(57)【要約】【課題】フラッシュ加熱終了後に基板を割ることなくチャンバーから搬出することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】フラッシュ加熱後の半導体ウェハーをチャンバーから受け取る搬送アーム１５１ｂは石英にて形成されている。搬送アーム１５１ｂの先端には、円弧状の切り欠き部分の内側から内方に突き出るように３箇所の支持部１５５が設けられている。３箇所の支持部１５５のそれぞれは半導体ウェハーの端縁部を点接触にて支持するため、その接触面積は非常に小さい。従って、常温の搬送アーム１５１ｂによって処理後の高温の半導体ウェハーを受け取るときにも、半導体ウェハーの周縁部全体が急激に温度低下することは防がれ、半導体ウェハーに与える熱的衝撃を緩和することができる。その結果、フラッシュ加熱終了後に半導体ウェハーを割ることなくチャンバーから搬出することができる。【選択図】図８
2010073787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対してフラッシュ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、
チャンバー内に収容した基板に予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱部と、
石英にて形成された搬送アームを有し、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取って前記チャンバーから搬出する搬送ロボットと、
を備え、
前記搬送アームには、基板の端縁部を支持する少なくとも３箇所の石英製の支持部が設けられることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
それぞれの支持部は接触長さ５ｍｍ以下の線接触にて基板の端縁部を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の熱処理装置において、
それぞれの支持部は点接触にて基板の端縁部を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
基板に対してフラッシュ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、
チャンバー内に収容した基板に予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱部と、
石英にて形成された搬送アームを有し、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取って前記チャンバーから搬出する搬送ロボットと、
前記搬送アームを加熱するアーム加熱部と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の熱処理装置において、
前記搬送ロボットは、前記フラッシュ加熱部にて基板を処理しているときに前記搬送アームを前記アーム加熱部にて加熱することを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の熱処理装置において、
前記アーム加熱部は、抵抗加熱ヒータまたはハロゲンランプを備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記搬送アームには、基板の端縁部を支持する少なくとも３箇所の石英製の支持部が設けられることを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
基板に対してフラッシュ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、
チャンバー内に収容した基板に予備加熱機構にて予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱部と、
石英にて形成された搬送アームを有し、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取って前記チャンバーから搬出する搬送ロボットと、
を備え、
前記搬送ロボットは、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取る前に前記搬送アームを前記フラッシュ加熱部の前記予備加熱機構にて加熱することを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の熱処理装置において、
前記搬送ロボットは、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取る前に前記搬送アームを前記チャンバー内で待機させて前記予備加熱機構にて加熱することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項８記載の熱処理装置において、
前記搬送ロボットは、フラッシュ加熱処理後の基板を受け取るときに１５ｍｍ／秒以下の速度にて前記搬送アームを基板に向けて移動させて接触させることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で半導体ウェハーを昇温する上記ランプアニール装置を使用して半導体ウェハーのイオン活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたボロンやリン等のイオンが熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。
【０００４】
このため、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、イオン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（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献１，２）。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、数ミリセカンド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、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
フラッシュランプを使用した熱処理装置では、フラッシュ光の照射のみでは半導体ウェハーの表面温度をイオン活性化温度まで上昇させるのが困難であるため、フラッシュ光照射前に半導体ウェハーを予備加熱するようにしている。例えば、特許文献１，２に開示の装置においては、フラッシュ光照射前に半導体ウェハーをホットプレートによって２００℃ないし６００℃に予備加熱するようにしている。このような、予備加熱を行うことによって、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーを速やかに目標温度まで昇温することができるとともに、瞬間的な昇温による熱的衝撃を緩和することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−５５８２１号公報
【特許文献２】特開２００４−８８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フラッシュランプを使用した熱処理装置においては、上記の予備加熱を行っている結果、フラッシュ加熱処理後も半導体ウェハーが少なくとも予備加熱温度以上の高温のままとなる。特に、特許文献１，２のように、ホットプレートによって予備加熱を行っている場合には、フラッシュ加熱処理後にホットプレートの上方にて半導体ウェハーが待機することとなるため、降温速度が非常に遅い。
