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KR102800096B1 - Heat treatment method - Google Patents

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KR102800096B1
KR102800096B1 KR1020240013649A KR20240013649A KR102800096B1 KR 102800096 B1 KR102800096 B1 KR 102800096B1 KR 1020240013649 A KR1020240013649 A KR 1020240013649A KR 20240013649 A KR20240013649 A KR 20240013649A KR 102800096 B1 KR102800096 B1 KR 102800096B1
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

[과제] 챔버에 있어서의 기판 교환을 확실히 행할 수 있는 열처리 방법을 제공한다.
[해결 수단] 처리 챔버 내에서 선행 웨이퍼의 열처리를 행한다. 처리 챔버에 대하여 반도체 웨이퍼의 반입출을 행하는 반송 로봇을 향한 후속 웨이퍼의 반송을 개시한다. 최초의 후속 웨이퍼가 반송 로봇에 도달하여 선행 웨이퍼와 후속 웨이퍼의 웨이퍼 교환이 가능해졌을 때에도, 즉시 웨이퍼 교환을 행하는 것이 아니라, 일정 시간 대기한다. 웨이퍼 교환을 대기하고 있는 동안, 복수의 반송 포지션을 메우도록 후속 웨이퍼의 반송을 계속한다. 일정한 대기 시간이 경과하여 웨이퍼 교환을 실행하는 시점에서는, 복수의 반송 포지션 중 몇 개는 후속 웨이퍼에 의하여 점유되어 있다. 선행 웨이퍼에 의하여 반송 포지션이 막히는 일은 없어져, 후속 웨이퍼를 원활하게 반송하여 처리 챔버에 있어서의 웨이퍼 교환을 확실히 행할 수 있다.
[Task] To provide a heat treatment method that can reliably perform substrate exchange in a chamber.
[Solution] Heat treatment of a preceding wafer is performed in a processing chamber. Return of a subsequent wafer toward a transfer robot that transfers semiconductor wafers into and out of the processing chamber is initiated. Even when the first subsequent wafer reaches the transfer robot and wafer exchange between the preceding wafer and the subsequent wafer becomes possible, the wafer exchange is not performed immediately, but a certain period of time is waited. While waiting for the wafer exchange, the return of the subsequent wafer is continued so as to fill a plurality of return positions. When the predetermined waiting period has elapsed and the wafer exchange is performed, some of the plurality of return positions are occupied by the subsequent wafer. Since the return positions are not blocked by the preceding wafer, the subsequent wafer can be returned smoothly and the wafer exchange in the processing chamber can be performed reliably.

Description

열처리 방법{HEAT TREATMENT METHOD}HEAT TREATMENT METHOD

본 발명은, 단독으로 처리를 행하는 선행 기판에 열처리를 행한 후에 연속하여 처리를 행하는 복수의 후속 기판에 순차적으로 열처리를 행하는 열처리 방법에 관한 것이다. 처리 대상이 되는 기판에는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 기판, flat panel display(FPD)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 또는, 태양 전지용 기판 등이 포함된다.The present invention relates to a heat treatment method for sequentially performing heat treatment on a plurality of subsequent substrates that are to be processed sequentially after performing heat treatment on a preceding substrate that is to be processed alone. The substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, substrates for liquid crystal displays, substrates for flat panel displays (FPDs), substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, or substrates for solar cells.

반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 매우 단시간에 반도체 웨이퍼를 가열하는 플래시 램프 어닐링(FLA)이 주목받고 있다. 플래시 램프 어닐링은, 크세논 플래시 램프(이하, 간단하게 「플래시 램프」라고 할 때에는 크세논 플래시 램프를 의미한다)를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시광을 조사함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면만을 매우 단시간(수 밀리초 이하)에 승온시키는 열처리 기술이다.In the manufacturing process of semiconductor devices, flash lamp annealing (FLA), which heats semiconductor wafers in a very short period of time, is attracting attention. Flash lamp annealing is a heat treatment technology that uses a xenon flash lamp (hereinafter, when simply referred to as a “flash lamp,” it means a xenon flash lamp) to irradiate the surface of the semiconductor wafer with flash light to heat only the surface of the semiconductor wafer in a very short period of time (several milliseconds or less).

크세논 플래시 램프의 방사 분광 분포는 자외역으로부터 근적외역이며, 종래의 할로겐 램프보다 파장이 짧아, 실리콘의 반도체 웨이퍼의 기초 흡수대와 거의 일치하고 있다. 따라서, 크세논 플래시 램프로부터 반도체 웨이퍼에 플래시광을 조사했을 때에는, 투과광이 적어 반도체 웨이퍼를 급속히 승온시키는 것이 가능하다. 또, 수 밀리초 이하의 매우 단시간의 플래시 광조사이면, 반도체 웨이퍼의 표면 근방만을 선택적으로 승온시킬 수 있는 것도 판명되어 있다.The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp is from the ultraviolet to the near infrared, and has a shorter wavelength than that of a conventional halogen lamp, and almost matches the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when a semiconductor wafer is irradiated with flash light from a xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated because the transmitted light is small. In addition, it has been found that only the vicinity of the surface of a semiconductor wafer can be selectively heated if the flash light is irradiated for a very short time of several milliseconds or less.

이와 같은 플래시 램프 어닐링은, 극단시간의 가열이 필요하게 되는 처리, 예를 들면 전형적으로는 반도체 웨이퍼에 주입된 불순물의 활성화에 이용된다. 이온 주입법에 의하여 불순물이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시광을 조사하면, 당해 반도체 웨이퍼의 표면을 극단시간만큼 활성화 온도로까지 승온시킬 수 있어, 불순물을 깊게 확산시키는 일 없이, 불순물 활성화만을 실행할 수 있는 것이다.Such flash lamp annealing is used in processes that require extreme heating times, for example, typically for the activation of impurities implanted in semiconductor wafers. When flash light from a flash lamp is irradiated onto the surface of a semiconductor wafer implanted with impurities by ion implantation, the surface of the semiconductor wafer can be heated to an activation temperature for an extreme period of time, so that only impurity activation can be performed without deeply diffusing the impurities.

특허문헌 1에는, 챔버 내에 수용한 반도체 웨이퍼에 할로겐 램프로부터 광조사를 행하여 예비 가열한 후에, 당해 반도체 웨이퍼의 표면에 플래시 램프로부터 플래시광을 조사하는 열처리 장치가 개시되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 선행하는 가열 처리 완료된 반도체 웨이퍼를 반송 로봇의 한쪽의 핸드에 의하여 챔버로부터 취출(取出)함과 더불어, 다른 한쪽의 핸드로 미처리 반도체 웨이퍼를 챔버 내에 반입하여 웨이퍼 교환을 행하는 것이 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a heat treatment device that preheats a semiconductor wafer accommodated in a chamber by irradiating it with light from a halogen lamp, and then irradiates the surface of the semiconductor wafer with flash light from a flash lamp. In addition, Patent Document 1 discloses a method in which a semiconductor wafer that has undergone a prior heat treatment is taken out of a chamber by one hand of a transport robot, and an unprocessed semiconductor wafer is brought into the chamber by the other hand, thereby performing wafer exchange.

일본국 특허공개 2020-120078호 공보Japanese Patent Publication No. 2020-120078

웨이퍼 교환을 확실히 행하기 위해서는, 선행하는 반도체 웨이퍼의 처리가 종료된 시점에서 반송 로봇이 후속의 반도체 웨이퍼를 유지하여 챔버 앞에서 대기하고 있을 필요가 있다. 이 때문에, 종래는, 일련의 반도체 웨이퍼의 처리 플로에 있어서, 챔버에서의 처리가 율속 단계가 되도록 레시피의 처리 시간을 조정하고 있었다. 즉, 캐리어로부터 취출된 반도체 웨이퍼가 챔버에 반송될 때까지 필요로 하는 시간보다 챔버에서의 처리 시간이 길어지도록 조정되고 있었다. 이에 의하여, 웨이퍼 교환을 확실히 행할 수 있고, 그 결과 챔버 내에는 항상 반도체 웨이퍼가 존재하게 되고, 챔버 내 온도를 안정화하는 것이 가능해진다.In order to reliably perform wafer exchange, it is necessary for the return robot to hold the subsequent semiconductor wafer and wait in front of the chamber at the time when the processing of the preceding semiconductor wafer is finished. For this reason, conventionally, in a series of semiconductor wafer processing flows, the processing time of the recipe has been adjusted so that the processing in the chamber becomes the rate-limiting step. In other words, the processing time in the chamber has been adjusted to be longer than the time required until the semiconductor wafer taken out from the carrier is returned to the chamber. Thereby, wafer exchange can be reliably performed, and as a result, a semiconductor wafer always exists in the chamber, and it becomes possible to stabilize the temperature in the chamber.

그러나, 반도체 웨이퍼의 반송 경로에 새로운 처리 유닛을 추가하면, 캐리어로부터 챔버에 이르는 반도체 웨이퍼의 반송 시간이 길어진다. 그러면, 챔버에서의 처리가 율속 단계가 되는 상태가 무너져, 웨이퍼 교환을 행할 수 없는 케이스가 발생하여 챔버 내에 반도체 웨이퍼가 존재하지 않는 시간대가 발생한다. 챔버 내에 반도체 웨이퍼가 존재하지 않을 때에는, 할로겐 램프 및 플래시 램프에 의한 가열도 행해지지 않기 때문에, 반도체 웨이퍼가 존재하지 않는 시간이 길어질수록, 챔버의 온도는 저하한다. 그 결과, 로트를 구성하는 복수의 반도체 웨이퍼 각각마다 챔버의 온도가 상이하게 되어, 그들 복수의 반도체 웨이퍼 사이에서의 처리 결과가 불균일해진다고 하는 문제가 발생한다.However, if a new processing unit is added to the semiconductor wafer return path, the return time of the semiconductor wafer from the carrier to the chamber becomes longer. Then, the state in which the processing in the chamber becomes the rate-limiting step is broken, a case occurs in which wafer exchange cannot be performed, and a time period in which no semiconductor wafer exists in the chamber occurs. When no semiconductor wafer exists in the chamber, heating by the halogen lamp and flash lamp is also not performed, so the temperature of the chamber decreases as the time in which no semiconductor wafer exists becomes longer. As a result, the temperature of the chamber becomes different for each of the plurality of semiconductor wafers constituting the lot, and a problem occurs in which the processing results among the plurality of semiconductor wafers become uneven.

또한, 레시피의 처리 시간을 연장시킴으로써 챔버에서의 처리가 율속 단계가 되는 상태로 되돌리는 것은 가능하기는 하지만, 많은 평가를 거쳐 결정된 생산 레시피의 조건을 변경하는 것은 용이하지 않다.Additionally, although it is possible to return the processing in the chamber to a state where it becomes a rate-limiting step by extending the processing time of the recipe, it is not easy to change the conditions of a production recipe that has been determined after much evaluation.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 챔버에 있어서의 기판 교환을 확실히 행할 수 있는 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a heat treatment method capable of reliably performing substrate exchange in a chamber.

상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1의 발명은, 단독으로 처리를 행하는 선행 기판에 열처리를 행한 후에 연속하여 처리를 행하는 복수의 후속 기판에 순차적으로 열처리를 행하는 열처리 방법에 있어서, 챔버 내에서 상기 선행 기판에 램프로부터 광을 조사하여 당해 선행 기판을 가열하는 선행 가열 공정과, 로드 포트로부터 복수의 포지션을 거쳐 반송 로봇을 향하여 상기 복수의 후속 기판을 순차적으로 반송하는 제1 반송 공정과, 상기 복수의 후속 기판 중 최초의 후속 기판이 상기 반송 로봇에 도달한 후, 상기 반송 로봇에 의한 상기 최초의 후속 기판과 상기 선행 기판의 기판 교환을 소정 시간 대기하는 대기 공정과, 상기 대기 공정 동안, 상기 복수의 포지션을 메우도록 상기 로드 포트로부터 상기 반송 로봇을 향하여 상기 복수의 후속 기판을 반송하는 제2 반송 공정과, 상기 대기 공정 후, 상기 반송 로봇이 상기 챔버 내의 상기 선행 기판과 상기 최초의 후속 기판을 교환하는 교환 공정과, 상기 선행 기판을 상기 반송 로봇으로부터 상기 로드 포트를 향하여 반송하면서, 상기 복수의 후속 기판을 상기 로드 포트로부터 상기 반송 로봇을 향하여 순차적으로 반송하는 제3 반송 공정과, 상기 챔버 내에서 상기 램프로부터의 광조사에 의하여 상기 복수의 후속 기판을 순차적으로 가열하는 후속 가열 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problem, the invention of claim 1 is a heat treatment method for sequentially performing heat treatment on a plurality of subsequent substrates to be processed sequentially after performing heat treatment on a preceding substrate to be processed alone, comprising: a preceding heating step of irradiating light from a lamp to the preceding substrate in a chamber to heat the preceding substrate; a first transfer step of sequentially transferring the plurality of subsequent substrates from a load port to a transfer robot through a plurality of positions; a waiting step of waiting for a predetermined time for substrate exchange between the first subsequent substrate and the preceding substrate by the transfer robot after the first subsequent substrate among the plurality of subsequent substrates reaches the transfer robot; a second transfer step of transferring the plurality of subsequent substrates from the load port to the transfer robot so as to fill the plurality of positions during the waiting step; an exchange step in which, after the waiting step, the transfer robot exchanges the preceding substrate and the first subsequent substrate within the chamber; and a second transfer step of transferring the preceding substrate from the transfer robot to the load port while transferring the plurality of subsequent substrates from the load port to the load port. It is characterized by comprising a third return process for sequentially returning the substrates toward the return robot, and a subsequent heating process for sequentially heating the plurality of subsequent substrates by light irradiation from the lamp within the chamber.

또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 대기 공정에서는, 미리 설정된 일정한 대기 시간이 경과할 때까지 상기 기판 교환을 대기하는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention of claim 2 is characterized in that, in the heat treatment method according to the invention of claim 1, in the waiting process, the substrate exchange is waited for until a predetermined waiting time has elapsed.

또, 청구항 3의 발명은, 청구항 1의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 대기 공정에서는, 상기 제2 반송 공정에 의하여 상기 복수의 포지션 중 특정 포지션이 메워질 때까지 상기 기판 교환을 대기하는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention of claim 3 is characterized in that, in the heat treatment method according to the invention of claim 1, in the waiting process, the substrate exchange is waited for until a specific position among the plurality of positions is filled by the second return process.

또, 청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 복수의 포지션은, 기판의 방향을 조정하는 얼라인먼트부, 기판의 흠집을 검지하는 흠집 검지부, 및, 기판을 냉각하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention of claim 4 is characterized in that, in the heat treatment method according to any one of the inventions of claims 1 to 3, the plurality of positions include an alignment unit for adjusting the direction of the substrate, a flaw detection unit for detecting flaws in the substrate, and a cooling unit for cooling the substrate.

또, 청구항 5의 발명은, 청구항 4의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 선행 기판은 더미 기판이며, 상기 선행 가열 공정에서는, 상기 더미 기판에 광을 조사하여 상기 챔버 내를 가열하는 더미 가열 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention of claim 5 is characterized in that, in the heat treatment method according to the invention of claim 4, the preceding substrate is a dummy substrate, and in the preceding heating process, a dummy heating treatment is performed by irradiating light onto the dummy substrate to heat the inside of the chamber.

또, 청구항 6의 발명은, 청구항 5의 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 상기 복수의 후속 기판은 더미 기판이며, 상기 선행 가열 공정에서는, 상기 챔버 내를 일정한 보온 온도로 보온하는 웜업 처리를 행하고, 상기 후속 가열 공정에서는, 상기 챔버 내를 목표 온도로 온도 조절하는 컨디셔닝 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the invention of claim 6 is characterized in that, in the heat treatment method according to the invention of claim 5, the plurality of subsequent substrates are dummy substrates, and in the preceding heating process, a warm-up process is performed to keep the inside of the chamber at a constant temperature, and in the subsequent heating process, a conditioning process is performed to control the inside of the chamber to a target temperature.

청구항 1 내지 청구항 6의 발명에 의하면, 최초의 후속 기판이 반송 로봇에 도달한 후, 최초의 후속 기판과 선행 기판의 기판 교환을 소정 시간 대기하고, 그 대기 공정 동안, 복수의 포지션을 메우도록 복수의 후속 기판을 반송하기 때문에, 선행 기판에 의하여 복수의 포지션이 막히는 일은 없어져, 복수의 후속 기판을 원활하게 반송하여 챔버에 있어서의 기판 교환을 확실히 행할 수 있다.According to the invention of claims 1 to 6, after the first subsequent substrate reaches the return robot, substrate exchange between the first subsequent substrate and the preceding substrate waits for a predetermined time, and during the waiting process, a plurality of subsequent substrates are returned so as to fill a plurality of positions. Therefore, the plurality of positions are not blocked by the preceding substrates, and the plurality of subsequent substrates can be smoothly returned to ensure substrate exchange in the chamber.

도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 열처리 장치의 정면도이다.
도 3은, 열처리부의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 4는, 유지부의 전체 외관을 나타내는 사시도이다.
도 5는, 서셉터의 평면도이다.
도 6은, 서셉터의 단면도이다.
도 7은, 이재(移載) 기구의 평면도이다.
도 8은, 이재 기구의 측면도이다.
도 9는, 복수의 할로겐 램프의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼의 반송 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 11은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 12는, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 13은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 14는, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 15는, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 16은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 17은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 18은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 19는, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 20은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 21은, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 22는, 반도체 웨이퍼의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 23은, 반도체 웨이퍼의 반송의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 24는, 반도체 웨이퍼의 반송의 비교예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 25는, 반도체 웨이퍼의 반송의 비교예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
Figure 1 is a plan view showing a heat treatment device according to the present invention.
Figure 2 is a front view of the heat treatment device of Figure 1.
Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment section.
Figure 4 is a perspective view showing the overall appearance of the maintenance unit.
Figure 5 is a plan view of the susceptor.
Figure 6 is a cross-sectional view of a susceptor.
Figure 7 is a plan view of the transfer mechanism.
Figure 8 is a side view of the transfer mechanism.
Figure 9 is a plan view showing the arrangement of multiple halogen lamps.
Figure 10 is a flow chart showing the semiconductor wafer return sequence in the first embodiment.
Figure 11 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 12 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 13 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 14 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 15 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 16 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 17 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 18 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 19 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 20 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 21 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 22 is a diagram schematically showing one process of returning a semiconductor wafer.
Figure 23 is a diagram schematically showing another example of return of a semiconductor wafer.
Figure 24 is a diagram schematically showing a comparative example of return of a semiconductor wafer.
Figure 25 is a diagram schematically showing a comparative example of return of a semiconductor wafer.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에 있어서, 상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현(예를 들면, 「일방향으로」, 「일방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」, 「동축」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 범위에서 상대적으로 각도 또는 거리에 관하여 변위된 상태도 나타내는 것으로 한다. 또, 같은 상태인 것을 나타내는 표현(예를 들면, 「동일」, 「같다」, 「균질」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 정량적으로 엄밀하게 같은 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 차가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다. 또, 형상을 나타내는 표현(예를 들면, 「원 형상」, 「사각 형상」, 「원통 형상」 등)은, 특별히 언급하지 않는 한, 기하학적으로 엄밀하게 그 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 정도의 효과가 얻어지는 범위의 형상을 나타내는 것으로 하고, 예를 들면 요철 또는 모따기 등을 갖고 있어도 된다. 또, 구성 요소를 「지닌다」, 「갖춘다」, 「구비한다」, 「포함한다」, 「갖는다」와 같은 각 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적 표현은 아니다. 또, 「A, B 및 C 중 적어도 하나」라고 하는 표현에는, 「A만」, 「B만」, 「C만」, 「A, B 및 C 중 임의의 2개」, 「A, B 및 C 모두」가 포함된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, expressions indicating a relative or absolute positional relationship (e.g., “in one direction,” “along one direction,” “parallel,” “orthogonal,” “centered,” “concentric,” “coaxial,” etc.) are intended to not only strictly indicate the positional relationship, unless otherwise specified, but also indicate a state of relative angular or distance displacement within a range in which tolerance or the same level of function is obtained. In addition, expressions indicating the same state (e.g., “identical,” “same,” “homogeneous,” etc.) are intended to not only quantitatively and strictly indicate the same state, unless otherwise specified, but also indicate a state in which there is a difference in which tolerance or the same level of function is obtained. In addition, expressions indicating a shape (e.g., "circular shape", "square shape", "cylindrical shape", etc.) are intended to indicate not only the geometrically strict shape unless specifically stated otherwise, but also a shape within a range where the same degree of effect is obtained, and may, for example, have unevenness or chamfering. In addition, each expression such as "possesses", "is equipped with", "is equipped with", "is included", and "is equipped with" a component is not an exclusive expression that excludes the existence of other components. In addition, the expression "at least one of A, B, and C" includes "A only", "B only", "C only", "any two of A, B, and C", and "all of A, B, and C".

