JP2017017277A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

熱処理装置および熱処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017017277A
JP2017017277A JP2015135256A JP2015135256A JP2017017277A JP 2017017277 A JP2017017277 A JP 2017017277A JP 2015135256 A JP2015135256 A JP 2015135256A JP 2015135256 A JP2015135256 A JP 2015135256A JP 2017017277 A JP2017017277 A JP 2017017277A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
heat treatment
semiconductor wafer
gas
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015135256A
Other languages
English (en)
Inventor
英昭 谷村
Hideaki TANIMURA
英昭 谷村
郁 松尾
Ikumi Matsuo
郁 松尾
和彦 布施
Kazuhiko Fuse
和彦 布施
加藤　慎一
Shinichi Kato
慎一 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP2015135256A priority Critical patent/JP2017017277A/ja
Priority to TW105118624A priority patent/TWI625791B/zh
Priority to US15/183,893 priority patent/US9799517B2/en
Priority to CN201610528458.3A priority patent/CN106340474A/zh
Publication of JP2017017277A publication Critical patent/JP2017017277A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
    • H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
    • H10P32/17—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material
    • H10P32/171—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material being group IV material
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
    • H10P32/14—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers within a single semiconductor body or layer in a solid phase; between different semiconductor bodies or layers, both in a solid phase
    • H10P32/1404—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers within a single semiconductor body or layer in a solid phase; between different semiconductor bodies or layers, both in a solid phase using predeposition followed by drive-in of impurities into the semiconductor surface, e.g. predeposition from a gaseous phase
    • H10P32/1406—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers within a single semiconductor body or layer in a solid phase; between different semiconductor bodies or layers, both in a solid phase using predeposition followed by drive-in of impurities into the semiconductor surface, e.g. predeposition from a gaseous phase by ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431—Apparatus for thermal treatment
    • H10P72/0434—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431—Apparatus for thermal treatment
    • H10P72/0436—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

【課題】チャンバー内の汚染を低減することができる熱処理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】チャンバー６内にてサセプター７４によって保持される半導体ウェハーＷの下面にハロゲンランプＨＬから光照射を行って予備加熱した後、上面にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を行う。ガス供給源８５から送給された処理ガスをヒータ２２によって加熱してチャンバー６内に供給する。また、流量調整バルブ２１によってチャンバー６内に供給する処理ガスの流量を増加する。チャンバー６内に高温の処理ガスを大流量で供給してそのガス流を形成することにより、加熱処理時に半導体ウェハーＷの膜から放散された汚染物質をチャンバー６外に排出してチャンバー６内の汚染を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置および熱処理方法に関する。
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。
そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。
このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置として、特許文献１，２には、半導体ウェハーの表面側にフラッシュランプ等のパルス発光ランプを配置し、裏面側にハロゲンランプ等の連続点灯ランプを配置し、それらの組み合わせによって所望の熱処理を行うものが開示されている。特許文献１，２に開示の熱処理装置においては、ハロゲンランプ等によって半導体ウェハーをある程度の温度まで予備加熱し、その後フラッシュランプからのパルス加熱によって所望の処理温度にまで昇温している。
特開昭６０−２５８９２８号公報 特表２００５−５２７９７２号公報
フラッシュランプアニールの処理対象となる半導体ウェハーにはレジスト膜等の種々の膜が形成されていることもある。このような膜付きの半導体ウェハーに対してフラッシュ光を照射して加熱処理を行うと、半導体ウェハーを収容するチャンバーの内壁やサセプター等のチャンバー内の構造物が汚染されることがある。これは、半導体ウェハーに成膜されている各種膜がフラッシュ加熱により燃焼することによって、チャンバー内の構造物に炭素系の汚染物質が付着することが原因であると推定される。
チャンバー内構造物が汚染されると、それ自体が後続の半導体ウェハーに対する汚染源となる。また、光照射時にはチャンバーの内壁面にて反射された光も半導体ウェハーに照射されるのであるが、チャンバーの内壁面が汚染されると、汚染箇所では反射率が低下するため、光照射時の半導体ウェハーの面内温度分布が不均一となる。そうすると、フラッシュ加熱処理の処理結果に影響を与えるとともに、半導体ウェハーに不均一な温度分布に起因した反りが生じるという問題も発生する。さらに、特許文献１，２に開示されるように、半導体ウェハーの両面にランプを配置している場合には、サセプターが汚染されると、光の透過率が低下するという問題も生じる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバー内の汚染を低減することができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて基板を支持するサセプターと、前記サセプターに支持された基板に光を照射する光照射部と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部から前記チャンバーに供給される前記処理ガスを加熱するガス加熱部と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記ガス加熱部は、前記チャンバー内に供給される前記処理ガスが１００℃以上となるように前記処理ガスを加熱することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記処理ガスは、窒素、酸素またはアルゴンであることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記ガス供給部から前記チャンバーに供給される前記処理ガスの流量を増加する流量増加部をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記光照射部は、前記チャンバーの一方側から基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプを含むことを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記光照射部は、前記チャンバーの他方側から基板に光を照射するハロゲンランプをさらに含むことを特徴とする。