【０００８】
このような高温の半導体ウェハーを熱処理装置のチャンバーから取り出すときに、常温近傍の搬送アームによって保持すると、半導体ウェハーと搬送アームとの温度差によって半導体ウェハーが割れるという問題があった。特に、多数の処理工程を経てきた半導体ウェハーには種々のストレスが蓄積されていることが多く、そのような半導体ウェハーが高温のときに常温の搬送アームが接触すると割れが生じやすい。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ加熱終了後に基板を割ることなくチャンバーから搬出することができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対してフラッシュ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、チャンバー内に収容した基板に予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱部と、石英にて形成された搬送アームを有し、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取って前記チャンバーから搬出する搬送ロボットと、を備え、前記搬送アームには、基板の端縁部を支持する少なくとも３箇所の石英製の支持部が設けられることを特徴とする。
【００１１】
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、それぞれの支持部は接触長さ５ｍｍ以下の線接触にて基板の端縁部を支持することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、それぞれの支持部は点接触にて基板の端縁部を支持することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、基板に対してフラッシュ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、チャンバー内に収容した基板に予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱部と、石英にて形成された搬送アームを有し、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取って前記チャンバーから搬出する搬送ロボットと、前記搬送アームを加熱するアーム加熱部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記搬送ロボットは、前記フラッシュ加熱部にて基板を処理しているときに前記搬送アームを前記アーム加熱部にて加熱することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記アーム加熱部は、抵抗加熱ヒータまたはハロゲンランプを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、請求項４から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記搬送アームには、基板の端縁部を支持する少なくとも３箇所の石英製の支持部が設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８の発明は、基板に対してフラッシュ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、チャンバー内に収容した基板に予備加熱機構にて予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱部と、石英にて形成された搬送アームを有し、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取って前記チャンバーから搬出する搬送ロボットと、を備え、前記搬送ロボットは、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取る前に前記搬送アームを前記フラッシュ加熱部の前記予備加熱機構にて加熱することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る熱処理装置において、前記搬送ロボットは、フラッシュ加熱処理後の基板を前記搬送アームで受け取る前に前記搬送アームを前記チャンバー内で待機させて前記予備加熱機構にて加熱することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０の発明は、請求項８記載の熱処理装置において、前記搬送ロボットは、フラッシュ加熱処理後の基板を受け取るときに１５ｍｍ／秒以下の速度にて前記搬送アームを基板に向けて移動させて接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１から請求項３の発明によれば、搬送アームには、基板の端縁部を支持する少なくとも３箇所の石英製の支持部が設けられるため、基板と搬送アームとの接触面積は非常に小さく、常温の搬送アームによってフラッシュ加熱処理後の高温の基板を受け取っても基板に与える熱的衝撃を緩和することができ、その結果フラッシュ加熱終了後に基板を割ることなくチャンバーから搬出することができる。
【００２１】
また、請求項４から請求項７の発明によれば、搬送アームを加熱するアーム加熱部を備えるため、加熱された搬送アームによってフラッシュ加熱処理後の高温の基板を受け取れば、基板に与える熱的衝撃を緩和することができ、その結果フラッシュ加熱終了後に基板を割ることなくチャンバーから搬出することができる。
【００２２】
また、請求項８から請求項１０の発明によれば、フラッシュ加熱処理後の基板を搬送アームで受け取る前に搬送アームをフラッシュ加熱部の予備加熱機構にて加熱するため、加熱された搬送アームによってフラッシュ加熱処理後の高温の基板を受け取れば、基板に与える熱的衝撃を緩和することができ、その結果フラッシュ加熱終了後に基板を割ることなくチャンバーから搬出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る熱処理装置１００を示す平面図であり、図２はその正面図である。熱処理装置１００は基板として略円形の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。なお、図１および図２においては適宜部分的に断面図としており、細部については適宜簡略化している。また、図１，２および図１１においては、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００２５】
図１および図２に示すように、熱処理装置１００は、未処理の半導体ウェハーＷを装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーＷを装置外に搬出するためのインデクサ部１０１、未処理の半導体ウェハーＷの位置決めを行うアライメント部１３０、加熱処理後の半導体ウェハーＷの冷却を行う冷却部１４０、半導体ウェハーＷにフラッシュ加熱処理を施すフラッシュ加熱部１６０並びにアライメント部１３０、冷却部１４０およびフラッシュ加熱部１６０に対して半導体ウェハーＷの搬送を行う搬送ロボット１５０を備える。また、熱処理装置１００は、上記の各処理部に設けられた動作機構および搬送ロボット１５０を制御して半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理を進行させる制御部３を備える。
【００２６】