<제1 실시 형태><First embodiment>

우선, 본 발명에 따른 열처리 장치에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)를 나타내는 평면도이며, 도 2는 그 정면도이다. 열처리 장치(100)는 기판으로서 원판 형상의 반도체 웨이퍼(W)에 플래시광을 조사하여 그 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 플래시 램프 어닐링 장치이다. 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 사이즈는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 φ300mm나 φ450mm이다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에 있어서는, 이해 용이를 위하여, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 그리고 있다. 또, 도 1~도 3의 각 도면에 있어서는, 그들의 방향 관계를 명확하게 하기 위하여 Z축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 첨부하고 있다.First, a heat treatment device according to the present invention will be described. Fig. 1 is a plan view showing a heat treatment device (100) according to the present invention, and Fig. 2 is a front view thereof. The heat treatment device (100) is a flash lamp annealing device that irradiates a semiconductor wafer (W) having a disk shape as a substrate with flash light to heat the semiconductor wafer (W). The size of the semiconductor wafer (W) to be treated is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm. In addition, in Fig. 1 and each drawing thereafter, the dimensions or numbers of each part are exaggerated or simplified as necessary for ease of understanding. In addition, in each drawing of Figs. 1 to 3, an XYZ rectangular coordinate system is attached in which the Z-axis direction is the vertical direction and the XY plane is the horizontal plane in order to clarify their directional relationship.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 열처리 장치(100)는, 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 외부로부터 장치 내에 반입함과 더불어 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 장치 밖으로 반출하기 위한 인덱서부(101), 미처리 반도체 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 얼라인먼트부(230), 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 흠집의 유무를 검지하는 흠집 검지부(300), 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각을 행하는 2개의 냉각부(제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)), 반도체 웨이퍼(W)에 플래시 가열 처리를 실시하는 열처리부(160), 그리고, 제1 냉각부(130), 제2 냉각부(140) 및 열처리부(160)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 수도(受渡)를 행하는 반송 로봇(150)을 구비한다. 또, 열처리 장치(100)는, 상기의 각 처리부에 설치된 동작 기구 및 반송 로봇(150)을 제어하여 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열 처리를 진행시키는 제어부(3)를 구비한다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the heat treatment device (100) comprises an indexer unit (101) for loading an unprocessed semiconductor wafer (W) into the device from the outside and also for removing a processed semiconductor wafer (W) out of the device, an alignment unit (230) for determining the position of the unprocessed semiconductor wafer (W), a scratch detection unit (300) for detecting the presence or absence of a scratch on the back surface of the semiconductor wafer (W), two cooling units (a first cooling unit (130) and a second cooling unit (140)) for cooling the semiconductor wafer (W) after heat treatment, a heat treatment unit (160) for performing flash heat treatment on the semiconductor wafer (W), and a transfer robot (150) for transferring the semiconductor wafer (W) to the first cooling unit (130), the second cooling unit (140), and the heat treatment unit (160). In addition, the heat treatment device (100) is equipped with a control unit (3) that controls the operating mechanism and the return robot (150) installed in each of the above processing units to perform flash heat treatment of the semiconductor wafer (W).

인덱서부(101)는, 복수의 캐리어(C)를 늘어놓아 재치(載置)하는 로드 포트(110)와, 각 캐리어(C)로부터 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 취출함과 더불어, 각 캐리어(C)에 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 수납하는 수도 로봇(120)을 구비하고 있다. 정확하게는 인덱서부(101)에는 3개의 로드 포트가 설치되어 있고, 로드 포트(110)는, 제1 로드 포트(110a), 제2 로드 포트(110b) 및 제3 로드 포트(110c)를 포함하는 총칭이다(3개의 로드 포트를 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단하게 로드 포트(110)로 한다). 3개의 로드 포트 중 제1 로드 포트(110a) 및 제2 로드 포트(110b)에는 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)(이하, 프로덕트 웨이퍼(W)라고도 칭한다)를 수용한 캐리어(C)가 재치된다. 한편, 제3 로드 포트(110c)는, 더미 웨이퍼(DW)를 수용한 더미 캐리어(DC) 전용의 로드 포트이다. 즉, 제3 로드 포트(110c)에는 더미 캐리어(DC)만이 재치된다. 전형적으로는, 제3 로드 포트(110c)에는 복수의 더미 웨이퍼(DW)를 수용한 더미 캐리어(DC)가 상시 재치되어 있다.The indexer unit (101) is equipped with a load port (110) for lining up and storing a plurality of carriers (C), and a hand robot (120) for taking out unprocessed semiconductor wafers (W) from each carrier (C) and storing processed semiconductor wafers (W) in each carrier (C). To be precise, three load ports are installed in the indexer unit (101), and the load port (110) is a general term including a first load port (110a), a second load port (110b), and a third load port (110c) (if the three load ports are not specifically distinguished, they are simply referred to as load ports (110)). Of the three load ports, a carrier (C) containing a semiconductor wafer (W) to be a product (hereinafter, also referred to as a product wafer (W)) is placed in the first load port (110a) and the second load port (110b). Meanwhile, the third load port (110c) is a load port exclusively for a dummy carrier (DC) that accommodates a dummy wafer (DW). That is, only a dummy carrier (DC) is loaded into the third load port (110c). Typically, a dummy carrier (DC) that accommodates a plurality of dummy wafers (DW) is always loaded into the third load port (110c).

미처리 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)는 무인 반송차(AGV, OHT) 등에 의하여 반송되어 로드 포트(110)에 재치된다. 또, 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)도 무인 반송차에 의하여 로드 포트(110)로부터 꺼내진다.A carrier (C) and a dummy carrier (DC) that accommodate unprocessed semiconductor wafers (W) are returned by an unmanned transport vehicle (AGV, OHT) and placed in a load port (110). In addition, a carrier (C) and a dummy carrier (DC) that accommodate processed semiconductor wafers (W) are also taken out from the load port (110) by an unmanned transport vehicle.

또, 로드 포트(110)에 있어서는, 수도 로봇(120)이 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)에 대하여 임의의 반도체 웨이퍼(W)(또는 더미 웨이퍼(DW))의 출납을 행할 수 있도록, 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)가 도 2의 화살표 CU로 나타내는 바와 같이 승강 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)의 형태로서는, 반도체 웨이퍼(W)를 밀폐 공간에 수납하는 FOUP(front opening unified pod) 외에, SMIF(Standard Mechanical Inter Face) 포드나 수납한 반도체 웨이퍼(W)를 외기에 노출시키는 OC(open cassette)여도 된다.In addition, in the load port (110), the carrier (C) and the dummy carrier (DC) are configured to be able to move up and down as indicated by the arrow CU in Fig. 2 so that the water robot (120) can load and unload any semiconductor wafer (W) (or dummy wafer (DW)) to and from the carrier (C) and the dummy carrier (DC). In addition, as for the form of the carrier (C) and the dummy carrier (DC), in addition to a FOUP (front opening unified pod) that stores a semiconductor wafer (W) in a sealed space, a SMIF (Standard Mechanical Inter Face) pod or an OC (open cassette) that exposes the stored semiconductor wafer (W) to the outside may be used.

또, 수도 로봇(120)은, 도 1의 화살표 120S로 나타내는 바와 같은 슬라이드 이동, 화살표 120R로 나타내는 바와 같은 선회 동작 및 승강 동작이 가능하게 되어 있다. 수도 로봇(120)은, 각각이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 2개의 이재 핸드(121a, 121b)를 구비한다. 이들 이재 핸드(121a, 121b)는 상하로 소정의 피치만큼 이격하여 배치되고, 각각 독립적으로 동일 수평 방향으로 직선적으로 진퇴 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의하여, 수도 로봇(120)은, 캐리어(C) 및 더미 캐리어(DC)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 출납을 행함과 더불어, 얼라인먼트부(230), 흠집 검지부(300), 제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행한다. 수도 로봇(120)에 의한 캐리어(C)(또는 더미 캐리어(DC))에 대한 반도체 웨이퍼(W)의 출납은, 이재 핸드(121a)(또는 이재 핸드(121b))의 슬라이드 이동, 및, 캐리어(C)의 승강 이동에 의하여 행해진다. 또, 수도 로봇(120)과 얼라인먼트부(230), 흠집 검지부(300), 제1 냉각부(130) 또는 제2 냉각부(140)의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는, 이재 핸드(121a)(또는 이재 핸드(121b))의 진퇴 이동, 및, 수도 로봇(120)의 승강 동작에 의하여 행해진다.In addition, the water supply robot (120) is capable of sliding movement as indicated by arrow 120S in Fig. 1, turning movement as indicated by arrow 120R, and lifting movement. The water supply robot (120) is equipped with two transfer hands (121a, 121b) each holding a semiconductor wafer (W). These transfer hands (121a, 121b) are arranged spaced apart from each other by a predetermined pitch in the upper and lower directions, and are each capable of moving forward and backward linearly in the same horizontal direction independently. Accordingly, the water supply robot (120) transfers the semiconductor wafer (W) to and from the carrier (C) and the dummy carrier (DC), and transfers the semiconductor wafer (W) to the alignment unit (230), the flaw detection unit (300), the first cooling unit (130), and the second cooling unit (140). The transfer of a semiconductor wafer (W) to a carrier (C) (or a dummy carrier (DC)) by a water supply robot (120) is performed by the sliding movement of the transfer hand (121a) (or the transfer hand (121b)) and the lifting and lowering movement of the carrier (C). In addition, the transfer of a semiconductor wafer (W) between the water supply robot (120), the alignment unit (230), the flaw detection unit (300), the first cooling unit (130) or the second cooling unit (140) is performed by the forward and backward movement of the transfer hand (121a) (or the transfer hand (121b)) and the lifting and lowering operation of the water supply robot (120).

얼라인먼트부(230)는, Y축 방향을 따른 인덱서부(101)의 측방(+Y 측)에 접속되어 설치되어 있다. 얼라인먼트부(230)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전시켜 플래시 가열에 적절한 방향을 향하는 처리부이다. 얼라인먼트부(230)는, 알루미늄 합금제의 하우징인 얼라인먼트 챔버(231)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 지지하여 회전시키는 기구, 및, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 형성된 노치나 오리엔테이션 플랫 등을 광학적으로 검출하는 기구 등을 설치하여 구성된다.The alignment unit (230) is installed and connected to the side (+Y side) of the indexer unit (101) along the Y-axis direction. The alignment unit (230) is a processing unit that rotates a semiconductor wafer (W) within a horizontal plane to face a direction appropriate for flash heating. The alignment unit (230) is configured by installing, inside an alignment chamber (231) which is a housing made of aluminum alloy, a mechanism for supporting and rotating a semiconductor wafer (W) in a horizontal position, and a mechanism for optically detecting a notch or orientation flat formed on the periphery of the semiconductor wafer (W).

얼라인먼트부(230)로의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 수도 로봇(120)에 의하여 행해진다. 수도 로봇(120)으로부터 얼라인먼트 챔버(231)로는 웨이퍼 중심이 소정의 위치에 위치하도록 반도체 웨이퍼(W)가 건네어진다. 얼라인먼트부(230)에서는, 인덱서부(101)로부터 수취한 반도체 웨이퍼(W)의 중심부를 회전 중심으로 하여 연직 방향축 둘레로 반도체 웨이퍼(W)를 회전시켜, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다. 방향 조정이 종료된 반도체 웨이퍼(W)는 수도 로봇(120)에 의하여 얼라인먼트 챔버(231)로부터 취출된다.The semiconductor wafer (W) is transferred to the alignment unit (230) by the transfer robot (120). The semiconductor wafer (W) is transferred from the transfer robot (120) to the alignment chamber (231) so that the center of the wafer is positioned at a predetermined position. In the alignment unit (230), the semiconductor wafer (W) received from the indexer unit (101) is rotated around the vertical axis with the center of the semiconductor wafer (W) as the rotation center, and the orientation of the semiconductor wafer (W) is adjusted by optically detecting notches and the like. The semiconductor wafer (W) whose orientation has been adjusted is taken out from the alignment chamber (231) by the transfer robot (120).

흠집 검지부(300)는, Y축 방향을 따라 얼라인먼트부(230)와는 반대 측의 인덱서부(101)의 측방(-Y 측)에 접속되어 설치되어 있다. 흠집 검지부(300)는, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 흠집의 유무를 검지한다. 또한, 반도체 웨이퍼(W)의 주면 중 패턴 형성이 이루어져 처리 대상이 되는 것이 표면이며, 그 표면의 반대 측의 면이 이면이다. 흠집 검지부(300)는, 알루미늄 합금제의 하우징인 흠집 검지 챔버(301)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 촬상하는 촬상부 및 취득된 화상 데이터에 대하여 소정의 화상 처리를 행함으로써 흠집의 유무를 판정하는 판정부 등을 구비하여 구성된다.The scratch detection unit (300) is installed and connected to the side (-Y side) of the indexer unit (101) opposite to the alignment unit (230) along the Y-axis direction. The scratch detection unit (300) detects the presence or absence of a scratch on the back surface of a semiconductor wafer (W). In addition, the surface of the main surface of the semiconductor wafer (W) on which a pattern is formed and which is to be processed is the surface, and the surface opposite to that surface is the back surface. The scratch detection unit (300) is configured to include, inside a scratch detection chamber (301) which is a housing made of an aluminum alloy, an imaging unit which captures an image of the back surface of the semiconductor wafer (W), and a judgment unit which performs predetermined image processing on the acquired image data to determine the presence or absence of a scratch.

흠집 검지부(300)로의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 수도 로봇(120)에 의하여 행해진다. 수도 로봇(120)으로부터 흠집 검지 챔버(301)로는 웨이퍼 중심이 소정의 위치에 위치하도록 반도체 웨이퍼(W)가 건네어진다. 흠집 검지부(300)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 촬상하여 취득한 화상 데이터를 해석하여 흠집의 유무를 검출한다. 흠집 검지가 종료된 반도체 웨이퍼(W)는 수도 로봇(120)에 의하여 흠집 검지 챔버(301)로부터 취출된다.The semiconductor wafer (W) is transferred to the scratch detection unit (300) by the hand-washing robot (120). The semiconductor wafer (W) is transferred from the hand-washing robot (120) to the scratch detection chamber (301) so that the center of the wafer is positioned at a predetermined position. The scratch detection unit (300) captures an image of the back surface of the semiconductor wafer (W) and analyzes the acquired image data to detect the presence or absence of a scratch. The semiconductor wafer (W) on which the scratch detection is completed is taken out from the scratch detection chamber (301) by the hand-washing robot (120).

반송 로봇(150)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 반송 공간으로서 반송 로봇(150)을 수용하는 반송 챔버(170)가 설치되어 있다. 그 반송 챔버(170)의 삼방에 열처리부(160)의 처리 챔버(6), 제1 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)가 연통 접속되어 있다.A transfer chamber (170) that accommodates a transfer robot (150) is installed as a transfer space for a semiconductor wafer (W) by a transfer robot (150). A processing chamber (6) of a heat treatment unit (160), a first cool chamber (131) of a first cooling unit (130), and a second cool chamber (141) of a second cooling unit (140) are connected to three sides of the transfer chamber (170).

열처리 장치(100)의 주요부인 열처리부(160)는, 예비 가열을 행한 반도체 웨이퍼(W)에 크세논 플래시 램프(FL)로부터의 섬광(플래시광)을 조사하여 플래시 가열 처리를 행하는 기판 처리부이다. 이 열처리부(160)의 구성에 대해서는 추가로 후술한다.The heat treatment unit (160), which is the main part of the heat treatment device (100), is a substrate treatment unit that performs flash heat treatment by irradiating a semiconductor wafer (W) that has undergone preheating with a flash of light (flash light) from a xenon flash lamp (FL). The configuration of this heat treatment unit (160) will be described further below.

제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)는, 대략 동일한 구성을 구비한다. 제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)는 각각, 알루미늄 합금제의 하우징인 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)의 내부에, 금속제의 냉각 플레이트와, 그 상면에 재치된 석영판을 구비한다(모두 도시 생략). 당해 냉각 플레이트는, 펠티에 소자 또는 항온수 순환에 의하여 상온(약 23℃)으로 온도 조절되어 있다. 열처리부(160)에서 플래시 가열 처리가 실시된 반도체 웨이퍼(W)는, 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 반입되고 당해 석영판에 재치되어 냉각된다.The first cooling unit (130) and the second cooling unit (140) have approximately the same configuration. The first cooling unit (130) and the second cooling unit (140) each have a metal cooling plate and a quartz plate placed on the upper surface thereof, inside the first cool chamber (131) and the second cool chamber (141), which are housings made of aluminum alloy (both not shown). The cooling plate is temperature-controlled to room temperature (approximately 23°C) by a Peltier element or constant-temperature water circulation. A semiconductor wafer (W) that has been subjected to flash heating treatment in the heat treatment unit (160) is introduced into the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141), placed on the quartz plate, and cooled.

제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 모두, 인덱서부(101)와 반송 챔버(170)의 사이에서, 그들의 쌍방에 접속되어 있다. 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)에는, 반도체 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 2개의 개구가 형성되어 있다. 제1 쿨 챔버(131)의 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(181)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 제1 쿨 챔버(131)의 반송 챔버(170)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(183)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다. 즉, 제1 쿨 챔버(131)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(181)를 통하여 접속되고, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(183)를 통하여 접속되어 있다.The first cool chamber (131) and the second cool chamber (141) are both connected to each other between the indexer section (101) and the return chamber (170). Two openings are formed in the first cool chamber (131) and the second cool chamber (141) for loading and unloading a semiconductor wafer (W). Of the two openings of the first cool chamber (131), the opening connected to the indexer section (101) can be opened and closed by a gate valve (181). On the other hand, the opening of the first cool chamber (131) connected to the return chamber (170) can be opened and closed by a gate valve (183). That is, the first cool chamber (131) and the indexer part (101) are connected through a gate valve (181), and the first cool chamber (131) and the return chamber (170) are connected through a gate valve (183).

인덱서부(101)와 제1 쿨 챔버(131)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(181)가 개방된다. 또, 제1 쿨 챔버(131)와 반송 챔버(170)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(183)가 개방된다. 게이트 밸브(181) 및 게이트 밸브(183)가 폐쇄되어 있을 때에는, 제1 쿨 챔버(131)의 내부가 밀폐 공간이 된다.When transferring a semiconductor wafer (W) between the indexer section (101) and the first cool chamber (131), the gate valve (181) is opened. Also, when transferring a semiconductor wafer (W) between the first cool chamber (131) and the return chamber (170), the gate valve (183) is opened. When the gate valve (181) and the gate valve (183) are closed, the interior of the first cool chamber (131) becomes a sealed space.

또, 제2 쿨 챔버(141)의 2개의 개구 중 인덱서부(101)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(182)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다. 한편, 제2 쿨 챔버(141)의 반송 챔버(170)에 접속되는 개구는 게이트 밸브(184)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다. 즉, 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101)는 게이트 밸브(182)를 통하여 접속되고, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)는 게이트 밸브(184)를 통하여 접속되어 있다.In addition, among the two openings of the second cool chamber (141), the opening connected to the indexer part (101) can be opened and closed by a gate valve (182). Meanwhile, the opening connected to the return chamber (170) of the second cool chamber (141) can be opened and closed by a gate valve (184). That is, the second cool chamber (141) and the indexer part (101) are connected through the gate valve (182), and the second cool chamber (141) and the return chamber (170) are connected through the gate valve (184).

인덱서부(101)와 제2 쿨 챔버(141)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(182)가 개방된다. 또, 제2 쿨 챔버(141)와 반송 챔버(170)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행할 때에는, 게이트 밸브(184)가 개방된다. 게이트 밸브(182) 및 게이트 밸브(184)가 폐쇄되어 있을 때에는, 제2 쿨 챔버(141)의 내부가 밀폐 공간이 된다.When transferring a semiconductor wafer (W) between the indexer section (101) and the second cool chamber (141), the gate valve (182) is opened. Also, when transferring a semiconductor wafer (W) between the second cool chamber (141) and the return chamber (170), the gate valve (184) is opened. When the gate valve (182) and the gate valve (184) are closed, the interior of the second cool chamber (141) becomes a sealed space.

또한, 제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)는 각각, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)에 청정한 질소 가스를 공급하는 가스 공급 기구와 챔버 내의 분위기를 배기하는 배기 기구를 구비한다. 이들 가스 공급 기구 및 배기 기구는, 유량을 2단계로 전환 가능하게 되어 있어도 된다.In addition, the first cooling unit (130) and the second cooling unit (140) are each provided with a gas supply mechanism for supplying clean nitrogen gas to the first cool chamber (131) and the second cool chamber (141) and an exhaust mechanism for exhausting the atmosphere within the chamber. These gas supply mechanisms and exhaust mechanisms may be configured to be capable of switching the flow rate in two stages.

반송 챔버(170)에 설치된 반송 로봇(150)은, 연직 방향을 따른 축을 중심으로 화살표 150R로 나타내는 바와 같이 선회 가능하게 된다. 반송 로봇(150)은, 복수의 아암 세그먼트로 이루어지는 2개의 링크 기구를 갖고, 그들 2개의 링크 기구의 선단에는 각각 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a, 151b)가 설치되어 있다. 이들 반송 핸드(151a, 151b)는 상하로 소정의 피치만큼 이격하여 배치되고, 링크 기구에 의하여 각각 독립적으로 동일 수평 방향으로 직선적으로 슬라이드 이동 가능하게 되어 있다. 또, 반송 로봇(150)은, 2개의 링크 기구가 설치되는 베이스를 승강 이동함으로써, 소정의 피치만큼 떨어진 상태인 채로 2개의 반송 핸드(151a, 151b)를 승강 이동시킨다.The transfer robot (150) installed in the transfer chamber (170) is capable of turning around an axis along a vertical direction as indicated by arrow 150R. The transfer robot (150) has two link mechanisms formed of a plurality of arm segments, and a transfer hand (151a, 151b) for holding a semiconductor wafer (W) is installed at the tip of each of the two link mechanisms. These transfer hands (151a, 151b) are arranged to be spaced apart from each other vertically by a predetermined pitch, and are independently and linearly slidable in the same horizontal direction by the link mechanism. In addition, the transfer robot (150) moves the base on which the two link mechanisms are installed up and down to move the two transfer hands (151a, 151b) up and down while remaining spaced apart by a predetermined pitch.