また、請求項７の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、チャンバー内のサセプターにて基板を支持する支持工程と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給工程と、前記サセプターに支持された基板に光を照射する光照射工程と、を備え、前記ガス供給工程は、前記チャンバーに供給する前記処理ガスを加熱するガス加熱工程を含むことを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る熱処理方法において、前記ガス加熱工程では、前記チャンバー内に供給される前記処理ガスが１００℃以上となるように前記処理ガスを加熱することを特徴する。
また、請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明に係る熱処理方法において、前記処理ガスは、窒素、酸素またはアルゴンであることを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項７から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ガス供給工程は、前記チャンバーに供給する前記処理ガスの流量を増加する流量増加工程を含むことを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項７から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記光照射工程では、前記チャンバーの一方側からフラッシュランプによって基板にフラッシュ光を照射することを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る熱処理方法において、前記光照射工程では、さらに前記チャンバーの他方側からハロゲンランプによって基板に光を照射することを特徴とする。
請求項１から請求項６の発明によれば、チャンバーに供給される処理ガスを加熱するため、チャンバー内に高温の処理ガス流が形成され、加熱処理時に基板から放散された汚染物質をチャンバー外に排出してチャンバー内の汚染を低減することができる。
特に、請求項４の発明によれば、チャンバーに供給される処理ガスの流量を増加するため、汚染物質をより効果的にチャンバー外に排出することができる。
請求項７から請求項１２の発明によれば、チャンバーに供給する処理ガスを加熱するため、チャンバー内に高温の処理ガス流が形成され、加熱処理時に基板から放散された汚染物質をチャンバー外に排出してチャンバー内の汚染を低減することができる。
特に、請求項１０の発明によれば、チャンバーに供給する処理ガスの流量を増加するため、汚染物質をより効果的にチャンバー外に排出することができる。
本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。 保持部の全体外観を示す斜視図である。 保持部を上面から見た平面図である。 保持部を側方から見た側面図である。 移載機構の平面図である。 移載機構の側面図である。 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置１は、基板として円板形状の半導体ウェハーＷに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。熱処理装置１に搬入される前の半導体ウェハーＷには不純物が注入されており、熱処理装置１による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、を備える。チャンバー６の上側にフラッシュ加熱部５が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部４が設けられている。また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と装置外部との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６内に加熱された処理ガスを供給する機構を備える。さらに、熱処理装置１は、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。
チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部６１は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射されたフラッシュ光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部４からの光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。
また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。
チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。
チャンバー側部６１および反射リング６８，６９は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。また、反射リング６８，６９の内周面は電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。
また、チャンバー側部６１には、チャンバー６に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（炉口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、ゲートバルブ１８５によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は凹部６２の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を閉鎖するとチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガスを供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。ガス供給管８３はガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中にはバルブ８４、流量調整バルブ２１およびヒータ２２が介挿されている。ガス供給源８５が供給する処理ガスの種類は特に限定されるものではなく、処理目的に応じて適宜に選択されるものであるが、例えば、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス、または、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）、オゾン（Ｏ３）、アンモニア（ＮＨ３）などの反応性ガスを用いることができる。
バルブ８４が開放されると、ガス供給源８５から緩衝空間８２に処理ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。ガス供給管８３を流れて熱処理空間６５に供給される処理ガスの流量は流量調整バルブ２１によって規定される。すなわち、ガス供給源８５およびバルブ８４がチャンバー６内に処理ガスを供給するガス供給部に相当し、流量調整バルブ２１がチャンバー６に供給される処理ガスの流量を増加する流量増加部に相当する。なお、流量増加部としては、流量調整バルブ２１に代えてマスフローコントローラを用いるようにしても良い。
ヒータ２２は、ガス供給管８３を流れる処理ガスを加熱する。ヒータ２２によって加熱された処理ガスがガス供給孔８１から熱処理空間６５に供給される。すなわち、ヒータ２２がチャンバー６に供給される処理ガスを加熱するガス加熱部に相当する。
一方、チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気部１９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、チャンバー６の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、ガス供給源８５および排気部１９０は、熱処理装置１に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１が設置される工場のユーティリティであっても良い。
