TWI883795B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於提供一種可使基板之處理條件均一之熱處理方法及熱處理裝置。 於處理腔室內中進行先行晶圓之熱處理，於該處理完成之時點，閘閥打開，搬出先行晶圓。之後，閘閥關閉，於鹵素燈點亮之狀態下待機規定時間。藉由自鹵素燈之光照射，可防止待機期間中之處理腔室內之溫度降低。當待機期間結束時，鹵素燈熄滅，閘閥打開，搬入後續晶圓。自閘閥再次關閉而始，進行後續晶圓之熱處理。藉由設置待機期間，即便半導體晶圓之搬送時間長時間化，亦可使半導體晶圓之處理條件均一。

Description

熱處理方法及熱處理裝置

本發明係關於一種藉由朝基板照射光而加熱該基板之熱處理方法及熱處理裝置。於成為處理對象之基板中，例如包含半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、平板顯示器(FPD)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、或太陽能電池用基板等。

於半導體元件之製造製程中，以極短時間加熱半導體晶圓之閃光燈退火(FLA)受到關注。閃光燈退火係藉由使用氙氣閃光燈(以下，於簡稱為「閃光燈」時意指氙氣閃光燈)對半導體晶圓之表面照射閃光，而僅使半導體晶圓之表面以極短時間(數毫秒以下)升溫之熱處理技術。

氙氣閃光燈之放射分光分佈為紫外區至近紅外區，波長較先前之鹵素燈短，與矽之半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。因此，於自氙氣閃光燈朝半導體晶圓照射閃光時，透過光能夠至少使半導體晶圓急速升溫。又，已明確若為數毫秒以下之極短時間之閃光照射，可僅使半導體晶圓之 表面附近選擇性升溫。

如此之閃光燈退火係極短時間之加熱所必須之處理，例如典型的是用於注入半導體晶圓之雜質之活性化。若自閃光燈朝藉由離子注入法注入有雜質之半導體晶圓之表面照射閃光，則可使該半導體晶圓之表面以極短時間升溫至活性化溫度，可不會使雜質深度擴散而僅執行雜質活性化。

於專利文獻1中，曾揭示當自鹵素燈朝收容於腔室內之半導體晶圓進行光照射而預加熱之後，自閃光燈朝該半導體晶圓之表面照射閃光之熱處理裝置。又，於專利文獻1中，曾揭示藉由搬送機器人之一手部自腔室取出先行之加熱處理畢之半導體晶圓，且利用另一手部將未處理之半導體晶圓搬入腔室內進行晶圓更換。

[先前技術文獻]

[專利文獻1]日本特開2020-120078號公報

為了確實地進行晶圓更換，而於先行之半導體晶圓之處理結束之時點，搬送機器人必須保持後續之半導體晶圓並於腔室前待機。因而，先前，於一系列之半導體晶圓之處理流程中，調整製程條件之處理時間，以使腔室中之處理成為限速階段。亦即，以腔室中之處理時間較直至將自載架取出之半導體晶圓搬送至腔室為止所需之時間長之方式進行調整。藉 此，可確實地進行晶圓更換，其結果為於腔室內始終存在半導體晶圓，能夠將腔室內溫度穩定化。

然而，若於半導體晶圓之搬送路徑追加新的處理單元，則自載架至腔室之半導體晶圓之搬送時間變長。如是，破壞腔室中之處理成為限速階段之狀態(以下，將該狀態稱為「腔室限速」)，產生無法進行晶圓更換之情況，產生在腔室內不存在半導體晶圓之時間段。由於當在腔室內不存在半導體晶圓時，亦不進行藉由鹵素燈及閃光燈進行之加熱，故不存在半導體晶圓之時間越長，腔室之溫度越降低。其結果，腔室之溫度就構成批次之複數個半導體晶圓之每一者而不同，產生該等複數個半導體晶圓間之處理結果變得不均一之問題

雖藉由延長製程條件之處理時間，能夠恢復至腔室限速，但變更經由諸多評估而決定之生產製程條件之條件並不容易。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可使基板之處理條件均一之熱處理方法及熱處理裝置。

為了解決上述問題，技術方案1之發明之熱處理方法係藉由朝基板照射光而加熱該基板者，其特徵在於包含：第1加熱工序，其朝在腔室內保持於承受器之第1基板自燈照射光而加熱該第1基板；搬出工序，其於前述第1加熱工序結束之後，藉由搬送機器人自前述腔室搬出前述第1基板；待 機工序，其於前述搬出工序之後，於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機規定時間；搬入工序，其藉由前述搬送機器人將第2基板搬入前述腔室；及第2加熱工序，其朝在前述腔室內保持於前述承受器之前述第2基板自前述燈照射光而加熱前述第2基板。

又，技術方案2之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法者，其中於前述待機工序中，藉由自前述燈之光照射而加熱前述腔室內之氣氛。

又，技術方案3之發明係如技術方案2之發明之熱處理方法者，其中於前述待機工序中，基於前述承受器之測定溫度對前述燈之輸出進行回饋控制。

又，技術方案4之發明係如技術方案2或3之發明之熱處理方法者，其中於加熱前述腔室內之氣氛時，關閉前述腔室之基板搬出搬入口。

又，技術方案5之發明之熱處理裝置係藉由朝基板照射光而加熱該基板者，其特徵在於包含：腔室，其收容基板；承受器，其於前述腔室內保持前述基板；燈，其朝保持於前述承受器之前述基板照射光；搬送機器人，其對於前述腔室進行前述基板之搬入搬出；及控制部，其控制前述燈及前述搬送機器人；且前述控制部以如下方式控制前述搬送機器人：於自前述腔室搬出藉由自前述燈之光照射之加熱處理結束之第1基板之後，於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機規定時間，將第2基板搬入前述腔室。

又，技術方案6之發明係如技術方案5之發明之熱處理裝置者，其中前述燈當於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機之期間，照射光，加熱前述腔室內之氣氛。

又，技術方案7之發明係如技術方案6之發明之熱處理裝置者，其中進一步包含測定前述承受器之溫度之溫度測定部，前述控制部基於前述溫度測定部之測定溫度對前述燈之輸出進行回饋控制。

又，技術方案8之發明係如技術方案6或7之發明之熱處理裝置者，其進一步包含將前述腔室之基板搬出搬入口開閉之閘閥，前述閘閥於加熱前述腔室內之氣氛時關閉前述基板搬出搬入口。

根據技術方案1至4之發明，由於在藉由搬送機器人自腔室搬出第1基板之後，自於在腔室內不存在基板之狀態下待機規定時間後將第2基板搬入腔室，故即便基板之搬送時間長時間化，亦可使基板之處理條件均一。

尤其，根據技術方案2之發明，由於在待機工序中，藉由自燈之光照射加熱腔室內之氣氛，故可防止待機中之腔室內溫度之降低，可使基板之處理條件更均一。

根據技術方案5至8之發明，由於在自腔室搬出加熱處理結束之第1基 板之後，自於在腔室內不存在基板之狀態下待機規定時間後將第2基板搬入腔室，故即便基板之搬送時間長時間化，亦可使基板之處理條件均一。

尤其，根據根據技術方案6之發明，當於在腔室內不存在基板之狀態下待機之期間，照射光而加熱腔室內之氣氛，故而可防止待機中之腔室內溫度之降低，可使基板之處理條件更均一。

3:控制部

4:鹵素燈室

5:閃光燈室

6:處理腔室

7:保持部

10:移載機構

11:移載臂

12:頂銷

13:水平移動機構

14:升降機構

20:端緣部放射溫度計

21:透明窗

25:中央部放射溫度計(中央高溫計)

