热处理方法与流程

1.本发明涉及一种热处理方法，通过对半导体晶圆等薄板状精密电子衬底(以下简称为“衬底”)照射光而将该衬底加热。


背景技术：

2.半导体器件的制造工艺中，在极短时间内将半导体晶圆加热的闪光灯退火(fla)受到关注。闪光灯退火是一种热处理技术，通过使用氙气闪光灯(以下简称为“闪光灯”时指的是氙气闪光灯)对半导体晶圆表面照射闪光，而仅使半导体晶圆表面在极短时间内(几毫秒以下)升温。
3.氙气闪光灯的辐射光谱分布是从紫外线区域到近红外线区域，波长比以往的卤素灯短，与硅半导体晶圆的基础吸收带大体一致。由此，当从氙气闪光灯向半导体晶圆照射闪光时，透过光较少，能够使半导体晶圆迅速升温。另外，还可以明确的是，如果进行的是几毫秒以下的极短时间的闪光照射，那么可以选择性地仅使半导体晶圆的表面附近升温。
4.这种闪光灯退火被用于需要极短时间加热的处理中，例如典型的是使注入到半导体晶圆中的杂质活化。如果从闪光灯向通过离子注入法被注入杂质的半导体晶圆的表面照射闪光，那么仅用极短时间便能够使该半导体晶圆的表面升温到活化温度，且能够在杂质不会扩散得很深的情况下仅执行杂质活化。
5.典型来说，不局限于热处理，半导体晶圆的处理都是按批次(成为在相同条件下进行相同内容处理的对象的一组半导体晶圆)为单位进行的。在单片式衬底处理装置中，对构成批次的多片半导体晶圆连续地依次进行处理。在闪光灯退火装置中，同样地将构成批次的多个半导体晶圆逐片搬入腔室并依次进行热处理。
6.然而，在依次处理构成批次的多个半导体晶圆的过程中，保持半导体晶圆的基座等腔室内构造物的温度会发生变化。这种现象会在暂时处于运转停止状态的闪光灯退火装置重新开始处理的情况下或半导体晶圆的处理温度等处理条件发生变化的情况下产生。如果在对批次的多个半导体晶圆进行处理的过程中基座等腔室内构造物的温度发生变化，那么会出现以下问题，即，处理时的温度历程在批次中最开始的半导体晶圆与后半部分的半导体晶圆中不同。
7.为了解决所述问题，进行了以下操作，即，在对构成批次的成品晶圆开始进行处理之前，将非处理对象的虚设晶圆搬入腔室内并支撑在基座上，以与处理对象的批次相同的条件进行加热处理，由此事先将基座等腔室内构造物升温到稳定温度(虚设运转)。在专利文献1中公开了对10片左右的虚设晶圆进行加热处理而使基座等腔室内构造物的温度达到处理时的稳定温度。
8.[背景技术文献]
[0009]
[专利文献]
[0010]
[专利文献1]日本专利特开2017-092102号公报


技术实现要素：

[0011]
[发明要解决的问题]
[0012]
在对成为产品的成品晶圆进行处理之前消耗多片虚设晶圆进行虚设运转会导致运转成本上升，并且也会导致生产效率降低。因此，强烈要求尽可能地减少虚设运转中所要消耗的虚设晶圆的片数，缩短虚设运转的时间。
[0013]
本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种能在短时间内高效率地使腔室内的温度稳定化的热处理方法。
[0014]
[解决问题的技术手段]
[0015]
为了解决所述问题，技术方案1的发明是一种热处理方法，通过对衬底照射光而将该衬底加热，且特征在于具备：搬入步序，在将处理对象衬底搬入腔室内之前，将多个虚设晶圆依次搬入所述腔室内并载置在基座上；第1预热步序，从连续照明灯向所述多个虚设晶圆中第1组虚设晶圆各自的背面照射光而将该虚设晶圆加热到第1加热温度，然后从闪光灯向该虚设晶圆的正面照射闪光而将该虚设晶圆加热；及第2预热步序，在所述第1预热步序之后，从所述连续照明灯向所述多个虚设晶圆中第2组虚设晶圆各自的背面照射光而将该虚设晶圆加热到低于所述第1加热温度的第2加热温度，然后从所述闪光灯向该虚设晶圆的正面照射闪光而将该虚设晶圆加热。
[0016]
另外，技术方案2的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：还具备背面温度测定步序，所述背面温度测定步序是测定所述连续照明灯熄灭后经过特定时间后的时点的所述多个虚设晶圆各自的背面温度，将它作为判定温度；在针对所述第1组虚设晶圆测定出的所述判定温度进入相对于目标温度而言的特定范围内之后，开始进行所述第2预热步序。
[0017]
另外，技术方案3的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：还具备气体氛围温度测定步序，所述气体氛围温度测定步序是测定所述连续照明灯熄灭后经过特定时间后的时点的所述腔室内的气体氛围温度，将它作为判定温度；在针对所述第1组虚设晶圆测定出的所述判定温度进入相对于目标温度而言的特定范围内之后，开始进行所述第2预热步序。
[0018]
另外，技术方案4的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：所述第2加热温度是从所述连续照明灯向所述处理对象衬底照射光而将该处理对象衬底加热时的温度。
[0019]
另外，技术方案5的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：所述第1加热温度是比所述第2加热温度高5℃以上100℃以下的温度。
[0020]
另外，技术方案6的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：在所述第1预热步序中，使所述第1加热温度阶段性地降低。