インデクサ部１０１は、複数のキャリアＣ（本実施形態では２個）を並べて載置するロードポート１１０と、各キャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを取り出すとともに、各キャリアＣに処理済みの半導体ウェハーＷを収納する受渡ロボット１２０とを備えている。未処理の半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ）等によって搬送されてロードポート１１０に載置されるともに、処理済みの半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣは当該無人搬送車によってロードポート１１０から持ち去られる。また、ロードポート１１０においては、受渡ロボット１２０がキャリアＣに対して任意の半導体ウェハーＷの出し入れを行うことができるように、キャリアＣが図２の矢印ＣＵにて示す如く昇降移動可能に構成されている。なお、キャリアＣの形態としては、半導体ウェハーＷを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した半導体ウェハーＷを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。
【００２７】
また、受渡ロボット１２０は、矢印１２０Ｓにて示すようなスライド移動、矢印１２０Ｒにて示すような旋回動作および昇降動作が可能とされている。これにより、受渡ロボット１２０は、２つのキャリアＣに対して半導体ウェハーＷの出し入れを行うとともに、アライメント部１３０および冷却部１４０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。受渡ロボット１２０によるキャリアＣに対する半導体ウェハーＷの出し入れは、ハンド１２１のスライド移動、および、キャリアＣの昇降移動により行われる。また、受渡ロボット１２０とアライメント部１３０または冷却部１４０との半導体ウェハーＷの受け渡しは、ハンド１２１のスライド移動、および、受渡ロボット１２０の昇降動作によって行われる。
【００２８】
アライメント部１３０は、半導体ウェハーＷを回転させて続くフラッシュ加熱に適切な向きに向ける処理部である。受渡ロボット１２０からアライメント部１３０へはウェハー中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーＷが渡される。アライメント部１３０では、インデクサ部１０１から受け取った半導体ウェハーＷの中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで回転させノッチやオリフラ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの位置決めを行う。
【００２９】
熱処理装置１００の主要部であるフラッシュ加熱部１６０は、予備加熱を行った半導体ウェハーＷにキセノンフラッシュランプＦＬからの閃光（フラッシュ光）を照射してフラッシュ加熱処理を行う処理部である。フラッシュ加熱部１６０の構成については後に詳述する。
【００３０】
冷却部１４０は、金属製の冷却プレートの上面に石英板を載置して構成されている。フラッシュ加熱部１６０にてフラッシュ加熱処理が施された直後の半導体ウェハーＷは温度が高いため、冷却部１４０にて上記石英板上に載置されて冷却される。
【００３１】
搬送ロボット１５０は、鉛直方向に沿った軸を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされるとともに、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、それら２つのリンク機構の先端にはそれぞれ半導体ウェハーＷを保持する搬送アーム１５１ａ，１５１ｂが設けられる。これらの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット１５０は、２つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま２つの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させる。
【００３２】
また、搬送ロボット１５０による半導体ウェハーＷの搬送空間として搬送ロボット１５０を収容する搬送室１７０が設けられており、第１実施形態においてはアライメント部１３０、冷却部１４０およびフラッシュ加熱部１６０が搬送室１７０に連結されて配置されている。搬送ロボット１５０がアライメント部１３０、フラッシュ加熱部１６０または冷却部１４０を受け渡し相手として半導体ウェハーＷの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送アーム１５１ａ，１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後（または旋回している間に）昇降移動していずれかの搬送アームが受け渡し相手と半導体ウェハーＷを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて受け渡し相手と半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００３３】
また、インデクサ部１０１とアライメント部１３０および冷却部１４０との間にはそれぞれゲートバルブ１８１，１８２が設けられ、搬送室１７０とアライメント部１３０、冷却部１４０およびフラッシュ加熱部１６０との間にはそれぞれゲートバルブ１８３，１８４，１８５が設けられる。そして、アライメント部１３０、冷却部１４０および搬送室１７０の内部が清浄に維持されるようにそれぞれに窒素ガス供給部（図示省略）から高純度の窒素ガスが供給され、余剰の窒素ガスは適宜排気管から排気される。なお、半導体ウェハーＷが搬送される際に適宜これらのゲートバルブが開閉される。
【００３４】
また、アライメント部１３０および冷却部１４０は、インデクサ部１０１と搬送ロボット１５０との間のウェハー搬送経路の往路および復路にそれぞれ位置し、アライメント部１３０では半導体ウェハーＷの位置決めを行うために半導体ウェハーＷが一時的に載置され、冷却部１４０では加熱処理後の半導体ウェハーＷを冷却するために半導体ウェハーＷが一時的に載置される。
【００３５】
また、制御部３は、熱処理装置１００に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。
【００３６】
次に、フラッシュ加熱部１６０の構成について詳細に説明する。図３は、フラッシュ加熱部１６０の構成を示す縦断面図である。フラッシュ加熱部１６０は、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。
【００３７】
チャンバー６は、ランプハウス５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２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。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
【００３８】
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス５から出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。
【００３９】
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とはＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にＯリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。
【００４０】
チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。
【００４１】
チャンバー側部６３は、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６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。チャンバー側部６３における搬送開口部６６とは反対側の部位には熱処理空間６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ2）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（０2）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、その一端は弁８２を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続される。また、搬送開口部６６には熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、弁８７を介して図示省略の排気機構に接続される。
【００４２】
図４は、チャンバー６をガス導入バッファ８３の位置にて水平面で切断した断面図である。図４に示すように、ガス導入バッファ８３は、図３に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバー側部６３の内周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入バッファ８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４から熱処理空間６５内へと供給される。
【００４３】
また、フラッシュ加熱部１６０は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持しつつフラッシュ光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図３に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。
【００４４】
移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。
【００４５】
モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図３に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図７に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。
【００４６】
移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。
【００４７】
また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。
【００４８】
チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材４１１によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。
【００４９】
図５は、保持部７の構成を示す断面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、および、ホットプレート７１の上面（保持部７が半導体ウェハーＷを保持する側の面）に設置されるサセプタ７２を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）により形成され、その上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に設置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上面に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。
【００５０】
ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成される。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。
【００５１】
図６は、ホットプレート７１を示す平面図である。図６に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７７が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。
【００５２】
６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７６が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通り制御部３に接続される。
【００５３】
ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。
【００５４】
６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通る電力線を介して電力供給源（図示省略）に接続されている。電力供給源から各ゾーンに至る経路途中において、電力供給源からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。
【００５５】
次に、ランプハウス５は、チャンバー６内の保持部７の上方に設けられている。ランプハウス５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなるフラッシュ光源と、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、ランプハウス５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。ランプハウス５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英により形成された板状部材である。ランプハウス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がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷにランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。
【００５６】
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。
【００５７】
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１０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、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。
【００５８】
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保持部７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梨地模様を呈する。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。
【００５９】