また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気部１９０に接続されている。バルブ１９２を開放することによって、搬送開口部６６を介してチャンバー６内の気体が排気される。
図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。また、図３は保持部７を上面から見た平面図であり、図４は保持部７を側方から見た側面図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。
基台リング７１は円環形状の石英部材である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図１参照）。円環形状を有する基台リング７１の上面に、その周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。なお、基台リング７１の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。
平板状のサセプター７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。サセプター７４は石英にて形成された略円形の平板状部材である。サセプター７４の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、サセプター７４は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。サセプター７４の上面には複数個（本実施形態では５個）のガイドピン７６が立設されている。５個のガイドピン７６はサセプター７４の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。５個のガイドピン７６を配置した円の径は半導体ウェハーＷの径よりも若干大きい。各ガイドピン７６も石英にて形成されている。なお、ガイドピン７６は、サセプター７４と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター７４に溶接等によって取り付けるようにしても良い。
基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプター７４の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されており、保持部７は石英の一体成形部材となる。このような保持部７の基台リング７１がチャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７がチャンバー６に装着される。保持部７がチャンバー６に装着された状態においては、略円板形状のサセプター７４は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー６に装着された保持部７のサセプター７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーＷは、５個のガイドピン７６によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン７６の個数は５個に限定されるものではなく、半導体ウェハーＷの位置ずれを防止できる数であれば良い。
また、図２および図３に示すように、サセプター７４には、上下に貫通して開口部７８および切り欠き部７７が形成されている。切り欠き部７７は、熱電対を使用した接触式温度計１３０のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部７８は、放射温度計１２０がサセプター７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。さらに、サセプター７４には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。
図５は、移載機構１０の平面図である。また、図６は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。
また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプター７４に穿設された貫通孔７９（図２，３参照）を通過し、リフトピン１２の上端がサセプター７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー６の外部に排出されるように構成されている。
図１に戻り、チャンバー６の上方に設けられたフラッシュ加熱部５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２と、を備えて構成される。また、フラッシュ加熱部５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。フラッシュ加熱部５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部５がチャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３が上側チャンバー窓６３と相対向することとなる。フラッシュランプＦＬはチャンバー６の上方からランプ光放射窓５３および上側チャンバー窓６３を介して熱処理空間６５にフラッシュ光を照射して半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱する。
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。
キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。
また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。
チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４の内部には複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬが内蔵されている。ハロゲン加熱部４は、複数のハロゲンランプＨＬによってチャンバー６の下方から下側チャンバー窓６４を介して熱処理空間６５への光照射を行って半導体ウェハーＷを加熱する光照射部である。ハロゲン加熱部４は、サセプター７４に支持された半導体ウェハーＷの下面に石英のサセプター７４を透過してハロゲン光を照射する。
図７は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。
また、図７に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。
また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向と下段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向とが直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプＨＬは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。
また、制御部３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１における処理が進行する。
次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置１によるフラッシュ光照射加熱処理（アニール）により実行される。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することにより進行する。
まず、給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９，１９２が開放されてチャンバー６内に対する給排気が開始される。バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に処理ガスが供給される。本実施形態においては、処理ガスとして窒素がガス供給源８５からチャンバー６内に供給される。チャンバー６内に供給される窒素の流量は流量調整バルブ２１によって規定されており、本実施形態では５０Ｌ／分〜６０Ｌ／分とされる。
また、ヒータ２２がガス供給管８３を通過する窒素を加熱する。本実施形態においては、ヒータ２２はガス供給管８３を通過する窒素を３５０℃に加熱する。但し、３５０℃はヒータ２２が設置されている部位における窒素の温度である。ヒータ２２によって３５０℃に加熱された窒素がガス供給孔８１からチャンバー６内に供給される時点では、約２００℃となっている。これは、ガス供給管８３などのガス通過経路によって窒素ガスから熱が奪われるためである。