26:透明窗

41,51:殼體

43,52:反射器

53:燈光放射窗

61:腔室側部

61a,61b,79:貫通孔

62:凹部

63:上側腔室窗

64:下側腔室窗

65:熱處理空間

66:搬送開口部

68,69:反射環

71:基台環

72:連結部

74:承受器

75:保持板

75a:保持面

76:導環

77:支持銷

78:開口部

81:氣體供給孔

82,87:緩衝空間

83:氣體供給管

84,89,192:閥

85:處理氣體供給源

86:氣體排氣孔

88,191:氣體排氣管

100:熱處理裝置

101:轉位器部

110:載入埠

110a:第1載入埠

110b:第2載入埠

110c:第3載入埠

120:交接機器人

120R,120S,150R:箭頭

121:手部

130,140:冷卻部

131:第1冷卻腔室

141:第2冷卻腔室

150:搬送機器人

151a,151b:搬送手部

160:熱處理部

170:搬送腔室

181,182,183,184,185:閘閥

190:排氣機構

230:對準部

231:對準腔室

300:瑕疵檢測部

301:瑕疵檢測腔室

C:載架

CU:箭頭

DC:虛設載架

DW:虛設晶圓

FL:閃光燈

HL:鹵素燈

S1~S8,S11~S22:步驟

t1~t4:時刻

W:半導體晶圓

Y,Z:軸

圖1係顯示本發明之熱處理裝置之俯視圖。

圖2係圖1之熱處理裝置之前視圖。

圖3係顯示熱處理部之構成之縱剖視圖。

圖4係顯示保持部之整體外觀之立體圖。

圖5係承受器之俯視圖。

圖6係承受器之剖視圖。

圖7係移載機構之俯視圖。

圖8係移載機構之側視圖。

圖9係顯示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。

圖10係顯示第1實施形態之晶圓更換之步序之流程圖。

圖11係晶圓更換之時間圖。

圖12係顯示第2實施形態之晶圓更換之步序之流程圖。

以下，一面參照圖式，一面針對本發明之實施形態詳細地說明。以 下，表示相對性或絕對性位置關係之表達(例如「於一方向」、「沿一方向」、「平行」、「正交」、「中心」、「同心」、「同軸」等)如無特別異議，則不僅嚴格地表示其位置關係，亦表示在公差或獲得同程度之功能之範圍內關於角度或距離相對地變位之狀態。又，表示為相等之狀態之表達(例如「同一」「相等」「均質」等)如無特別異議，則不僅表示定量地嚴格相等之狀態，亦表示存在公差或獲得同程度之功能之差之狀態。又，表示形狀之表達(例如，「圓形狀」、「四角形狀」、「圓筒形狀」等)如無特別異議，則不僅於幾何學上嚴格地表示該形狀，亦表示獲得同程度之效果之範圍之形狀，例如可具有凹凸或倒角等。又，「包括」、「備置」、「具備」、「包含」或「具有」構成要素之各表達非為將其他構成要素之存在除外之排他性表達。又，「A、B及C中之至少一者」之表達包含「僅A」、「僅B」、「僅C」、「A、B及C中之任意2個」、「A、B及C之全部」。

<第1實施形態>

首先，針對本發明之熱處理裝置進行說明。圖1係顯示本發明之熱處理裝置100之俯視圖，圖2係其前視圖。熱處理裝置100係對作為基板之圓板形狀之半導體晶圓W照射閃光而加熱該半導體晶圓W之閃光燈退火裝置。成為處理對象之半導體晶圓W之尺寸無特別限定，為例如Φ300mm或450mm。此外，於圖1及以後之各圖中，為了易於理解，根據需要誇張或簡略化畫出各部之尺寸或數目。又，於圖1~圖3之各圖中，為了使該等方向關係明確而附註將Z軸方向設為鉛直方向、將XY平面設為水平面之XYZ正交座標系。

如圖1及圖2所示，熱處理裝置100具備：轉位器部101，其用於將未處理之半導體晶圓W自外部搬入裝置內，且將處理畢之半導體晶圓W搬出至裝置外；轉位器部101，其用於將未處理之半導體晶圓W自外部搬入至裝置內，且將完成處理之半導體晶圓W搬出至裝置外；對準部230，其進行未處理之半導體晶圓W之定位；瑕疵檢測部300，其檢測半導體晶圓W之背面有無瑕疵；2個冷卻部130、140，其等進行加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻；及搬送機器人150，其對於對半導體晶圓W施以閃光加熱處理之熱處理部160以及冷卻部130、140及熱處理部160進行半導體晶圓W之交接。又，熱處理裝置100具備控制部3，該控制部3控制設置於上述之各處理部之動作機構及搬送機器人150，使半導體晶圓W之閃光加熱處理進行。

轉位器部101具備：載入埠110，其將複數個載架C排列而載置；及交接機器人120，其自各載架C取出未處理之半導體晶圓W，且將處理畢之半導體晶圓W收納於各載架C。準確而言，於轉位器部101設置有3個載入埠，載入埠110係包含第1載入埠110a、第2載入埠110b及第3載入埠110c之總稱(於不特別區別3個載入埠之情形下簡稱為載入埠110)。於3個載入埠中之第1載入埠110a及第2載入埠110b載置載架C，該載架C收容有為產品之半導體晶圓W(以下亦簡稱為產品晶圓W)。另一方面，第3載入埠110c係收容有虛設晶圓DW之虛設載架DC專用之載入埠。亦即，於第3載入埠110c僅載置虛設載架DC。典型而言，於第3載入埠110c常時載置收容有複數個虛設晶圓DW之虛設載架DC。

收容有未處理之半導體晶圓W之載架C及虛設載架DC由無人搬送車(AGV、OHT)等搬送並被載置於載入埠110。又，收容有處理畢之半導體晶圓W之載架C及虛設載架DC亦由無人搬送車自載入埠110取走。

又，於載入埠110中，以交接機器人120可對於載架C及虛設載架DC進行任意之半導體晶圓W(或虛設晶圓DW)之出入之方式，將載架C及虛設載架DC構成為能夠如圖2之箭頭CU所示般升降移動。此外，作為載架C及虛設載架DC之形態，除將半導體晶圓W收納於密閉空間之FOUP(front opening unified pod，前開式晶圓傳送盒)外，亦可為SMIF(Standard Mechanical Inter Face，標準機械介面)容器或將收納之半導體晶圓W暴露於外部大氣之OC(open cassette，開放式片盒)。

又，交接機器人120可進行如圖1之箭頭120S所示之滑動移動、及如箭頭120R所示之迴旋動作及升降動作。藉此，交接機器人120對於載架C及虛設載架DC進行半導體晶圓W之出入，且對於對準部230、瑕疵檢測部300及2個冷卻部130、140進行半導體晶圓W之交接。由交接機器人120進行之半導體晶圓W對於載架C(或虛設載架DC)之出入係藉由手部121之滑動移動、及載架C之升降移動而進行。又，交接機器人120與對準部230、瑕疵檢測部300或冷卻部130、140之半導體晶圓W之交接係藉由手部121之滑動移動、及交接機器人120之升降動作而進行。

對準部230係連接於沿著Y軸方向之轉位器部101之側方(+Y側)而設 置。對準部230係使半導體晶圓W在水平面內旋轉並使其朝向適於閃光加熱之方向之處理部。對準部230構成為在作為鋁合金製之殼體之對準腔室231之內部設置有將半導體晶圓W支持為水平姿勢並使其旋轉之機構、及光學地檢測形成於半導體晶圓W之周緣部之缺口或定向平面等之機構等。

半導體晶圓W向對準部230之交接係藉由交接機器人120進行。以晶圓中心位於規定之位置之方式自交接機器人120向對準腔室231交遞半導體晶圓W。於對準部230中，藉由以自轉位器部101接收到之半導體晶圓W之中心部為旋轉中心繞鉛直方向軸使半導體晶圓W旋轉，並光學地檢測缺口等，而調整半導體晶圓W之方向。藉由交接機器人120自對準腔室231取出方向調整結束之半導體晶圓W。

瑕疵檢測部300連接於沿著Y軸方向與對準部230為相反側之轉位器部101之側方(-Y側)而設置。瑕疵檢測部300檢測半導體晶圓W之背面有無瑕疵。此外，半導體晶圓W之主面中進行圖案形成而成為處理對象的是正面，該正面之相反側之面為背面。瑕疵檢測部300於鋁合金製之殼體之瑕疵檢測腔室301之內部，具備拍攝半導體晶圓W之背面之攝像部及藉由對取得之圖像資料進行規定之圖像處理而判定有無瑕疵之判定部等而構成。

半導體晶圓W向瑕疵檢測部300之交接係藉由交接機器人120進行。以晶圓中心位於規定之位置之方式自交接機器人120向瑕疵檢測腔室301交遞半導體晶圓W。於瑕疵檢測部300中，解析拍攝半導體晶圓W之背面而取得之圖像資料，檢測有無瑕疵。瑕疵檢測結束之半導體晶圓W由交接 機器人120自瑕疵檢測腔室301取出。

