間
７４ サセプタ
１００ 熱処理装置
１１０ インデクサ部
１１１ ロードポート
１２０ 受渡ロボット
１３１，１４１ クールチャンバー
１５０ 搬送ロボット
１６０ 熱処理部
１７０ 搬送チャンバー
２３１ アライメントチャンバー
２９１ 反り計測チャンバー
３０１ 膜厚測定チャンバー
３０２，４０２ ゲートバルブ
３５０ 開口部
４０１ 検査チャンバー
５０１ ガス供給ポート
５０２ 排気ポート
６３２ 給気バルブ
６３９ 排気バルブ
７０１ 第１ガス供給ポート
７０２ 第１排気ポート
７１１ 第２ガス供給ポート
７１２ 第２排気ポート
Ｃ キャリア
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 (16)

1. 基板に対して加熱処理を行う熱処理装置であって、
   基板を搬送する搬送ロボットを設けた第１チャンバーと、
   前記第１チャンバーに連結された第２チャンバーと、
   前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの連結部分に設けられ、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する開口部を開閉するゲートバルブと、
   前記開口部を覆うように不活性ガスを噴出するガス供給部と、
   前記ガス供給部から噴出された不活性ガスを吸引して排気する排気部と、
   を備え、
   前記ガス供給部から噴出された不活性ガスを前記排気部が吸引することによって、前記開口部を覆う不活性ガスのカーテンが形成され、
   前記ガス供給部から前記排気部へと向かう前記カーテンの流れは、前記搬送ロボットによって前記開口部を経由して前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間で搬送される基板と平行であり、
   前記ガス供給部は、前記ゲートバルブが前記開口部を開放したときのみ不活性ガスを噴出す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、
   前記ガス供給部は、前記第１チャンバーに設けられた第１ガス供給ポート、および、前記第２チャンバーに設けられた第２ガス供給ポートを含み、
   前記排気部は、前記第１チャンバーに設けられた第１排気ポート、および、前記第２チャンバーに設けられた第２排気ポートを含み、
   前記第１ガス供給ポートから噴出された不活性ガスを前記第１排気ポートが吸引することによって、前記第１チャンバー側に不活性ガスの第１のカーテンが形成され、
   前記第２ガス供給ポートから噴出された不活性ガスを前記第２排気ポートが吸引することによって、前記第２チャンバー側に不活性ガスの第２のカーテンが形成され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、
   前記第１のカーテンの流れの向きと前記第２のカーテンの流れの向きとは逆向きであることを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記カーテンの流れと平行な前記開口部の長さは、前記カーテンの流れと垂直な前記開口部の幅よりも長いことを特徴とする熱処理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記第２チャンバーは、基板に成膜された薄膜の膜厚を計測する膜厚計測ユニット、または、基板の裏面の傷を検査する裏面検査ユニットを有することを特徴とする熱処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記第１チャンバーには、基板に光を照射して当該基板の加熱処理を行う処理チャンバーがさらに連結されることを特徴とする熱処理装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記カーテンは水平方向に沿って流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、
   前記ガス供給部が噴出する不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする熱処理装置。
9. 基板に対して加熱処理を行う熱処理方法であって、
   基板を搬送する搬送ロボットを設けた第１チャンバーと、前記第１チャンバーに連結された第２チャンバーとの連結部分に設けられたゲートバルブが前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する開口部を開放する開放工程と、
   前記ゲートバルブが前記開口部を開放したときのみ、前記開口部を覆う不活性ガスのカーテンを形成するカーテン形成工程と、
   を備え、
   前記カーテン形成工程にて形成される前記カーテンの流れは、前記搬送ロボットによって前記開口部を経由して前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間で搬送される基板と平行であることを特徴とする熱処理方法。
10. 請求項９記載の熱処理方法において、
    前記カーテン形成工程では、前記第１チャンバー側に不活性ガスの第１のカーテンを形成するとともに、前記第２チャンバー側に不活性ガスの第２のカーテンを形成することを特徴とする熱処理方法。
11. 請求項１０記載の熱処理方法において、
    前記第１のカーテンの流れの向きと前記第２のカーテンの流れの向きとは逆向きであることを特徴とする熱処理方法。
12. 請求項９から請求項１１のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記カーテンの流れと平行な前記開口部の長さは、前記カーテンの流れと垂直な前記開口部の幅よりも長いことを特徴とする熱処理方法。
13. 請求項９から請求項１２のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記第２チャンバーでは、基板に成膜された薄膜の膜厚計測または基板の裏面の傷の検査が行われることを特徴とする熱処理方法。
14. 請求項９から請求項１３のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記第１チャンバーには、基板に光を照射して当該基板の加熱処理を行う処理チャンバーがさらに連結されることを特徴とする熱処理方法。
15. 請求項９から請求項１４のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記カーテンは水平方向に沿って流れることを特徴とする熱処理方法。
16. 請求項９から請求項１５のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記カーテンを形成する不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする熱処理方法。

Images