上記の構成以外にもフラッシュ加熱部１６０は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー６のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図３参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。
【００６０】
フラッシュ加熱部１６０への半導体ウェハーＷの搬入出は搬送ロボット１５０によって行われる。すなわち、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放された状態にて、搬送ロボット１５０は、処理前の半導体ウェハーＷを搬送アーム１５１ａで保持してチャンバー６内に搬入するとともに、処理後の半導体ウェハーＷを搬送アーム１５１ｂで受け取ってチャンバー６から搬出する。
【００６１】
図８は、搬送ロボット１５０の搬送アーム１５１ｂの平面図である。ここでは、搬送アーム１５１ｂについて説明するが、搬送アーム１５１ａについても全く同様である。搬送アーム１５１ｂは汚染が少なく耐熱性に優れた石英にて形成されている。図８に示すように、搬送アーム１５１ｂの先端は、半導体ウェハーＷの外周よりも若干大きな円弧状の切り欠きが形成されてＣ字形状とされている。そして、搬送アーム１５１ｂの円弧状部分の内側から内方に突き出るように３箇所の支持部１５５が設けられている。搬送アーム１５１ｂが半導体ウェハーＷを保持するときには、３箇所の支持部１５５によって半導体ウェハーＷの端縁部下側を支持する。
【００６２】
図９は、支持部１５５の一例を示す斜視図である。図１０は、半導体ウェハーＷを支持する支持部１５５の側面図である。第１実施形態の支持部１５５は三角錐台形状に形成されている。半導体ウェハーＷは３箇所の支持部１５５それぞれの三角錐台の上側稜線によって支持されることにより、搬送アーム１５１ｂに保持される。三角錐台の上側稜線は水平面に対して所定の角度（本実施形態では８°）を有するように傾斜されている。従って、３箇所の支持部１５５のそれぞれは半導体ウェハーＷの端縁部を点接触にて支持することとなる。
【００６３】
また、３箇所の支持部１５５は、搬送アーム１５１ｂのアーム本体部と同じ材質の石英にて形成されている。支持部１５５は、搬送アーム１５１ｂのアーム本体部と一体に加工するようにしても良いし、別体として加工してアーム本体部に取り付けるようにしても良い。
【００６４】
次に、本発明に係る熱処理装置１００における半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。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り、添加された不純物の活性化が熱処理装置１００による光照射加熱処理（アニール）により実行される。以下に説明する熱処理装置１００の処理手順は、制御部３が熱処理装置１００の各動作機構を制御することにより進行する。
【００６５】
熱処理装置１００では、まず、イオン注入後の半導体ウェハーＷがキャリアＣに複数枚収容された状態でインデクサ部１０１のロードポート１１０に載置される。そして、受渡ロボット１２０がキャリアＣから半導体ウェハーＷを１枚ずつ取り出し、アライメント部１３０に載置する。アライメント部１３０では、半導体ウェハーＷを回転させてノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの位置決めを行う。
【００６６】
アライメント部１３０にて位置決めが行われた半導体ウェハーＷは搬送ロボット１５０の上側の搬送アーム１５１ａにより搬送室１７０内へと取り出され、搬送ロボット１５０がフラッシュ加熱部１６０を向くように旋回する。搬送ロボット１５０がフラッシュ加熱部１６０に向くと、下側の搬送アーム１５１ｂがフラッシュ加熱部１６０から先行するフラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを取り出し、上側の搬送アーム１５１ａが未処理の半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱部１６０へと搬入する。このときに搬送ロボット１５０は、フラッシュランプＦＬの長手方向と垂直に搬送アーム１５１ａ，１５１ｂをスライド移動させる。
【００６７】
フラッシュ加熱部１６０においては、半導体ウェハーＷに予備加熱を行ってからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を行う。フラッシュ加熱が終了した後、半導体ウェハーＷは搬送ロボット１５０の下側の搬送アーム１５１ｂによって受け取られて搬出される。次に、搬送ロボット１５０は冷却部１４０に向くように旋回し、下側の搬送アーム１５１ｂがフラッシュ加熱処理済の半導体ウェハーＷを冷却部１４０内に載置する。冷却部１４０にて冷却された半導体ウェハーＷは受渡ロボット１２０によりキャリアＣへと返却される。
【００６８】
フラッシュ加熱部１６０での半導体ウェハーＷの熱処理および搬送ロボット１５０による半導体ウェハーＷの搬入出動作についてさらに説明を続ける。まず、搬送ロボット１５０が未処理の半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱部１６０に搬入するのに先立って、保持部７が図７に示す処理位置から図３に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図７に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図３に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。フラッシュ加熱部１６０における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図３に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端が保持部７を貫通して保持部７の上方に突出する。
【００６９】
次に、保持部７が受渡位置に下降したときに、弁８２および弁８７が開かれてチャンバー６の熱処理空間６５内に常温の窒素ガスが導入される。続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放される。そして、搬送ロボット１５０が未処理の半導体ウェハーＷを保持する搬送アーム１５１ａを搬送開口部６６からチャンバー６内に進入させる。搬送ロボット１５０は、３本の支持ピン７０の上方にまで搬送アーム１５１ａを進出させた後、搬送アーム１５１ａを若干下降させる。このときに、搬送アーム１５１ａに保持されていた半導体ウェハーＷは３本の支持ピン７０に受け渡される。
【００７０】
半導体ウェハーＷの搬入時におけるチャンバー６への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされ、供給された窒素ガスはチャンバー６内においてガス導入バッファ８３から図４中に示す矢印ＡＲ４の方向へと流れ、図３に示す排出路８６および弁８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、べローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。なお、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバー６には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスの供給量は半導体ウェハーＷの処理工程に合わせて様々に変更される。
【００７１】