作為搬送機器人150之半導體晶圓W之搬送空間，設置有收容搬送機器人150之搬送腔室170。在該搬送腔室170之三側連通地連接有熱處理部160之處理腔室6、冷卻部130之第1冷卻腔室131、及冷卻部140之第2冷卻腔室141。

作為熱處理裝置100之主要部分之熱處理部160係對進行預加熱之半導體晶圓W照射來自氙氣閃光燈FL之閃光(flash light)而進行閃光加熱處理之基板處理部。針對該熱處理部160之構成，進一步於後文敘述。

2個冷卻部130、140具備大致同樣之構成。冷卻部130、140分別於鋁合金製之殼體之第1冷卻腔室131、第2冷卻腔室141之內部具備金屬製之冷卻板、及載置於其上表面之石英板(均省略圖示)。該冷卻板藉由帕爾帖元件或恒溫水循環被調溫為常溫(約23℃)。於熱處理部160中經施以閃光加熱處理之半導體晶圓W被搬入第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141且載置於該石英板並被冷卻。

第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141均於轉位器部101與搬送腔室170之間連接於其等兩者。於第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141形設有用於搬入搬出半導體晶圓W之2個開口。第1冷卻腔室131之2個開口中連接於轉位器部101之開口能夠藉由閘閥181而開閉。另一方面，第1冷卻腔室131之連接於搬送腔室170之開口能夠藉由閘閥183而開閉。亦即，第1冷 卻腔室131與轉位器部101經由閘閥181連接，第1冷卻腔室131與搬送腔室170經由閘閥183連接。

當在轉位器部101與第1冷卻腔室131之間進行半導體晶圓W之交接時打開閘閥181。又，當在第1冷卻腔室131與搬送腔室170之間進行半導體晶圓W之交接時打開閘閥183。當關閉閘閥181及閘閥183時，第1冷卻腔室131之內部成為密閉空間。

又，第2冷卻腔室141之2個開口中連接於轉位器部101之開口能夠藉由閘閥182而開閉。另一方面，第2冷卻腔室141之連接於搬送腔室170之開口能夠藉由閘閥184而開閉。亦即，第2冷卻腔室141與轉位器部101經由閘閥182連接，第2冷卻腔室141與搬送腔室170經由閘閥184連接。

當在轉位器部101與第2冷卻腔室141之間進行半導體晶圓W之交接時打開閘閥182。又，當在第2冷卻腔室141與搬送腔室170之間進行半導體晶圓W之交接時打開閘閥184。當關閉閘閥182及閘閥184時，第2冷卻腔室141之內部成為密閉空間。

進而，冷卻部130、140分別具備對第1冷卻腔室131、第2冷卻腔室141供給清潔之氮氣之氣體供給機構及排出腔室內之氣氛之排氣機構。該等氣體供給機構及排氣機構可分2階段切換流量。

設置於搬送腔室170之搬送機器人150可以沿著鉛直方向之軸為中心 如箭頭150R所示般迴旋。搬送機器人150具有包含複數個臂部段之2個連桿機構，於該等2個連桿機構之前端分別設置有保持半導體晶圓W之搬送手部151a、151b。該等搬送手部151a、151b於上下隔以規定之節距而配置，藉由連桿機構可分別獨立地在同一水平方向上直線地滑動移動。又，搬送機器人150藉由使設置有2個連桿機構之基座進行升降移動而在維持離開規定之節距之狀態不變下使2個搬送手部151a、151b進行升降移動。

當搬送機器人150將第1冷卻腔室131、第2冷卻腔室141或熱處理部160之處理腔室6作為交接對方進行半導體晶圓W之交接(出入)時，首先，兩搬送手部151a、151b以與交接對方對向之方式迴旋，之後(或於迴旋之期間)升降移動，任一搬送手部位於與交接對方交接半導體晶圓W之高度。而後，使搬送手部151a(151b)在水平方向上直線地滑動移動並與交接對方進行半導體晶圓W之交接。

搬送機器人150與交接機器人120之半導體晶圓W之交接可經由冷卻部130、140進行。亦即，冷卻部130之第1冷卻腔室131及冷卻部140之第2冷卻腔室141亦作為用於在搬送機器人150與交接機器人120之間交接半導體晶圓W之路徑發揮功能。具體而言，搬送機器人150或交接機器人120中之一者藉由另一者接收交遞至第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之半導體晶圓W而進行半導體晶圓W之交接。藉由搬送機器人150及交接機器人120構成將半導體晶圓W自載架C搬送至熱處理部160之搬送機構。

如上述般，於第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141與轉位器部101之 間分別設置有閘閥181、182。又，於搬送腔室170與第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141之間分別設置有閘閥183、184。再者，於搬送腔室170與熱處理部160之處理腔室6之間設置有閘閥185。當將半導體晶圓W搬送至熱處理裝置100內時，適宜地將該等閘閥開閉。又，亦對搬送腔室170、對準腔室231及瑕疵檢測腔室301自氣體供給部供給氮氣，且其等之內部之氣氛由排氣部予以排氣(均省略圖示)。

其次，針對熱處理部160之構成進行說明。圖3係顯示熱處理部160之構成之縱剖視圖。熱處理部160具備：處理腔室6，其收容半導體晶圓W並進行加熱處理；閃光燈室5，其內置複數個閃光燈FL；及鹵素燈室4，其內置複數個鹵素燈HL。於處理腔室6之上側設置有閃光燈室5，且在下側設置有鹵素燈室4。又，熱處理部160於處理腔室6之內部具備：保持部7，其將半導體晶圓W保持為水平姿勢；及移載機構10，其在保持部7與搬送機器人150之間進行半導體晶圓W之交接。

處理腔室6構成為在筒狀之腔室側部61之上下安裝石英製之腔室窗。腔室側部61具備上下被開口之大致筒形狀，於上側開口安裝上側腔室窗63而將其閉塞，於下側開口安裝下側腔室窗64而將其閉塞。構成處理腔室6之天花板部之上側腔室窗63為由石英形成之圓板形狀構件，作為使自閃光燈FL出射之閃光透過至處理腔室6內之石英窗而發揮功能。又，構成處理腔室6之地板部之下側腔室窗64亦為由石英形成之圓板形狀構件，作為使來自鹵素燈HL之光透過至處理腔室6內之石英窗而發揮功能。

又，於腔室側部61之內側之壁面之上部安裝有反射環68，於下部安裝有反射環69。反射環68、69均形成為圓環狀。上側之反射環68藉由自腔室側部61之上側嵌入而被安裝。另一方面，下側之反射環69係藉由自腔室側部61之下側嵌入並以省略圖示之螺絲固定而安裝。亦即，反射環68、69均係拆裝自如地安裝於腔室側部61者。將處理腔室6之內側空間、亦即由上側腔室窗63、下側腔室窗64、腔室側部61及反射環68、69包圍之空間規定為熱處理空間65。

藉由在腔室側部61安裝反射環68、69，而在處理腔室6之內壁面形成凹部62。亦即，形成有由在腔室側部61之內壁面中之未安裝反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、及反射環69之上端面包圍之凹部62。凹部62在處理腔室6之內壁面沿水平方向形成為圓環狀，圍繞保持半導體晶圓W之保持部7。腔室側部61及反射環68、69由強度及耐熱性優異之金屬材料(例如不銹鋼)形成。

又，於腔室側部61，形設有用於對於處理腔室6進行半導體晶圓W之搬入及搬出之搬送開口部(基板搬出搬入口)66。搬送開口部66能夠藉由閘閥185開閉。搬送開口部66連通地連接於凹部62之外周面。因而，當閘閥185打開搬送開口部66時，能夠自搬送開口部66通過凹部62進行半導體晶圓W向熱處理空間65之搬入及半導體晶圓W自熱處理空間65之搬出。且，當閘閥185關閉搬送開口部66時，處理腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。

進而，於腔室側部61穿設有貫通孔61a及貫通孔61b。於腔室側部61之外壁面之設置有貫通孔61a之部位安裝有端緣部放射溫度計(邊緣高溫計)20。貫通孔61a係用於將自保持於後述之承受器74之半導體晶圓W之下表面放射之紅外光導引至端緣部放射溫度計20之圓筒狀之孔。另一方面，於腔室側部61之外壁面之設置有貫通孔61b之部位安裝有中央部放射溫度計(中央高溫計)25。貫通孔61b係用於將自承受器74放射之紅外光導引至中央部放射溫度計25之圓筒狀之孔。貫通孔61a及貫通孔61b以其貫通方向之軸與保持於承受器74之半導體晶圓W之主面相交之方式，相對於水平方向傾斜地設置。因而，端緣部放射溫度計20及中央部放射溫度計25設置於承受器74之斜下方。於貫通孔61a及貫通孔61b之面向熱處理空間65之側之端部分別安裝有透明窗21及透明窗26，該透明窗21及透明窗26由使端緣部放射溫度計20及中央部放射溫度計25能夠測定之波長區域之紅外光透過之氟化鋇材料構成。