반송 로봇(150)이 제1 쿨 챔버(131), 제2 쿨 챔버(141) 또는 열처리부(160)의 처리 챔버(6)를 수도 상대로 하여 반도체 웨이퍼(W)의 수도(출납)를 행할 때에는, 우선, 양 반송 핸드(151a, 151b)가 수도 상대와 대향하도록 선회하고, 그 후(또는 선회하고 있는 동안에) 승강 이동하여 어느 하나의 반송 핸드가 수도 상대와 반도체 웨이퍼(W)를 수도하는 높이에 위치한다. 그리고, 반송 핸드(151a(151b))를 수평 방향으로 직선적으로 슬라이드 이동시켜 수도 상대와 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행한다.When a return robot (150) performs transfer (input/output) of a semiconductor wafer (W) to the first cool chamber (131), the second cool chamber (141), or the processing chamber (6) of the heat treatment unit (160) with respect to the handover counterpart, first, both return hands (151a, 151b) are turned to face the handover counterpart, and then (or while turning) are moved up and down so that one of the return hands is positioned at a height at which the handover counterpart and the semiconductor wafer (W) are transferred. Then, the return hand (151a (151b)) is linearly slid horizontally to perform transfer of the semiconductor wafer (W) to the handover counterpart.

반송 로봇(150)과 수도 로봇(120)의 반도체 웨이퍼(W)의 수도는 제1 냉각부(130) 또는 제2 냉각부(140)를 통하여 행할 수 있다. 즉, 제1 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)는, 반송 로봇(150)과 수도 로봇(120)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 수도하기 위한 패스로서도 기능하는 것이다. 구체적으로는, 반송 로봇(150) 또는 수도 로봇(120) 중 한쪽이 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 건네준 반도체 웨이퍼(W)를 다른 쪽이 수취함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 수도가 행해진다. 수도 로봇(120)은, 로드 포트(110)로부터 반송 로봇(150)을 향하여 반도체 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 기구의 역할을 담당한다.The transfer of the semiconductor wafer (W) between the transfer robot (150) and the handing robot (120) can be performed through the first cooling unit (130) or the second cooling unit (140). That is, the first cool chamber (131) of the first cooling unit (130) and the second cool chamber (141) of the second cooling unit (140) also function as a path for transferring the semiconductor wafer (W) between the transfer robot (150) and the handing robot (120). Specifically, the transfer of the semiconductor wafer (W) is performed when one of the transfer robot (150) or the handing robot (120) hands over the semiconductor wafer (W) to the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141) and the other receives it. The capital robot (120) serves as a return mechanism that returns a semiconductor wafer (W) from the load port (110) toward the return robot (150).

상술한 바와 같이, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)와 인덱서부(101)의 사이에는 각각 게이트 밸브(181, 182)가 설치되어 있다. 또, 반송 챔버(170)와 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)의 사이에는 각각 게이트 밸브(183, 184)가 설치되어 있다. 또한, 반송 챔버(170)와 열처리부(160)의 처리 챔버(6)의 사이에는 게이트 밸브(185)가 설치되어 있다. 열처리 장치(100) 내에서 반도체 웨이퍼(W)가 반송될 때에는, 적절히 이들 게이트 밸브가 개폐된다. 또, 반송 챔버(170), 얼라인먼트 챔버(231) 및 흠집 검지 챔버(301)에도 가스 공급부로부터 질소 가스가 공급됨과 더불어, 그들의 내부의 분위기가 배기부에 의하여 배기된다(모두 도시 생략).As described above, gate valves (181, 182) are installed between the first cool chamber (131) and the second cool chamber (141) and the indexer unit (101), respectively. In addition, gate valves (183, 184) are installed between the return chamber (170) and the first cool chamber (131) and the second cool chamber (141), respectively. In addition, a gate valve (185) is installed between the return chamber (170) and the processing chamber (6) of the heat treatment unit (160). When a semiconductor wafer (W) is returned within the heat treatment device (100), these gate valves are opened and closed appropriately. In addition, nitrogen gas is supplied from the gas supply unit to the return chamber (170), the alignment chamber (231), and the flaw detection chamber (301), and the atmosphere inside them is exhausted by the exhaust unit (all not shown).

다음으로, 열처리부(160)의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은, 열처리부(160)의 구성을 나타내는 종단면도이다. 열처리부(160)는, 반도체 웨이퍼(W)를 수용하여 가열 처리를 행하는 처리 챔버(6)와, 복수의 플래시 램프(FL)를 내장하는 플래시 램프 하우스(5)와, 복수의 할로겐 램프(HL)를 내장하는 할로겐 램프 하우스(4)를 구비한다. 처리 챔버(6)의 상측에 플래시 램프 하우스(5)가 설치됨과 더불어, 하측에 할로겐 램프 하우스(4)가 설치되어 있다. 또, 열처리부(160)는, 처리 챔버(6)의 내부에, 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 유지하는 유지부(7)와, 유지부(7)와 반송 로봇(150)의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 행하는 이재 기구(10)를 구비한다.Next, the configuration of the heat treatment unit (160) will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the heat treatment unit (160). The heat treatment unit (160) has a processing chamber (6) that accommodates a semiconductor wafer (W) and performs a heat treatment, a flash lamp house (5) that houses a plurality of flash lamps (FL), and a halogen lamp house (4) that houses a plurality of halogen lamps (HL). The flash lamp house (5) is installed on the upper side of the processing chamber (6), and the halogen lamp house (4) is installed on the lower side. In addition, the heat treatment unit (160) has a holding unit (7) that maintains the semiconductor wafer (W) in a horizontal position inside the processing chamber (6), and a transfer mechanism (10) that transfers the semiconductor wafer (W) between the holding unit (7) and the transfer robot (150).

처리 챔버(6)는, 통 형상의 챔버 측부(61)의 상하에 석영제의 챔버 창을 장착하여 구성되어 있다. 챔버 측부(61)는 상하가 개구된 개략 통 형상을 갖고 있고, 상측 개구에는 상측 챔버 창(63)이 장착되어 폐색되고, 하측 개구에는 하측 챔버 창(64)이 장착되어 폐색되어 있다. 처리 챔버(6)의 천장부를 구성하는 상측 챔버 창(63)은, 석영에 의하여 형성된 원판 형상 부재이며, 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시광을 처리 챔버(6) 내로 투과시키는 석영창으로서 기능한다. 또, 처리 챔버(6)의 바닥부를 구성하는 하측 챔버 창(64)도, 석영에 의하여 형성된 원판 형상 부재이며, 할로겐 램프(HL)로부터의 광을 처리 챔버(6) 내로 투과시키는 석영창으로서 기능한다.The processing chamber (6) is configured by mounting quartz chamber windows on the upper and lower sides of a cylindrical chamber side (61). The chamber side (61) has a generally cylindrical shape that is open at the top and bottom, and an upper chamber window (63) is mounted on the upper opening and closed, and a lower chamber window (64) is mounted on the lower opening and closed. The upper chamber window (63) constituting the ceiling of the processing chamber (6) is a disc-shaped member formed of quartz, and functions as a quartz window that transmits flash light emitted from a flash lamp (FL) into the processing chamber (6). In addition, the lower chamber window (64) constituting the bottom of the processing chamber (6) is also a disc-shaped member formed of quartz, and functions as a quartz window that transmits light from a halogen lamp (HL) into the processing chamber (6).

또, 챔버 측부(61)의 내측의 벽면의 상부에는 반사 링(68)이 장착되고, 하부에는 반사 링(69)이 장착되어 있다. 반사 링(68, 69)은, 모두 원환 형상으로 형성되어 있다. 상측의 반사 링(68)은, 챔버 측부(61)의 상측으로부터 끼워 넣음으로써 장착된다. 한편, 하측의 반사 링(69)은, 챔버 측부(61)의 하측으로부터 끼워 넣어 도시 생략한 비스로 고정시킴으로써 장착된다. 즉, 반사 링(68, 69)은, 모두 착탈 가능하게 챔버 측부(61)에 장착되는 것이다. 처리 챔버(6)의 내측 공간, 즉 상측 챔버 창(63), 하측 챔버 창(64), 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)에 의하여 둘러싸이는 공간이 열처리 공간(65)으로서 규정된다.In addition, a reflection ring (68) is mounted on the upper part of the inner wall surface of the chamber side (61), and a reflection ring (69) is mounted on the lower part. The reflection rings (68, 69) are both formed in an annular shape. The upper reflection ring (68) is mounted by fitting it in from the upper part of the chamber side (61). On the other hand, the lower reflection ring (69) is mounted by fitting it in from the lower part of the chamber side (61) and fixing it with a screw (not shown). That is, the reflection rings (68, 69) are both removably mounted on the chamber side (61). The inner space of the processing chamber (6), that is, the space surrounded by the upper chamber window (63), the lower chamber window (64), the chamber side (61), and the reflection rings (68, 69), is defined as a heat treatment space (65).

챔버 측부(61)에 반사 링(68, 69)이 장착됨으로써, 처리 챔버(6)의 내벽면에 오목부(62)가 형성된다. 즉, 챔버 측부(61)의 내벽면 중 반사 링(68, 69)이 장착되어 있지 않은 중앙 부분과, 반사 링(68)의 하단면(下端面)과, 반사 링(69)의 상단면(上端面)으로 둘러싸인 오목부(62)가 형성된다. 오목부(62)는, 처리 챔버(6)의 내벽면에 수평 방향을 따라 원환 형상으로 형성되고, 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(7)를 둘러싼다. 챔버 측부(61) 및 반사 링(68, 69)은, 강도와 내열성이 우수한 금속 재료(예를 들면, 스테인리스 스틸)로 형성되어 있다.By mounting the reflection ring (68, 69) on the chamber side (61), a concave portion (62) is formed on the inner wall surface of the processing chamber (6). That is, a concave portion (62) is formed by the central portion of the inner wall surface of the chamber side (61) where the reflection ring (68, 69) is not mounted, the lower surface of the reflection ring (68), and the upper surface of the reflection ring (69). The concave portion (62) is formed in an annular shape along the horizontal direction on the inner wall surface of the processing chamber (6) and surrounds the holding portion (7) that holds the semiconductor wafer (W). The chamber side (61) and the reflection ring (68, 69) are formed of a metal material (for example, stainless steel) having excellent strength and heat resistance.

또, 챔버 측부(61)에는, 처리 챔버(6)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 반송 개구부(기판 반출입구)(66)가 형성되어 있다. 반송 개구부(66)는, 게이트 밸브(185)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다. 반송 개구부(66)는 오목부(62)의 외주면에 연통 접속되어 있다. 이 때문에, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 개방하고 있을 때에는, 반송 개구부(66)로부터 오목부(62)를 통과하여 열처리 공간(65)으로의 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 열처리 공간(65)으로부터의 반도체 웨이퍼(W)의 반출을 행할 수 있다. 또, 게이트 밸브(185)가 반송 개구부(66)를 폐쇄하면 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)이 밀폐 공간이 된다.In addition, a return opening (substrate return inlet/outlet) (66) is formed on the chamber side (61) for introducing and removing a semiconductor wafer (W) to and from the processing chamber (6). The return opening (66) can be opened and closed by a gate valve (185). The return opening (66) is connected to the outer surface of the concave portion (62) in communication with it. Therefore, when the gate valve (185) opens the return opening (66), the semiconductor wafer (W) can be introduced from the return opening (66) through the concave portion (62) into the heat treatment space (65) and removed from the heat treatment space (65). In addition, when the gate valve (185) closes the return opening (66), the heat treatment space (65) in the processing chamber (6) becomes a sealed space.

또한, 챔버 측부(61)에는, 관통 구멍(61a) 및 관통 구멍(61b)이 형성되어 있다. 챔버 측부(61)의 외벽면의 관통 구멍(61a)이 형성되어 있는 부위에는 단연부(端緣部) 방사 온도계(에지 파이로미터)(20)가 장착되어 있다. 관통 구멍(61a)은, 후술하는 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 적외광을 단연부 방사 온도계(20)로 이끌기 위한 원통 형상의 구멍이다. 한편, 챔버 측부(61)의 외벽면의 관통 구멍(61b)이 형성되어 있는 부위에는 중앙부 방사 온도계(센터 파이로미터)(25)가 장착되어 있다. 관통 구멍(61b)은, 서셉터(74)로부터 방사된 적외광을 중앙부 방사 온도계(25)로 이끌기 위한 원통 형상의 구멍이다. 관통 구멍(61a) 및 관통 구멍(61b)은, 그 관통 방향의 축이 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 주면(主面)과 교차하도록, 수평 방향에 대하여 경사져 형성되어 있다. 따라서, 단연부 방사 온도계(20) 및 중앙부 방사 온도계(25)는 서셉터(74)의 비스듬한 하방에 설치되게 된다. 관통 구멍(61a) 및 관통 구멍(61b)의 열처리 공간(65)에 면하는 측의 단부에는, 단연부 방사 온도계(20) 및 중앙부 방사 온도계(25)가 측정 가능한 파장 영역의 적외광을 투과시키는 불화 바륨 재료로 이루어지는 투명창(21) 및 투명창(26)이 각각 장착되어 있다.In addition, a through hole (61a) and a through hole (61b) are formed in the chamber side (61). An edge radiation thermometer (edge pyrometer) (20) is mounted in the portion of the outer wall surface of the chamber side (61) where the through hole (61a) is formed. The through hole (61a) is a cylindrical hole for guiding infrared light radiated from the lower surface of a semiconductor wafer (W) held on a susceptor (74) described later to the edge radiation thermometer (20). On the other hand, a center radiation thermometer (center pyrometer) (25) is mounted in the portion of the outer wall surface of the chamber side (61) where the through hole (61b) is formed. The through hole (61b) is a cylindrical hole for guiding infrared light radiated from the susceptor (74) to the center radiation thermometer (25). The through holes (61a) and (61b) are formed so as to be inclined with respect to the horizontal direction that the axes of the through holes intersect the main surface of the semiconductor wafer (W) held on the susceptor (74). Accordingly, the single-section radiation thermometer (20) and the central radiation thermometer (25) are installed obliquely below the susceptor (74). At the ends of the through holes (61a) and (61b) on the side facing the heat treatment space (65), transparent windows (21) and (26) made of a barium fluoride material that transmit infrared light in a wavelength range that the single-section radiation thermometer (20) and the central radiation thermometer (25) can measure are respectively mounted.

또, 처리 챔버(6)의 내벽 상부에는 열처리 공간(65)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(81)이 형성되어 있다. 가스 공급 구멍(81)은, 오목부(62)보다 상측 위치에 형성되어 있고, 반사 링(68)에 형성되어 있어도 된다. 가스 공급 구멍(81)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원환 형상으로 형성된 완충 공간(82)을 통하여 가스 공급관(83)에 연통 접속되어 있다. 가스 공급관(83)은 처리 가스 공급원(85)에 접속되어 있다. 또, 가스 공급관(83)의 경로 도중에는 밸브(84)가 삽입되어 있다. 밸브(84)가 개방되면, 처리 가스 공급원(85)으로부터 완충 공간(82)에 처리 가스가 송급된다. 완충 공간(82)에 유입된 처리 가스는, 가스 공급 구멍(81)보다 유체 저항이 작은 완충 공간(82) 내를 퍼지도록 흘러 가스 공급 구멍(81)으로부터 열처리 공간(65) 내로 공급된다. 처리 가스로서는, 질소(N2) 등의 불활성 가스, 또는, 수소(H2), 암모니아(NH3) 등의 반응성 가스, 혹은 그들을 혼합한 혼합 가스를 이용할 수 있다(본 실시 형태에서는 질소).In addition, a gas supply hole (81) for supplying a processing gas to a heat treatment space (65) is formed on the upper part of the inner wall of the processing chamber (6). The gas supply hole (81) is formed at a position higher than the concave portion (62), and may be formed on the reflecting ring (68). The gas supply hole (81) is connected to a gas supply pipe (83) through a buffer space (82) formed in an annular shape on the inside of the side wall of the processing chamber (6). The gas supply pipe (83) is connected to a processing gas supply source (85). In addition, a valve (84) is inserted in the middle of the path of the gas supply pipe (83). When the valve (84) is opened, processing gas is supplied from the processing gas supply source (85) to the buffer space (82). The processing gas introduced into the buffer space (82) flows so as to spread within the buffer space (82) having a lower fluid resistance than the gas supply hole (81) and is supplied from the gas supply hole (81) into the heat treatment space (65). As the processing gas, an inert gas such as nitrogen (N 2 ), a reactive gas such as hydrogen (H 2 ) or ammonia (NH 3 ), or a mixed gas containing them can be used (nitrogen in this embodiment).

한편, 처리 챔버(6)의 내벽 하부에는 열처리 공간(65) 내의 기체를 배기하는 가스 배기 구멍(86)이 형성되어 있다. 가스 배기 구멍(86)은, 오목부(62)보다 하측 위치에 형성되어 있고, 반사 링(69)에 형성되어 있어도 된다. 가스 배기 구멍(86)은 처리 챔버(6)의 측벽 내부에 원환 형상으로 형성된 완충 공간(87)을 통하여 가스 배기관(88)에 연통 접속되어 있다. 가스 배기관(88)은 배기 기구(190)에 접속되어 있다. 또, 가스 배기관(88)의 경로 도중에는 밸브(89)가 삽입되어 있다. 밸브(89)가 개방되면, 열처리 공간(65)의 기체가 가스 배기 구멍(86)으로부터 완충 공간(87)을 거쳐 가스 배기관(88)으로 배출된다. 또한, 가스 공급 구멍(81) 및 가스 배기 구멍(86)은, 처리 챔버(6)의 둘레 방향을 따라 복수 형성되어 있어도 되고, 슬릿 형상의 것이어도 된다. 또, 처리 가스 공급원(85) 및 배기 기구(190)는, 열처리 장치(100)에 설치된 기구여도 되고, 열처리 장치(100)가 설치되는 공장의 유틸리티여도 된다.Meanwhile, a gas exhaust hole (86) for exhausting gas within the heat treatment space (65) is formed at the lower portion of the inner wall of the processing chamber (6). The gas exhaust hole (86) is formed at a lower position than the concave portion (62), and may be formed in the reflecting ring (69). The gas exhaust hole (86) is connected to a gas exhaust pipe (88) through a buffer space (87) formed in an annular shape within the side wall of the processing chamber (6). The gas exhaust pipe (88) is connected to an exhaust mechanism (190). In addition, a valve (89) is inserted in the middle of the path of the gas exhaust pipe (88). When the valve (89) is opened, gas within the heat treatment space (65) is exhausted from the gas exhaust hole (86) through the buffer space (87) to the gas exhaust pipe (88). In addition, the gas supply holes (81) and gas exhaust holes (86) may be formed in multiple numbers along the circumferential direction of the processing chamber (6), and may be slit-shaped. In addition, the processing gas supply source (85) and exhaust mechanism (190) may be mechanisms installed in the heat treatment device (100), or may be utilities of a factory where the heat treatment device (100) is installed.

또, 반송 개구부(66)의 선단에도 열처리 공간(65) 내의 기체를 배출하는 가스 배기관(191)이 접속되어 있다. 가스 배기관(191)은 밸브(192)를 통하여 배기 기구(190)에 접속되어 있다. 밸브(192)를 개방함으로써, 반송 개구부(66)를 통하여 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다.In addition, a gas exhaust pipe (191) for exhausting gas within the heat treatment space (65) is connected to the tip of the return opening (66). The gas exhaust pipe (191) is connected to an exhaust mechanism (190) through a valve (192). By opening the valve (192), gas within the treatment chamber (6) is exhausted through the return opening (66).

도 4는, 유지부(7)의 전체 외관을 나타내는 사시도이다. 유지부(7)는, 기대(基臺) 링(71), 연결부(72) 및 서셉터(74)를 구비하여 구성된다. 기대 링(71), 연결부(72) 및 서셉터(74)는 모두 석영으로 형성되어 있다. 즉, 유지부(7)의 전체가 석영으로 형성되어 있다.Fig. 4 is a perspective view showing the overall appearance of the retainer (7). The retainer (7) is configured with a base ring (71), a connecting portion (72), and a susceptor (74). The base ring (71), the connecting portion (72), and the susceptor (74) are all formed of quartz. In other words, the entire retainer (7) is formed of quartz.

기대 링(71)은 원환 형상으로부터 일부가 결락된 원호 형상의 석영 부재이다. 이 결락 부분은, 후술하는 이재 기구(10)의 이재 아암(11)과 기대 링(71)의 간섭을 방지하기 위하여 형성되어 있다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치됨으로써, 처리 챔버(6)의 벽면에 지지되게 된다(도 3 참조). 기대 링(71)의 상면에, 그 원환 형상의 둘레 방향을 따라 복수의 연결부(72)(본 실시 형태에서는 4개)가 세워 설치된다. 연결부(72)도 석영의 부재이며, 용접에 의하여 기대 링(71)에 고착된다.The anticipation ring (71) is a quartz member having an arc shape with a part missing from the annular shape. This missing part is formed to prevent interference between the transfer arm (11) of the transfer mechanism (10) described later and the anticipation ring (71). The anticipation ring (71) is placed on the bottom surface of the concave portion (62) so as to be supported on the wall surface of the processing chamber (6) (see Fig. 3). On the upper surface of the anticipation ring (71), a plurality of connecting parts (72) (four in this embodiment) are erected and installed along the circumferential direction of the annular shape. The connecting parts (72) are also made of quartz and are fixed to the anticipation ring (71) by welding.