半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されて３本の支持ピン７０に載置されると、搬送ロボット１５０が搬送アーム１５１ａをチャンバー６から退出させる。そして、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖された後、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する。保持部７が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーＷは支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２の上面に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。
【００７２】
ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７６）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する。
【００７３】
この処理位置にて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度Ｔ１まで上昇する。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５５０℃程度とされる。
【００７４】
約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される。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内の保持部７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。
【００７５】
すなわち、ランプハウス５のフラッシュランプ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ミリ秒ないし１０ミリ秒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からの閃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℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１００では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに添加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、添加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１０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。
【００７６】
また、フラッシュ加熱の前に保持部７により半導体ウェハーＷを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプＦＬからの閃光照射によって半導体ウェハーＷの表面温度を処理温度Ｔ２まで速やかに上昇させることができる。
【００７７】
フラッシュ加熱が終了し、処理位置における約１０秒間の待機の後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図３に示す受渡位置まで下降し、半導体ウェハーＷが保持部７から支持ピン７０へと渡される。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、搬送ロボット１５０が搬送アーム１５１ｂを搬送開口部６６からチャンバー６内に進入させる。搬送ロボット１５０は、３本の支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷの下方にまで搬送アーム１５１ｂを進出させた後、搬送アーム１５１ｂを上昇させる。これにより、支持ピン７０に載置されていた半導体ウェハーＷは搬送アーム１５１ｂの３箇所の支持部１５５に受け渡される。その後、搬送ロボット１５０は、３箇所の支持部１５５によって処理後の半導体ウェハーＷを支持した搬送アーム１５１ｂをチャンバー６から退出させる。
【００７８】
既述のように、フラッシュ加熱部１６０における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスがチャンバー６に継続的に供給されており、その供給量は、保持部７が処理位置に位置するときには約３０リットル／分とされ、保持部７が処理位置以外の位置に位置するときには約４０リットル／分とされる。
【００７９】
ところで、上述の如く、フラッシュ加熱部１６０は半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１にまで予備加熱した後、フラッシュ光を照射してフラッシュ加熱処理を行っている。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射は一瞬であるため、半導体ウェハーＷの表面温度は極めて短時間で大きく昇降するものの、半導体ウェハーＷ全体の温度はほとんど上昇しない。よって、フラッシュ加熱が終了して保持部７が受渡位置にまで下降する時点での半導体ウェハーＷの温度は概ね予備加熱温度Ｔ１のままである。
【００８０】
保持部７が受渡位置にまで下降して、半導体ウェハーＷが支持ピン７０に渡されることによって加熱源であるホットプレート７１からは離間されるものの、支持ピン７０に載置された処理後の半導体ウェハーＷはホットプレート７１の直上にて待機することとなるため、その温度は予備加熱温度Ｔ１からすぐには降下しない。
【００８１】
一方、搬送ロボット１５０の搬送アーム１５１ｂは常温であるものの、第１実施形態においては搬送アーム１５１ｂに３箇所の支持部１５５を設けており、それらによって半導体ウェハーＷの端縁部を点接触にて支持する。このため、フラッシュ加熱処理が終了した後、支持ピン７０から半導体ウェハーＷを受け取るときにも搬送アーム１５１ｂと半導体ウェハーＷとの接触面積は非常に小さい。従って、常温の搬送アーム１５１ｂによって予備加熱温度Ｔ１近傍の半導体ウェハーＷを受け取るときにも半導体ウェハーＷの周縁部全体が急激に温度低下することは防がれ、半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。その結果、フラッシュ加熱終了後のチャンバー６からの搬出時に半導体ウェハーＷが割れる現象を防止することができる。
【００８２】
また、フラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを３箇所の支持部１５５によって受け取った結果、それら支持部１５５の近傍のみに温度低下が生じてウェハー面内の温度分布が不均一となることも懸念される。しかしながら、３箇所の支持部１５５は断熱性の高い石英にて形成されており、伝熱速度は遅い。その一方、半導体ウェハーＷの素材はシリコンであるため熱伝導率は高い。その結果、接触部分から支持部１５５に熱が伝導するよりも早く半導体ウェハーＷの面内での熱伝達がなされ、ウェハー面内の温度分布が不均一となることが防止される。
【００８３】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１１は、第２実施形態の熱処理装置２００を示す平面図である。第２実施形態の熱処理装置２００が第１実施形態の熱処理装置１００と相違するのは、搬送アーム１５１ａ，１５１ｂの形状および搬送室１７０にアーム加熱部１９０を設けている点である。
【００８４】