また、給気とともにバルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６からチャンバー６内の気体が排気される。ガス供給孔８１から給気を行いつつガス排気孔８６から排気を行うことにより、チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された高温の窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。このようにして、チャンバー６内の熱処理空間６５に高温の窒素ガス流が形成される。
また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からもチャンバー６内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、チャンバー６内の熱処理空間６５への高温窒素ガスの供給は、ロット（同一条件にて同一内容の処理を行う対象となる１組の半導体ウェハーＷ）の最初の半導体ウェハーＷについての処理を開始する前から実行されている。また、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理時には高温の窒素ガスが熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。
続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介してイオン注入後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通ってサセプター７４の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。
半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプター７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上面として保持部７に保持される。また、半導体ウェハーＷは、サセプター７４の上面にて５個のガイドピン７６の内側に保持される。サセプター７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。
半導体ウェハーＷが石英にて形成された保持部７によって水平姿勢にて下方より保持された後、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプター７４を透過して半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が接触式温度計１３０によって測定されている。すなわち、熱電対を内蔵する接触式温度計１３０が保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面にサセプター７４の切り欠き部７７を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、接触式温度計１３０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし６００℃程度とされる（本実施の形態では６００℃）。なお、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを昇温するときには、放射温度計１２０による温度測定は行わない。これは、ハロゲンランプＨＬから照射されるハロゲン光が放射温度計１２０に外乱光として入射し、正確な温度測定ができないためである。
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、接触式温度計１３０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を調整し、半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。
このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている（図７参照）。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一なものとすることができる。さらに、チャンバー側部６１に装着された反射リング６９の内周面は鏡面とされているため、この反射リング６９の内周面によって半導体ウェハーＷの周縁部に向けて反射する光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布をより均一なものとすることができる。
ハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬが半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。
フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃以上の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに注入された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。
フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬも消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度は接触式温度計１３０または放射温度計１２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、測定結果より半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプター７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプター７４から受け取る。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。
ところで、処理対象となる半導体ウェハーＷの表面にはレジスト膜や絶縁膜等の種々の膜が形成されていることがある。このような膜形成のなされた半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射して加熱処理を行うと、膜の燃焼や残留溶媒成分の揮発等によってチャンバー６内の熱処理空間６５に炭素系の汚染物質が放散されることがある。熱処理空間６５に放散された汚染物質がチャンバー６の内壁面やサセプター７４等のチャンバー内構造物に付着すると、その付着箇所が汚染されることとなる。このような汚染は、後続の半導体ウェハーＷに対する汚染源となるのみならず、光照射加熱時における半導体ウェハーＷの照度分布の乱れの原因ともなる。
そこで、本実施形態においては、ヒータ２２によって加熱された高温の処理ガスをチャンバー６内の熱処理空間６５に供給してガス流を形成している。チャンバー６内に高温の処理ガスを流すことによって、加熱処理時に半導体ウェハーＷの膜から放散された汚染物質をチャンバー６外に排出してチャンバー６内の汚染を低減することができる。その結果、チャンバー６の内壁面やサセプター７４等のチャンバー内構造物の汚染を抑制することができる。
高温の処理ガスを供給することによって汚染物質がチャンバー内構造物に付着するのを抑制する効果を得るためには、チャンバー６内に供給される時点での処理ガスの温度が１００℃以上となるように、ヒータ２２がガス供給管８３を通過する処理ガスを加熱する必要がある。処理ガスの温度が高くなるほど、汚染の抑制効果も高くなるが、過度に高温の処理ガスを供給すると半導体ウェハーＷの熱処理に影響を与えることとなる。このため、チャンバー６内に供給される時点での処理ガスの温度が半導体ウェハーＷの設定処理温度未満となるように、ヒータ２２はガス供給管８３を通過する処理ガスを加熱しなければならない。半導体ウェハーＷについての処理温度が多段階に設定されている場合には、それらのうちの最も低い設定処理温度未満にチャンバー６内に供給される処理ガスの温度がなるように、ヒータ２２が処理ガスを加熱する。本実施形態では、チャンバー６内に供給される時点での窒素ガスの温度が予備加熱温度Ｔ１未満となるように、ヒータ２２がガス供給管８３を通過する窒素ガスを加熱する。
また、チャンバー６内に高温の処理ガスを供給することによって、既にチャンバー６の内壁面やサセプター７４等のチャンバー内構造物に付着している汚染物質を除去するクリーニング効果を得ることもできる。
また、チャンバー６内に供給する処理ガスの流量が多くなるほど、汚染物質をチャンバー６外に排出する効果が高まり、汚染物質がチャンバー内構造物に付着するのを抑制することができる。本実施形態においては、通常は２０Ｌ／分〜３０Ｌ／分のところ、流量調整バルブ２１が窒素ガスの流量を５０Ｌ／分〜６０Ｌ／分の大流量に増加してチャンバー６内に供給している。これにより、汚染物質がチャンバー内構造物に付着する前にチャンバー６外に排出され、チャンバー６内における汚染をより効果的に低減することができる。
チャンバー６内に供給する処理ガスの流量としては、チャンバー６内の容積をＤとしたときに、０．５Ｄ／分〜５Ｄ／分とすれば良い。このような大流量にて、チャンバー６内に処理ガスを供給することにより、汚染物質をチャンバー６外に排出する効果を高めて、チャンバー６内における汚染をより効果的に低減することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、高温の窒素ガスをチャンバー６内に供給するようにしていたが、処理ガスの種類は窒素ガスに限定されるものではなく、酸素またはアルゴン等であっても良い。特に、酸素のような反応性に富む処理ガスを加熱してチャンバー６内に供給することによって、既にチャンバー内構造物に付着している汚染物質を除去するクリーニング効果をより高めることができる。