서셉터(74)는 기대 링(71)에 설치된 4개의 연결부(72)에 의하여 지지된다. 도 5는, 서셉터(74)의 평면도이다. 또, 도 6은, 서셉터(74)의 단면도이다. 서셉터(74)는, 유지 플레이트(75), 가이드 링(76) 및 복수의 기판 지지 핀(77)을 구비한다. 유지 플레이트(75)는, 석영으로 형성된 대략 원형의 평판 형상 부재이다. 유지 플레이트(75)의 직경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 크다. 즉, 유지 플레이트(75)는, 반도체 웨이퍼(W)보다 큰 평면 사이즈를 갖는다.The susceptor (74) is supported by four connecting members (72) installed on the support ring (71). Fig. 5 is a plan view of the susceptor (74). Also, Fig. 6 is a cross-sectional view of the susceptor (74). The susceptor (74) is provided with a retaining plate (75), a guide ring (76), and a plurality of substrate support pins (77). The retaining plate (75) is a substantially circular flat plate-shaped member formed of quartz. The diameter of the retaining plate (75) is larger than the diameter of the semiconductor wafer (W). That is, the retaining plate (75) has a larger planar size than the semiconductor wafer (W).

유지 플레이트(75)의 상면 주연부에 가이드 링(76)이 설치되어 있다. 가이드 링(76)은, 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 내경을 갖는 원환 형상의 부재이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300mm인 경우, 가이드 링(76)의 내경은 φ320mm이다. 가이드 링(76)의 내주는, 유지 플레이트(75)로부터 상방을 향하여 넓어지는 테이퍼면으로 되어 있다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)와 동일한 석영으로 형성된다. 가이드 링(76)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용착하도록 해도 되고, 별도 가공한 핀 등에 의하여 유지 플레이트(75)에 고정하도록 해도 된다. 혹은, 유지 플레이트(75)와 가이드 링(76)을 일체의 부재로서 가공하도록 해도 된다.A guide ring (76) is installed on the upper surface periphery of the retaining plate (75). The guide ring (76) is a circular member having an inner diameter larger than the diameter of the semiconductor wafer (W). For example, when the diameter of the semiconductor wafer (W) is φ300 mm, the inner diameter of the guide ring (76) is φ320 mm. The inner periphery of the guide ring (76) is a tapered surface that widens upward from the retaining plate (75). The guide ring (76) is formed of the same quartz as the retaining plate (75). The guide ring (76) may be welded to the upper surface of the retaining plate (75) or may be fixed to the retaining plate (75) by a separately processed pin or the like. Alternatively, the retaining plate (75) and the guide ring (76) may be processed as an integral member.

유지 플레이트(75)의 상면 중 가이드 링(76)보다 내측의 영역이 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 평면 형상의 유지면(75a)이 된다. 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)에는, 복수의 기판 지지 핀(77)이 세워 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 유지면(75a)의 외주원(가이드 링(76)의 내주원)과 동심원의 둘레 상을 따라 30°마다 합계 12개의 기판 지지 핀(77)이 세워 설치되어 있다. 12개의 기판 지지 핀(77)을 배치한 원의 직경(대향하는 기판 지지 핀(77) 간의 거리)은 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 작고, 반도체 웨이퍼(W)의 직경이 φ300mm이면 φ270mm~φ280mm(본 실시 형태에서는 φ270mm)이다. 각각의 기판 지지 핀(77)은 석영으로 형성되어 있다. 복수의 기판 지지 핀(77)은, 유지 플레이트(75)의 상면에 용접에 의하여 설치하도록 해도 되고, 유지 플레이트(75)와 일체로 가공하도록 해도 된다.The upper surface of the retaining plate (75) is an area inside the guide ring (76) so as to be a flat retaining surface (75a) for retaining a semiconductor wafer (W). A plurality of substrate support pins (77) are installed erectly on the retaining surface (75a) of the retaining plate (75). In the present embodiment, a total of 12 substrate support pins (77) are installed erectly at 30° intervals along the circumference of a circle concentric with the outer circumference of the retaining surface (75a) (the inner circumference of the guide ring (76)). The diameter of the circle in which the 12 substrate support pins (77) are arranged (the distance between the opposing substrate support pins (77)) is smaller than the diameter of the semiconductor wafer (W), and is φ270 mm to φ280 mm (φ270 mm in the present embodiment) when the diameter of the semiconductor wafer (W) is φ300 mm. Each of the substrate support pins (77) is formed of quartz. A plurality of substrate support pins (77) may be installed by welding on the upper surface of the retaining plate (75), or may be processed integrally with the retaining plate (75).

도 4로 되돌아와, 기대 링(71)에 세워 설치된 4개의 연결부(72)와 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 주연부가 용접에 의하여 고착된다. 즉, 서셉터(74)와 기대 링(71)은 연결부(72)에 의하여 고정적으로 연결되어 있다. 이와 같은 유지부(7)의 기대 링(71)이 처리 챔버(6)의 벽면에 지지됨으로써, 유지부(7)가 처리 챔버(6)에 장착된다. 유지부(7)가 처리 챔버(6)에 장착된 상태에 있어서는, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)는 수평 자세(법선이 연직 방향과 일치하는 자세)가 된다. 즉, 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)은 수평면이 된다.Returning to Fig. 4, the four connecting parts (72) installed on the support ring (71) and the peripheral part of the retaining plate (75) of the susceptor (74) are fixedly connected by welding. That is, the susceptor (74) and the support ring (71) are fixedly connected by the connecting parts (72). The support ring (71) of the support part (7) is supported on the wall surface of the processing chamber (6), so that the support part (7) is mounted on the processing chamber (6). When the support part (7) is mounted on the processing chamber (6), the retaining plate (75) of the susceptor (74) is in a horizontal position (a position in which the normal line coincides with the vertical direction). That is, the retaining surface (75a) of the support plate (75) becomes a horizontal plane.

처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)는, 처리 챔버(6)에 장착된 유지부(7)의 서셉터(74) 위에 수평 자세로 재치되어 유지된다. 이때, 반도체 웨이퍼(W)는 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 12개의 기판 지지 핀(77)에 의하여 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 보다 엄밀하게는, 12개의 기판 지지 핀(77)의 상단부가 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 접촉하여 당해 반도체 웨이퍼(W)를 지지한다. 12개의 기판 지지 핀(77)의 높이(기판 지지 핀(77)의 상단부터 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)까지의 거리)는 균일하기 때문에, 12개의 기판 지지 핀(77)에 의하여 반도체 웨이퍼(W)를 수평 자세로 지지할 수 있다.A semiconductor wafer (W) loaded into the processing chamber (6) is placed and maintained in a horizontal position on a susceptor (74) of a holding member (7) mounted in the processing chamber (6). At this time, the semiconductor wafer (W) is supported by 12 substrate support pins (77) installed upright on a holding plate (75) and maintained on the susceptor (74). More precisely, the upper portions of the 12 substrate support pins (77) contact the lower surface of the semiconductor wafer (W) to support the semiconductor wafer (W). Since the heights of the 12 substrate support pins (77) (the distance from the upper portions of the substrate support pins (77) to the holding surface (75a) of the holding plate (75)) are uniform, the semiconductor wafer (W) can be supported in a horizontal position by the 12 substrate support pins (77).

또, 반도체 웨이퍼(W)는 복수의 기판 지지 핀(77)에 의하여 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)으로부터 소정의 간격을 두고 지지되게 된다. 기판 지지 핀(77)의 높이보다 가이드 링(76)의 두께가 크다. 따라서, 복수의 기판 지지 핀(77)에 의하여 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 수평 방향의 위치 어긋남은 가이드 링(76)에 의하여 방지된다.In addition, the semiconductor wafer (W) is supported at a predetermined distance from the support surface (75a) of the support plate (75) by a plurality of substrate support pins (77). The thickness of the guide ring (76) is greater than the height of the substrate support pins (77). Therefore, horizontal misalignment of the semiconductor wafer (W) supported by the plurality of substrate support pins (77) is prevented by the guide ring (76).

또, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 상하로 관통하여 개구부(78)가 형성되어 있다. 개구부(78)는, 단연부 방사 온도계(20)(도 3 참조)가 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사되는 방사광(적외광)을 수광하기 위하여 설치되어 있다. 즉, 단연부 방사 온도계(20)가 개구부(78)를 통하여 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 광을 수광하여 그 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 측정한다. 또한, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)에는, 후술하는 이재 기구(10)의 리프트 핀(12)이 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위하여 관통하는 4개의 관통 구멍(79)이 형성되어 있다.In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, an opening (78) is formed through the holding plate (75) of the susceptor (74) so as to penetrate upward and downward. The opening (78) is provided so that the single-piece radiation thermometer (20) (see FIG. 3) can receive radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer (W) held on the susceptor (74). That is, the single-piece radiation thermometer (20) receives light emitted from the lower surface of the semiconductor wafer (W) held on the susceptor (74) through the opening (78) to measure the temperature of the semiconductor wafer (W). In addition, four through holes (79) are formed through which lift pins (12) of a transfer mechanism (10) described later pass to transfer the semiconductor wafer (W).

도 7은, 이재 기구(10)의 평면도이다. 또, 도 8은, 이재 기구(10)의 측면도이다. 이재 기구(10)는, 2개의 이재 아암(11)을 구비한다. 이재 아암(11)은, 대략 원환 형상의 오목부(62)를 따르는 것과 같은 원호 형상으로 되어 있다. 각각의 이재 아암(11)에는 2개의 리프트 핀(12)이 세워 설치되어 있다. 각 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의하여 회동 가능하게 되어 있다. 수평 이동 기구(13)는, 한 쌍의 이재 아암(11)을 유지부(7)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 이재를 행하는 이재 동작 위치(도 7의 실선 위치)와 유지부(7)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 평면에서 보았을 때 겹치지 않는 퇴피 위치(도 7의 이점쇄선 위치)의 사이에서 수평 이동시킨다. 이재 동작 위치는 서셉터(74)의 하방이고, 퇴피 위치는 서셉터(74)보다 외방이다. 수평 이동 기구(13)로서는, 개별의 모터에 의하여 각 이재 아암(11)을 각각 회동시키는 것이어도 되고, 링크 기구를 이용하여 1개의 모터에 의하여 한 쌍의 이재 아암(11)을 연동시켜 회동시키는 것이어도 된다.Fig. 7 is a plan view of a transfer mechanism (10). Also, Fig. 8 is a side view of the transfer mechanism (10). The transfer mechanism (10) is provided with two transfer arms (11). The transfer arms (11) are formed in an arc shape that follows a substantially circular concave portion (62). Two lift pins (12) are installed erectly on each transfer arm (11). Each transfer arm (11) is rotatable by a horizontal movement mechanism (13). The horizontal movement mechanism (13) horizontally moves a pair of transfer arms (11) between a transfer operation position (solid line position in Fig. 7) for transferring a semiconductor wafer (W) with respect to a holding unit (7) and a retracted position (double-dotted line position in Fig. 7) that does not overlap with the semiconductor wafer (W) held by the holding unit (7) when viewed in plan. The transfer operation position is below the susceptor (74), and the retreat position is outside the susceptor (74). As the horizontal movement mechanism (13), each transfer arm (11) may be rotated individually by an individual motor, or a pair of transfer arms (11) may be rotated by linking them with one motor using a link mechanism.

또, 한 쌍의 이재 아암(11)은, 승강 기구(14)에 의하여 수평 이동 기구(13)와 함께 승강 이동된다. 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에서 상승시키면, 합계 4개의 리프트 핀(12)이 서셉터(74)에 형성된 관통 구멍(79)(도 4, 5 참조)을 통과하여, 리프트 핀(12)의 상단이 서셉터(74)의 상면으로부터 돌출된다. 한편, 승강 기구(14)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 이재 동작 위치에서 하강시켜 리프트 핀(12)을 관통 구멍(79)으로부터 빼내어, 수평 이동 기구(13)가 한 쌍의 이재 아암(11)을 벌어지도록 이동시키면 각 이재 아암(11)이 퇴피 위치로 이동한다. 한 쌍의 이재 아암(11)의 퇴피 위치는, 유지부(7)의 기대 링(71)의 바로 위이다. 기대 링(71)은 오목부(62)의 저면에 재치되어 있기 때문에, 이재 아암(11)의 퇴피 위치는 오목부(62)의 내측이 된다. 또한, 이재 기구(10)의 구동부(수평 이동 기구(13) 및 승강 기구(14))가 설치되어 있는 부위의 근방에도 도시 생략된 배기 기구가 설치되어 있고, 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기가 처리 챔버(6)의 외부로 배출되도록 구성되어 있다.In addition, a pair of transfer arms (11) are moved up and down together with a horizontal movement mechanism (13) by a lifting mechanism (14). When the lifting mechanism (14) raises a pair of transfer arms (11) from a transfer operation position, a total of four lift pins (12) pass through a through hole (79) (see FIGS. 4 and 5) formed in a susceptor (74), and the upper ends of the lift pins (12) protrude from the upper surface of the susceptor (74). Meanwhile, when the lifting mechanism (14) lowers a pair of transfer arms (11) from the transfer operation position and pulls the lift pins (12) out of the through hole (79), and the horizontal movement mechanism (13) moves a pair of transfer arms (11) to spread apart, each transfer arm (11) moves to a retracted position. The retreat position of a pair of transfer arms (11) is directly above the support ring (71) of the retainer (7). Since the support ring (71) is placed on the bottom surface of the concave portion (62), the retreat position of the transfer arm (11) is inside the concave portion (62). In addition, an exhaust mechanism (not shown) is installed near the portion where the drive part (horizontal movement mechanism (13) and the lifting mechanism (14)) of the transfer mechanism (10) is installed, and the atmosphere around the drive part of the transfer mechanism (10) is configured to be discharged to the outside of the processing chamber (6).

도 3에 나타내는 바와 같이, 처리 챔버(6)에는, 단연부 방사 온도계(20) 및 중앙부 방사 온도계(25)의 2개의 방사 온도계가 설치되어 있다. 단연부 방사 온도계(20) 및 중앙부 방사 온도계(25)의 쌍방 모두 서셉터(74)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)보다 하방에 설치되어 있다. 단연부 방사 온도계(20)는, 서셉터(74)에 형성된 절결인 개구부(78)를 통하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 방사된 적외광을 수광하여 그 하면의 온도를 측정한다. 즉, 단연부 방사 온도계(20)의 측정 영역은 개구부(78)의 내측이 된다. 한편, 중앙부 방사 온도계(25)의 측정 영역은, 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 면 내이다. 중앙부 방사 온도계(25)는, 서셉터(74)로부터 방사된 적외광을 수광하여 서셉터(74)의 온도를 측정한다.As shown in Fig. 3, two radiation thermometers, a single-piece radiation thermometer (20) and a central radiation thermometer (25), are installed in the processing chamber (6). Both the single-piece radiation thermometer (20) and the central radiation thermometer (25) are installed below a semiconductor wafer (W) held on a susceptor (74). The single-piece radiation thermometer (20) receives infrared light emitted from the lower surface of the semiconductor wafer (W) through an opening (78), which is a cut-out formed in the susceptor (74), and measures the temperature of the lower surface. That is, the measurement area of the single-piece radiation thermometer (20) is the inside of the opening (78). On the other hand, the measurement area of the central radiation thermometer (25) is within the surface of the holding plate (75) of the susceptor (74). The central radiation thermometer (25) receives infrared light emitted from the susceptor (74) and measures the temperature of the susceptor (74).

처리 챔버(6)의 상방에 설치된 플래시 램프 하우스(5)는, 하우징(51)의 내측에, 복수 개(본 실시 형태에서는 30개)의 크세논 플래시 램프(FL)로 이루어지는 광원과, 그 광원의 상방을 덮도록 설치된 리플렉터(52)를 구비하여 구성된다. 또, 플래시 램프 하우스(5)의 하우징(51)의 저부에는 램프광 방사창(53)이 장착되어 있다. 플래시 램프 하우스(5)의 바닥부를 구성하는 램프광 방사창(53)은, 석영에 의하여 형성된 판 형상의 석영창이다. 플래시 램프 하우스(5)가 처리 챔버(6)의 상방에 설치됨으로써, 램프광 방사창(53)이 상측 챔버 창(63)과 서로 대향하게 된다. 플래시 램프(FL)는 처리 챔버(6)의 상방으로부터 램프광 방사창(53) 및 상측 챔버 창(63)을 통하여 열처리 공간(65)에 플래시광을 조사한다.The flash lamp house (5) installed above the processing chamber (6) is configured to include a light source formed of a plurality of (30 in this embodiment) xenon flash lamps (FL) on the inside of the housing (51) and a reflector (52) installed to cover the upper portion of the light source. In addition, a lamp light emission window (53) is mounted on the bottom portion of the housing (51) of the flash lamp house (5). The lamp light emission window (53) forming the bottom portion of the flash lamp house (5) is a plate-shaped quartz window formed of quartz. Since the flash lamp house (5) is installed above the processing chamber (6), the lamp light emission window (53) faces the upper chamber window (63). The flash lamp (FL) irradiates flash light to the heat treatment space (65) from above the processing chamber (6) through the lamp light emission window (53) and the upper chamber window (63).

복수의 플래시 램프(FL)는, 각각이 장척의 원통 형상을 갖는 봉 형상 램프이며, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평 방향을 따라) 서로 평행이 되도록 평면 형상으로 배열되어 있다. 따라서, 플래시 램프(FL)의 배열에 의하여 형성되는 평면도 수평면이다.A plurality of flash lamps (FL) are each a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and are arranged in a plane shape such that their respective longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer (W) held by the support member (7) (i.e., along the horizontal direction). Accordingly, the plane formed by the arrangement of the flash lamps (FL) is also a horizontal plane.

크세논 플래시 램프(FL)는, 그 내부에 크세논 가스가 봉입되고 그 양단부에 콘덴서에 접속된 양극 및 음극이 배치된 봉 형상의 유리관(방전관)과, 당해 유리관의 외주면 상에 부설된 트리거 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체인 점에서, 콘덴서에 전하가 축적되어 있었다고 하더라도 통상의 상태에서는 유리관 내에 전기는 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 인가하여 절연을 파괴한 경우에는, 콘덴서에 축적된 전기가 유리관 내에 순간적으로 흐르고, 그때의 크세논의 원자 혹은 분자의 여기에 의하여 광이 방출된다. 이와 같은 크세논 플래시 램프(FL)에 있어서는, 미리 콘덴서에 축적되어 있던 정전(靜電) 에너지가 0.1밀리세컨드 내지 100밀리세컨드라고 하는 매우 짧은 광 펄스로 변환되는 점에서, 할로겐 램프(HL)와 같은 연속 점등의 광원에 비하여 매우 강한 광을 조사할 수 있다고 하는 특징을 갖는다. 즉, 플래시 램프(FL)는, 1초 미만의 매우 짧은 시간에 순간적으로 발광하는 펄스 발광 램프이다. 또한, 플래시 램프(FL)의 발광 시간은, 플래시 램프(FL)에 전력 공급을 행하는 램프 전원의 코일 상수에 의하여 조정할 수 있다.A xenon flash lamp (FL) comprises a rod-shaped glass tube (discharge tube) having xenon gas sealed inside and an anode and cathode connected to a condenser at both ends, and a trigger electrode provided on the outer surface of the glass tube. Since xenon gas is an electrical insulator, no electricity flows inside the glass tube under normal conditions even if charges are accumulated in the condenser. However, when a high voltage is applied to the trigger electrode to destroy the insulation, the electricity accumulated in the condenser flows instantaneously inside the glass tube, and light is emitted by the excitation of xenon atoms or molecules at that time. In such a xenon flash lamp (FL), since the electrostatic energy accumulated in the condenser in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 100 milliseconds, it has the characteristic of being able to irradiate very strong light compared to a continuous light source such as a halogen lamp (HL). In other words, the flash lamp (FL) is a pulse-emitting lamp that emits light instantaneously in an extremely short time of less than 1 second. In addition, the emission time of the flash lamp (FL) can be adjusted by the coil constant of the lamp power supply that supplies power to the flash lamp (FL).

또, 리플렉터(52)는, 복수의 플래시 램프(FL)의 상방에 그들 전체를 덮도록 설치되어 있다. 리플렉터(52)의 기본적인 기능은, 복수의 플래시 램프(FL)로부터 출사된 플래시광을 열처리 공간(65) 측으로 반사한다고 하는 것이다. 리플렉터(52)는 알루미늄 합금판으로 형성되어 있고, 그 표면(플래시 램프(FL)에 면하는 측의 면)은 블라스트 처리에 의하여 조면화(粗面化) 가공이 실시되어 있다.In addition, a reflector (52) is installed above a plurality of flash lamps (FL) so as to cover them entirely. The basic function of the reflector (52) is to reflect flash light emitted from a plurality of flash lamps (FL) toward the heat treatment space (65). The reflector (52) is formed of an aluminum alloy plate, and its surface (the surface facing the flash lamps (FL)) is roughened by blasting.

처리 챔버(6)의 하방에 설치된 할로겐 램프 하우스(4)는, 하우징(41)의 내측에 복수 개(본 실시 형태에서는 40개)의 할로겐 램프(HL)를 내장하고 있다. 복수의 할로겐 램프(HL)는 처리 챔버(6)의 하방으로부터 하측 챔버 창(64)을 통하여 열처리 공간(65)으로의 광조사를 행한다.The halogen lamp house (4) installed at the bottom of the processing chamber (6) has a plurality of halogen lamps (HL) built into the inside of the housing (41) (40 in this embodiment). The plurality of halogen lamps (HL) irradiate light from the bottom of the processing chamber (6) through the lower chamber window (64) into the heat treatment space (65).