図１２は、第２実施形態の搬送アームの平面図である。第１実施形態と同じく、下側の搬送アーム１５１ｂについて説明するが、上側の搬送アーム１５１ａについても全く同様である。第１実施形態と同様に、搬送アーム１５１ｂは、汚染が少なく耐熱性に優れた石英にて形成され、その先端は平面視で円弧状の切り欠きが形成されてＣ字形状とされている。そして、第２実施形態においては、搬送アーム１５１ｂのＣ字形状の内側部分に沿って円弧状に支持部１５９が設けられている。搬送アーム１５１ｂが半導体ウェハーＷを保持するときには、円弧状の支持部１５９によって半導体ウェハーＷの端縁部下側を支持する。
【００８５】
円弧状の支持部１５９の径は半導体ウェハーＷの径と概ね等しい。また、支持部１５９の上面は水平面に対して所定の角度を有するテーパ面とされている。従って、搬送アーム１５１ｂに保持される半導体ウェハーＷは、その外周端縁部の過半が支持部１５９によって線接触にて支持されることとなる。
【００８６】
図１３は、アーム加熱部１９０の構成を示す断面図である。アーム加熱部１９０は筐体１９２の内部に抵抗加熱式のヒータ１９１を備えている。搬送ロボット１５０が、筐体１９２の開口部からアーム加熱部１９０の内部に搬送アーム１５１ｂを進入させてヒータ１９１に近接させることにより、搬送アーム１５１ｂがヒータ１９１からの輻射熱によって加熱されることとなる。第２実施形態の残余の構成については第１実施形態と同じであり、同一の要素には同一の符合を付して説明を省略する。
【００８７】
第２実施形態の熱処理装置２００における半導体ウェハーＷの処理手順は第１実施形態と概ね同じである。但し、第２実施形態においては、搬送ロボット１５０が未処理の半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱部１６０に搬入した後、フラッシュ加熱部１６０にてその半導体ウェハーＷの処理が行われているときに搬送アーム１５１ｂをアーム加熱部１９０にて加熱するようにしている。
【００８８】
そして、フラッシュ加熱部１６０でのフラッシュ加熱が終了した後、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、搬送ロボット１５０が加熱された搬送アーム１５１ｂを搬送開口部６６からチャンバー６内に進入させる。搬送ロボット１５０は、３本の支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷの下方にまで搬送アーム１５１ｂを進出させた後、搬送アーム１５１ｂを上昇させる。これにより、支持ピン７０に載置されていた半導体ウェハーＷは搬送アーム１５１ｂの円弧状の支持部１５９に受け渡される。その後、搬送ロボット１５０は、支持部１５９によって処理後の半導体ウェハーＷを支持した搬送アーム１５１ｂをチャンバー６から退出させる。
【００８９】
第２実施形態においては、搬送アーム１５１ｂの支持部１５９は半導体ウェハーＷの外周端縁部の過半を線接触にて支持するため、搬送アーム１５１ｂと半導体ウェハーＷとの接触面積は第１実施形態よりも大きい。ところが、第２実施形態ではヒータ１９１によって加熱された搬送アーム１５１ｂによって処理後の半導体ウェハーＷを受け取っている。このため、処理後の半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１近傍であったとしても、加熱によって昇温した搬送アーム１５１ｂとの温度差は第１実施形態よりも小さい。従って、搬送アーム１５１ｂによって処理後の半導体ウェハーＷを受け取るときにも半導体ウェハーＷの周縁部全体が急激に温度低下することは防がれ、半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。その結果、フラッシュ加熱終了後に半導体ウェハーＷを割ることなくチャンバー６から搬出することができる。
【００９０】
また、加熱されて昇温した搬送アーム１５１ｂによってフラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを受け取れば、半導体ウェハーＷの端縁部のみが急速に冷却されることに起因したウェハー面内の温度分布不均一を緩和することができる。
【００９１】
第２実施形態においては、アーム加熱部１９０によって搬送アーム１５１ｂは５０℃〜８０℃に加熱される。これは、搬送アーム１５１ｂの温度が５０℃未満であると半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を十分に緩和することができず、また８０℃を超えると搬送ロボット１５０自体の駆動機構等に熱的ダメージを与えるからである。
【００９２】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態の熱処理装置１００と全く同じである。但し、搬送アーム１５１ａ，１５１ｂの形状は、第１実施形態のように３箇所の支持部１５５であっても第２実施形態のように円弧状の支持部１５９であっても良い。
【００９３】
第３実施形態の熱処理装置における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と概ね同じである。但し、第３実施形態においては、フラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを搬送アーム１５１ｂで受け取る前に搬送アーム１５１ｂをフラッシュ加熱部１６０のホットプレート７１によって加熱している。図１４は、第３実施形態における搬送アーム１５１ｂの加熱の様子を示す図である。具体的には、第１および第２実施形態と同じように、フラッシュ加熱部１６０でのフラッシュ加熱が終了した後、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、搬送ロボット１５０が搬送アーム１５１ｂを搬送開口部６６からチャンバー６内に進入させて保持部７のホットプレート７１の上方に位置させる。
【００９４】
制御部３の制御によって搬送ロボット１５０がフラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを受け取る前に図１４の状態にて搬送アーム１５１ｂを動作させることなく所定時間待機させれば、ホットプレート７１からの輻射熱によって搬送アーム１５１ｂが加熱されて昇温する。そして、所定時間の待機の後、搬送ロボット１５０が加熱された搬送アーム１５１ｂを上昇させる。これにより、支持ピン７０に載置されていた半導体ウェハーＷは搬送アーム１５１ｂに受け渡される。その後、搬送ロボット１５０は、処理後の半導体ウェハーＷを支持した搬送アーム１５１ｂをチャンバー６から退出させる。
【００９５】
第３実施形態においては、ホットプレート７１によって加熱された搬送アーム１５１ｂによって処理後の半導体ウェハーＷを受け取っているため、第２実施形態と同様に、半導体ウェハーＷの周縁部全体が急激に温度低下することは防がれ、半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。その結果、フラッシュ加熱終了後に半導体ウェハーＷを割ることなくチャンバー６から搬出することができる。また、受け取り時に生じる半導体ウェハーＷの面内温度分布の不均一を緩和することができる。
【００９６】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第１実施形態においては、３箇所の支持部１５５が上側稜線によって半導体ウェハーＷを点接触にて支持していたが、３箇所の支持部１５５のそれぞれが面によって半導体ウェハーＷを線接触にて支持するようにしても良い。それぞれの支持部１５５は、接触長さ５ｍｍ以下の線接触にて半導体ウェハーＷの端部を支持する。すなわち、３箇所の短い線接触によって半導体ウェハーＷを支持する。
【００９７】