また、上記実施形態においては、フラッシュ加熱部５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、上段および下段に複数する配置する形態であれば任意の数とすることができる。
また、半導体ウェハーＷに光を照射して加熱する光照射部としては、フラッシュランプＦＬやハロゲンランプＨＬに限定されるものではなくレーザー光源であっても良い。
また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、高誘電率ゲート絶縁膜（High-k膜）の熱処理、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。
１ 熱処理装置
３ 制御部
４ ハロゲン加熱部
５ フラッシュ加熱部
６ チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
２１ 流量調整バルブ
２２ ヒータ
６５ 熱処理空間
７４ サセプター
８３ ガス供給管
８５ ガス供給源
ＨＬ ハロゲンランプ
ＦＬ フラッシュランプ
Ｗ 半導体ウェハー

Claims (12)

  1. 基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
    基板を収容するチャンバーと、
    前記チャンバー内にて基板を支持するサセプターと、
    前記サセプターに支持された基板に光を照射する光照射部と、
    前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記ガス供給部から前記チャンバーに供給される前記処理ガスを加熱するガス加熱部と、
    を備えることを特徴とする熱処理装置。
  2. 請求項１記載の熱処理装置において、
    前記ガス加熱部は、前記チャンバー内に供給される前記処理ガスが１００℃以上となるように前記処理ガスを加熱することを特徴とする熱処理装置。
  3. 請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、
    前記処理ガスは、窒素、酸素またはアルゴンであることを特徴とする熱処理装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
    前記ガス供給部から前記チャンバーに供給される前記処理ガスの流量を増加する流量増加部をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
    前記光照射部は、前記チャンバーの一方側から基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプを含むことを特徴とする熱処理装置。
  6. 請求項５記載の熱処理装置において、
    前記光照射部は、前記チャンバーの他方側から基板に光を照射するハロゲンランプをさらに含むことを特徴とする熱処理装置。
  7. 基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
    チャンバー内のサセプターにて基板を支持する支持工程と、
    前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給工程と、
    前記サセプターに支持された基板に光を照射する光照射工程と、
    を備え、
    前記ガス供給工程は、前記チャンバーに供給する前記処理ガスを加熱するガス加熱工程を含むことを特徴とする熱処理方法。
  8. 請求項７記載の熱処理方法において、
    前記ガス加熱工程では、前記チャンバー内に供給される前記処理ガスが１００℃以上となるように前記処理ガスを加熱することを特徴する熱処理方法。
  9. 請求項７または請求項８記載の熱処理方法において、
    前記処理ガスは、窒素、酸素またはアルゴンであることを特徴とする熱処理方法。
  10. 請求項７から請求項９のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記ガス供給工程は、前記チャンバーに供給する前記処理ガスの流量を増加する流量増加工程を含むことを特徴とする熱処理方法。
  11. 請求項７から請求項１０のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記光照射工程では、前記チャンバーの一方側からフラッシュランプによって基板にフラッシュ光を照射することを特徴とする熱処理方法。
  12. 請求項１１記載の熱処理方法において、
    前記光照射工程では、さらに前記チャンバーの他方側からハロゲンランプによって基板に光を照射することを特徴とする熱処理方法。
JP2015135256A 2015-07-06 2015-07-06 熱処理装置および熱処理方法 Pending JP2017017277A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015135256A JP2017017277A (ja) 2015-07-06 2015-07-06 熱処理装置および熱処理方法
TW105118624A TWI625791B (zh) 2015-07-06 2016-06-14 熱處理裝置及熱處理方法
US15/183,893 US9799517B2 (en) 2015-07-06 2016-06-16 Apparatus and method for light-irradiation heat treatment
CN201610528458.3A CN106340474A (zh) 2015-07-06 2016-07-06 热处理装置以及热处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015135256A JP2017017277A (ja) 2015-07-06 2015-07-06 熱処理装置および熱処理方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019181110A Division JP2019216287A (ja) 2019-10-01 2019-10-01 熱処理装置および熱処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017017277A true JP2017017277A (ja) 2017-01-19

Family

ID=57731379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015135256A Pending JP2017017277A (ja) 2015-07-06 2015-07-06 熱処理装置および熱処理方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9799517B2 (ja)
JP (1) JP2017017277A (ja)
CN (1) CN106340474A (ja)
TW (1) TWI625791B (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018137378A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP2018186122A (ja) * 2017-04-24 2018-11-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 棒状ランプおよび熱処理装置
JP2021034416A (ja) * 2019-08-16 2021-03-01 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理装置の洗浄方法
JP2024006279A (ja) * 2022-07-01 2024-01-17 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9132436B2 (en) 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US10256079B2 (en) 2013-02-08 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations
US9362130B2 (en) 2013-03-01 2016-06-07 Applied Materials, Inc. Enhanced etching processes using remote plasma sources
US9309598B2 (en) 2014-05-28 2016-04-12 Applied Materials, Inc. Oxide and metal removal