[0021]
另外，技术方案7的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：第1组虚设晶圆为1片以上10片以下。
[0022]
另外，技术方案8的发明是根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于：第2组虚设晶圆为1片以上10片以下。
[0023]
另外，技术方案9的发明是一种热处理方法，通过对衬底照射光而将该衬底加热，且特征在于具备：搬入步序，在将处理对象衬底搬入腔室内之前，将多个虚设晶圆依次搬入
所述腔室内并载置在基座上；第1预热步序，从连续照明灯向所述多个虚设晶圆中第1组虚设晶圆各自的背面照射光，然后从闪光灯向该虚设晶圆的正面照射闪光而将该虚设晶圆加热到第1加热温度；及第2预热步序，在所述第1预热步序之后，从所述连续照明灯向所述多个虚设晶圆中第2组虚设晶圆各自的背面照射光，然后从所述闪光灯向该虚设晶圆的正面照射闪光而将该虚设晶圆加热到低于所述第1加热温度的第2加热温度。
[0024]
[发明的效果]
[0025]
根据技术方案1至技术方案8的发明，在从连续照明灯向多个虚设晶圆中第1组虚设晶圆各自的背面照射光而将该虚设晶圆加热到第1加热温度之后，从连续照明灯向第2组虚设晶圆各自的背面照射光而将该虚设晶圆加热到低于第1加热温度的第2加热温度，因此，在将虚设晶圆加热到高温后再加热到低温，从而能在短时间内高效率地使腔室内的温度稳定化。
[0026]
尤其根据技术方案4的发明，所述第2加热温度是从所述连续照明灯向所述处理对象衬底照射光而将该处理对象衬底加热时的温度，因此，能够使腔室内的温度稳定为对处理对象衬底进行处理时的温度。
[0027]
根据技术方案9的发明，在对多个虚设晶圆中第1组虚设晶圆分别照射闪光而将该虚设晶圆加热到第1加热温度之后，对第2组虚设晶圆分别照射闪光而将该虚设晶圆加热到低于第1加热温度的第2加热温度，因此，在将虚设晶圆加热到高温后再加热到低温，从而能在短时间内高效率地使腔室内的温度稳定化。
附图说明
[0028]
图1是表示实施本发明的热处理方法的热处理装置的构成的纵剖视图。
[0029]
图2是表示保持部的整体外观的立体图。
[0030]
图3是基座的俯视图。
[0031]
图4是基座的剖视图。
[0032]
图5是移载机构的俯视图。
[0033]
图6是移载机构的侧视图。
[0034]
图7是表示多个卤素灯的配置的俯视图。
[0035]
图8是表示虚设处理时的1片虚设晶圆的温度变化的图。
[0036]
图9是表示本实施方式的虚设处理的顺序的流程图。
[0037]
图10是表示第1实施方式的虚设处理时的多个虚设晶圆的温度变化的图。
[0038]
图11是表示判定温度的推移的图。
[0039]
图12是表示第2实施方式的虚设处理时的多个虚设晶圆的温度变化的图。
[0040]
图13是表示第3实施方式的虚设处理时的多个虚设晶圆的温度变化的图。
具体实施方式
[0041]
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式详细地进行说明。
[0042]
＜第1实施方式＞
[0043]
图1是表示实施本发明的热处理方法的热处理装置1的构成的纵剖视图。图1的热处理装置1是通过对作为衬底的圆板形状的半导体晶圆w进行闪光照射而将该半导体晶圆w
加热的闪光灯退火装置。成为处理对象的半导体晶圆w的尺寸无特别限定，例如为φ300mm或φ450mm(本实施方式中为φ300mm)。此外，图1及以下各图中，为便于理解，视需要将各部分的尺寸或数量夸张或简化描绘。
[0044]
热处理装置1具备收容半导体晶圆w的腔室6、内置多个闪光灯fl的闪光加热部5、及内置多个卤素灯hl的卤素加热部4。在腔室6的上侧设置着闪光加热部5，并且在下侧设置着卤素加热部4。另外，热处理装置1在腔室6的内部具备将半导体晶圆w以水平姿势保持的保持部7、及在保持部7与装置外部之间交接半导体晶圆w的移载机构10。热处理装置1还具备控制部3，所述控制部3控制卤素加热部4、闪光加热部5及设置在腔室6中的各动作机构，使它们执行半导体晶圆w的热处理。
[0045]
腔室6是在筒状腔室侧部61的上下安装石英制腔室窗而构成。腔室侧部61具有上下开口的大致筒形状，上侧开口处安装上侧腔室窗63而被封闭，下侧开口处安装下侧腔室窗64而被封闭。构成腔室6顶壁的上侧腔室窗63是由石英形成的圆板形状部件，作为使从闪光加热部5出射的闪光透射到腔室6内的石英窗发挥功能。另外，构成腔室6底部的下侧腔室窗64也是由石英形成的圆板形状部件，作为使来自卤素加热部4的光透射到腔室6内的石英窗发挥功能。
[0046]
另外，在腔室侧部61的内侧壁面的上部安装着反射环68，在下部安装着反射环69。反射环68、69都形成为圆环状。上侧反射环68通过从腔室侧部61的上侧嵌入而安装。另一方面，下侧反射环69通过从腔室侧部61的下侧嵌入并利用省略图示的螺钉进行固定而安装。也就是说，反射环68、69都装卸自如地安装在腔室侧部61。腔室6的内侧空间、也就是由上侧腔室窗63、下侧腔室窗64、腔室侧部61及反射环68、69包围的空间被规定为热处理空间65。
[0047]