도 9는, 복수의 할로겐 램프(HL)의 배치를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 상하 2단에 각 20개씩의 할로겐 램프(HL)가 배치되어 있다. 각 할로겐 램프(HL)는, 장척의 원통 형상을 갖는 봉 형상 램프이다. 상단(上段), 하단(下段) 모두 20개인 할로겐 램프(HL)는, 각각의 길이 방향이 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 주면을 따라(즉 수평 방향을 따라) 서로 평행이 되도록 배열되어 있다. 따라서, 상단, 하단 모두 할로겐 램프(HL)의 배열에 의하여 형성되는 평면은 수평면이다.Fig. 9 is a plan view showing the arrangement of a plurality of halogen lamps (HL). In the present embodiment, 20 halogen lamps (HL) are arranged in each of the upper and lower tiers. Each halogen lamp (HL) is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape. The 20 halogen lamps (HL) in the upper tier and the lower tier are arranged so that their respective longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer (W) held by the holding member (7) (i.e., along the horizontal direction). Therefore, the plane formed by the arrangement of the halogen lamps (HL) in both the upper and lower tiers is a horizontal plane.

또, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상단, 하단 모두 유지부(7)에 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 배치 밀도가 높게 되어 있다. 즉, 상하단 모두, 램프 배열의 중앙부보다 주연부가 할로겐 램프(HL)의 배치 피치가 짧다. 이 때문에, 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의한 가열 시에 온도 저하가 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 보다 많은 광량의 조사를 행할 수 있다.In addition, as shown in Fig. 9, the arrangement density of the halogen lamps (HL) in the area facing the periphery is higher than that in the area facing the center of the semiconductor wafer (W) held by the support member (7) at both the upper and lower ends. That is, the arrangement pitch of the halogen lamps (HL) in the periphery is shorter than that in the center of the lamp array at both the upper and lower ends. Therefore, a greater amount of light can be irradiated to the periphery of the semiconductor wafer (W), which is prone to temperature drop when heated by light irradiation from the halogen lamp (HL).

또, 상단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군과 하단의 할로겐 램프(HL)로 이루어지는 램프군이 격자 형상으로 교차하도록 배열되어 있다. 즉, 상단의 각 할로겐 램프(HL)의 길이 방향과 하단의 각 할로겐 램프(HL)의 길이 방향이 직교하도록 합계 40개의 할로겐 램프(HL)가 배치되어 있다.In addition, the lamp group consisting of the upper halogen lamp (HL) and the lamp group consisting of the lower halogen lamp (HL) are arranged to intersect in a grid shape. That is, a total of 40 halogen lamps (HL) are arranged such that the longitudinal direction of each halogen lamp (HL) on the upper side and the longitudinal direction of each halogen lamp (HL) on the lower side are orthogonal to each other.

할로겐 램프(HL)는, 유리관 내부에 배치된 필라멘트에 통전함으로써 필라멘트를 백열화시켜 발광시키는 필라멘트 방식의 광원이다. 유리관의 내부에는, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스에 할로겐 원소(요오드, 브롬 등)를 미량 도입한 기체가 봉입되어 있다. 할로겐 원소를 도입함으로써, 필라멘트의 파손을 억제하면서 필라멘트의 온도를 고온으로 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 할로겐 램프(HL)는, 통상의 백열 전구에 비하여 수명이 길고 또한 강한 광을 연속적으로 조사할 수 있다고 하는 특성을 갖는다. 즉, 할로겐 램프(HL)는 적어도 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프이다. 또, 할로겐 램프(HL)는 봉 형상 램프이기 때문에 장수명이고, 할로겐 램프(HL)를 수평 방향을 따르게 하여 배치함으로써 상방의 반도체 웨이퍼(W)로의 방사 효율이 우수한 것이 된다.A halogen lamp (HL) is a filament-type light source that incandescently illuminates a filament placed inside a glass tube by passing current through the filament. The inside of the glass tube is filled with a gas containing a small amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) introduced into an inert gas such as nitrogen or argon. By introducing the halogen element, it is possible to set the temperature of the filament to a high temperature while suppressing filament breakage. Therefore, the halogen lamp (HL) has a longer lifespan than a conventional incandescent bulb and has the characteristics of being able to continuously irradiate strong light. In other words, the halogen lamp (HL) is a continuous-light lamp that continuously illuminates for at least 1 second. In addition, since the halogen lamp (HL) is a rod-shaped lamp, it has a long lifespan, and by arranging the halogen lamp (HL) so that it is horizontal, the radiation efficiency toward the semiconductor wafer (W) above becomes excellent.

또, 할로겐 램프 하우스(4)의 하우징(41) 내에도, 2단의 할로겐 램프(HL)의 하측에 리플렉터(43)가 설치되어 있다(도 3). 리플렉터(43)는, 복수의 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 광을 열처리 공간(65) 측으로 반사한다.In addition, a reflector (43) is installed on the lower side of the two-stage halogen lamp (HL) in the housing (41) of the halogen lamp house (4) (Fig. 3). The reflector (43) reflects light emitted from a plurality of halogen lamps (HL) toward the heat treatment space (65).

상기의 구성 이외에도 열처리부(160)는, 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터 발생하는 열에너지에 의한 할로겐 램프 하우스(4), 플래시 램프 하우스(5) 및 처리 챔버(6)의 과잉 온도 상승을 방지하기 위하여, 다양한 냉각용 구조를 구비하고 있다. 예를 들면, 처리 챔버(6)의 벽체에는 수랭관(도시 생략)이 설치되어 있다. 또, 할로겐 램프 하우스(4) 및 플래시 램프 하우스(5)는, 내부에 기체류를 형성하여 배열하는 공랭 구조로 되어 있다. 또, 상측 챔버 창(63)과 램프광 방사창(53)의 간극에도 공기가 공급되어, 플래시 램프 하우스(5) 및 상측 챔버 창(63)을 냉각시킨다.In addition to the above configuration, the heat treatment unit (160) is provided with various cooling structures to prevent excessive temperature rise of the halogen lamp house (4), the flash lamp house (5), and the processing chamber (6) due to heat energy generated from the halogen lamp (HL) and the flash lamp (FL) during the heat treatment of the semiconductor wafer (W). For example, a water cooling pipe (not shown) is installed in the wall of the processing chamber (6). In addition, the halogen lamp house (4) and the flash lamp house (5) have an air cooling structure in which a gas flow is formed and arranged inside. In addition, air is also supplied to the gap between the upper chamber window (63) and the lamp light radiation window (53) to cool the flash lamp house (5) and the upper chamber window (63).

제어부(3)는, 열처리 장치(100)에 설치된 상기의 다양한 동작 기구를 제어한다. 제어부(3)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 제어부(3)는, 각종 연산 처리를 행하는 회로인 CPU, 기본 프로그램을 기억하는 읽기 전용의 메모리인 ROM, 각종 정보를 기억하는 읽고 쓰기 가능한 메모리인 RAM 및 제어용 소프트웨어나 데이터 등을 기억해 두는 기억부(예를 들면, 자기 디스크 또는 SSD)를 구비하고 있다. 제어부(3)의 CPU가 소정의 처리 프로그램을 실행함으로써 열처리 장치(100)에 있어서의 처리가 진행된다. 또한, 도 1에 있어서는, 인덱서부(101) 내에 제어부(3)를 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제어부(3)는 열처리 장치(100) 내의 임의의 위치에 배치할 수 있다.The control unit (3) controls the various operating mechanisms installed in the heat treatment device (100). The hardware configuration of the control unit (3) is the same as that of a general computer. That is, the control unit (3) is equipped with a CPU, which is a circuit that performs various types of arithmetic processing, a ROM, which is a read-only memory that stores a basic program, a RAM, which is a read-and-write memory that stores various types of information, and a memory (for example, a magnetic disk or SSD) that stores control software or data. The processing in the heat treatment device (100) progresses when the CPU of the control unit (3) executes a predetermined processing program. In addition, although the control unit (3) is shown in the indexer unit (101) in Fig. 1, it is not limited thereto, and the control unit (3) can be placed at any location in the heat treatment device (100).

다음으로, 본 발명에 따른 열처리 장치(100)의 처리 동작에 대하여 설명한다. 우선, 제품이 되는 반도체 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)(W)에 대한 처리 동작에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 반도체 웨이퍼(W)의 처리 순서는, 제어부(3)가 열처리 장치(100)의 각 동작 기구를 제어함으로써 진행된다.Next, the processing operation of the heat treatment device (100) according to the present invention will be described. First, the processing operation for a semiconductor wafer (product wafer) (W) that becomes a product will be described. The processing sequence of the semiconductor wafer (W) described below is performed by the control unit (3) controlling each operating mechanism of the heat treatment device (100).

우선, 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 캐리어(C)에 복수 장 수용된 상태로 인덱서부(101)의 제1 로드 포트(110a) 또는 제2 로드 포트(110b)에 재치된다. 그리고, 수도 로봇(120)이 이재 핸드(121a)(또는 이재 핸드(121b))에 의하여 캐리어(C)로부터 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 1장씩 취출하여, 얼라인먼트부(230)의 얼라인먼트 챔버(231)에 반입한다. 얼라인먼트 챔버(231)에서는, 반도체 웨이퍼(W)를 그 중심부를 회전 중심으로 하여 수평면 내에서 연직 방향축 둘레로 회전시켜, 노치 등을 광학적으로 검출함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 방향을 조정한다.First, unprocessed semiconductor wafers (W) are placed on the first load port (110a) or the second load port (110b) of the indexer section (101) in a state where multiple unprocessed semiconductor wafers (W) are accommodated on the carrier (C). Then, the water robot (120) takes out the unprocessed semiconductor wafers (W) one by one from the carrier (C) by the transfer hand (121a) (or the transfer hand (121b)) and loads them into the alignment chamber (231) of the alignment section (230). In the alignment chamber (231), the semiconductor wafer (W) is rotated around the vertical axis in a horizontal plane with its center as the rotation center, and notches and the like are optically detected to adjust the orientation of the semiconductor wafer (W).

다음으로, 인덱서부(101)의 수도 로봇(120)이 얼라인먼트 챔버(231)로부터 방향이 조정된 반도체 웨이퍼(W)를 취출하여, 흠집 검지부(300)의 흠집 검지 챔버(301)에 반입한다. 흠집 검지 챔버(301)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 촬상하여, 얻어진 화상 데이터를 해석하여 흠집의 유무를 검출한다. 또한, 흠집이 검출된 반도체 웨이퍼(W)에 대해서는, 열처리부(160)에서 플래시광을 조사했을 때에 깨질 우려가 있기 때문에, 그 반도체 웨이퍼(W)를 캐리어(C)로 되돌리도록 해도 된다.Next, the water robot (120) of the indexer section (101) takes out the semiconductor wafer (W) whose direction has been adjusted from the alignment chamber (231) and places it into the scratch detection chamber (301) of the scratch detection section (300). In the scratch detection chamber (301), the back surface of the semiconductor wafer (W) is photographed and the obtained image data is analyzed to detect whether there is a scratch. In addition, since there is a risk that the semiconductor wafer (W) in which a scratch has been detected may be broken when irradiated with flash light in the heat treatment section (160), the semiconductor wafer (W) may be returned to the carrier (C).

다음으로, 수도 로봇(120)이 흠집 검지 챔버(301)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 취출하여, 제1 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)에 반입한다. 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에 반입된 미처리 반도체 웨이퍼(W)는 반송 로봇(150)에 의하여 반송 챔버(170)로 반출된다. 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 인덱서부(101)로부터 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)를 거쳐 반송 챔버(170)로 이송될 때에는, 제1 쿨 챔버(131) 및 제2 쿨 챔버(141)는 반도체 웨이퍼(W)의 수도를 위한 패스로서 기능하는 것이다.Next, the water robot (120) takes out the semiconductor wafer (W) from the scratch detection chamber (301) and loads it into the first cool chamber (131) of the first cooling unit (130) or the second cool chamber (141) of the second cooling unit (140). The unprocessed semiconductor wafer (W) loaded into the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141) is transferred to the return chamber (170) by the transfer robot (150). When the unprocessed semiconductor wafer (W) is transferred from the indexer unit (101) to the return chamber (170) through the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141), the first cool chamber (131) and the second cool chamber (141) function as a path for the transfer of the semiconductor wafer (W).

반도체 웨이퍼(W)를 취출한 반송 로봇(150)은 열처리부(160)를 향하도록 선회한다. 계속해서, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151a)(또는 반송 핸드(151b))에 의하여 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 열처리부(160)의 처리 챔버(6)에 반입한다.The return robot (150) that has taken out the semiconductor wafer (W) turns to face the heat treatment unit (160). Subsequently, the return robot (150) transfers the unprocessed semiconductor wafer (W) into the processing chamber (6) of the heat treatment unit (160) by means of the return hand (151a) (or the return hand (151b)).

처리 챔버(6)에 반입된 반도체 웨이퍼(W)에는, 할로겐 램프(HL)에 의하여 예비 가열이 행해진 후, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광조사에 의하여 플래시 가열 처리가 행해진다. 이 플래시 가열 처리에 의하여, 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 활성화가 행해진다.A semiconductor wafer (W) loaded into a processing chamber (6) is subjected to preheating by a halogen lamp (HL), and then flash heating treatment is performed by flash light irradiation from a flash lamp (FL). By this flash heating treatment, for example, impurities injected into the semiconductor wafer (W) are activated.

플래시 가열 처리가 종료된 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151a)(또는 반송 핸드(151b))를 이용하여 처리 챔버(6)로부터 플래시 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반송 챔버(170)로 반출한다. 반도체 웨이퍼(W)를 취출한 반송 로봇(150)은, 처리 챔버(6)로부터 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)를 향하도록 선회한다.After the flash heating treatment is completed, the return robot (150) uses the return hand (151a) (or the return hand (151b)) to transport the semiconductor wafer (W) after the flash heating treatment from the processing chamber (6) to the return chamber (170). The return robot (150) that has taken out the semiconductor wafer (W) turns from the processing chamber (6) toward the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141).

그 후, 반송 로봇(150)이 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제1 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)에 반입한다. 이때, 당해 반도체 웨이퍼(W)가 가열 처리 전에 제1 쿨 챔버(131)를 통과해 오고 있는 경우에는 가열 처리 후에도 제1 쿨 챔버(131)에 반입되고, 가열 처리 전에 제2 쿨 챔버(141)를 통과해 오고 있는 경우에는 가열 처리 후에도 제2 쿨 챔버(141)에 반입된다. 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에서는, 플래시 가열 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)의 냉각 처리가 행해진다. 열처리부(160)의 처리 챔버(6)로부터 반출된 시점에서의 반도체 웨이퍼(W) 전체의 온도는 비교적 고온이기 때문에, 이것을 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)에서 상온 근방으로까지 냉각하는 것이다.Thereafter, the return robot (150) loads the semiconductor wafer (W) after the heat treatment into the first cool chamber (131) of the first cooling unit (130) or the second cool chamber (141) of the second cooling unit (140). At this time, if the semiconductor wafer (W) has passed through the first cool chamber (131) before the heat treatment, it is loaded into the first cool chamber (131) even after the heat treatment, and if it has passed through the second cool chamber (141) before the heat treatment, it is loaded into the second cool chamber (141) even after the heat treatment. In the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141), the semiconductor wafer (W) after the flash heat treatment is cooled. Since the temperature of the entire semiconductor wafer (W) at the time of being taken out from the processing chamber (6) of the heat treatment unit (160) is relatively high, it is cooled to near room temperature in the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141).

소정의 냉각 처리 시간이 경과한 후, 수도 로봇(120)이 냉각 후의 반도체 웨이퍼(W)를 제1 쿨 챔버(131) 또는 제2 쿨 챔버(141)로부터 반출하고, 캐리어(C)로 반환한다. 캐리어(C)에 소정 장수의 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)가 수용되면, 그 캐리어(C)는 인덱서부(101)의 제1 로드 포트(110a) 또는 제2 로드 포트(110b)로부터 반출된다.After a predetermined cooling treatment time has elapsed, the water robot (120) takes out the semiconductor wafer (W) after cooling from the first cool chamber (131) or the second cool chamber (141) and returns it to the carrier (C). When the carrier (C) accommodates a predetermined number of processed semiconductor wafers (W), the carrier (C) is taken out from the first load port (110a) or the second load port (110b) of the indexer unit (101).

열처리부(160)에 있어서의 가열 처리에 대하여 설명을 계속한다. 처리 챔버(6)로의 반도체 웨이퍼(W)의 반입에 앞서, 급기를 위한 밸브(84)가 개방됨과 더불어, 배기용 밸브(89, 192)가 개방되어 처리 챔버(6) 내에 대한 급배기가 개시된다. 밸브(84)가 개방되면, 가스 공급 구멍(81)으로부터 열처리 공간(65)에 질소 가스가 공급된다. 또, 밸브(89)가 개방되면, 가스 배기 구멍(86)으로부터 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 이에 의하여, 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)의 상부로부터 공급된 질소 가스가 하방으로 흘러, 열처리 공간(65)의 하부로부터 배기된다.The explanation of the heat treatment in the heat treatment section (160) continues. Prior to loading the semiconductor wafer (W) into the treatment chamber (6), the valve (84) for supplying air is opened, and the exhaust valve (89, 192) is opened to start supplying and exhausting air into the treatment chamber (6). When the valve (84) is opened, nitrogen gas is supplied to the heat treatment space (65) from the gas supply hole (81). In addition, when the valve (89) is opened, the gas inside the treatment chamber (6) is exhausted from the gas exhaust hole (86). As a result, the nitrogen gas supplied from the upper part of the heat treatment space (65) inside the treatment chamber (6) flows downward and is exhausted from the lower part of the heat treatment space (65).

또, 밸브(192)가 개방됨으로써, 반송 개구부(66)로부터도 처리 챔버(6) 내의 기체가 배기된다. 또한, 도시 생략의 배기 기구에 의하여 이재 기구(10)의 구동부 주변의 분위기도 배기된다. 또한, 열처리부(160)에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 시에는 질소 가스가 열처리 공간(65)에 계속적으로 공급되고 있고, 그 공급량은 처리 공정에 따라 적절히 변경된다.In addition, by opening the valve (192), the gas inside the processing chamber (6) is exhausted from the return opening (66). In addition, the atmosphere around the driving unit of the transfer mechanism (10) is also exhausted by the exhaust mechanism (not shown). In addition, when the semiconductor wafer (W) is heat-treated in the heat treatment section (160), nitrogen gas is continuously supplied to the heat treatment space (65), and the supply amount is appropriately changed depending on the processing process.

계속해서, 게이트 밸브(185)가 열려 반송 개구부(66)가 개방되고, 반송 로봇(150)에 의하여 반송 개구부(66)를 통하여 처리 대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)가 처리 챔버(6) 내의 열처리 공간(65)에 반입된다. 반송 로봇(150)은, 미처리 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 반송 핸드(151a)(또는 반송 핸드(151b))를 유지부(7)의 바로 위 위치까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동하여 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 관통 구멍(79)을 통과하여 서셉터(74)의 유지 플레이트(75)의 상면으로부터 돌출하여 반도체 웨이퍼(W)를 수취한다. 이때, 리프트 핀(12)은 기판 지지 핀(77)의 상단보다 상방으로까지 상승한다.Subsequently, the gate valve (185) is opened to open the return opening (66), and the semiconductor wafer (W) to be processed is transferred into the heat treatment space (65) in the processing chamber (6) through the return opening (66) by the return robot (150). The return robot (150) advances the return hand (151a) (or the return hand (151b)) holding the unprocessed semiconductor wafer (W) to a position just above the holding portion (7) and stops it. Then, a pair of transfer arms (11) of the transfer mechanism (10) move horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rise, so that the lift pin (12) passes through the through hole (79) and protrudes from the upper surface of the holding plate (75) of the susceptor (74) to receive the semiconductor wafer (W). At this time, the lift pin (12) rises higher than the upper end of the substrate support pin (77).

미처리 반도체 웨이퍼(W)가 리프트 핀(12)에 재치된 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151a)를 열처리 공간(65)으로부터 퇴출시켜, 게이트 밸브(185)에 의하여 반송 개구부(66)가 폐쇄된다. 그리고, 한 쌍의 이재 아암(11)이 하강함으로써, 반도체 웨이퍼(W)는 이재 기구(10)로부터 유지부(7)의 서셉터(74)에 수도되어 수평 자세로 하방으로부터 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)는, 유지 플레이트(75) 상에 세워 설치된 복수의 기판 지지 핀(77)에 의하여 지지되어 서셉터(74)에 유지된다. 또, 반도체 웨이퍼(W)는, 열처리의 대상이 되는 표면을 상면으로 하여 유지부(7)에 유지된다. 복수의 기판 지지 핀(77)에 의하여 지지된 반도체 웨이퍼(W)의 이면(표면과는 반대 측의 주면)과 유지 플레이트(75)의 유지면(75a)의 사이에는 소정의 간격이 형성된다. 서셉터(74)의 하방으로까지 하강한 한 쌍의 이재 아암(11)은 수평 이동 기구(13)에 의하여 퇴피 위치, 즉 오목부(62)의 내측으로 퇴피한다.After the unprocessed semiconductor wafer (W) is placed on the lift pin (12), the return robot (150) ejects the return hand (151a) from the heat treatment space (65), and the return opening (66) is closed by the gate valve (185). Then, as the pair of transfer arms (11) are lowered, the semiconductor wafer (W) is transferred from the transfer mechanism (10) to the susceptor (74) of the holding portion (7) and held from below in a horizontal position. The semiconductor wafer (W) is held on the susceptor (74) by a plurality of substrate support pins (77) that are installed upright on the holding plate (75). In addition, the semiconductor wafer (W) is held on the holding portion (7) with the surface to be subjected to the heat treatment facing upward. A predetermined gap is formed between the back surface (the main surface opposite to the surface) of the semiconductor wafer (W) supported by a plurality of substrate support pins (77) and the holding surface (75a) of the holding plate (75). A pair of transfer arms (11) lowered to the lower side of the susceptor (74) are retracted to a retract position, i.e., to the inside of the concave portion (62), by a horizontal movement mechanism (13).