US9966240B2 (en) 2014-10-14 2018-05-08 Applied Materials, Inc. Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment
US9355922B2 (en) 2014-10-14 2016-05-31 Applied Materials, Inc. Systems and methods for internal surface conditioning in plasma processing equipment
US11637002B2 (en) 2014-11-26 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Methods and systems to enhance process uniformity
US10573496B2 (en) 2014-12-09 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Direct outlet toroidal plasma source
US20160225652A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Applied Materials, Inc. Low temperature chuck for plasma processing systems
US9728437B2 (en) 2015-02-03 2017-08-08 Applied Materials, Inc. High temperature chuck for plasma processing systems
US9691645B2 (en) 2015-08-06 2017-06-27 Applied Materials, Inc. Bolted wafer chuck thermal management systems and methods for wafer processing systems
US9741593B2 (en) 2015-08-06 2017-08-22 Applied Materials, Inc. Thermal management systems and methods for wafer processing systems
US9349605B1 (en) 2015-08-07 2016-05-24 Applied Materials, Inc. Oxide etch selectivity systems and methods
US10504700B2 (en) 2015-08-27 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
KR102446726B1 (ko) * 2015-09-11 2022-09-26 삼성전자주식회사 투명 플레이트 및 그를 포함하는 기판 처리 장치
US10504754B2 (en) 2016-05-19 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
US10522371B2 (en) 2016-05-19 2019-12-31 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
US9865484B1 (en) 2016-06-29 2018-01-09 Applied Materials, Inc. Selective etch using material modification and RF pulsing
US10629473B2 (en) 2016-09-09 2020-04-21 Applied Materials, Inc. Footing removal for nitride spacer
JP6847610B2 (ja) * 2016-09-14 2021-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
US10546729B2 (en) 2016-10-04 2020-01-28 Applied Materials, Inc. Dual-channel showerhead with improved profile
US9934942B1 (en) 2016-10-04 2018-04-03 Applied Materials, Inc. Chamber with flow-through source
US10163696B2 (en) 2016-11-11 2018-12-25 Applied Materials, Inc. Selective cobalt removal for bottom up gapfill
US10026621B2 (en) 2016-11-14 2018-07-17 Applied Materials, Inc. SiN spacer profile patterning
US10566206B2 (en) 2016-12-27 2020-02-18 Applied Materials, Inc. Systems and methods for anisotropic material breakthrough
US10431429B2 (en) 2017-02-03 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Systems and methods for radial and azimuthal control of plasma uniformity
US10319739B2 (en) 2017-02-08 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Accommodating imperfectly aligned memory holes
JP6837871B2 (ja) * 2017-03-09 2021-03-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
US10943834B2 (en) 2017-03-13 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Replacement contact process
US11276590B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Multi-zone semiconductor substrate supports
US11276559B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow
JP7176860B6 (ja) 2017-05-17 2022-12-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 前駆体の流れを改善する半導体処理チャンバ
US10497579B2 (en) 2017-05-31 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Water-free etching methods
US10920320B2 (en) 2017-06-16 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Plasma health determination in semiconductor substrate processing reactors
US10541246B2 (en) 2017-06-26 2020-01-21 Applied Materials, Inc. 3D flash memory cells which discourage cross-cell electrical tunneling
US10727080B2 (en) 2017-07-07 2020-07-28 Applied Materials, Inc. Tantalum-containing material removal
US10541184B2 (en) 2017-07-11 2020-01-21 Applied Materials, Inc. Optical emission spectroscopic techniques for monitoring etching
US10043674B1 (en) 2017-08-04 2018-08-07 Applied Materials, Inc. Germanium etching systems and methods
US10297458B2 (en) 2017-08-07 2019-05-21 Applied Materials, Inc. Process window widening using coated parts in plasma etch processes
US10903054B2 (en) 2017-12-19 2021-01-26 Applied Materials, Inc. Multi-zone gas distribution systems and methods
US11328909B2 (en) 2017-12-22 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Chamber conditioning and removal processes