通过在腔室侧部61安装反射环68、69，而在腔室6的内壁面形成凹部62。也就是说，形成由腔室侧部61的内壁面中未安装反射环68、69的中央部分、反射环68的下端面、及反射环69的上端面包围的凹部62。凹部62在腔室6的内壁面沿着水平方向形成为圆环状，围绕保持半导体晶圆w的保持部7。腔室侧部61及反射环68、69由强度及耐热性优异的金属材料(例如不锈钢钢板)形成。
[0048]
另外，在腔室侧部61形成设置着用来将半导体晶圆w搬入腔室6及从腔室6搬出半导体晶圆w的搬送开口部(炉口)66。搬送开口部66可通过闸阀185而打开及关闭。搬送开口部66与凹部62的外周面连通连接。因此，当闸阀185将搬送开口部66打开时，可以将半导体晶圆w从搬送开口部66经过凹部62搬入热处理空间65以及从热处理空间65搬出半导体晶圆w。另外，当闸阀185将搬送开口部66封闭时，腔室6内的热处理空间65成为密闭空间。
[0049]
在腔室侧部61还贯穿设置着贯通孔61a及贯通孔61b。贯通孔61a是用来将从保持在下述基座74上的半导体晶圆w的上表面辐射的红外光导向上部辐射温度计25的红外线传感器29的圆筒状孔。另一方面，贯通孔61b是用来将从半导体晶圆w的下表面辐射的红外光导向下部辐射温度计20的红外线传感器24的圆筒状孔。贯通孔61a及贯通孔61b以它们的贯通方向的轴与保持在基座74上的半导体晶圆w的主面相交的方式相对于水平方向倾斜设置。在贯通孔61a的面向热处理空间65一侧的端部安装着透明窗26，所述透明窗26由使上部辐射温度计25所能测定的波长区域的红外光透过的氟化钙材料构成。另外，在贯通孔61b的面向热处理空间65一侧的端部安装着透明窗21，所述透明窗21由使下部辐射温度计20所能测定的波长区域的红外光透过的氟化钡材料构成。
[0050]
另外，在腔室6的内壁上部形成设置着向热处理空间65供给处理气体的气体供给孔81。气体供给孔81形成设置在凹部62的上侧位置，也可以设置在反射环68。气体供给孔81经由呈圆环状形成在腔室6的侧壁内部的缓冲空间82而与气体供给管83连通连接。气体供给管83连接到处理气体供给源85。另外，在气体供给管83的路径中途介装插入阀84。当打开阀84时，从处理气体供给源85向缓冲空间82输送处理气体。流入缓冲空间82的处理气体以在流体阻力比气体供给孔81小的缓冲空间82内扩散的方式流动，而从气体供给孔81被供给到热处理空间65内。作为处理气体，例如可使用氮气(n2)等惰性气体、或氢气(h2)、氨(nh3)等反应性气体、或者将它们混合而成的混合气体(本实施方式中使用氮气)。
[0051]
另一方面，在腔室6的内壁下部形成设置着排出热处理空间65内的气体的气体排出孔86。气体排出孔86形成设置在凹部62的下侧位置，也可以设置在反射环69。气体排出孔86经由呈圆环状形成在腔室6的侧壁内部的缓冲空间87而与气体排出管88连通连接。气体排出管88连接到排气部190。另外，在气体排出管88的路径中途介装插入阀89。当打开阀89时，热处理空间65的气体从气体排出孔86经由缓冲空间87被排出到气体排出管88。此外，气体供给孔81及气体排出孔86可以沿着腔室6的圆周方向设置多个，也可以形成为狭缝状。另外，处理气体供给源85及排气部190可以是设置在热处理装置1的机构，也可以是设置有热处理装置1的工厂的公共设施。
[0052]
另外，在搬送开口部66的前端还连接着排出热处理空间65内的气体的气体排出管191。气体排出管191经由阀192连接到排气部190。通过打开阀192，而经由搬送开口部66排出腔室6内的气体。
[0053]
图2是表示保持部7的整体外观的立体图。保持部7具备基台环71、连结部72及基座74而构成。基台环71、连结部72及基座74均由石英形成。也就是说，保持部7整体由石英形成。
[0054]
基台环71是圆环形状缺失一部分而成的圆弧形状的石英部件。设置该缺失部分是为了防止下述移载机构10的移载臂11与基台环71干涉。基台环71通过载置在凹部62的底面而由腔室6的壁面支撑(参照图1)。在基台环71的上表面，沿着其圆环形状的圆周方向竖立设置着多个连结部72(本实施方式中为4个)。连结部72也是石英部件，通过熔接而固定在基台环71上。
[0055]
基座74由设置在基台环71上的4个连结部72支撑。图3是基座74的俯视图。另外，图4是基座74的剖视图。基座74具备保持板75、导环76及多个衬底支撑销77。保持板75是由石英形成的大致圆形的平板状部件。保持板75的直径大于半导体晶圆w的直径。也就是说，保持板75具有比半导体晶圆w大的平面尺寸。
[0056]
在保持板75的上表面周缘部设置着导环76。导环76是具有比半导体晶圆w的直径更大的内径的圆环形状部件。例如，在半导体晶圆w的直径为φ300mm的情况下，导环76的内径为φ320mm。导环76的内周形成为从保持板75向上方扩展这样的锥面。导环76由与保持板75相同的石英形成。导环76可以熔接在保持板75的上表面，也可以利用另外加工成的销等固定在保持板75上。或者，还可以将保持板75与导环76加工成一体的部件。
[0057]
保持板75的上表面中比导环76更靠内侧的区域形成为保持半导体晶圆w的平面状保持面75a。在保持板75的保持面75a竖立设置着多个衬底支撑销77。在本实施方式中，沿着与保持面75a的外周圆(导环76的内周圆)为同心圆的圆周上每隔30
°
竖立设置共计12个衬