반도체 웨이퍼(W)가 유지부(7)의 서셉터(74)에 의하여 수평 자세로 하방으로부터 유지된 후, 40개의 할로겐 램프(HL)가 일제히 점등되어 예비 가열(어시스트 가열)이 개시된다. 할로겐 램프(HL)로부터 출사된 할로겐광은, 석영으로 형성된 하측 챔버 창(64) 및 서셉터(74)를 투과하여 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 조사된다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사를 받음으로써 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열되어 온도가 상승한다. 또한, 이재 기구(10)의 이재 아암(11)은 오목부(62)의 내측으로 퇴피하고 있기 때문에, 할로겐 램프(HL)에 의한 가열의 장해가 되는 경우는 없다.After the semiconductor wafer (W) is held from below in a horizontal position by the susceptor (74) of the holding member (7), 40 halogen lamps (HL) are simultaneously turned on to initiate preheating (assist heating). Halogen light emitted from the halogen lamps (HL) passes through the lower chamber window (64) and the susceptor (74) formed of quartz and is irradiated from the lower surface of the semiconductor wafer (W). By receiving light irradiation from the halogen lamps (HL), the semiconductor wafer (W) is preheated and its temperature increases. In addition, since the transfer arm (11) of the transfer mechanism (10) is retracted toward the inside of the concave portion (62), there is no case where heating by the halogen lamps (HL) is hindered.

할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 행할 때에는, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 단연부 방사 온도계(20)에 의하여 측정되어 있다. 즉, 서셉터(74)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로부터 개구부(78)를 통하여 방사된 적외광을 단연부 방사 온도계(20)가 수광하여 승온 중의 웨이퍼 온도를 측정한다. 측정된 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의하여 승온되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 예비 가열 온도 T1에 도달했는지 여부를 감시하면서, 할로겐 램프(HL)의 출력을 제어한다. 즉, 제어부(3)는, 단연부 방사 온도계(20)에 의한 측정값에 의거하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1이 되도록 할로겐 램프(HL)의 출력을 피드백 제어한다. 예비 가열 온도 T1은, 예를 들면 600℃ 내지 800℃ 정도이다.When preheating by a halogen lamp (HL) is performed, the temperature of the semiconductor wafer (W) is measured by a single-point radiation thermometer (20). That is, the single-point radiation thermometer (20) receives infrared light radiated from the lower surface of the semiconductor wafer (W) held on the susceptor (74) through the opening (78) and measures the temperature of the wafer during heating. The measured temperature of the semiconductor wafer (W) is transmitted to the control unit (3). The control unit (3) controls the output of the halogen lamp (HL) while monitoring whether the temperature of the semiconductor wafer (W) heated by light irradiation from the halogen lamp (HL) has reached a predetermined preheating temperature T1. That is, the control unit (3) feedback-controls the output of the halogen lamp (HL) so that the temperature of the semiconductor wafer (W) becomes the preheating temperature T1 based on the measured value by the single-point radiation thermometer (20). The preheating temperature T1 is, for example, about 600°C to 800°C.

반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달한 후, 제어부(3)는 반도체 웨이퍼(W)를 그 예비 가열 온도 T1로 잠시 유지한다. 구체적으로는, 단연부 방사 온도계(20)에 의하여 측정되는 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달한 시점에서 제어부(3)가 할로겐 램프(HL)의 출력을 조정하여, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 거의 예비 가열 온도 T1로 유지하고 있다.After the temperature of the semiconductor wafer (W) reaches the preheating temperature T1, the control unit (3) temporarily maintains the semiconductor wafer (W) at the preheating temperature T1. Specifically, when the temperature of the semiconductor wafer (W) measured by the single-piece radiation thermometer (20) reaches the preheating temperature T1, the control unit (3) adjusts the output of the halogen lamp (HL) to maintain the temperature of the semiconductor wafer (W) almost at the preheating temperature T1.

이와 같은 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열을 행함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 전체를 예비 가열 온도 T1로 균일하게 승온시키고 있다. 할로겐 램프(HL)에 의한 예비 가열의 단계에 있어서는, 보다 방열이 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부의 온도가 중앙부보다 저하하는 경향이 있지만, 할로겐 램프 하우스(4)에 있어서의 할로겐 램프(HL)의 배치 밀도는, 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 영역보다 주연부에 대향하는 영역이 높게 되어 있다. 이 때문에, 방열이 발생하기 쉬운 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 조사되는 광량이 많아져, 예비 가열 단계에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 면내 온도 분포를 균일한 것으로 할 수 있다.By performing preheating using a halogen lamp (HL) as described above, the entire semiconductor wafer (W) is uniformly heated to the preheating temperature T1. In the stage of preheating using the halogen lamp (HL), the temperature of the peripheral portion of the semiconductor wafer (W) where heat dissipation is more likely to occur tends to be lower than that of the central portion, but the arrangement density of the halogen lamps (HL) in the halogen lamp house (4) is higher in the area facing the peripheral portion than in the area facing the central portion of the semiconductor wafer (W). For this reason, the amount of light irradiated to the peripheral portion of the semiconductor wafer (W) where heat dissipation is likely to occur increases, and the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer (W) in the preheating stage can be made uniform.

반도체 웨이퍼(W)의 온도가 예비 가열 온도 T1에 도달하여 소정 시간이 경과한 시점에서 플래시 램프(FL)가 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 플래시 광조사를 행한다. 이때, 플래시 램프(FL)로부터 방사되는 플래시광의 일부는 직접 처리 챔버(6)를 향하고, 다른 일부는 일단 리플렉터(52)에 의하여 반사되고 나서 처리 챔버(6)를 향하고, 이들 플래시광의 조사에 의하여 반도체 웨이퍼(W)의 플래시 가열이 행해진다.When the temperature of the semiconductor wafer (W) reaches the preheating temperature T1 and a predetermined time has elapsed, a flash lamp (FL) irradiates flash light to the surface of the semiconductor wafer (W). At this time, some of the flash light emitted from the flash lamp (FL) is directed directly to the processing chamber (6), and some of the flash light is first reflected by a reflector (52) and then directed to the processing chamber (6), and flash heating of the semiconductor wafer (W) is performed by irradiation with these flash lights.

플래시 가열은, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시광(섬광) 조사에 의하여 행해지기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 단시간에 상승시킬 수 있다. 즉, 플래시 램프(FL)로부터 조사되는 플래시광은, 미리 콘덴서에 축적되어 있던 정전 에너지가 매우 짧은 광 펄스로 변환된, 조사 시간이 0.1밀리세컨드 이상 100밀리세컨드 이하 정도인 매우 짧고 강한 섬광이다. 그리고, 플래시 램프(FL)로부터의 플래시 광조사에 의하여 플래시 가열되는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도는, 순간적으로 처리 온도 T2까지 상승하고, 그 후 표면 온도가 급속히 하강한다. 처리 온도 T2는, 예를 들면 1000℃ 이상이다. 이와 같이, 플래시 가열에서는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 매우 단시간에 승강시킬 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 불순물의 열에 의한 확산을 억제하면서 당해 불순물의 활성화를 행할 수 있다.Since flash heating is performed by irradiating flash light (flash) from a flash lamp (FL), the surface temperature of the semiconductor wafer (W) can be increased in a short period of time. That is, the flash light irradiated from the flash lamp (FL) is a very short and strong flash with an irradiation time of 0.1 millisecond or more and 100 milliseconds or less, in which electrostatic energy accumulated in the condenser in advance is converted into a very short light pulse. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer (W) that is flash-heated by irradiating flash light from the flash lamp (FL) instantaneously increases to the processing temperature T2, and then the surface temperature rapidly decreases. The processing temperature T2 is, for example, 1000°C or more. In this way, flash heating can increase or decrease the surface temperature of the semiconductor wafer (W) in a very short period of time. Therefore, for example, it is possible to activate the impurities injected into the semiconductor wafer (W) while suppressing diffusion due to heat of the impurities.

플래시 가열 처리가 종료된 후, 소정 시간 경과 후에 할로겐 램프(HL)가 소등된다. 이에 의하여, 반도체 웨이퍼(W)가 예비 가열 온도 T1로부터 급속히 강온된다. 강온 중의 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 단연부 방사 온도계(20)에 의하여 측정되고, 그 측정 결과는 제어부(3)에 전달된다. 제어부(3)는, 단연부 방사 온도계(20)의 측정 결과보다 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 온도까지 강온되었는지 여부를 감시한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 소정 이하로까지 강온된 후, 이재 기구(10)의 한 쌍의 이재 아암(11)이 다시 퇴피 위치로부터 이재 동작 위치로 수평 이동하여 상승함으로써, 리프트 핀(12)이 서셉터(74)의 상면으로부터 돌출하여 열처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(74)로부터 수취한다. 계속해서, 게이트 밸브(185)에 의하여 폐쇄되어 있던 반송 개구부(66)가 개방되어, 리프트 핀(12) 상에 재치된 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 로봇(150)의 반송 핸드(151b)(또는 반송 핸드(151a))에 의하여 반출된다. 반송 로봇(150)은, 반송 핸드(151b)를 리프트 핀(12)에 의하여 밀어 올려진 반도체 웨이퍼(W)의 직하 위치로까지 진출시켜 정지시킨다. 그리고, 한 쌍의 이재 아암(11)이 하강함으로써, 플래시 가열 후의 반도체 웨이퍼(W)가 반송 핸드(151b)로 건네어져 재치된다. 그 후, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)를 처리 챔버(6)로부터 퇴출시켜 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)를 반출한다.After the flash heating process is completed, the halogen lamp (HL) is turned off after a predetermined time has elapsed. As a result, the semiconductor wafer (W) is rapidly cooled from the preheating temperature T1. The temperature of the semiconductor wafer (W) during the cooling is measured by a single-piece radiation thermometer (20), and the measurement result is transmitted to the control unit (3). The control unit (3) monitors whether the temperature of the semiconductor wafer (W) has cooled to a predetermined temperature based on the measurement result of the single-piece radiation thermometer (20). Then, after the temperature of the semiconductor wafer (W) has cooled to a predetermined temperature or lower, a pair of transfer arms (11) of the transfer mechanism (10) are again horizontally moved from the retracted position to the transfer operation position and raised, so that the lift pins (12) protrude from the upper surface of the susceptor (74) to receive the semiconductor wafer (W) after the heat treatment from the susceptor (74). Subsequently, the return opening (66) closed by the gate valve (185) is opened, and the processed semiconductor wafer (W) placed on the lift pin (12) is removed by the return hand (151b) (or the return hand (151a)) of the return robot (150). The return robot (150) advances the return hand (151b) to a position directly below the semiconductor wafer (W) pushed up by the lift pin (12) and stops it. Then, as the pair of transfer arms (11) are lowered, the semiconductor wafer (W) after flash heating is handed over to the return hand (151b) and placed. Thereafter, the return robot (150) removes the return hand (151b) from the processing chamber (6) and removes the processed semiconductor wafer (W).

본 실시 형태에 있어서는, 로드 포트(110)에 재치된 캐리어(C)로부터 불출된 반도체 웨이퍼(W)가 얼라인먼트부(230)에서의 방향 조정 및 흠집 검지부(300)에서의 흠집 검지를 거쳐 열처리부(160)의 처리 챔버(6)까지 반송된다. 이 때문에, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되는 바와 같은 종래의 구성과 비교하여, 캐리어(C)로부터 처리 챔버(6)에 이르기까지의 반도체 웨이퍼(W)의 반송 시간이 흠집 검지부(300)에서의 처리 시간분만큼 장시간화하고 있다. 그 결과, 종래라면 처리 챔버(6)에 있어서 반송 로봇(150)의 반송 핸드(151a) 및 반송 핸드(151b)를 사용하여 열처리 후의 반도체 웨이퍼(W)와 미처리 반도체 웨이퍼(W)의 교체를 행할 수 있었으나, 반도체 웨이퍼(W)의 반송 시간의 장시간화에 의하여 웨이퍼 교환을 할 수 없는 케이스가 발생한다. 즉, 처리 챔버(6)에서 선행하는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리가 종료된 시점에서 후속의 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 반송 로봇(150)까지 도달하고 있지 않은 경우가 있다. 그러면, 처리 챔버(6) 내에 반도체 웨이퍼(W)가 존재하지 않는 시간대가 발생하여, 처리 챔버(6)의 온도가 저하하여 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 결과에 영향을 줄 우려가 있다. 예를 들면, 플래시 가열 처리에 의하여 불순물의 활성화를 행한 경우에는, 열처리 후의 시트 저항값이 목표값에 도달하지 않을 우려가 있다.In this embodiment, a semiconductor wafer (W) unloaded from a carrier (C) placed on a load port (110) is returned to the processing chamber (6) of the heat treatment unit (160) after direction adjustment in the alignment unit (230) and scratch detection in the scratch detection unit (300). Therefore, compared to a conventional configuration such as disclosed in, for example, Patent Document 1, the time for returning the semiconductor wafer (W) from the carrier (C) to the processing chamber (6) is extended by the processing time in the scratch detection unit (300). As a result, conventionally, it was possible to exchange a semiconductor wafer (W) after heat treatment and an unprocessed semiconductor wafer (W) in the processing chamber (6) using the return hand (151a) and the return hand (151b) of the return robot (150), but cases arise in which wafer exchange is not possible due to the extended time for returning the semiconductor wafer (W). That is, there is a case where the subsequent unprocessed semiconductor wafer (W) has not yet reached the transfer robot (150) at the time when the heat treatment of the preceding semiconductor wafer (W) in the processing chamber (6) is completed. Then, a time period in which the semiconductor wafer (W) does not exist in the processing chamber (6) occurs, and the temperature of the processing chamber (6) may decrease, which may affect the heat treatment result of the semiconductor wafer (W). For example, when activation of impurities is performed by flash heat treatment, there is a concern that the sheet resistance value after the heat treatment may not reach the target value.

이 때문에, 제1 실시 형태에서는 이하와 같이 하여 반도체 웨이퍼(W)의 반송을 제어하고 있다. 도 10은, 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 반송 순서를 나타내는 플로차트이다. 도 11~도 22는, 반도체 웨이퍼(W)의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다. 이하, 도 11~도 22를 적절히 참조하면서 제1 실시 형태의 반도체 웨이퍼(W)의 반송 제어에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 열처리 장치(100)에 있어서는, 반송 대상이 되는 포지션에서의 동작을 따라 웨이퍼 반송을 행하도록 제어부(3)가 수도 로봇(120) 및 반송 로봇(150)을 제어한다(이른바 이벤트 드리븐 방식).For this reason, in the first embodiment, the return of the semiconductor wafer (W) is controlled as follows. Fig. 10 is a flowchart showing the return sequence of the semiconductor wafer (W) in the first embodiment. Figs. 11 to 22 are drawings schematically showing one process of return of the semiconductor wafer (W). Hereinafter, the return control of the semiconductor wafer (W) in the first embodiment will be described while appropriately referring to Figs. 11 to 22. In addition, in the heat treatment device (100) of the present embodiment, the control unit (3) controls the hand robot (120) and the return robot (150) so that the wafer is returned according to the operation at the position where the return is to be performed (so-called event-driven method).

우선, 열처리부(160)에서 선행 웨이퍼의 열처리가 행해진다(단계 S1). 선행 웨이퍼는, 그 1장의 웨이퍼에 대하여 단독으로 처리가 행해지는 것이다. 제1 실시 형태에서는, 선행 웨이퍼는 예를 들면 더미 웨이퍼(DW)이다. 또, 선행 웨이퍼의 열처리는, 예를 들면, 더미 웨이퍼(DW)에 대하여 할로겐 램프(HL)(및 플래시 램프(FL))로부터 광을 조사하여 당해 더미 웨이퍼(DW)를 승온시킴으로써 처리 챔버(6) 내를 온도 조절하는 더미 가열 처리이다. 할로겐 램프(HL)로부터의 광조사에 의하여 승온된 더미 웨이퍼(DW)로부터의 열전도에 의하여, 처리 챔버(6) 내가 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 처리 시의 안정 온도로 온도 조절된다. 이하, 더미 웨이퍼(DW)인 선행 웨이퍼를 선행 웨이퍼(DW)로 표기한다.First, heat treatment of a preceding wafer is performed in a heat treatment unit (160) (step S1). The preceding wafer is a wafer in which processing is performed alone. In the first embodiment, the preceding wafer is, for example, a dummy wafer (DW). In addition, the heat treatment of the preceding wafer is, for example, a dummy heating treatment in which the dummy wafer (DW) is irradiated with light from a halogen lamp (HL) (and a flash lamp (FL)) to increase the temperature of the dummy wafer (DW), thereby controlling the temperature inside the processing chamber (6). By heat conduction from the dummy wafer (DW) that has been heated by the light irradiation from the halogen lamp (HL), the temperature inside the processing chamber (6) is controlled to a stable temperature at the time of processing a semiconductor wafer (W) to be a product. Hereinafter, the preceding wafer, which is a dummy wafer (DW), is referred to as a preceding wafer (DW).

다음으로, 후속 웨이퍼의 반송이 개시된다(단계 S2). 후속 웨이퍼는, 연속하여 처리를 행하는 복수의 웨이퍼이며, 제1 실시 형태에서는 제품이 되는 반도체 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)(W)이다. 더미 웨이퍼(DW)를 이용한 더미 가열 처리가 행해진 후에, 복수의 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 순차적으로 열처리를 행하는 것이다. 이하, 1장째의 반도체 웨이퍼(W)를 후속 웨이퍼(W1), 2장째의 반도체 웨이퍼(W)를 후속 웨이퍼(W2), 3장째의 반도체 웨이퍼(W)를 후속 웨이퍼(W3)(이후 동일)로 표기한다.Next, the return of the subsequent wafer is initiated (step S2). The subsequent wafer is a plurality of wafers that are processed sequentially, and in the first embodiment, it is a semiconductor wafer (product wafer) (W) that becomes a product. After the dummy heat treatment using the dummy wafer (DW) is performed, the heat treatment is sequentially performed on the plurality of semiconductor wafers (W) that become products. Hereinafter, the first semiconductor wafer (W) is denoted as a subsequent wafer (W1), the second semiconductor wafer (W) is denoted as a subsequent wafer (W2), and the third semiconductor wafer (W) is denoted as a subsequent wafer (W3) (the same applies hereinafter).

우선, 수도 로봇(120)이 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 로드 포트(110)에 재치된 캐리어(C)로부터 최초의 후속 웨이퍼(W1)를 취출한다(도 11). 계속해서, 수도 로봇(120)이 후속 웨이퍼(W1)를 얼라인먼트부(230)의 얼라인먼트 챔버(231)에 반입한 후에 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 로드 포트(110)로부터 2장째의 후속 웨이퍼(W2)를 취출한다(도 12). 그 후, 수도 로봇(120)은, 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 얼라인먼트부(230)로부터 방향 조정이 행해진 후속 웨이퍼(W1)를 취출함과 더불어, 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 후속 웨이퍼(W2)를 얼라인먼트부(230)에 반입한다(도 13). 즉, 수도 로봇(120)은, 얼라인먼트부(230)에 대하여 웨이퍼 교환을 행한다.First, the water robot (120) takes out the first subsequent wafer (W1) from the carrier (C) placed on the load port (110) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 11). Subsequently, after the water robot (120) loads the subsequent wafer (W1) into the alignment chamber (231) of the alignment section (230), the water robot takes out the second subsequent wafer (W2) from the load port (110) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 12). Thereafter, the water robot (120) takes out the subsequent wafer (W1) whose direction has been adjusted from the alignment section (230) by the upper transfer hand (121a), and also takes in the subsequent wafer (W2) into the alignment section (230) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 13). That is, the capital robot (120) performs wafer exchange with respect to the alignment unit (230).

다음으로, 수도 로봇(120)은, 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 흠집 검지부(300)의 흠집 검지 챔버(301)에 반입한다(도 14). 이때에는, 얼라인먼트부(230)에서 후속 웨이퍼(W2)의 방향 조정이 행해지고 있다. 흠집 검지부(300)에 있어서의 후속 웨이퍼(W1)의 흠집 검지가 종료되면, 수도 로봇(120)이 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 흠집 검지부(300)의 흠집 검지 챔버(301)로부터 반출한다.Next, the water robot (120) loads the subsequent wafer (W1) into the scratch detection chamber (301) of the scratch detection unit (300) by the upper transfer hand (121a) (Fig. 14). At this time, the alignment unit (230) adjusts the direction of the subsequent wafer (W2). When the scratch detection of the subsequent wafer (W1) in the scratch detection unit (300) is completed, the water robot (120) removes the subsequent wafer (W1) from the scratch detection chamber (301) of the scratch detection unit (300) by the upper transfer hand (121a).

다음으로, 수도 로봇(120)은, 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 제2 냉각부(140)의 제2 쿨 챔버(141)에 반입한다. 계속해서, 수도 로봇(120)은, 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 로드 포트(110)로부터 3장째의 후속 웨이퍼(W3)를 취출한다(도 15). 이 시점에 있어서도, 얼라인먼트부(230)에 있어서의 후속 웨이퍼(W2)의 방향 조정은 계속해서 행해지고 있다.Next, the water robot (120) loads the subsequent wafer (W1) into the second cool chamber (141) of the second cooling unit (140) by the upper transfer hand (121a). Subsequently, the water robot (120) takes out the third subsequent wafer (W3) from the load port (110) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 15). Even at this point, the direction adjustment of the subsequent wafer (W2) in the alignment unit (230) is continuously performed.