又，於處理腔室6之內壁上部形設有將處理氣體供給至熱處理空間65之氣體供給孔81。氣體供給孔81形設於較凹部62靠上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81經由在處理腔室6之側壁內部形成為圓環狀之緩衝空間82連通地連接於氣體供給管83。氣體供給管83連接於處理氣體供給源85。又，於氣體供給管83之路徑中途介插有閥84。當打開閥84時，自處理氣體供給源85將處理氣體給送至緩衝空間82。流入緩衝空間82之處理氣體以在流體阻力小於氣體供給孔81之緩衝空間82內擴展之方式流動，並自氣體供給孔81向熱處理空間65內供給。作為處理氣體，可使用氮氣(N₂)等惰性氣體、或氫氣(H₂)、氨氣(NH₃)等反應性氣體、或將 其等混合之混合氣體(於本實施形態為氮氣)。

另一方面，於處理腔室6之內壁下部形設有排出熱處理空間65內之氣體之氣體排氣孔86。氣體排氣孔86形設於較凹部62更靠下側位置，並可設置於反射環69。氣體排氣孔86經由在處理腔室6之側壁內部形成為圓環狀之緩衝空間87連通地連接於氣體排氣管88。氣體排氣管88連結於排氣機構190。又，於氣體排氣管88之路徑中途介插有閥89。當打開閥89時，熱處理空間65之氣體自氣體排氣孔86經由緩衝空間87向氣體排氣管88排出。此外，氣體供給孔81及氣體排氣孔86可沿著處理腔室6之周向設置有複數個，亦可為狹槽狀者。又，處理氣體供給源85及排氣機構190可為設置於熱處理裝置100之機構，亦可為設置有熱處理裝置100之工廠之公用設施。

又，於搬送開口部66之前端亦連接有排出熱處理空間65內之氣體之氣體排氣管191。氣體排氣管191經由閥192連接於排氣機構190。藉由打開閥192，而經由搬送開口部66排出處理腔室6內之氣體。

圖4係顯示保持部7之整體外觀之立體圖。保持部7構成為具備：基台環71、連結部72、及承受器74。基台環71、連結部72及承受器74均由石英形成。亦即，保持部7之整體由石英形成。

基台環71係自圓環形狀缺失一部分之圓弧形狀之石英構件。該缺失部分係為了防止後述之移載機構10之移載臂11與基台環71之干涉而設 置。基台環71藉由被載置於凹部62之底面，而被支持於處理腔室6之壁面(參照圖3)。於基台環71之上表面沿該圓環形狀之周向豎立設置有複數個連結部72(於本實施形態中為4個)。連結部72亦為石英之構件，藉由熔接而固著於基台環71。

承受器74係由設置於基台環71之4個連結部72支持。圖5係承受器74之俯視圖。又，圖6係承受器74之剖視圖。承受器74具備保持板75、導環76、及複數個基板支持銷77。保持板75係由石英形成之大致圓形之平板狀構件。保持板75之直徑大於半導體晶圓W之直徑。亦即，保持板75具有大於半導體晶圓W之平面尺寸。

於保持板75之上表面周緣部設置有導環76。導環76係具有較半導體晶圓W之直徑大之內徑之圓環形狀之構件。例如，於半導體晶圓W之直徑為Φ300mm之情形下，導環76之內徑為Φ320mm。導環76之內周設為如自保持板75向上方擴展之錐形面。導環76利用與保持板75同樣之石英形成。導環76可熔接於保持板75之上表面，亦可利用另行加工之銷等固定於保持板75。或，可將保持板75與導環76加工為一體之構件。

保持板75之上表面中較導環76靠內側之區域設為保持半導體晶圓W之平面狀之保持面75a。於保持板75之保持面75a豎立設置有複數個基板支持銷77。於本實施形態中，沿者與保持面75a之外周圓(導環76之內周圓)為同心圓之周向上每30°豎立設置總計12個基板支持銷77。配置12個基板支持銷77之圓之直徑(對向之基板支持銷77間之距離)小於半導體晶圓 W之直徑，若半導體晶圓W之直徑為Φ300mm，則其為Φ270mm~Φ280mm(於本實施形態中為Φ270mm)。各個基板支持銷77由石英形成。複數個基板支持銷77可藉由熔接設置於保持板75之上表面，亦可與保持板75加工為一體。

返回圖4，豎立設置於基台環71之4個連結部72與承受器74之保持板75之周緣部藉由熔接固著。亦即，承受器74與基台環71藉由連結部72固定地連結。藉由此保持部7之基台環71由處理腔室6之壁面支持，而將保持部7安裝於處理腔室6。於將保持部7安裝於處理腔室6之狀態下，承受器74之保持板75成為水平姿勢(法線與鉛直方向一致之姿勢)。亦即，保持板75之保持面75a成為水平面。

搬入處理腔室6之半導體晶圓W以水平姿勢載置於安裝於處理腔室6之保持部7之承受器74之上並被保持。此時，半導體晶圓W由豎立設置於保持板75上之12個基板支持銷77支持而被保持於承受器74。更嚴格而言，12個基板支持銷77之上端部與半導體晶圓W之下表面接觸而支持該半導體晶圓W。由於12個基板支持銷77之高度(自基板支持銷77之上端至保持板75之保持面75a之距離)為均一，故能夠由12個基板支持銷77將半導體晶圓W支持為水平姿勢。

又，半導體晶圓W係由複數個基板支持銷77與保持板75之保持面75a隔以規定之間隔地予以支持。導環76之厚度大於基板支持銷77之高度。因而，藉由導環76防止由複數個基板支持銷77支持之半導體晶圓W之水平 方向之位置偏移。

又，如圖4及圖5所示，於承受器74之保持板75貫通上下地形成有開口部78。開口部78係為了端緣部放射溫度計20(參照圖3)接收自保持於承受器74之半導體晶圓W之下表面放射之放射光(紅外光)而設置。亦即，端緣部放射溫度計20經由開口部78接收自保持於承受器74之半導體晶圓W之下表面放射之光，並測定該半導體晶圓W之溫度。進而，於承受器74之保持板75穿設有後述之移載機構10之頂銷12為了半導體晶圓W之交接而貫通之4個貫通孔79。

圖7係移載機構10之俯視圖。又，圖8係移載機構10之側視圖。移載機構10具備2個移載臂11。移載臂11採用如沿著大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各個移載臂11豎立設置有2個頂銷12。各移載臂11能夠藉由水平移動機構13而轉動。水平移動機構13使一對移載臂11相對於保持部7在進行半導體晶圓W之移載之移載動作位置(圖7之實線位置)、與和保持於保持部7之半導體晶圓W在俯視下不重疊之退避位置(圖7之兩點鏈線位置)之間水平移動。移載動作位置為承受器74之下方，退避位置較承受器74靠外方。作為水平移動機構13可為藉由個別之馬達使各移載臂11分別轉動者，亦可為使用連桿機構藉由1個馬達使一對移載臂11連動地轉動者。

又，一對移載臂11藉由升降機構14與水平移動機構13一起升降移動。若升降機構14使一對移載臂11上升至移載動作位置，則總計4個頂銷12通過穿設於承受器74之貫通孔79(參照圖4、及圖5)，頂銷12之上端自承 受器74之上表面突出。另一方面，若升降機構14使一對移載臂11下降至移載動作位置，並自貫通孔79抽出頂銷12，水平移動機構13以打開一對移載臂11之方式移動，則各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置為保持部7之基台環71之正上方。由於基台環71載置於凹部62之底面，故移載臂11之退避位置為凹部62之內側。此外，於移載機構10之設置有驅動部(水平移動機構13及升降機構14)之部位之附近亦設置有省略圖示之排氣機構，構成為將移載機構10之驅動部周邊之氣氛排出至處理腔室6之外部。