US10854426B2 (en) 2018-01-08 2020-12-01 Applied Materials, Inc. Metal recess for semiconductor structures
JP6960344B2 (ja) * 2018-01-26 2021-11-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
US10679870B2 (en) 2018-02-15 2020-06-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus
US10964512B2 (en) 2018-02-15 2021-03-30 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus and methods
JP7042115B2 (ja) 2018-02-28 2022-03-25 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理方法
TWI766433B (zh) 2018-02-28 2022-06-01 美商應用材料股份有限公司 形成氣隙的系統及方法
US10593560B2 (en) 2018-03-01 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Magnetic induction plasma source for semiconductor processes and equipment
US10319600B1 (en) 2018-03-12 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Thermal silicon etch
US10497573B2 (en) 2018-03-13 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Selective atomic layer etching of semiconductor materials
US10573527B2 (en) 2018-04-06 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Gas-phase selective etching systems and methods
US10490406B2 (en) 2018-04-10 2019-11-26 Appled Materials, Inc. Systems and methods for material breakthrough
US10699879B2 (en) 2018-04-17 2020-06-30 Applied Materials, Inc. Two piece electrode assembly with gap for plasma control
JP7088732B2 (ja) * 2018-04-27 2022-06-21 株式会社堀場エステック 基板処理装置及び基板処理装置用プログラム
US10886137B2 (en) 2018-04-30 2021-01-05 Applied Materials, Inc. Selective nitride removal
JP7041594B2 (ja) * 2018-06-20 2022-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
JP6963536B2 (ja) * 2018-06-20 2021-11-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理装置の雰囲気置換方法
US10514167B1 (en) * 2018-06-29 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and apparatus for controlling exhaust pressure for an extreme ultraviolet generation chamber
US10872778B2 (en) 2018-07-06 2020-12-22 Applied Materials, Inc. Systems and methods utilizing solid-phase etchants
US10755941B2 (en) 2018-07-06 2020-08-25 Applied Materials, Inc. Self-limiting selective etching systems and methods
US10672642B2 (en) 2018-07-24 2020-06-02 Applied Materials, Inc. Systems and methods for pedestal configuration
US10892198B2 (en) 2018-09-14 2021-01-12 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved performance in semiconductor processing
US11049755B2 (en) 2018-09-14 2021-06-29 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
US11062887B2 (en) 2018-09-17 2021-07-13 Applied Materials, Inc. High temperature RF heater pedestals
US11417534B2 (en) 2018-09-21 2022-08-16 Applied Materials, Inc. Selective material removal
US11682560B2 (en) 2018-10-11 2023-06-20 Applied Materials, Inc. Systems and methods for hafnium-containing film removal
US11121002B2 (en) 2018-10-24 2021-09-14 Applied Materials, Inc. Systems and methods for etching metals and metal derivatives
US11437242B2 (en) 2018-11-27 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Selective removal of silicon-containing materials
US11721527B2 (en) 2019-01-07 2023-08-08 Applied Materials, Inc. Processing chamber mixing systems
US10920319B2 (en) 2019-01-11 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Ceramic showerheads with conductive electrodes
JP7294858B2 (ja) * 2019-04-09 2023-06-20 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
CN114823331B (zh) * 2022-04-22 2023-03-03 江苏晟驰微电子有限公司 一种用于三极管器件制造的氮氢退火设备及其工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324720A (ja) * 1989-06-22 1991-02-01 Toshiba Corp ウェハ処理方法及び処理装置
JPH1154491A (ja) * 1997-08-04 1999-02-26 Kokusai Electric Co Ltd ガス供給方法
JP2000012478A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置
JP2000058469A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置
JP2007281225A (ja) * 2006-04-07 2007-10-25 Tokyo Electron Ltd 処理装置及び処理方法
JP2013207033A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60258928A (ja) 1984-02-28 1985-12-20 タマラツク・サイエンテイフイツク・カンパニ−・インコ−ポレ−テツド 半導体ウエ−ハの加熱装置および方法
US4649261A (en) 1984-02-28 1987-03-10 Tamarack Scientific Co., Inc. Apparatus for heating semiconductor wafers in order to achieve annealing, silicide formation, reflow of glass passivation layers, etc.