다음으로, 반송 로봇(150)이 상측의 반송 핸드(151a)에 의하여 제2 냉각부(140)로부터 후속 웨이퍼(W1)를 반출한다. 계속해서, 수도 로봇(120)이 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 얼라인먼트부(230)로부터 방향 조정이 행해진 후속 웨이퍼(W2)를 취출함과 더불어, 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 후속 웨이퍼(W3)를 얼라인먼트부(230)에 반입한다(도 16). 반송 로봇(150)이 제2 냉각부(140)로부터 후속 웨이퍼(W1)를 반출함으로써, 최초의 후속 웨이퍼(W1)가 반송 로봇(150)에 도달하게 된다(단계 S3).Next, the return robot (150) removes the subsequent wafer (W1) from the second cooling unit (140) by the upper return hand (151a). Subsequently, the water robot (120) removes the subsequent wafer (W2) whose direction has been adjusted from the alignment unit (230) by the upper transfer hand (121a), and also introduces the subsequent wafer (W3) into the alignment unit (230) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 16). As the return robot (150) removes the subsequent wafer (W1) from the second cooling unit (140), the first subsequent wafer (W1) reaches the return robot (150) (step S3).

최초의 후속 웨이퍼(W1)가 반송 로봇(150)에 도달함으로써, 반송 로봇(150)에 의한 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해진다. 그러나, 제1 실시 형태에 있어서는, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해져도 즉시 웨이퍼 교환을 행하는 것이 아니라 웨이퍼 교환을 대기한다(단계 S4). 즉, 반송 로봇(150)은 반송 핸드(151a)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 유지한 채로 대기한다. 또, 열처리부(160)의 처리 챔버(6)도 선행 웨이퍼(DW)를 수용한 상태로 대기한다.As the first subsequent wafer (W1) reaches the transfer robot (150), wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) by the transfer robot (150) becomes possible. However, in the first embodiment, even if wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible, the wafer exchange is not performed immediately, but the wafer exchange is waited for (step S4). That is, the transfer robot (150) waits while holding the subsequent wafer (W1) by the transfer hand (151a). In addition, the processing chamber (6) of the heat treatment unit (160) also waits while receiving the preceding wafer (DW).

반송 로봇(150)에 의한 처리 챔버(6)에 대한 웨이퍼 교환을 대기하고 있는 동안에도 후속 웨이퍼(W2) 이후의 후속 웨이퍼의 반송은 계속된다(단계 S5). 그리고, 미리 설정된 일정한 대기 시간이 경과할 때까지 웨이퍼 교환을 대기함과 더불어, 후속 웨이퍼의 반송을 계속한다(단계 S6). 대기 시간은 미리 설정되고, 예를 들면 제어부(3)의 기억부 등에 기억되어 있다.Even while waiting for wafer exchange to the processing chamber (6) by the return robot (150), the return of subsequent wafers after the subsequent wafer (W2) continues (step S5). Then, while waiting for wafer exchange until a preset constant waiting time elapses, the return of subsequent wafers continues (step S6). The waiting time is preset and stored, for example, in the memory of the control unit (3).

최초의 후속 웨이퍼(W1)가 반송 로봇(150)에 도달한 후, 수도 로봇(120)이 후속 웨이퍼(W2)를 흠집 검지부(300)에 반입한다. 후속 웨이퍼(W2)의 흠집 검지가 종료되면, 수도 로봇(120)이 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W2)를 흠집 검지부(300)로부터 반출한다. 다음으로, 수도 로봇(120)은, 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W2)를 제1 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131)에 반입한다. 계속해서, 수도 로봇(120)은, 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 로드 포트(110)로부터 4장째의 후속 웨이퍼(W4)를 취출한다(도 17). 그리고, 수도 로봇(120)이 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 얼라인먼트부(230)로부터 방향 조정이 행해진 후속 웨이퍼(W3)를 취출함과 더불어, 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 후속 웨이퍼(W4)를 얼라인먼트부(230)에 반입한다.After the first subsequent wafer (W1) reaches the return robot (150), the water robot (120) loads the subsequent wafer (W2) into the scratch detection unit (300). When the scratch detection of the subsequent wafer (W2) is completed, the water robot (120) removes the subsequent wafer (W2) from the scratch detection unit (300) by the upper transfer hand (121a). Next, the water robot (120) loads the subsequent wafer (W2) into the first cool chamber (131) of the first cooling unit (130) by the upper transfer hand (121a). Subsequently, the water robot (120) takes out the fourth subsequent wafer (W4) from the load port (110) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 17). And, the capital robot (120) takes out the subsequent wafer (W3) whose direction has been adjusted from the alignment unit (230) by the upper transfer hand (121a), and brings in the subsequent wafer (W4) into the alignment unit (230) by the lower transfer hand (121b).

그 동안, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환은 대기한 채이다. 웨이퍼 교환을 대기한 채로, 후속 웨이퍼의 반송을 계속함으로써, 로드 포트(110)로부터 반송 로봇(150)에 이르기까지의 복수의 반송 포지션이 후속 웨이퍼에 의하여 서서히 메워진다. 반송 포지션이란, 반도체 웨이퍼(W)의 반송 대상이 되는 개소이며, 본 실시 형태에서는 얼라인먼트부(230), 흠집 검지부(300), 제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)가 해당된다.Meanwhile, wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) is waiting. By continuing to return the subsequent wafer while waiting for the wafer exchange, multiple return positions from the load port (110) to the return robot (150) are gradually filled by the subsequent wafer. The return positions are locations where the semiconductor wafer (W) is to be returned, and in this embodiment, the alignment unit (230), the scratch detection unit (300), the first cooling unit (130), and the second cooling unit (140) correspond to them.

일정한 대기 시간이 경과한 시점에서 선행 웨이퍼(DW)와 최초의 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환을 실행한다(단계 S7). 구체적으로는, 반송 로봇(150)이 하측의 반송 핸드(151b)를 처리 챔버(6)에 삽입하여 선행 웨이퍼(DW)를 처리 챔버(6)로부터 반출함과 더불어, 상측의 반송 핸드(151a)에 의하여 최초의 후속 웨이퍼(W1)를 처리 챔버(6)에 반입한다(도 18). 즉, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해지고 나서 일정한 대기 시간을 기다려 웨이퍼 교환을 실행하고 있는 것이다.At a point when a certain waiting time has elapsed, the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the first subsequent wafer (W1) is executed (step S7). Specifically, the return robot (150) inserts the lower return hand (151b) into the processing chamber (6) to remove the preceding wafer (DW) from the processing chamber (6), and at the same time, the upper return hand (151a) is used to bring the first subsequent wafer (W1) into the processing chamber (6) (Fig. 18). In other words, after the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible, a certain waiting time is waited and then the wafer exchange is executed.

선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 완료된 후, 선행 웨이퍼(DW) 및 후속 웨이퍼의 반송을 계속한다(단계 S8). 구체적으로는, 선행 웨이퍼(DW)를 반송 로봇(150)으로부터 로드 포트(110)를 향하여 반송하면서, 복수의 후속 웨이퍼를 로드 포트(110)로부터 반송 로봇(150)을 향하여 순차적으로 반송한다. 또, 이것과 병행하여 후속 웨이퍼를 순차적으로 가열하는 열처리를 실행한다(단계 S9). 즉, 단계 S8과 단계 S9는 병렬적으로 실행된다.After the wafer exchange of the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) is completed, the return of the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer is continued (step S8). Specifically, while the preceding wafer (DW) is returned from the return robot (150) toward the load port (110), a plurality of subsequent wafers are sequentially returned from the load port (110) toward the return robot (150). In addition, in parallel with this, a heat treatment for sequentially heating the subsequent wafers is performed (step S9). That is, steps S8 and S9 are executed in parallel.

선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 실행된 후, 수도 로봇(120)이 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W3)를 흠집 검지부(300)에 반입한다. 또, 반송 로봇(150)이 상측의 반송 핸드(151a)에 의하여 후속 웨이퍼(W2)를 제1 냉각부(130)로부터 반출하고, 하측의 반송 핸드(151b)에 의하여 선행 웨이퍼(DW)를 제1 냉각부(130)에 반입한다(도 19). 즉, 반송 로봇(150)은, 제1 냉각부(130)에 대하여 후속 웨이퍼(W2)와 선행 웨이퍼(DW)의 웨이퍼 교환을 행한다.After the wafer exchange of the preceding wafer (DW) and the succeeding wafer (W1) is performed, the water robot (120) transfers the succeeding wafer (W3) to the scratch detection unit (300) by the transfer hand (121a). In addition, the return robot (150) transfers the succeeding wafer (W2) from the first cooling unit (130) by the upper return hand (151a) and transfers the preceding wafer (DW) to the first cooling unit (130) by the lower return hand (151b) (Fig. 19). That is, the return robot (150) performs the wafer exchange of the succeeding wafer (W2) and the preceding wafer (DW) with respect to the first cooling unit (130).

더미 가열 처리에 의하여 승온되어 있는 선행 웨이퍼(DW)는 제1 냉각부(130)의 제1 쿨 챔버(131) 내에서 상온 근방으로까지 냉각된다. 한편, 처리 챔버(6)에 반입된 후속 웨이퍼(W1)에 대해서는, 상술한 가열 처리가 행해진다. 즉, 처리 챔버(6) 내에서 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광조사에 의하여 후속 웨이퍼(W1)에 대한 가열 처리가 행해진다.The preceding wafer (DW) that has been heated by the dummy heating treatment is cooled to near room temperature within the first cool chamber (131) of the first cooling unit (130). Meanwhile, the heating treatment described above is performed on the subsequent wafer (W1) that has been brought into the processing chamber (6). That is, the heating treatment is performed on the subsequent wafer (W1) by light irradiation from a halogen lamp (HL) and a flash lamp (FL) within the processing chamber (6).

선행 웨이퍼(DW)의 냉각 처리 및 후속 웨이퍼(W1)의 가열 처리가 행해지고 있는 동안에도 웨이퍼 반송은 계속되고 있다. 수도 로봇(120)은, 후속 웨이퍼(W3)를 흠집 검지부(300)로부터 반출하여 제2 냉각부(140)에 반입한다. 계속해서, 수도 로봇(120)은, 이재 핸드(121b)에 의하여 로드 포트(110)로부터 5장째의 후속 웨이퍼(W5)를 취출한다(도 20).Even while the cooling treatment of the preceding wafer (DW) and the heating treatment of the subsequent wafer (W1) are being performed, the wafer return is still ongoing. The water robot (120) removes the subsequent wafer (W3) from the scratch detection unit (300) and places it into the second cooling unit (140). Subsequently, the water robot (120) takes out the fifth subsequent wafer (W5) from the load port (110) by the transfer hand (121b) (Fig. 20).

다음으로, 수도 로봇(120)은, 이재 핸드(121a)에 의하여 얼라인먼트부(230)로부터 방향 조정이 행해진 후속 웨이퍼(W4)를 취출함과 더불어, 이재 핸드(121b)에 의하여 후속 웨이퍼(W5)를 얼라인먼트부(230)에 반입한다. 계속해서, 수도 로봇(120)이 후속 웨이퍼(W4)를 흠집 검지부(300)에 반입한다.Next, the water robot (120) takes out the subsequent wafer (W4) whose direction has been adjusted from the alignment unit (230) by the transfer hand (121a), and also loads the subsequent wafer (W5) into the alignment unit (230) by the transfer hand (121b). Subsequently, the water robot (120) loads the subsequent wafer (W4) into the scratch detection unit (300).

처리 챔버(6)에 있어서의 최초의 후속 웨이퍼(W1)의 가열 처리가 종료되면, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 처리 챔버(6)로부터 반출함과 더불어, 반송 핸드(151a)에 의하여 후속 웨이퍼(W2)를 처리 챔버(6)에 반입한다. 즉, 반송 로봇(150)은, 처리 챔버(6)에 대하여 최초의 후속 웨이퍼(W1)와 2장째의 후속 웨이퍼(W2)의 웨이퍼 교환을 행한다. 처리 챔버(6)에 반입된 후속 웨이퍼(W2)에 대해서는 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)로부터의 광조사에 의한 가열 처리가 행해진다. 계속해서, 수도 로봇(120)은, 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 제1 냉각부(130)로부터 냉각 처리가 종료된 선행 웨이퍼(DW)를 반출한다(도 21).When the heat treatment of the first subsequent wafer (W1) in the processing chamber (6) is completed, the transfer robot (150) removes the subsequent wafer (W1) from the processing chamber (6) by the transfer hand (151b), and also loads the subsequent wafer (W2) into the processing chamber (6) by the transfer hand (151a). That is, the transfer robot (150) performs wafer exchange between the first subsequent wafer (W1) and the second subsequent wafer (W2) with respect to the processing chamber (6). The subsequent wafer (W2) loaded into the processing chamber (6) is subjected to heat treatment by light irradiation from a halogen lamp (HL) and a flash lamp (FL). Subsequently, the hand robot (120) removes the preceding wafer (DW) whose cooling treatment has been completed from the first cooling unit (130) by the lower transfer hand (121b) (Fig. 21).

다음으로, 반송 로봇(150)이 상측의 반송 핸드(151a)에 의하여 후속 웨이퍼(W3)를 제2 냉각부(140)로부터 반출하고, 하측의 반송 핸드(151b)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 제2 냉각부(140)에 반입한다. 즉, 반송 로봇(150)은, 제2 냉각부(140)에 대하여 후속 웨이퍼(W3)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환을 행한다. 제2 냉각부(140)에 반입된 후속 웨이퍼(W1)에는 냉각 처리가 행해진다. 또, 수도 로봇(120)은 선행 웨이퍼(DW)를 로드 포트(110)에 재치된 더미 캐리어(DC)에 격납한다. 계속해서, 수도 로봇(120)은, 후속 웨이퍼(W4)를 흠집 검지부(300)로부터 반출하여 제1 냉각부(130)에 반입한다(도 22). 이후, 동일한 순서가 반복되어 복수의 후속 웨이퍼에 대하여 순차적으로 처리가 행해진다.Next, the return robot (150) removes the subsequent wafer (W3) from the second cooling unit (140) by the upper return hand (151a), and loads the subsequent wafer (W1) into the second cooling unit (140) by the lower return hand (151b). That is, the return robot (150) performs wafer exchange between the subsequent wafer (W3) and the subsequent wafer (W1) with respect to the second cooling unit (140). A cooling process is performed on the subsequent wafer (W1) loaded into the second cooling unit (140). In addition, the hand robot (120) stores the preceding wafer (DW) into the dummy carrier (DC) placed in the load port (110). Subsequently, the hand robot (120) removes the subsequent wafer (W4) from the scratch detection unit (300) and loads it into the first cooling unit (130) (FIG. 22). Thereafter, the same sequence is repeated to sequentially process multiple subsequent wafers.

제1 실시 형태에 있어서는, 최초의 후속 웨이퍼(W1)가 반송 로봇(150)에 도달하여 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해졌을 때에도, 즉시 웨이퍼 교환을 행하는 것이 아니라, 일정 시간 대기하고 나서 웨이퍼 교환을 행하고 있다. 즉, 반송 로봇(150)에 의한 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환의 타이밍을 의도적으로 일정 시간 지연시키고 있는 것이다. 그리고, 웨이퍼 교환을 대기하고 있는 동안, 로드 포트(110)로부터 반송 로봇(150)에 이르기까지의 복수의 반송 포지션을 메우도록 로드 포트(110)로부터 반송 로봇(150)을 향하여 후속 웨이퍼를 반송하고 있다. 이 때문에, 일정한 대기 시간이 경과하여 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환을 실행하는 시점에서는, 복수의 반송 포지션 중 몇 개는 후속 웨이퍼에 의하여 점유되어 있다.In the first embodiment, even when the first subsequent wafer (W1) reaches the transfer robot (150) and wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible, the wafer exchange is not performed immediately, but is performed after waiting for a certain period of time. In other words, the timing of wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) by the transfer robot (150) is intentionally delayed for a certain period of time. Then, while waiting for the wafer exchange, the subsequent wafer is returned from the load port (110) toward the transfer robot (150) so as to fill a plurality of transfer positions from the load port (110) to the transfer robot (150). Therefore, when a certain waiting time has elapsed and the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) is performed, some of the plurality of transfer positions are occupied by the subsequent wafer.

가령, 웨이퍼 교환의 타이밍을 지연시키는 일 없이, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해졌을 때에 즉시 웨이퍼 교환을 행한 경우에는, 이하와 같은 문제가 발생한다. 도 24 및 도 25는, 즉시 웨이퍼 교환을 행한 경우에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)의 반송의 일 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다. 최초의 후속 웨이퍼(W1)가 반송 로봇(150)에 도달한 도 16의 상태로부터 즉시 웨이퍼 교환을 행할 때는, 반송 로봇(150)이 반송 핸드(151b)에 의하여 선행 웨이퍼(DW)를 처리 챔버(6)로부터 반출함과 더불어, 반송 핸드(151a)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 처리 챔버(6)에 반입한다.For example, if the wafer exchange is performed immediately when the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible without delaying the timing of the wafer exchange, the following problems occur. FIG. 24 and FIG. 25 are drawings schematically showing one process of returning a semiconductor wafer (W) in the case of immediate wafer exchange. When the wafer exchange is performed immediately from the state of FIG. 16 in which the first subsequent wafer (W1) has reached the transfer robot (150), the transfer robot (150) removes the preceding wafer (DW) from the processing chamber (6) by the transfer hand (151b) and also carries the subsequent wafer (W1) into the processing chamber (6) by the transfer hand (151a).

다음으로, 반송 로봇(150)은 처리 챔버(6)로부터 반출한 선행 웨이퍼(DW)를 제1 냉각부(130)에 반입한다. 또, 수도 로봇(120)은, 후속 웨이퍼(W2)를 흠집 검지부(300)에 반입하고, 흠집 검지가 종료된 후에, 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 흠집 검지부(300)로부터 반출한다(도 24). 도 24의 상태에 있어서, 수도 로봇(120)의 이재 핸드(121a)에 의하여 유지되어 있는 후속 웨이퍼(W2)는, 다음으로 제1 냉각부(130)에 반입되는 시퀀스로 되어 있다. 그런데, 제1 냉각부(130)에서는 선행 웨이퍼(DW)의 냉각 처리가 행해지고 있다. 이 때문에, 후속 웨이퍼(W2)를 제1 냉각부(130)에 반입할 수 없어, 수도 로봇(120)은 후속 웨이퍼(W2)를 유지한 채로 선행 웨이퍼(DW)의 냉각 처리가 종료될 때까지 대기하게 된다. 즉, 선행 웨이퍼(DW)에 의하여 반송 포지션이 막히기 때문에, 후속 웨이퍼(W2)의 반송에 지장이 발생하는 것이다.Next, the return robot (150) loads the preceding wafer (DW) taken out from the processing chamber (6) into the first cooling unit (130). In addition, the water robot (120) loads the subsequent wafer (W2) into the scratch detection unit (300), and after the scratch detection is completed, it is removed from the scratch detection unit (300) by the upper transfer hand (121a) (Fig. 24). In the state of Fig. 24, the subsequent wafer (W2) held by the transfer hand (121a) of the water robot (120) is loaded into the first cooling unit (130) in a sequence. However, the cooling process of the preceding wafer (DW) is performed in the first cooling unit (130). Because of this, the subsequent wafer (W2) cannot be loaded into the first cooling unit (130), and the water robot (120) waits until the cooling process of the preceding wafer (DW) is completed while maintaining the subsequent wafer (W2). In other words, since the return position is blocked by the preceding wafer (DW), the return of the subsequent wafer (W2) is hindered.

제1 냉각부(130)에 있어서의 선행 웨이퍼(DW)의 냉각 처리가 종료되는 것을 기다려 수도 로봇(120)이 하측의 이재 핸드(121b)에 의하여 선행 웨이퍼(DW)를 제1 냉각부(130)로부터 반출함과 더불어, 상측의 이재 핸드(121a)에 의하여 후속 웨이퍼(W2)를 제1 냉각부(130)에 반입한다. 계속해서, 수도 로봇(120)은 선행 웨이퍼(DW)를 로드 포트(110)에 재치된 더미 캐리어(DC)에 격납한다.After waiting for the cooling process of the preceding wafer (DW) in the first cooling unit (130) to be completed, the water robot (120) removes the preceding wafer (DW) from the first cooling unit (130) by the lower transfer hand (121b) and loads the subsequent wafer (W2) into the first cooling unit (130) by the upper transfer hand (121a). Subsequently, the water robot (120) stores the preceding wafer (DW) in a dummy carrier (DC) placed in the load port (110).

다음으로, 처리 챔버(6)에 있어서의 최초의 후속 웨이퍼(W1)의 가열 처리가 종료되는 것이지만, 그 시점에서는 아직 2장째의 후속 웨이퍼(W2)가 반송 로봇(150)에 도달하고 있지 않다. 이것은, 선행 웨이퍼(DW)의 냉각 처리가 종료될 때까지 후속 웨이퍼(W2)의 반송을 대기시키고 있었기 때문이다. 따라서, 반송 로봇(150)은, 웨이퍼 교환을 행하는 일 없이, 반송 핸드(151b)에 의하여 후속 웨이퍼(W1)를 처리 챔버(6)로부터 반출한다. 한편, 수도 로봇(120)은 이재 핸드(121b)에 의하여 로드 포트(110)로부터 새로운 후속 웨이퍼(W4)를 취출한다(도 25).Next, the heating treatment of the first subsequent wafer (W1) in the processing chamber (6) is completed, but at that point, the second subsequent wafer (W2) has not yet reached the transfer robot (150). This is because the return of the subsequent wafer (W2) is waiting until the cooling treatment of the preceding wafer (DW) is completed. Therefore, the transfer robot (150) removes the subsequent wafer (W1) from the processing chamber (6) by the transfer hand (151b) without performing a wafer exchange. Meanwhile, the hand robot (120) takes out a new subsequent wafer (W4) from the load port (110) by the transfer hand (121b) (Fig. 25).