如圖3所示，於處理腔室6中設置有端緣部放射溫度計20及中央部放射溫度計25之2個放射溫度計。端緣部放射溫度計20及中央部放射溫度計25兩者均設置於較保持於承受器74之半導體晶圓W靠下方。端緣部放射溫度計20經由設置於承受器74之缺口即開口部78接收自半導體晶圓W之下表面放射之紅外光，並測定其下表面之溫度。亦即，端緣部放射溫度計20之測定區域為開口部78之內側。另一方面，中央部放射溫度計25之測定區域為承受器74之保持板75之面內。中央部放射溫度計25接收自承受器74放射之紅外光，並測定承受器74之溫度。

設置於處理腔室6之上方之閃光燈室5構成為於殼體51之內側具備：由複數個(於本實施形態中為30個)氙氣閃光燈FL構成之光源、及以覆蓋該光源之上方之方式設置之反射器52。又，於閃光燈室5之殼體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光燈室5之地板部之燈光放射窗53係由石英形成之板狀之石英窗。藉由將閃光燈室5設置於處理腔室6之上方，而燈光放 射窗53與上側腔室窗63相對。閃光燈FL自處理腔室6之上方經由燈光放射窗53及上側腔室窗63朝熱處理空間65照射閃光。

複數個閃光燈FL係分別具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，以各者之長度方向沿著由保持部7保持之半導體晶圓W之主面(亦即沿著水平方向)成為彼此平行之方式排列成平面狀。因而，因閃光燈FL之排列而形成之平面亦為水平面。

氙氣閃光燈FL具備：棒狀之玻璃管(放電管)，其將氙氣封入其內部，並於其兩端部配設有連接於聚光器之陽極及陰極；及觸發電極，其附設於該玻璃管之外周面上。由於氙氣在電性上為絕緣體，故即便於聚光器蓄積電荷，但於通常之狀態下電氣仍不會流經玻璃管內。然而，若對觸發電極施加高電壓而破壞了絕緣，則蓄積於電容器之電瞬間流經玻璃管內，藉由此時之氙氣之原子或分子之激發而放出光於此氙氣閃光燈FL中，由於將預先儲存於聚光器之靜電能量變換為0.1毫秒至100毫秒之極短之光脈衝，故相較於如鹵素燈HL般連續點亮之光源，具有可照射極強之光之特徵。亦即，閃光燈FL係在未達1秒之極短之時間內瞬間發光之脈衝發光燈。此外，閃光燈FL之發光時間可藉由對閃光燈FL進行電力供給之燈電源之線圈常數而調整。

又，反射器52設置為於複數個閃光燈FL之上方覆蓋其等整體。反射器52之基本的功能係將自複數個閃光燈FL出射之閃光反射至熱處理空間65之側。反射器52由鋁合金板形成，藉由噴砂處理對其表面(面向閃光燈 FL之側之面)實以粗面化加工。

設置於處理腔室6之下方之鹵素燈室4於殼體41之內側內置複數個(在本實施形態中為40個)鹵素燈HL。複數個鹵素燈HL自處理腔室6之下方經由下側腔室窗64進行向熱處理空間65之光照射。

圖9係顯示複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。於本實施形態中，在上下2段各配設20個鹵素燈HL。各鹵素燈HL係具有長條之圓筒形狀之棒狀燈。於上段、下段皆為20個之鹵素燈HL以其各自之長度方向沿著保持於保持部7之半導體晶圓W之主面(亦即沿著水平方向)彼此平行之方式排列。因此，上段、下段皆為由鹵素燈HL之排列而形成之平面為水平面。

又，如圖9所示，於上段、下段皆為與周緣部對向之區域之鹵素燈HL之配設密度較與保持於保持部7之半導體晶圓W之中央部對向之區域高。亦即，上下段皆為周緣部之鹵素燈HL之配設節距較燈排列之中央部短。因此，於由自鹵素燈室4之光照射進行之加熱時，可對易於產生溫度降低之半導體晶圓W之周緣部進行更多光量之照射。

又，由上段之鹵素燈HL構成之燈群與由下段之鹵素燈HL構成之燈群排成為格子狀地交叉。亦即，以上段之各鹵素燈HL之長度方向與下段之各鹵素燈HL之長度方向正交之方式配設有共計40個鹵素燈HL。

鹵素燈HL係藉由對配設於玻璃管內部之燈絲通電使燈絲白熱化而使 其發光的燈絲式光源。在玻璃管之內部封入將鹵素元素(碘、溴等)微量導入氮或氬等之惰性氣體之氣體。藉由導入鹵素元素，可抑制燈絲之折損且將燈絲之溫度設為高溫。因此，鹵素燈HL相較於通常之白熾燈具有壽命長且可連續地照射強光之特性。亦即，鹵素燈HL係至少1秒以上連續地發光之連續點亮燈。又，由於鹵素燈HL為棒狀燈故壽命長，藉由使鹵素燈HL沿著水平方向配置而形成向上方之半導體晶圓W之放射效率優異者。

又，於鹵素燈室4之殼體41內亦在2段之鹵素燈HL之下側設置有反射器43(圖3)。反射器43將自複數個鹵素燈HL出射之光反射至熱處理空間65之側。

除上述之構成以外，熱處理部160為了防止因在半導體晶圓W之熱處理時自鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能引起之鹵素燈室4、閃光燈室5及處理腔室6之過度之溫度上升，而具備各種冷卻用之構造。例如，於處理腔室6之壁體設置有水冷卻管(省略圖示)。又，鹵素燈室4及閃光燈室5採用在內部形成氣體流並排熱之空氣冷卻構造。又，亦將空氣供給至上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙，而冷卻閃光燈室5及上側腔室窗63。

控制部3控制設置於熱處理裝置100之上述之各種動作機構。作為控制部3之硬體之構成係與一般之電腦相同。亦即，控制部3具備：作為進行各種運算處理之電路之CPU、作為記憶基本程式之讀出專用之記憶體之ROM、作為記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體之RAM、及預先記憶控制用軟體或資料等之記憶部(例如磁碟、或SSD)。控制部3之CPU藉由執行 規定之處理程式而進行熱處理裝置100之處理。此外，雖然於圖1中在轉位器部101內顯示控制部3，但不限定於此，控制部3可配置於熱處理裝置100內之任意之位置。

其次，針對本發明之熱處理裝置100之處理動作進行說明。首先，針對對於成為產品之半導體晶圓(產品晶圓)W之處理動作進行說明。以下所說明之半導體晶圓W之處理步序係藉由控制部3控制熱處理裝置100之各動作機構而進行。

首先，將未處理之半導體晶圓W以於載架C收容有複數片之狀態載置於轉位器部101之第1載入埠110a或第2載入埠110b。而後，交接機器人120自載架C逐次取出1片未處理之半導體晶圓W，並將其搬入對準部230之對準腔室231。於對準腔室231中，使半導體晶圓W以其中心部為旋轉中心在水平面內繞鉛直方向軸旋轉，藉由光學地檢測缺口等而調整半導體晶圓W之方向。

其次，轉位器部101之交接機器人120自對準腔室231取出方向經調整之半導體晶圓W，並搬入瑕疵檢測部300之瑕疵檢測腔室301。於瑕疵檢測腔室301中，拍攝半導體晶圓W之背面，解析獲得之圖像資料，檢測有無瑕疵。此外，由於針對檢測到之瑕疵之半導體晶圓，當在熱處理部160中照射閃光時有破裂之虞，故可將該半導體晶圓W返回載架C。

其次，交接機器人120自瑕疵檢測腔室301取出半導體晶圓W，並搬 入冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。搬入第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之未處理之半導體晶圓W由搬送機器人150搬出至搬送腔室170。當將未處理之半導體晶圓W自轉位器部101經由第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141移送至搬送腔室170時，第1冷卻腔室131及第2冷卻腔室141作為用於半導體晶圓W之交接之路徑發揮功能。

取出半導體晶圓W之搬送機器人150以朝向熱處理部160之方式迴旋。繼而，搬送機器人150將未處理之半導體晶圓W搬入熱處理部160之處理腔室6。

於藉由鹵素燈HL對搬入處理腔室6之半導體晶圓W進行預加熱後，藉由自閃光燈FL之閃光照射，進行閃光加熱處理。藉由該閃光加熱處理，例如，進行注入半導體晶圓W之雜質之活性化。

於閃光加熱處理結束之後，搬送機器人150自處理腔室6將閃光加熱處理後之半導體晶圓W搬出至搬送腔室170。取出半導體晶圓W之搬送機器人150以自處理腔室6朝向第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141之方式迴旋。