このようにしても、点接触にて半導体ウェハーＷを支持するのと同様に、フラッシュ加熱処理が終了した後、支持ピン７０から半導体ウェハーＷを受け取るときの搬送アーム１５１ｂと半導体ウェハーＷとの接触面積は非常に小さい。従って、常温の搬送アーム１５１ｂによって予備加熱温度Ｔ１近傍の半導体ウェハーＷを受け取るときにも半導体ウェハーＷの周縁部全体が急激に温度低下することは防がれ、半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。その結果、第１実施形態と同様に、フラッシュ加熱終了後のチャンバー６からの搬出時に半導体ウェハーＷが割れる現象を防止することができる。また、搬送アーム１５１ｂが半導体ウェハーＷを受け取るときにウェハー面内の温度分布が不均一となることも防止される。
【００９８】
また、第１実施形態においては、搬送アーム１５１ａ，１５１ｂに３箇所の支持部１５５を設けるようにしていたが、支持部１５５を４箇所以上設けるようにしても良い。支持部１５５の設置数が多い方が安定して半導体ウェハーＷを保持することができるものの、搬送アーム１５１ｂと半導体ウェハーＷとの接触面積も多くなるため、それらのバランスを考慮して支持部１５５の設置数を決定するのが好ましい。
【００９９】
また、第２実施形態においては、アーム加熱部１９０に抵抗加熱式のヒータ１９１を備えるようにしていたが、これに代えてハロゲンランプを備えるようにしても良い。アーム加熱部１９０内にてハロゲンランプによって搬送アーム１５１ｂを加熱することにより第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
また、第２実施形態において、処理するロットとロットと合間の待機中や連続搬送の合間に搬送ロボット１５０が搬送アーム１５１ｂをアーム加熱部１９０にて加熱するようにしても良い。搬送ロボット１５０の動作待機中に搬送アーム１５１ｂを加熱するようにすればスループットの低下を防止することができる。
【０１０１】
また、第２実施形態において、搬送アーム１５１ａ，１５１ｂに第１実施形態と同様の点接触にて半導体ウェハーＷの端縁部を支持する３箇所の支持部１５５を設けるようにしても良い。搬送アーム１５１ｂと半導体ウェハーＷとの接触面積を小さくし、なおかつ搬送アーム１５１ｂをアーム加熱部１９０にて加熱するようにすれば、搬出時に半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃をさらに緩和することができる。
【０１０２】
また、第２実施形態において、アーム加熱部１９０を設けるのに代えて、搬送アーム１５１ａ，１５１ｂ自体にヒータを取り付けるようにしても良い。この場合も、フラッシュ加熱部１６０にて半導体ウェハーＷの処理が行われているときに搬送アーム１５１ｂを当該ヒータによって加熱すれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、第３実施形態において、搬送アーム１５１ｂを所定時間待機させるのに代えて、フラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを受け取るときに搬送アーム１５１ｂを低速で上昇させるようにしても良い。具体的には、図１４の状態から制御部３の制御により搬送ロボット１５０が搬送アーム１５１ｂを１５ｍｍ／秒以下の速度にて上昇させて３本の支持ピン７０から半導体ウェハーＷを受け取る。１５ｍｍ／秒以下の低速度にて搬送アーム１５１ｂを半導体ウェハーＷに向けて移動させて接触させるようにすれば、搬送アーム１５１ｂは半導体ウェハーＷを受け取る前にホットプレート７１によって加熱されることとなる。その結果、第３実施形態実施形態と同様に、搬送アーム１５１ｂが半導体ウェハーＷを受け取るときに半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。また、低速度にて搬送アーム１５１ｂが半導体ウェハーＷに接触すれば、半導体ウェハーＷに与える機械的衝撃をも緩和することができ、フラッシュ加熱終了後のチャンバー６からの搬出時に半導体ウェハーＷが割れる現象をより効果的に防止することができる。
【０１０４】
また、上記実施形態においては、保持部７のホットプレート７１によって半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに代えてチャンバー６の下部にハロゲンランプを備え、そのハロゲンランプによって半導体ウェハーＷの予備加熱を行い、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ加熱を行うようにしても良い。第３実施形態にてかかる予備加熱方式を採用する場合には、フラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを搬送アーム１５１ｂで受け取る前に搬送アーム１５１ｂをハロゲンランプによって加熱する。
【０１０５】
また、上記各実施形態において、処理前の半導体ウェハーＷを下側の搬送アーム１５１ｂで保持してチャンバー６内に搬入するとともに、処理後の半導体ウェハーＷを上側の搬送アーム１５１ａで受け取ってチャンバー６から搬出するようにしても良い。この場合、第１実施形態では搬送アーム１５１ａに３箇所以上の支持部１５５を設け、第２および第３実施形態においては搬送アーム１５１ａを加熱する。さらに、搬送ロボット１５０に１つのみの搬送アームを設けるようにしても良い。この場合、第１実施形態では当該搬送アームに３箇所以上の支持部１５５を設け、第２および第３実施形態においては当該搬送アームを加熱する。
【０１０６】
また、上記各実施形態においては、ランプハウス５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。
【０１０７】
また、上記各実施形態では、インデクサ部１０１にキャリアＣが２つ載置されるが、キャリアＣが１つだけ載置されてもよく、３つ以上であってもよい。また、受渡ロボット１２０が２つのキャリアＣ間を移動するようになっているが、受渡ロボット１２０が２つ設けられてもよい。
【０１０８】
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、液晶表示装置などに用いるガラス基板であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明に係る熱処理装置を示す平面図である。
【図２】図１の熱処理装置の正面図である。
【図３】フラッシュ加熱部の構成を示す縦断面図である。
【図４】フラッシュ加熱部のガス路を示す断面図である。
【図５】保持部の構成を示す断面図である。
【図６】ホットプレートを示す平面図である。
【図７】図３のフラッシュ加熱部の構成を示す縦断面図である。
【図８】搬送ロボットの搬送アームの平面図である。
【図９】支持部の一例を示す斜視図である。
【図１０】半導体ウェハーを支持する支持部の側面図である。
【図１１】第２実施形態の熱処理装置を示す平面図である。
【図１２】第２実施形態の搬送アームの平面図である。
【図１３】アーム加熱部の構成を示す断面図である。
【図１４】第３実施形態における搬送アームの加熱の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
３  制御部
４  保持部昇降機構
５  ランプハウス
６  チャンバー
７  保持部
６０  上部開口
６１  チャンバー窓
６５  熱処理空間
７１  ホットプレート
７２  サセプタ
１００，２００  熱処理装置
１５０  搬送ロボット
１５１ａ，１５１ｂ  搬送アーム
１５５，１５９  支持部
１６０  フラッシュ加熱部
１９０  アーム加熱部
１９１  ヒータ
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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