도 25에 나타내는 바와 같이, 반송 로봇(150)이 처리 챔버(6)에 있어서의 웨이퍼 교환을 행하고 있지 않기 때문에, 후속 웨이퍼(W1)가 반출되면 처리 챔버(6) 내에는 반도체 웨이퍼(W)가 존재하지 않게 된다. 처리 챔버(6) 내에 반도체 웨이퍼가 존재하지 않을 때에는, 할로겐 램프(HL) 및 플래시 램프(FL)에 의한 가열도 행해지지 않기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)가 존재하지 않는 시간이 길어질수록, 처리 챔버(6) 내의 온도는 저하한다. 그 결과, 로트를 구성하는 복수의 후속 웨이퍼 각각마다 처리 챔버(6) 내의 온도가 상이하게 되어, 그들 복수의 후속 웨이퍼 사이에서의 처리 결과가 불균일해진다고 하는 문제가 발생하는 것이다.As shown in Fig. 25, since the transport robot (150) is not performing wafer exchange in the processing chamber (6), when the subsequent wafer (W1) is removed, there is no semiconductor wafer (W) in the processing chamber (6). When there is no semiconductor wafer in the processing chamber (6), heating by the halogen lamp (HL) and the flash lamp (FL) is not performed, so the temperature in the processing chamber (6) decreases as the time during which the semiconductor wafer (W) is not present increases. As a result, the temperature in the processing chamber (6) becomes different for each of the plurality of subsequent wafers constituting the lot, which causes a problem in that the processing results among the plurality of subsequent wafers become uneven.

이상과 같이, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해졌을 때에 즉시 웨이퍼 교환을 행하면, 선행 웨이퍼(DW)에 의하여 반송 포지션이 막혀 후속 웨이퍼(W2)의 반송에 지장이 발행하고, 처리 챔버(6)에서 후속 웨이퍼(W1)의 가열 처리가 종료되었을 때에, 후속 웨이퍼(W2)가 반송 로봇(150)에 도달할 수 없게 된다. 이에 의하여, 처리 챔버(6)에 있어서의 최초의 후속 웨이퍼(W1)와 2장째의 후속 웨이퍼(W2)의 웨이퍼 교환을 행할 수 없게 되어, 처리 챔버(6) 내의 온도가 저하하는 것이다.As described above, when wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible, if the wafer exchange is performed immediately, the return position is blocked by the preceding wafer (DW), which causes a problem in the return of the subsequent wafer (W2), and when the heat treatment of the subsequent wafer (W1) is completed in the processing chamber (6), the subsequent wafer (W2) cannot reach the return robot (150). As a result, wafer exchange between the first subsequent wafer (W1) and the second subsequent wafer (W2) in the processing chamber (6) cannot be performed, and the temperature inside the processing chamber (6) decreases.

이에 대하여, 제1 실시 형태에 있어서는, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해졌을 때에, 웨이퍼 교환의 타이밍을 의도적으로 일정 시간 지연시켜 후속 웨이퍼의 반송을 계속하고, 복수의 반송 포지션 중 몇 개를 후속 웨이퍼에 의하여 점유하도록 하고 있다. 이에 의하여, 선행 웨이퍼(DW)에 의하여 반송 포지션이 막히는 일은 없어져, 선행 웨이퍼(DW)는 기본적으로는 후속 웨이퍼와의 웨이퍼 교환에 의하여 반송 로봇(150)으로부터 로드 포트(110)를 향하여 반송된다. 이 때문에, 후속 웨이퍼의 반송에 지장이 발생하는 것이 방지되어, 처리 챔버(6)에서 어떤 후속 웨이퍼의 가열 처리가 종료되었을 때에는, 반드시 다음 후속 웨이퍼가 반송 로봇(150)에 도달하게 된다. 그 결과, 처리 챔버(6)에 있어서 웨이퍼 교환을 확실히 행할 수 있어, 처리 챔버(6) 내에는 항상 반도체 웨이퍼(W)가 존재하게 되고, 처리 챔버(6) 내의 온도는 저하하는 일 없이 더미 가열 처리에 의하여 온도 조절된 안정 온도로 유지되게 된다. 따라서, 로트를 구성하는 복수의 후속 웨이퍼의 모두에 대하여 처리 챔버(6) 내의 온도는 일정해져, 그들 복수의 후속 웨이퍼 사이에서의 처리 결과는 균일한 것이 된다.In this regard, in the first embodiment, when wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible, the timing of the wafer exchange is intentionally delayed for a certain period of time so that the return of the subsequent wafer continues, and several of the plurality of return positions are occupied by the subsequent wafer. As a result, the return position is not blocked by the preceding wafer (DW), and the preceding wafer (DW) is basically returned from the return robot (150) toward the load port (110) by wafer exchange with the subsequent wafer. For this reason, the occurrence of an obstacle in the return of the subsequent wafer is prevented, and when the heat treatment of a certain subsequent wafer is completed in the processing chamber (6), the next subsequent wafer will always reach the return robot (150). As a result, wafer exchange can be reliably performed in the processing chamber (6), so that a semiconductor wafer (W) always exists in the processing chamber (6), and the temperature in the processing chamber (6) is maintained at a stable temperature controlled by the dummy heating treatment without decreasing. Accordingly, the temperature in the processing chamber (6) becomes constant for all of the plurality of subsequent wafers constituting the lot, so that the processing results among those plurality of subsequent wafers become uniform.

그런데, 제1 실시 형태에서는, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환의 타이밍을 일정 시간 지연시키고 있기 때문에, 로트의 초기의 몇 장인가의 후속 웨이퍼에 대해서는, 지연 없이 즉시 웨이퍼 교환을 행한 경우에 비하여 처리 챔버(6)에 있어서의 처리 개시 시기가 늦어질 우려가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 제1 실시 형태와 같이 하면, 후속 웨이퍼를 원활하게 반송하여 처리 챔버(6)에 있어서의 웨이퍼 교환을 확실히 행하는 것이 가능해진다. 또한, 레시피에 규정된 처리 시간에 따라 처리 챔버(6)에서의 가열 처리가 실행된다. 이 때문에, 로트 전체적으로는 즉시 웨이퍼 교환을 행하여 후속 웨이퍼의 반송에 지장이 발생한 경우에 비하여 처리 시간이 짧아져 스루풋을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1 실시 형태와 같이 하면, 처리 결과를 균일하게 하면서, 스루풋도 향상시킬 수 있는 것이다.However, in the first embodiment, since the timing of wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) is delayed by a certain amount of time, there is a concern that the processing start timing in the processing chamber (6) may be delayed for several subsequent wafers at the beginning of the lot compared to the case where the wafer exchange is performed immediately without delay. However, as described above, if it is performed as in the first embodiment, it becomes possible to smoothly return the subsequent wafer and reliably perform wafer exchange in the processing chamber (6). In addition, the heat treatment in the processing chamber (6) is performed according to the processing time specified in the recipe. Therefore, the processing time is shortened for the entire lot compared to the case where immediate wafer exchange is performed and the return of the subsequent wafer is hindered, and the throughput can be improved. In other words, if it is performed as in the first embodiment, it is possible to improve the throughput while making the processing results uniform.

<제2 실시 형태><Second embodiment>

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태의 열처리 장치(100) 및 열처리부(160)의 구성은 제1 실시 형태와 같다. 또, 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리의 순서도 제1 실시 형태와 같다. 제1 실시 형태에서는, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해지고 나서 미리 설정된 일정한 대기 시간이 경과할 때까지 웨이퍼 교환을 대기하고 있었지만, 제2 실시 형태에서는, 복수의 반송 포지션 중 특정 포지션이 메워질 때까지 웨이퍼 교환을 대기한다.Next, the second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the heat treatment device (100) and the heat treatment unit (160) of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. In addition, the order of the heat treatment for the semiconductor wafer (W) in the second embodiment is also the same as that of the first embodiment. In the first embodiment, the wafer exchange was waited for until a predetermined waiting time elapsed after the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the succeeding wafer (W1) became possible, but in the second embodiment, the wafer exchange is waited for until a specific position among a plurality of return positions is filled.

도 23은, 반도체 웨이퍼(W)의 반송의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 제2 실시 형태에 있어서도, 최초의 후속 웨이퍼(W1)가 반송 로봇(150)에 도달하여 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환이 가능해졌을 때에, 즉시 웨이퍼 교환을 행하는 것이 아니라 웨이퍼 교환을 대기한다. 또, 제1 실시 형태와 동일하게, 웨이퍼 교환을 대기하고 있는 동안, 복수의 반송 포지션을 메우도록 로드 포트(110)로부터 반송 로봇(150)을 향하여 후속 웨이퍼를 반송한다.Fig. 23 is a diagram schematically showing another example of returning a semiconductor wafer (W). In the second embodiment as well, when the first subsequent wafer (W1) reaches the return robot (150) and wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the subsequent wafer (W1) becomes possible, the wafer exchange is not performed immediately, but the wafer exchange is waited for. In addition, similarly to the first embodiment, while waiting for the wafer exchange, the subsequent wafer is returned from the load port (110) toward the return robot (150) so as to fill a plurality of return positions.

제2 실시 형태에 있어서는, 도 23에 나타내는 바와 같이, 복수의 반송 포지션 중 제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)의 쌍방이 후속 웨이퍼에 의하여 점유된 시점에서 선행 웨이퍼(DW)와 최초의 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환을 실행한다. 이와 같이 해도, 제1 실시 형태와 동일하게, 선행 웨이퍼(DW)와 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환을 실행하는 시점에서는, 복수의 반송 포지션 중 몇 개는 후속 웨이퍼에 의하여 점유된다. 이 때문에, 선행 웨이퍼(DW)에 의하여 반송 포지션이 막히는 일은 없어져, 후속 웨이퍼를 원활하게 반송하여 처리 챔버(6)에 있어서의 웨이퍼 교환을 확실히 행할 수 있다.In the second embodiment, as shown in Fig. 23, the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the first succeeding wafer (W1) is performed at a point in time when both the first cooling unit (130) and the second cooling unit (140) among the plurality of return positions are occupied by succeeding wafers. Even in this way, similarly to the first embodiment, at the point in time when the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the succeeding wafer (W1) is performed, some of the plurality of return positions are occupied by succeeding wafers. Therefore, the return positions are not blocked by the preceding wafer (DW), and the succeeding wafer can be smoothly returned to ensure wafer exchange in the processing chamber (6).

<변형예><Variation>

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 다양한 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 선행 웨이퍼가 더미 웨이퍼(DW)이며, 후속 웨이퍼가 프로덕트 웨이퍼(W)였지만, 이것 대신에, 후속 웨이퍼도 더미 웨이퍼(DW)여도 된다. 특허문헌 1에는, 더미 가열 처리를 웜업 처리와 컨디셔닝 처리의 2단계로 나누어 실행하는 것이 제안되어 있다. 웜업 처리는, 처리 챔버(6) 내를 일정한 보온 온도로 보온하는 제1 단계의 처리이다. 한편, 컨디셔닝 처리는, 웜업 처리 후에, 처리 챔버(6) 내를 목표 온도로 온도 조절하는 제2 단계의 처리이다. 목표 온도는, 제품이 되는 반도체 웨이퍼(W)의 처리 시의 안정 온도이다. 전형적으로는, 웜업 처리는 1장의 더미 웨이퍼(DW)를 이용하여 행하고, 컨디셔닝 처리는 복수 장(예를 들면 15장~20장)의 더미 웨이퍼(DW)를 이용하여 행한다. 이 때문에, 선행 웨이퍼를 이용하여 웜업 처리를 행하고, 복수의 후속 웨이퍼를 이용하여 컨디셔닝 처리를 행할 때에, 상기 실시 형태와 동일한 기술을 적용할 수 있다.Hereinafter, the embodiments of the present invention have been described, but the invention can be modified in various ways other than as described above without departing from the spirit thereof. For example, in the above embodiment, the preceding wafer is a dummy wafer (DW) and the subsequent wafer is a product wafer (W), but instead, the subsequent wafer may also be a dummy wafer (DW). Patent Document 1 proposes dividing the dummy heating treatment into two stages: a warm-up treatment and a conditioning treatment. The warm-up treatment is a first-stage treatment for keeping the inside of the processing chamber (6) warm at a constant temperature. On the other hand, the conditioning treatment is a second-stage treatment for controlling the inside of the processing chamber (6) to a target temperature after the warm-up treatment. The target temperature is a stable temperature at the time of processing the semiconductor wafer (W) that becomes the product. Typically, the warm-up process is performed using one dummy wafer (DW), and the conditioning process is performed using multiple (e.g., 15 to 20) dummy wafers (DW). Therefore, when the warm-up process is performed using a preceding wafer and the conditioning process is performed using multiple subsequent wafers, the same technology as in the above embodiment can be applied.

또, 제2 실시 형태에 있어서는, 제1 냉각부(130) 및 제2 냉각부(140)의 쌍방이 후속 웨이퍼에 의하여 점유된 시점에서 웨이퍼 교환을 실행하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 반송 포지션 중 임의의 반송 포지션이 후속 웨이퍼에 의하여 메워졌을 때에 웨이퍼 교환을 실행하도록 하면 된다. 예를 들면, 제1 냉각부(130)가 후속 웨이퍼에 의하여 점유된 시점에서 선행 웨이퍼(DW)와 최초의 후속 웨이퍼(W1)의 웨이퍼 교환을 실행하도록 해도 된다.In addition, in the second embodiment, the wafer exchange is performed at a time when both the first cooling unit (130) and the second cooling unit (140) are occupied by the subsequent wafer, but this is not limited to the above, and the wafer exchange may be performed when any of the plurality of return positions is occupied by the subsequent wafer. For example, the wafer exchange between the preceding wafer (DW) and the first subsequent wafer (W1) may be performed at a time when the first cooling unit (130) is occupied by the subsequent wafer.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 플래시 램프 하우스(5)에 30개의 플래시 램프(FL)를 구비하도록 하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 플래시 램프(FL)의 개수는 임의의 수로 할 수 있다. 또, 플래시 램프(FL)는 크세논 플래시 램프에 한정되는 것은 아니고, 크립톤 플래시 램프여도 된다. 또, 할로겐 램프 하우스(4)에 구비하는 할로겐 램프(HL)의 개수도 40개에 한정되는 것은 아니고, 임의의 수로 할 수 있다.In addition, in the above embodiment, although the flash lamp house (5) is provided with 30 flash lamps (FL), it is not limited thereto, and the number of flash lamps (FL) can be any number. In addition, the flash lamp (FL) is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp. In addition, the number of halogen lamps (HL) provided in the halogen lamp house (4) is not limited to 40, and can be any number.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 1초 이상 연속하여 발광하는 연속 점등 램프로서 필라멘트 방식의 할로겐 램프(HL)를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)의 예비 가열을 행하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 할로겐 램프(HL) 대신에 방전형의 아크 램프(예를 들면, 크세논 아크 램프) 또는 LED 램프를 연속 점등 램프로서 이용하여 예비 가열을 행하도록 해도 된다.In addition, in the above embodiment, the preheating of the semiconductor wafer (W) is performed using a filament-type halogen lamp (HL) as a continuous-lighting lamp that continuously emits light for 1 second or more, but this is not limited to this, and instead of the halogen lamp (HL), a discharge-type arc lamp (for example, a xenon arc lamp) or an LED lamp may be used as a continuous-lighting lamp to perform the preheating.

3: 제어부 4: 할로겐 램프 하우스
5: 플래시 램프 하우스 6: 처리 챔버
7: 유지부 10: 이재 기구
20: 단연부 방사 온도계 25: 중앙부 방사 온도계
65: 열처리 공간 66: 반송 개구부
74: 서셉터 100: 열처리 장치
101: 인덱서부 110: 로드 포트
120: 수도 로봇 121a, 121b: 이재 핸드
130: 제1 냉각부 140: 제2 냉각부
150: 반송 로봇 151a, 151b: 반송 핸드
160: 열처리부 185: 게이트 밸브
230: 얼라인먼트부 300: 흠집 검지부
C: 캐리어 DW: 더미 웨이퍼
FL: 플래시 램프 HL: 할로겐 램프
W: 반도체 웨이퍼
3: Control unit 4: Halogen lamp house
5: Flash lamp house 6: Processing chamber
7: Maintenance Department 10: Relocation Organization
20: Radiation thermometer at the tip 25: Radiation thermometer at the center
65: Heat treatment space 66: Return opening
74: Susceptor 100: Heat Treatment Device
101: Indexer 110: Load Port
120: Capital Robot 121a, 121b: Jae Hand
130: 1st cooling section 140: 2nd cooling section
150: Return robot 151a, 151b: Return hand
160: Heat treatment section 185: Gate valve
230: Alignment section 300: Scratch detection section
C: Carrier DW: Dummy Wafer
FL: Flash lamp HL: Halogen lamp
W: semiconductor wafer

Claims (6)

단독으로 처리를 행하는 선행 기판에 열처리를 행한 후에 연속하여 처리를 행하는 복수의 후속 기판에 순차적으로 열처리를 행하는 열처리 방법으로서,
챔버 내에서 상기 선행 기판에 램프로부터 광을 조사하여 당해 선행 기판을 가열하는 선행 가열 공정과,
로드 포트로부터 복수의 포지션을 거쳐 반송 로봇을 향하여 상기 복수의 후속 기판을 순차적으로 반송하는 제1 반송 공정과,
상기 복수의 후속 기판 중 최초의 후속 기판이 상기 반송 로봇에 도달한 후, 상기 반송 로봇에 의한 상기 최초의 후속 기판과 상기 선행 기판의 기판 교환을 소정 시간 대기하는 대기 공정과,
상기 대기 공정 동안, 상기 복수의 포지션을 메우도록 상기 로드 포트로부터 상기 반송 로봇을 향하여 상기 복수의 후속 기판을 반송하는 제2 반송 공정과,
상기 대기 공정 후, 상기 반송 로봇이 상기 챔버 내의 상기 선행 기판과 상기 최초의 후속 기판을 교환하는 교환 공정과,
상기 선행 기판을 상기 반송 로봇으로부터 상기 로드 포트를 향하여 반송하면서, 상기 복수의 후속 기판을 상기 로드 포트로부터 상기 반송 로봇을 향하여 순차적으로 반송하는 제3 반송 공정과,
상기 챔버 내에서 상기 램프로부터의 광조사에 의하여 상기 복수의 후속 기판을 순차적으로 가열하는 후속 가열 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
A heat treatment method in which heat treatment is performed on a preceding substrate that is processed alone and then heat treatment is sequentially performed on a plurality of subsequent substrates that are processed continuously,
A pre-heating process for heating the pre-heated substrate by irradiating light from a lamp to the pre-heated substrate within the chamber;
A first return process for sequentially returning the plurality of subsequent substrates from the load port to the return robot through a plurality of positions;
A waiting process for a predetermined time for the substrate exchange between the first subsequent substrate and the preceding substrate by the return robot after the first subsequent substrate among the plurality of subsequent substrates reaches the return robot;
During the above waiting process, a second return process for returning the plurality of subsequent substrates from the load port toward the return robot to fill the plurality of positions;
After the above waiting process, an exchange process in which the return robot exchanges the preceding substrate and the first subsequent substrate within the chamber;
A third return process of sequentially returning the preceding substrate from the return robot toward the load port while sequentially returning the plurality of subsequent substrates from the load port toward the return robot;
A subsequent heating process for sequentially heating the plurality of subsequent substrates by light irradiation from the lamp within the chamber.
A heat treatment method characterized by comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 대기 공정에서는, 미리 설정된 일정한 대기 시간이 경과할 때까지 상기 기판 교환을 대기하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
In claim 1,
A heat treatment method characterized in that, in the above waiting process, the substrate exchange is waited for until a preset constant waiting time has elapsed.
청구항 1에 있어서,
상기 대기 공정에서는, 상기 제2 반송 공정에 의하여 상기 복수의 포지션 중 특정 포지션이 메워질 때까지 상기 기판 교환을 대기하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
In claim 1,
A heat treatment method characterized in that, in the above waiting process, the substrate exchange is waited for until a specific position among the plurality of positions is filled by the second return process.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 포지션은, 기판의 방향을 조정하는 얼라인먼트부, 기판의 흠집을 검지하는 흠집 검지부, 및, 기판을 냉각하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
In any one of claims 1 to 3,
A heat treatment method, characterized in that the above plurality of positions include an alignment unit for adjusting the direction of the substrate, a scratch detection unit for detecting scratches on the substrate, and a cooling unit for cooling the substrate.
청구항 4에 있어서,
상기 선행 기판은 더미 기판이며,
상기 선행 가열 공정에서는, 상기 더미 기판에 광을 조사하여 상기 챔버 내를 가열하는 더미 가열 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
In claim 4,
The above preceding substrate is a dummy substrate,
A heat treatment method characterized in that, in the above-mentioned preliminary heating process, a dummy heating treatment is performed by irradiating light onto the dummy substrate to heat the inside of the chamber.
청구항 5에 있어서,
상기 복수의 후속 기판은 더미 기판이며,
상기 선행 가열 공정에서는, 상기 챔버 내를 일정한 보온 온도로 보온하는 웜업 처리를 행하고,
상기 후속 가열 공정에서는, 상기 챔버 내를 목표 온도로 온도 조절하는 컨디셔닝 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
In claim 5,
The above multiple subsequent substrates are dummy substrates,
In the above-mentioned preheating process, a warm-up process is performed to keep the inside of the chamber warm at a constant temperature.
A heat treatment method characterized in that, in the above subsequent heating process, a conditioning treatment is performed to control the temperature inside the chamber to a target temperature.
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