底支撑销77。配置着12个衬底支撑销77的圆的直径(对向的衬底支撑销77间的距离)小于半导体晶圆w的直径，如果半导体晶圆w的直径为φ300mm，那么配置着12个衬底支撑销77的圆的直径为φ270mm～φ280mm(本实施方式中为φ270mm)。各衬底支撑销77由石英形成。多个衬底支撑销77可以通过熔接而设置在保持板75的上表面，也可以与保持板75加工成一体。
[0058]
回到图2，竖立设置在基台环71上的4个连结部72与基座74的保持板75的周缘部通过熔接而固定。也就是说，基座74与基台环71通过连结部72而固定连结。通过将这样的保持部7的基台环71支撑在腔室6的壁面，而将保持部7安装在腔室6中。在保持部7已安装在腔室6中的状态下，基座74的保持板75成为水平姿势(法线与铅直方向一致的姿势)。也就是说，保持板75的保持面75a成为水平面。
[0059]
被搬入腔室6中的半导体晶圆w以水平姿势载置并保持在安装于腔室6的保持部7的基座74上。这时，半导体晶圆w由竖立设置在保持板75上的12个衬底支撑销77支撑并保持在基座74上。更严格来说，12个衬底支撑销77的上端部与半导体晶圆w的下表面接触而支撑该半导体晶圆w。12个衬底支撑销77的高度(衬底支撑销77的上端到保持板75的保持面75a的距离)均等，因此，能利用12个衬底支撑销77将半导体晶圆w以水平姿势支撑。
[0060]
另外，多个衬底支撑销77将半导体晶圆w以与保持板75的保持面75a隔开特定间隔的方式支撑。导环76的厚度比衬底支撑销77的高度大。因此，利用导环76来防止由多个衬底支撑销77支撑的半导体晶圆w在水平方向上的位移。
[0061]
另外，如图2及图3所示，在基座74的保持板75上，上下贯通地形成着开口部78。开口部78是为了让下部辐射温度计20接收到从半导体晶圆w的下表面辐射的辐射光(红外光)而设置。也就是说，下部辐射温度计20经由开口部78及安装在腔室侧部61的贯通孔61b的透明窗21接收从半导体晶圆w的下表面辐射的光，从而测定该半导体晶圆w的温度。在基座74的保持板75上，还贯穿设置着4个贯通孔79，所述贯通孔79供下述移载机构10的顶起销12贯通以交接半导体晶圆w。
[0062]
图5是移载机构10的俯视图。另外，图6是移载机构10的侧视图。移载机构10具备2根移载臂11。移载臂11形成为沿着大致圆环状凹部62这样的圆弧形状。各移载臂11上竖立设置着2根顶起销12。移载臂11及顶起销12由石英形成。各移载臂11能够通过水平移动机构13而旋动。水平移动机构13使一对移载臂11在相对于保持部7移载半导体晶圆w的移载动作位置(图5的实线位置)与俯视下和保持在保持部7的半导体晶圆w不重叠的退避位置(图5的双点划线位置)之间水平移动。作为水平移动机构13，可以是通过单独的马达使各移载臂11分别旋动的机构，也可以是使用连杆机构由1个马达使一对移载臂11连动旋动的机构。
[0063]
另外，通过升降机构14使一对移载臂11与水平移动机构13一起升降移动。当升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置上升时，共计4根顶起销12通过贯穿设置在基座74的贯通孔79(参照图2、3)，从而顶起销12的上端从基座74的上表面伸出。另一方面，升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置下降而使顶起销12从贯通孔79中拔出，水平移动机构13使一对移载臂11以打开的方式移动时，各移载臂11移动到退避位置。一对移载臂11的退避位置是保持部7的基台环71的正上方。基台环71载置在凹部62的底面，因此，移载臂11的退避位置成为凹部62的内侧。此外，构成为在移载机构10的设置着驱动部(水平移动机构13及升降机构14)的部位附近还设置着省略图示的排气机构，将移载机构10的驱动部周边的气体氛围排出到腔室6外部。
[0064]
回到图1，设置在腔室6上方的闪光加热部5构成为在壳体51的内侧具备由多根(本实施方式中为30根)氙气闪光灯fl构成的光源、及以覆盖所述光源上方的方式设置的反射器52。另外，在闪光加热部5的壳体51的底部安装着灯光辐射窗53。构成闪光加热部5的底部的灯光辐射窗53是由石英形成的板状石英窗。通过将闪光加热部5设置在腔室6的上方，使得灯光辐射窗53与上侧腔室窗63相对向。闪光灯fl从腔室6的上方经由灯光辐射窗53及上侧腔室窗63向热处理空间65照射闪光。
[0065]
多个闪光灯fl分别是具有长条圆筒形状的棒状灯，以各自的长边方向沿着保持部7所保持的半导体晶圆w的主面(也就是沿着水平方向)相互平行的方式排列成平面状。由此，由闪光灯fl的排列形成的平面也是水平面。
[0066]
氙气闪光灯fl具备内部封入氙气且两端部配设着连接到电容器的阳极及阴极的棒状玻璃管(放电管)、以及附设在该玻璃管的外周面上的触发电极。氙气为电绝缘体，因此，即使电容器中储存有电荷，通常状态下玻璃管内也不会通电。然而，在对触发电极施加高电压而导致绝缘破坏的情况下，储存在电容器中的电会瞬间流到玻璃管内，此时氙气原子或分子被激发而发出光。这种氙气闪光灯fl具有以下特征，即，预先储存在电容器中的静电能被转换成0.1毫秒至100毫秒这样极短的光脉冲，因此，与卤素灯hl那种连续点亮的光源相比，能够照射极强的光。也就是说，闪光灯fl是在小于1秒的极短时间内瞬间发光的脉冲发光灯。此外，闪光灯fl的发光时间可以根据对闪光灯fl进行电力供给的灯电源的线圈常数来调整。
[0067]