之後，搬送機器人150將加熱處理後之半導體晶圓W搬入冷卻部130之第1冷卻腔室131或冷卻部140之第2冷卻腔室141。此時，該半導體晶圓W於在加熱處理前通過第1冷卻腔室131之情形下在加熱處理後亦被搬入第1冷卻腔室131，於在加熱處理前通過第2冷卻腔室141之情形下在加熱處 理後亦被搬入第2冷卻腔室141。於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141中，進行閃光加熱處理後之半導體晶圓W之冷卻處理。由於自熱處理部160之處理腔室6搬出之時點之半導體晶圓W整體之溫度為較高溫，故於第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141將其冷卻至常溫附近。

於經過規定之冷卻處理時間之後，交接機器人120自第1冷卻腔室131或第2冷卻腔室141搬出冷卻後之半導體晶圓W，並將其返還載架C。若於載架C收容規定片數之處理畢之半導體晶圓W，則自轉位器部101之第1載入埠110a或第2載入埠110b搬出該載架C。

針對熱處理部160之加熱處理繼續進行說明。於進行半導體晶圓W向處理腔室6之搬入前，打開用於給氣之閥84且打開排氣用之閥89、192，而開始對於處理腔室6內之給氣/排氣。當打開閥84時，自氣體供給孔81朝熱處理空間65供給氮氣。又，當打開閥89時，自氣體排氣孔86排出處理腔室6內之氣體。藉此，自處理腔室6內之熱處理空間65之上部供給之氮氣流向下方，並自熱處理空間65之下部排氣。

又，藉由打開閥192，而亦自搬送開口部66排出處理腔室6內之氣體。進而，藉由省略圖示之排氣機構亦排出移載機構10之驅動部周邊之氣氛。此外，於熱處理部160之半導體晶圓W之熱處理時將氮氣持續供給至熱處理空間65，其供給量根據處理步驟而適當變更。

繼而，打開閘閥185並打開搬送開口部66，藉由搬送機器人150經由 搬送開口部66將成為處理對象之半導體晶圓W搬入處理腔室6內之熱處理空間65。搬送機器人150使保持未處理之半導體晶圓W之搬送手部151a(或搬送手部151b)前進至保持部7之正上方位置而停止。而後，藉由移載機構10之一對移載臂11自退避位置朝移載動作位置水平移動而上升，而頂銷12通過貫通孔79自承受器74之保持板75之上表面突出並承接半導體晶圓W。此時，升降銷12上升至較基板支持銷77之上端靠上方。

於將未處理之半導體晶圓W載置於頂銷12後，搬送機器人150使搬送手部151a自熱處理空間65退出，藉由閘閥185關閉搬送開口部66。而後，藉由一對移載臂11下降，而將半導體晶圓W自移載機構10交接至保持部7之承受器74並自下方將其保持為水平姿勢。半導體晶圓W係由豎立設置於保持板75上之複數個基板支持銷77支持並保持於承受器74。又，半導體晶圓W係以成為熱處理之對象之表面為上表面而保持於保持部7。於由複數個基板支持銷77支持之半導體晶圓W之背面(與表面為相反側之主面)與保持板75之保持面75a之間形成有規定之間隔。下降至承受器74之下方之一對移載臂11藉由水平移動機構13退避至退避位置、亦即凹部62之內側。

於藉由保持部7之承受器74自下方將半導體晶圓W保持為水平姿勢後，40個鹵素燈HL同時點亮，開始預加熱(輔助加熱)。自鹵素燈HL出射之鹵素光係透過由石英形成之下側腔室窗64及承受器74自半導體晶圓W之下表面照射。藉由接收來鹵素燈HL之光照射而半導體晶圓W被預加熱而溫度上升。此外，由於移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故 不會成為鹵素燈HL之加熱之障礙。

於進行藉由鹵素燈HL進行之預加熱時，藉由端緣部放射溫度計20測定半導體晶圓W之溫度。亦即，端緣部放射溫度計20接收自保持於承受器74之半導體晶圓W之下表面經由開口部78放射之紅外光，測定升溫中之晶圓溫度。將測定到之半導體晶圓W之溫度傳遞至控制部3。控制部3監視藉由自鹵素燈HL之光照射而升溫之半導體晶圓W之溫度是否達到規定之預加熱溫度T1，且控制鹵素燈HL之輸出。亦即，控制部3基於端緣部放射溫度計20之測定值，以半導體晶圓W之溫度成為預加熱溫度T1之方式對鹵素燈HL之輸出進行回饋控制。預備加熱溫度T1例如為600℃至800℃左右。

於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之後，控制部3將半導體晶圓W暫時維持為該預加熱溫度T1。具體而言，在由端緣部放射溫度計20測定到之半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1之時點，控制部3調整鹵素燈HL之輸出，而將半導體晶圓W之溫度大致維持為預加熱溫度T1。

藉由進行此鹵素燈HL之預加熱，而使半導體晶圓W之整體均一地升溫至預加熱溫度T1。於鹵素燈HL之預加熱之階段，更易於產生散熱之半導體晶圓W之周緣部之溫度較中央部有降低之傾向，但鹵素燈室4之鹵素燈HL之配設密度係較與半導體晶圓W之中央部對向之區域，與周緣部對向之區域高。因此，照射至易於產生散熱之半導體晶圓W之周緣部之光量變多，而可使預加熱階段之半導體晶圓W之面內溫度分佈均一。

於半導體晶圓W之溫度達到預加熱溫度T1且經過規定時間之時點，閃光燈FL朝半導體晶圓W之表面進行閃光照射。此時，自閃光燈FL放射之閃光之一部分直接射往腔室6內，另一部分於暫且由反射器52反射而始射往腔室6內，藉由該等閃光之照射而進行半導體晶圓W之閃光加熱。

由於閃光加熱係藉由自閃光燈FL之閃光(flash光)照射而進行，故可使半導體晶圓W之表面溫度以短時間上升。亦即，自閃光燈FL照射之閃光係預先蓄積於電容器、將靜電能變換為極短之光脈衝、且照射時間為0.1毫秒以上且100毫秒以下程度之極短且強之閃光。而後，藉由自閃光燈FL之閃光照射而被閃光加熱之半導體晶圓W之表面溫度瞬間上升至處理溫度T2，之後表面溫度急速下降。處理溫度T2例如為1000℃以上。如此，於閃光加熱中可將半導體晶圓W之表面溫度以極短時間升降。因而，例如，可抑制由注入半導體晶圓W之雜質之熱所致之擴散，且同時進行該雜質之活性化。

於閃光加熱處理結束之後，在經過規定時間後鹵素燈HL熄滅。藉此，半導體晶圓W自預加熱溫度T1急速降溫。降溫中之半導體晶圓W之溫度係由端緣部放射溫度計20測定，且其測定結果被傳遞至控制部3。控制部3監視半導體晶圓W之溫度是否自端緣部放射溫度計20之測定結果降溫至規定溫度。且，於半導體晶圓W之溫度降溫至規定溫度以下後，藉由移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置朝移載動作位置水平移動並上升，頂銷12自承受器74之上表面突出而自承受器74承接熱處理後之半導 體晶圓W。繼而，打開由閘閥185關閉之搬送開口部66，藉由搬送機器人150之搬送手部151b(或搬送手部151a)搬出載置於頂銷12上之處理後之半導體晶圓W。搬送機器人150使搬送手部151b前進至由頂銷12頂起之半導體晶圓W之正下方位置而停止。而後，藉由一對移載臂11下降，而將閃光加熱後之半導體晶圓W交遞並載置於搬送手部151b。之後，搬送機器人150使搬送手部151b自處理腔室6退出並搬出處理後之半導體晶圓W。

於本實施形態中，將自載置於載入埠110之載架C傳出之半導體晶圓W經由對準部230中之方向調整及瑕疵檢測部300中之瑕疵檢測而搬動至熱處理部160之處理腔室6。因而，與如例如專利文獻1所揭示之先前之構成進行比較，自載架C至處理腔室6之半導體晶圓W之搬送時間以瑕疵檢測部300中之處理時間之份額長時間化。其結果，若於先前，於處理腔室6中使用搬送機器人150之搬送手部151a及搬送手部151b進行熱處理後之半導體晶圓W與未處理之半導體晶圓W之調換，結果為產生因半導體晶圓W之搬送時間之長時間化而無法進行晶圓更換之情況。亦即，有時於在處理腔室6中先行之半導體晶圓(第1基板)W1之熱處理結束之時點，因搬送時間之長時間化而後續之未處理之半導體晶圓(第2基板)W2未到達處理腔室6。