DE69420474T2 (de) * 1993-06-30 2000-05-18 Applied Materials Inc Verfahren zum Spülen und Auspumpen einer Vakuumkammer bis Ultra-Hoch-Vakuum
US6331212B1 (en) 2000-04-17 2001-12-18 Avansys, Llc Methods and apparatus for thermally processing wafers
US6849831B2 (en) 2002-03-29 2005-02-01 Mattson Technology, Inc. Pulsed processing semiconductor heating methods using combinations of heating sources
TWI566300B (zh) * 2011-03-23 2017-01-11 斯克林集團公司 熱處理方法及熱處理裝置
JP6560550B2 (ja) * 2015-07-06 2019-08-14 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324720A (ja) * 1989-06-22 1991-02-01 Toshiba Corp ウェハ処理方法及び処理装置
JPH1154491A (ja) * 1997-08-04 1999-02-26 Kokusai Electric Co Ltd ガス供給方法
JP2000012478A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置
JP2000058469A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置
JP2007281225A (ja) * 2006-04-07 2007-10-25 Tokyo Electron Ltd 処理装置及び処理方法
JP2013207033A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置および熱処理方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018137378A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP2018186122A (ja) * 2017-04-24 2018-11-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 棒状ランプおよび熱処理装置
US11189506B2 (en) 2017-04-24 2021-11-30 SCREEN Holdings Co., Ltd. Rod-shaped lamp and heat treatment apparatus
JP2021034416A (ja) * 2019-08-16 2021-03-01 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理装置の洗浄方法
JP7304768B2 (ja) 2019-08-16 2023-07-07 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置および熱処理装置の洗浄方法
US12160936B2 (en) 2019-08-16 2024-12-03 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment apparatus of light irradiation type and method for cleaning heat treatment apparatus
JP2024006279A (ja) * 2022-07-01 2024-01-17 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106340474A (zh) 2017-01-18
TWI625791B (zh) 2018-06-01
US9799517B2 (en) 2017-10-24
TW201709336A (zh) 2017-03-01
US20170011922A1 (en) 2017-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6560550B2 (ja) 熱処理方法および熱処理装置
US9799517B2 (en) Apparatus and method for light-irradiation heat treatment
JP5955604B2 (ja) 熱処理装置および熱処理方法
JP6587955B2 (ja) 熱処理装置
KR102033843B1 (ko) 열처리 방법 및 열처리 장치
JP7319894B2 (ja) 熱処理装置
KR102126119B1 (ko) 열처리 방법
JP6622617B2 (ja) 熱処理装置
JP2016225429A (ja) 熱処理装置
JP6770915B2 (ja) 熱処理装置
JP2018152405A (ja) 熱処理方法および熱処理装置
JP6647892B2 (ja) 熱処理用サセプタおよび熱処理装置
KR102407656B1 (ko) 열처리 방법 및 열처리 장치
JP2019021828A (ja) 熱処理装置
JP5964630B2 (ja) 熱処理装置
JP2018133424A (ja) 熱処理装置
JP6438331B2 (ja) 熱処理装置
JP6637321B2 (ja) 熱処理用サセプタおよび熱処理装置
JP6469479B2 (ja) 基板温度調整方法
JP6438326B2 (ja) 熱処理装置
JP2015018941A (ja) 熱処理装置
JP2019057613A (ja) 熱処理装置
JP2018098315A (ja) 熱処理方法および熱処理装置
JP7300365B2 (ja) 熱処理装置
WO2019181046A1 (ja) 熱処理装置および熱処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190415

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190702