另外，反射器52以覆盖多个闪光灯fl的全部的方式设置在所述多个闪光灯fl的上方。反射器52的基本功能是将从多个闪光灯fl出射的闪光反射到热处理空间65那一侧。反射器52由铝合金板形成，其正面(面向闪光灯fl一侧的面)通过喷击处理被实施表面粗化加工。
[0068]
设置在腔室6下方的卤素加热部4在壳体41的内侧内置了多根(本实施方式中为40根)卤素灯hl。卤素加热部4是由多个卤素灯hl从腔室6的下方经由下侧腔室窗64向热处理空间65照射光而将半导体晶圆w加热。
[0069]
图7是表示多个卤素灯hl的配置的俯视图。40根卤素灯hl分为上下2段配置。在靠近保持部7的上段配设着20根卤素灯hl，并且在相比上段而言距离保持部7更远的下段也配设着20根卤素灯hl。各卤素灯hl是具有长条圆筒形状的棒状灯。上段、下段均为20根的卤素灯hl以各自的长边方向沿着保持部7所保持的半导体晶圆w的主面(也就是沿着水平方向)相互平行的方式排列。由此，上段、下段中由卤素灯hl的排列形成的平面均为水平面。
[0070]
另外，如图7所示，上段、下段中，卤素灯hl的配设密度都是在与保持部7所保持的半导体晶圆w的周缘部对向的区域比在与中央部对向的区域高。也就是说，上下段中，卤素灯hl的配设间距都是在灯排列的周缘部比在中央部短。因此，能够对通过来自卤素加热部4的光照射进行加热时温度容易降低的半导体晶圆w的周缘部照射更多的光量。
[0071]
另外，由上段的卤素灯hl构成的灯组与由下段的卤素灯hl构成的灯组以呈格子状交叉的方式排列。也就是说，以配置在上段的20根卤素灯hl的长边方向与配置在下段的20根卤素灯hl的长边方向相互正交的方式配设着共计40根卤素灯hl。
[0072]
卤素灯hl是通过对配设在玻璃管内部的灯丝通电使灯丝白炽化从而发光的灯丝方式的光源。玻璃管的内部封入有对氮气或氩气等惰性气体中导入微量卤素元素(碘、溴
等)所得的气体。通过导入卤素元素，能够抑制灯丝折损并且将灯丝的温度设定为高温。因此，与普通的白炽灯泡相比，卤素灯hl具有寿命长且能够连续照射强光的特性。也就是说，卤素灯hl是连续发光至少1秒以上的连续照明灯。另外，卤素灯hl因作为棒状灯而寿命较长，通过将卤素灯hl沿水平方向配置，使得向上方的半导体晶圆w的辐射效率优异。
[0073]
另外，在卤素加热部4的壳体41内，同样地在2段卤素灯hl的下侧设置着反射器43(图1)。反射器43将从多个卤素灯hl出射的光反射到热处理空间65那一侧。
[0074]
如图1所示，腔室6中设置着上部辐射温度计25及下部辐射温度计20这两个辐射温度计(本实施方式中为高温计)。上部辐射温度计25设置在基座74所保持的半导体晶圆w的斜上方，接收从该半导体晶圆w的上表面辐射的红外光，从而测定上表面的温度。上部辐射温度计25的红外线传感器29具备insb(锑化铟)的光学元件，以应对被照射闪光瞬间的半导体晶圆w的上表面的温度急剧变化。另一方面，下部辐射温度计20设置在基座74所保持的半导体晶圆w的斜下方，接收从该半导体晶圆w的下表面辐射的红外光，从而测定下表面的温度。另外，腔室6中设置着温度传感器95。温度传感器95测定腔室6内的气体氛围温度。
[0075]
控制部3控制设置在热处理装置1中的所述各种动作机构。控制部3作为硬件的构成与普通计算机相同。也就是说，控制部3具备作为进行各种运算处理的电路的cpu(central processing unit，中央处理器)、作为存储基本程序的只读存储器的rom(read only memory，只读存储器)、作为存储各种信息的自由读写存储器的ram(random access memory，随机存取存储器)及预先存储控制用软件或数据等的磁盘。通过由控制部3的cpu执行特定处理程序而进行热处理装置1中的处理。
[0076]
除所述构成以外，热处理装置1还具备各种冷却用构造，以防止在半导体晶圆w的热处理时由卤素灯hl及闪光灯fl产生的热能导致卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的温度过度上升。例如，在腔室6的壁体设置着水冷管(省略图示)。另外，卤素加热部4及闪光加热部5设为在内部形成气流而进行排热的空冷构造。另外，也对上侧腔室窗63与灯光辐射窗53的间隙供给空气，将闪光加热部5及上侧腔室窗63冷却。
[0077]
接下来，对热处理装置1中的处理动作进行说明。在此，首先说明对成为产品的普通半导体晶圆(成品晶圆)w进行的热处理动作。以下说明的半导体晶圆w的处理顺序是通过由控制部3控制热处理装置1的各动作机构而进行。
[0078]
首先，在对半导体晶圆w进行处理之前打开供气用阀84，并且打开排气用阀89，开始向腔室6内供给气体以及排出腔室6内的气体。当打开阀84时，从气体供给孔81向热处理空间65供给氮气。另外，当打开阀89时，从气体排出孔86排出腔室6内的气体。由此，从腔室6内的热处理空间65的上部供给的氮气流向下方，从热处理空间65的下部排出。
[0079]
另外，通过打开阀192，还会从搬送开口部66排出腔室6内的气体。进而，通过省略图示的排气机构还会排出移载机构10的驱动部周边的气体氛围。此外，在热处理装置1对半导体晶圆w进行热处理时继续向热处理空间65供给氮气，其供给量根据处理步序而适当变更。
[0080]
接着，打开闸阀185而打开搬送开口部66，通过装置外部的搬送机器人将成为处理对象的半导体晶圆w经由搬送开口部66搬入腔室6内的热处理空间65。这时，担心随着半导体晶圆w的搬入会夹带装置外部的气体氛围，但由于对腔室6持续供给氮气，因此，氮气会从搬送开口部66流出，从而能够将这种夹带外部气体氛围的情况抑制为最小限度。