因而，於本實施形態中如以下般進行先行之半導體晶圓W1(以下為「先行晶圓W1」)與後續之半導體晶圓W2(以下為「後續晶圓W2」)之更換。圖10係顯示第1實施形態之晶圓更換之步序之流程圖。又，圖11係晶圓更換之時間圖。

首先，於熱處理部160之處理腔室6內進行先行晶圓W1之熱處理(步驟S1)。處理腔室6之對於先行晶圓W1之熱處理係如上述般，依照預先製作完成之製程條件進行。因此，處理腔室6之先行晶圓W1之熱處理時間如由製程條件規定般。此外，製程條件規定對於半導體晶圓W之熱處理之處理步序及處理條件。

於在處理腔室6中由製程條件規定之對於先行晶圓W1之熱處理完成之時刻t1，具體而言，於自頂銷12上升並承接加熱後之先行晶圓W1後經過規定時間之時點，閘閥185打開搬送開口部66(步驟S2)。此外，自頂銷12上升起之規定時間係用於使加熱後立即為高溫之先行晶圓W1降溫至搬送機器人150可接觸之程度之時間。

於閘閥185打開之後，於時刻t2，搬送機器人150藉由搬送手部151b自處理腔室6搬出先行晶圓W1(步驟S3)。此時，無論另一搬送手部151a是否保持未處理之後續晶圓W2，搬送機器人150均進行後續晶圓W2之搬入。亦即，於時刻t2之時點，進行先行晶圓W1與後續晶圓W2之同時更換。

於搬出先行晶圓W1之後，於在處理腔室6內不存在半導體晶圓W之狀態下，開始規定時間之待機(步驟S4及步驟S5)。於第1實施形態中，在待機期間中，熱處理部160之各機構停止動作。亦即，於待機期間中，閃光燈FL及鹵素燈HL均熄滅。惟，可進行氮氣向處理腔室6之供給。又， 設置於熱處理裝置100之熱處理部160以外之機構於待機期間中亦可繼續動作。例如，交接機器人120及搬送機器人150於待機期間中亦可進行動作。又，於第1實施形態中，在待機期間中中，閘閥185亦可維持打開之狀態不變。

於經過規定之待機時間之時刻t3，搬送機器人150藉由搬送手部151a將後續晶圓W2搬入處理腔室6內(步驟S6)。藉此，待機期間結束，將先行晶圓W1與後續晶圓W2空開一定間隔而更換。此外，自時刻t2至時刻t3之待機時間例如為15秒。該待機時間係作為裝置參數而預先設定，例如儲存於控制部3之記憶部。

其次，於搬送機器人150使空的搬送手部151a自處理腔室6退出之後，閘閥185關閉搬送開口部66(步驟S7)。繼而，於時刻t4，在處理腔室6內開始後續晶圓W2之熱處理(步驟S8)。對於後續晶圓W2之熱處理與對於先行晶圓W1之熱處理相同，依照上述之製程條件進行。

於第1實施形態中，在自處理腔室6搬出熱處理結束之先行晶圓W1時，在一定時間待機之後搬入後續晶圓W2，而非同時將後續晶圓W2搬入處理腔室6。藉此，將自開始先行晶圓W1之熱處理起至開始後續晶圓W2之熱處理之前之時間、換言之針對先行晶圓W1之週期時間延長為由製程條件規定之處理時間ta(例如60秒)與上述之待機時間tb(例如15秒)之合計ta+tb。這意味著將先行晶圓W1之處理時間延長待機時間tb，假想地設為ta+tb。此外，即便將先行晶圓W1於時刻t2維持收容於處理腔室6內之狀 態不變而不搬出，於時刻t3自處理腔室6搬出並進行與後續晶圓W2之晶圓更換，亦將處理時間設為ta+tb。然而，若將熱處理結束之半導體晶圓W設為收容於高溫之處理腔室6內不變，則對半導體晶圓W之特性造成影響，故而如由製程條件規定般於時刻t2自處理腔室6搬出先行晶圓W1。

藉由將處理時間設為ta+tb，而即便因利用瑕疵檢測部300進行瑕疵檢測，而自載架C至處理腔室6之半導體晶圓W之搬送時間長時間化，假想地延長之半導體晶圓W之處理時間亦較該搬送時間長。其結果，可維持處理腔室6中之處理成為限速階段之腔室限速，於應搬入後續晶圓W2之預定之時刻t3確實地將後續晶圓W2搬入處理腔室6。

於第1實施形態中，由於在待機期間中處理腔室6內之溫度降低，故較於時刻t2搬出先行晶圓W1時之處理腔室6內之溫度，於時刻t3搬入後續晶圓W2時之處理腔室6內之溫度為低。然而，針對批次之所有半導體晶圓W(嚴格而言為第2片以後)，由於自搬出先行晶圓W1起至搬入後續晶圓W2之前之時間(=待機時間tb)為一定，故溫度降低之程度亦為一定，半導體晶圓W之處理條件可設為均一。

總而言之，於第1實施形態中，從自處理腔室6搬出先行晶圓W1起設定一定之待機時間，於該待機時間經過時點將後續晶圓W2搬入處理腔室6，將針對先行晶圓W1之處理時間假想地延長，藉此，維持腔室限速。由於待機時間為裝置參數，故無須變更製程條件之處理時間。亦即，可於不變更製程條件下，使半導體晶圓W之處理條件均一。

<第2實施形態>

其次，針對本發明之第2實施形態進行說明。第2實施形態之熱處理裝置100及熱處理部160之構成與第1實施形態相同。又，第2實施形態之對於半導體晶圓W之加熱處理之步序亦與第1實施形態相同。於第2實施形態中，在晶圓更換時之待機期間中加熱處理腔室6內之氣氛。

圖12係顯示第2實施形態之晶圓更換之步序之流程圖。自步驟S11至步驟S13之處理與第1實施形態(圖10)之自步驟S1至步驟S3之處理相同。亦即，於熱處理部160之處理腔室6內進行先行晶圓W1之熱處理(步驟S11)，於該處理完成之時點，閘閥185打開搬送開口部66(步驟S12)。繼而，搬送機器人150藉由搬送手部151b自處理腔室6搬出先行晶圓W1(步驟S13)。

於第2實施形態中，在搬出先行晶圓W1之後，閘閥185暫且關閉搬送開口部66(步驟S14)。而後，鹵素燈HL點亮(步驟S15)，開始規定時間之待機(步驟S16及步驟S17)。於第2實施形態中，在點亮鹵素燈HL之狀態下待機。自鹵素燈HL照射之光直接、或自被承受器74等吸收後間接加熱處理腔室6內之氣氛。亦即，於第2實施形態中，在規定時間之待機期間中藉由自鹵素燈HL之光照射而加熱處理腔室6內之氣氛。此外，可於待機期間中進行氮氣向處理腔室6之供給。

控制部3基於由中央部放射溫度計25測定到之承受器74之溫度測定 值，以承受器74之溫度成為目標值之方式，對鹵素燈HL之輸出進行回饋控制(閉環控制)，。例如，預先製作並記憶表示承受器74之溫度與處理腔室6內之氣氛溫度之相關關係之相關表，控制部3只要以搬出先行晶圓W1時之氣氛溫度與搬入後續晶圓W2時之氣氛溫度相等之方式，對鹵素燈HL之輸出進行回饋控制即可。亦即，於待機期間中，控制部3只要以維持搬出先行晶圓W1時之氣氛溫度之方式，對鹵素燈HL之輸出進行回饋控制即可。

於經過規定之待機時間時，鹵素燈HL熄滅(步驟S18)，閘閥185打開搬送開口部66(步驟S19)。之後之自步驟S20至步驟S22之處理與第1實施形態之自步驟S6至步驟S8之處理相同。亦即，搬送機器人150藉由搬送手部151a將後續晶圓W2搬入處理腔室6內(步驟S20)。藉此，於第2實施形態中，亦將先行晶圓W1與後續晶圓W2空開一定間隔而更換。而且，於搬送機器人150使空的搬送手部151a自處理腔室6退出之後，閘閥185關閉搬送開口部66(步驟S21)，於處理腔室6內開始後續晶圓W2之熱處理(步驟S22)。