[0081]
由搬送机器人搬入的半导体晶圆w进入到保持部7的正上方位置并停止。然后，移载机构10的一对移载臂11从退避位置水平移动到移载动作位置后上升，由此顶起销12穿过贯通孔79从基座74的保持板75的上表面伸出而接收半导体晶圆w。这时，顶起销12上升到比衬底支撑销77的上端更靠上方的位置。
[0082]
在半导体晶圆w载置于顶起销12之后，搬送机器人从热处理空间65退出，通过闸阀185将搬送开口部66关闭。然后，通过使一对移载臂11下降，半导体晶圆w从移载机构10被递交到保持部7的基座74上，并以水平姿势从下方被保持。半导体晶圆w由竖立设置在保持板75上的多个衬底支撑销77支撑并保持在基座74上。另外，半导体晶圆w将作为被处理面的正面视为上表面保持在保持部7。在由多个衬底支撑销77支撑的半导体晶圆w的背面(与正面为相反侧的主面)与保持板75的保持面75a之间形成特定间隔。已下降到基座74下方的一对移载臂11通过水平移动机构13退避到退避位置，也就是凹部62的内侧。
[0083]
利用由石英形成的保持部7的基座74将半导体晶圆w以水平姿势从下方保持之后，将卤素加热部4的40根卤素灯hl一起点亮而开始预加热(辅助加热)。从卤素灯hl出射的卤素光透过由石英形成的下侧腔室窗64及基座74照射到半导体晶圆w的下表面。通过接收来自卤素灯hl的光照射，半导体晶圆w被预加热而温度上升。此外，由于移载机构10的移载臂11已退避到凹部62的内侧，因此，不会阻碍利用卤素灯hl进行的加热。
[0084]
因来自卤素灯hl的光照射而升温的半导体晶圆w的温度由下部辐射温度计20测定。测定出的半导体晶圆w的温度被传送到控制部3。控制部3一边监视因来自卤素灯hl的光照射而升温的半导体晶圆w的温度是否达到特定的预加热温度t1，一边控制卤素灯hl的输出。也就是说，控制部3基于下部辐射温度计20的测定值，以半导体晶圆w的温度成为预加热温度t1的方式反馈控制卤素灯hl的输出。
[0085]
在半导体晶圆w的温度达到预加热温度t1之后，控制部3将半导体晶圆w暂时维持于该预加热温度t1。具体来说，在由下部辐射温度计20测定的半导体晶圆w的温度达到预加热温度t1的时点，控制部3调整卤素灯hl的输出，将半导体晶圆w的温度维持于大致预加热温度t1。
[0086]
通过利用这种卤素灯hl进行预加热，使整个半导体晶圆w均匀升温到预加热温度t1。在利用卤素灯hl进行预加热的阶段，存在更易产生散热的半导体晶圆w的周缘部的温度比中央部更降低的倾向，但卤素加热部4的卤素灯hl的配设密度在与半导体晶圆w的周缘部对向的区域比在与中央部对向的区域高。因此，对易产生散热的半导体晶圆w的周缘部照射的光量变多，可使预加热阶段的半导体晶圆w的面内温度分布均匀。
[0087]
在半导体晶圆w的温度达到预加热温度t1并经过了特定时间的时点，闪光加热部5的闪光灯fl向保持在基座74上的半导体晶圆w的正面照射闪光。这时，从闪光灯fl辐射的一部分闪光直接朝向腔室6内，另一部分暂时由反射器52反射后朝向腔室6内，通过这些闪光照射而将半导体晶圆w闪光加热。
[0088]
闪光加热是通过来自闪光灯fl的闪光(flash light)照射而进行，因此，能在短时间内使半导体晶圆w的表面温度上升。也就是说，从闪光灯fl照射的闪光是预先储存在电容器中的静电能转换成极短的光脉冲且照射时间为0.1毫秒以上100毫秒以下程度的极短的强闪光。并且，通过来自闪光灯fl的闪光照射被闪光加热的半导体晶圆w的表面温度瞬间上升到1000℃以上的处理温度t2之后又迅速下降。
[0089]
闪光加热处理结束后，经过特定时间后熄灭卤素灯hl。由此，半导体晶圆w从预加热温度t1迅速降温。降温过程中的半导体晶圆w的温度由下部辐射温度计20测定，其测定结果被传送到控制部3。控制部3根据下部辐射温度计20的测定结果监视半导体晶圆w的温度是否已下降到特定温度。然后，在半导体晶圆w的温度已下降到特定温度以下之后，使移载机构10的一对移载臂11再次从退避位置水平移动到移载动作位置并上升，由此，顶起销12从基座74的上表面伸出而从基座74接收热处理后的半导体晶圆w。接着，打开由闸阀185封闭的搬送开口部66，利用装置外部的搬送机器人将载置在顶起销12上的半导体晶圆w从腔室6搬出，半导体晶圆w的加热处理完成。
[0090]
此外，典型来说，半导体晶圆w的处理是以批次为单位进行。所谓批次是指成为在相同条件下进行相同内容处理的对象的一组半导体晶圆w。本实施方式的热处理装置1中，同样地将构成批次的多片半导体晶圆w逐片依次搬入腔室6中进行加热处理。
[0091]
在此，在利用一段时间未进行过处理的热处理装置1开始批次处理的情况下，批次中第1片半导体晶圆w将会被搬入大致室温的腔室6中进行加热处理。此时会存在如下等情况，例如维护后启动热处理装置1后对最开始的批次进行处理、或在对前一批次进行处理之后经过了较长时间。加热处理时，由于会从升温后的半导体晶圆w向基座74产生热传导，因此，随着半导体晶圆w的处理片数增加，初始温度为室温的基座74因蓄热而逐渐升温。
[0092]
并且，当对约10片半导体晶圆w进行了加热处理时，基座74等腔室内构造物的温度达到固定的稳定温度。在基座74的温度达到稳定温度之前，从半导体晶圆w向基座74的传热量比来自基座74的散热量多，因此，随着半导体晶圆w的处理片数增加，基座74的温度因蓄热而逐渐上升。相对于此，在基座74的温度达到稳定温度之后，从半导体晶圆w向基座74的传热量与来自基座74的散热量均衡，因此，基座74的温度被维持于固定的稳定温度。此外，基座74等腔室内构造物的稳定温度是指不对该构造物进行预热，通过在腔室6内对批次的多个半导体晶圆w连续进行加热处理而使基座74等腔室内构造物的温度上升达到固定时的该构造物的温度。
[0093]
如果像这样在室温的腔室6中开始批次处理，那么在初始阶段半导体晶圆w被保持在室温左右的基座74上，与此相对，在后半阶段，半导体晶圆w被保持在已升温到稳定温度的基座74上。也就是说，存在如下问题，即，基座74等腔室内构造物的温度在批次最开始的半导体晶圆w与中途的半导体晶圆w中不同，由此导致温度历程不均。因此，在本实施方式中，实施虚设运转(虚设处理)，也就是在开始对成为处理对象的半导体晶圆w进行处理之前，将非处理对象的虚设晶圆搬入腔室6内进行加热处理，将基座74等腔室内构造物预热。这种虚设处理不仅在室温的腔室6内开始批次处理的情况下执行，在变更预加热温度t1或处理温度t2的情况下也会执行。以下，对本实施方式中的虚设处理进行说明。
[0094]
虚设处理是通过将非处理对象的虚设晶圆搬入腔室6内进行加热处理而执行，所述加热处理是通过来自卤素灯hl的光照射而进行，以及通过来自闪光灯fl的闪光照射而进行。虚设晶圆是与成为产品的半导体晶圆w相同的圆板形状的硅晶圆，具有与半导体晶圆w相同的尺寸及形状。但是，对于虚设晶圆，未进行图案形成或离子注入。也就是说，虚设晶圆是所谓的裸晶圆。
[0095]
首先，简单地说明针对1片虚设晶圆进行的虚设处理。首先，将虚设晶圆搬入腔室6内。虚设晶圆被搬入腔室6内是按照与所述半导体晶圆w的搬入相同的顺序进行。搬入到腔
室6内的虚设晶圆被保持在石英基座74上。在将虚设晶圆保持在基座74之后，开始点亮卤素灯hl。从卤素灯hl出射的光透过石英的下侧腔室窗64及基座74照射到虚设晶圆的背面。通过接收来自卤素灯hl的光照射，虚设晶圆被加热，其温度上升。
[0096]
图8是表示虚设处理时的1片虚设晶圆的温度变化的图。该图的纵轴表示的是由下部辐射温度计20测定的虚设晶圆的背面温度。在时刻t1点亮卤素灯hl，虚设晶圆开始升温。然后，在虚设晶圆的背面温度达到特定温度的时刻t2，闪光灯fl发光。从闪光灯fl出射的闪光照射到虚设晶圆的正面。通过闪光照射被闪光加热的虚设晶圆的温度进一步升高。另外，来自升温后的虚设晶圆的热传导及热辐射使得基座74等腔室内构造物的温度也升高。
[0097]
从闪光灯fl照射的闪光的照射时间与所述同样地为0.1毫秒以上100毫秒以下程度。也就是说，闪光灯fl在时刻t2发光的大致同时熄灭。另外，闪光灯fl熄灭的同时卤素灯hl也熄灭。由于闪光灯fl及卤素灯hl熄灭，因此虚设晶圆的温度迅速降低。
[0098]
闪光灯fl及卤素灯hl熄灭后经过了特定时间(例如30秒)的时刻t3的虚设晶圆的背面温度由下部辐射温度计20测定。在时刻t3由下部辐射温度计20测定的虚设晶圆的背面温度是用来判定基座74等腔室内构造物的温度是否已稳定化的判定温度ta。在测定出判定温度ta之后，将该虚设晶圆从腔室6搬出。虚设晶圆的搬出也是按照与所述半导体晶圆w的搬出相同的顺序进行。
[0099]
在本实施方式中，在将成为处理对象的批次最开始的半导体晶圆w搬入腔室6内之前，将多个虚设晶圆依次搬入腔室6内，并反复执行如上所述的处理。通过来自升温后的多个虚设晶圆的热传导及热辐射，将基座74等腔室内构造物预热。
[0100]
图9是表示本实施方式的虚设处理的顺序的流程图。图10是表示第1实施方式的虚设处理时的多个虚设晶圆的温度变化的图。图10所示的虚设晶圆的温度也是由下部辐射温度计20测定的虚设晶圆的背面温度。
[0101]
首先，将多个虚设晶圆中最开始的虚设晶圆搬入腔室6内并保持在基座74上。最开始的虚设晶圆因来自卤素灯hl的光照射而被加热到第1加热温度tf(步骤s1)。在该虚设晶圆的温度达到第1加热温度tf的时点，从闪光灯fl向该虚设晶圆照射闪光，该虚设晶圆从第1加热温度tf进一步升温(步骤s2)。来自升温后的虚设晶圆的热传导及热辐射使得基座74等腔室内构造物的温度也升高。
[0102]
接着，熄灭闪光灯fl及卤素灯hl，使得最开始的虚设晶圆的温度迅速降低。然后，利用下部辐射温度计20测定闪光灯fl及卤素灯hl熄灭后经过了特定时间的时点的该虚设晶圆的背面温度，将它作为判定温度ta(步骤s3)。由下部辐射温度计20测定出的判定温度ta被传送到控制部3。另外，在获取到判定温度ta之后，将最开始的虚设晶圆从腔室6搬出。
[0103]
控制部3判定判定温度ta是否已进入相对于目标温度tt而言的特定范围内(步骤s4)。例如，如果目标温度tt为150℃，那么控制部3判定判定温度ta是否已进入相对于目标温度tt而言的
±
10％的范围内(135℃到165℃的范围内)。
[0104]
在判定温度ta尚未进入相对于目标温度tt而言的特定范围内的情况下，将多个虚设晶圆中第2片虚设晶圆搬入腔室6内，重复步骤s1～步骤s4的处理。并且，在第2片虚设晶圆的判定温度ta未达到相对于目标温度tt而言的特定范围内的情况下，进而将第3片虚设晶圆搬入腔室6内，重复步骤s1～步骤s4的处理。也就是说，反复进行步骤s1～步骤s4的处理，直到判定温度ta进入相对于目标温度tt而言的特定范围内为止。