於第2實施形態中，亦與第1實施形態同樣，從自處理腔室6搬出先行晶圓W1後待機一定時間，在該待機期間之結束後將後續晶圓W2搬入處理腔室6，將針對先行晶圓W1之處理時間假想地延長，藉此，維持腔室限速。而且，於第2實施形態中，在待機期間中藉由自鹵素燈HL之光照射而加熱處理腔室6內之氣氛，藉此，將處理腔室6內之溫度維持為搬出先行晶圓W1時之溫度。

因此，與在搬出先行晶圓W1同時搬入後續晶圓W2相同，搬入後續晶圓W2時之處理腔室6內之溫度與搬出先行晶圓W1時之處理腔室6內之溫度相等。用於製作上述之製程條件之事前評估之前提為藉由進行先行晶圓W1與後續晶圓W2之同時更換，而搬出先行晶圓W1時之處理腔室6內之溫度與搬入後續晶圓W2時之處理腔室6內之溫度相等。因此，如第2實施形態般，針對批次之所有半導體晶圓W，可與事前之評估之條件相符。

又，針對批次之所有半導體晶圓W，搬入處理腔室6時之處理腔室6內之溫度相等，可使半導體晶圓W之處理條件均一。進而，於第2實施形態中，藉由當於處理腔室6內不存在半導體晶圓W之待機期間中亦自鹵素燈HL進行光照射，而防止處理腔室6內之溫度降低。亦即，即便半導體晶圓W之搬送時間長時間化，亦不會使處理腔室6內之溫度降低，可使半導體晶圓W之處理條件更均一。

又，於第2實施形態中，在待機期間中在閘閥185關閉搬送開口部66之狀態下進行藉由自鹵素燈HL之光照射進行之加熱。因而，可提高鹵素燈HL之加熱效率。又，藉由閘閥185關閉搬送開口部66，可防止自鹵素燈HL照射、於處理腔室6之內部經反射之光自搬送開口部66漏出。

<變化例>

以上，針對本發明之實施形態進行了說明，但本發明只要不脫離其旨趣，除上述內容以外還可進行各種變更。例如，於第1實施形態中在待 機期間中打開閘閥185，但可取代其，於待機期間中關閉閘閥185。反之，於第2實施形態中在待機期間中關閉閘閥185，但可取代其，於待機期間中打開閘閥185。不過，於點亮鹵素燈HL之第2實施形態中，基於提高加熱效率及安全性之觀點，較佳為於待機期間中關閉閘閥185。

又，於第2實施形態中，若能夠將虛設晶圓DW搬入搬送機器人150，則可於待機期間中將虛設晶圓DW保持於承受器74，進行自鹵素燈HL之光照射。虛設晶圓DW係與成為產品之半導體晶圓W同樣之圓板形狀之矽晶圓，具有與半導體晶圓W同樣之尺寸及形狀。如此，虛設晶圓DW吸收自鹵素燈HL照射之光而升溫，藉由自該升溫之虛設晶圓DW之熱傳導，可更高效率地加熱處理腔室6內之氣氛。

又，於第2實施形態中控制部3對鹵素燈HL之輸出進行回饋控制，但可取代其，對鹵素燈HL之輸出進行開環控制。於進行開環控制之情形下，可將鹵素燈HL之輸出設為低輸出，以不致使處理腔室6內之氣氛溫度變得過高(若處理腔室6內之溫度變得過高，則將後續晶圓W2搬入較事前評估為高溫之處理腔室6，半導體晶圓W之處理條件反而變得不均一)。

又，於上述實施形態中，在閃光燈室5具備30個閃光燈FL，但不限定於此，閃光燈FL之個數可設為任意之數目。又，閃光燈FL不限定於氙氣閃光燈，可為氪氣閃光燈。又，鹵素燈室4所具備之鹵素燈HL之個數亦不限定於40個，可設為任意之數目。

又，於上述實施形態中，係使用燈絲方式之鹵素燈HL作為連續發光1秒以上之連續點亮燈來進行半導體晶圓W之預加熱，但不限定於此，可取代鹵素燈HL而使用放電型之弧形燈(例如氙氣弧形燈)或LED燈作為連續點亮燈來進行預加熱。

S11~S22:步驟

Claims (10)

1. 一種熱處理方法，其特徵在於係藉由朝基板照射光而加熱該基板者，且包含： 第1加熱工序，其朝在腔室內保持於承受器之第1基板自燈照射光而加熱該第1基板； 搬出工序，其於前述第1加熱工序結束之後，藉由搬送機器人自前述腔室搬出前述第1基板； 待機工序，其於前述搬出工序之後，於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機預先設定之一定時間； 搬入工序，其藉由前述搬送機器人將第2基板搬入前述腔室；及 第2加熱工序，其朝在前述腔室內保持於前述承受器之前述第2基板自前述燈照射光而加熱前述第2基板。
2. 如請求項1之熱處理方法，其中 於前述待機工序中，藉由自前述燈之光照射而加熱前述腔室內之氣氛。
3. 如請求項2之熱處理方法，其中 於前述待機工序中，基於前述承受器之測定溫度，對前述燈之輸出進行回饋控制。
4. 如請求項2或3之熱處理方法，其中 於加熱前述腔室內之氣氛時，關閉前述腔室之基板搬出搬入口。
5. 一種熱處理方法，其特徵在於係藉由朝基板照射光而加熱該基板者，且包含： 第1加熱工序，其朝在腔室內保持於承受器之第1基板自燈照射光而加熱該第1基板； 搬出工序，其於前述第1加熱工序結束之後，藉由搬送機器人自前述腔室搬出前述第1基板； 待機工序，其於前述搬出工序之後，於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機規定時間； 搬入工序，其藉由前述搬送機器人將第2基板搬入前述腔室；及 第2加熱工序，其朝在前述腔室內保持於前述承受器之前述第2基板自前述燈照射光而加熱前述第2基板；且 於前述待機工序中，藉由自前述燈之光照射而加熱前述腔室內之氣氛， 於前述待機工序中，基於前述承受器之測定溫度，對前述燈之輸出進行回饋控制， 於前述待機工序中，於前述搬出工序搬出前述第1基板時之前述腔室內之溫度與於前述搬入工序搬入前述第2基板時之前述腔室內之溫度相等。
6. 一種熱處理裝置，其特徵在於係藉由朝基板照射光而加熱該基板者，且包含： 腔室，其收容基板； 承受器，其於前述腔室內保持前述基板； 燈，其朝保持於前述承受器之前述基板照射光； 搬送機器人，其對於前述腔室進行前述基板之搬入搬出；及 控制部，其控制前述燈及前述搬送機器人；且 前述控制部以如下方式控制前述搬送機器人：於自前述腔室搬出由自前述燈之光照射之加熱處理結束之第1基板之後，於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機預先設定之一定時間，將第2基板搬入前述腔室。
7. 如請求項6之熱處理裝置，其中 前述燈當於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機之期間，照射光，加熱前述腔室內之氣氛。
8. 如請求項7之熱處理裝置，其 進一步包含測定前述承受器之溫度之溫度測定部；且 前述控制部基於前述溫度測定部之測定溫度，對前述燈之輸出進行回饋控制。
9. 如請求項7或8之熱處理裝置，其 進一步包含將前述腔室之基板搬出搬入口開閉之閘閥；且 前述閘閥於加熱前述腔室內之氣氛時，關閉前述基板搬出搬入口。
10. 一種熱處理裝置，其特徵在於係藉由朝基板照射光而加熱該基板者，且包含： 腔室，其收容基板； 承受器，其於前述腔室內保持前述基板； 燈，其朝保持於前述承受器之前述基板照射光； 搬送機器人，其對於前述腔室進行前述基板之搬入搬出； 控制部，其控制前述燈及前述搬送機器人；及 溫度測定部，其測定前述承受器之溫度；且 前述控制部以如下方式控制前述搬送機器人：於自前述腔室搬出由自前述燈之光照射之加熱處理結束之第1基板之後，於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機規定時間，將第2基板搬入前述腔室， 前述燈當於在前述腔室內不存在基板之狀態下待機之期間，照射光，加熱前述腔室內之氣氛， 前述控制部基於前述溫度測定部之測定溫度，對前述燈之輸出進行回饋控制， 搬出前述第1基板時之前述腔室內之溫度與搬入前述第2基板時之前述腔室內之溫度相等。