[0105]
图11是表示判定温度ta的推移的图。在该图的例子中，最开始的虚设晶圆及第2片虚设晶圆的判定温度ta偏离了相对于目标温度tt而言的特定范围内(上限温度tu与下限温度tl之间的范围内)。因此，对多个虚设晶圆中前3片虚设晶圆进行步骤s1～步骤s4的处理。也就是说，对于前3片虚设晶圆，通过来自卤素灯hl的光照射而加热到第1加热温度tf。此外，随着虚设晶圆的片数增加，判定温度ta会变高，这是因为来自升温后的虚设晶圆的热传导及热辐射使得基座74的温度逐渐上升，虚设晶圆的降温速度变慢。
[0106]
另一方面，在判定温度ta已进入相对于目标温度tt而言的特定范围内的情况下，从步骤s4进入步骤s5。所述例中，第3片虚设晶圆的判定温度ta已进入相对于目标温度tt而言的特定范围内，因此，从第4片虚设晶圆开始进入步骤s5。也就是说，第4片虚设晶圆在被搬入腔室6内并保持在基座74之后，通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第2加热温度ts。第2加热温度ts低于第1加热温度tf。另外，第2加热温度ts与从卤素灯hl向成为处理对象的半导体晶圆w照射光而将该半导体晶圆w加热时的温度(也就是预加热温度t1)相等。
[0107]
在第4片虚设晶圆的温度达到第2加热温度ts的时点，从闪光灯fl向该虚设晶圆照射闪光，该虚设晶圆从第2加热温度ts进一步升温(步骤s6)。来自升温后的虚设晶圆的热传导及热辐射使得基座74等腔室内构造物的温度也上升。
[0108]
然后，判定步骤s5及步骤s6的处理是否已实施了特定次数(步骤s7)。并且，在步骤s5及步骤s6的处理未实施特定次数的情况下，对新的虚设晶圆反复进行步骤s5及步骤s6的处理。在本实施方式中，如图10所示，对第4片到第6片虚设晶圆反复实施步骤s5及步骤s6的处理。
[0109]
如图11所示，第6片虚设晶圆的判定温度ta与目标温度tt大致相等。当虚设晶圆的判定温度ta与目标温度tt相等时，基座74等腔室内构造物的温度达到稳定温度。换句话说，目标温度tt是基座74等腔室内构造物的温度成为稳定温度的虚设晶圆的判定温度ta。目标温度tt是取决于成为处理对象的半导体晶圆w的预加热温度t1及处理温度t2的参数。预加热温度t1越高，另外处理温度t2越高，目标温度tt就会变得越高。
[0110]
在将第6片虚设晶圆从腔室6搬出之后，将成为处理对象的批次最开始的半导体晶圆w搬入腔室6中，执行所述热处理动作。在将第6片虚设晶圆从腔室6搬出的时点，基座74等腔室内构造物的温度成为稳定温度，因此，对于构成批次的所有半导体晶圆w来说，腔室内构造物的温度固定。结果，能使构成批次的所有半导体晶圆w的温度历程均匀。
[0111]
在第1实施方式中，多个虚设晶圆中的前3片虚设晶圆(第1组虚设晶圆)是通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第1加热温度tf的。并且，多个虚设晶圆中的第4片到第6片虚设晶圆(第2组虚设晶圆)是通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第2加热温度ts的。也就是说，在将多个虚设晶圆中最开始的几片虚设晶圆加热到高温之后，将它后面的几片虚设晶圆加热到相对低温(与预加热温度t1相等的温度)。总而言之，通过来自卤素灯hl的光照射，分两个阶段对虚设晶圆进行加热。这样一来，与从最开始的虚设晶圆开始便加热到与预加热温度t1相等的温度这种情况相比，能够通过被加热到更高温度的第1组虚设晶圆将基座74等猛烈地加热。然后，通过被加热到与预加热温度t1相等的温度的第2组虚设晶圆将基座74等准确地调温到稳定温度。结果，能够在更短的时间内且以较少的虚设晶圆的片数使基座74等腔室内构造物的温度成为稳定温度。也就是说，根据本实施方式，能在短时间内高效率地使腔室内的温度稳定化。
[0112]
第1加热温度tf是比第2加热温度ts高5℃以上100℃以下的温度。例如，如果针对成为处理对象的半导体晶圆w的预加热温度t1为700℃，那么第2加热温度ts与预加热温度t1相等，为700℃，第1加热温度tf为705℃以上800℃以下。如果第1加热温度tf与第2加热温度ts的温度差小于5℃，那么在将虚设晶圆加热到第1加热温度tf时，无法获得将基座74等猛烈地加热的效果。另外，如果第1加热温度tf成为比第2加热温度ts高出100℃这样的高温，那么基座74等腔室内构造物的温度会产生差异。
[0113]
在第1实施方式中，通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第1加热温度tf的虚设晶圆的片数为1片以上10片以下。另外，通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第2加热温度ts的虚设晶圆的片数为1片以上10片以下。所使用的虚设晶圆的片数越少，使腔室内的温度稳定化的时间越短。
[0114]
＜第2实施方式＞
[0115]
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式的热处理装置1的构成与第1实施方式相同。另外，第2实施方式中的半导体晶圆w的处理顺序也与第1实施方式相同。第1实施方式中是通过来自卤素灯hl的光照射将虚设晶圆加热到第1加热温度tf与第2加热温度ts这两个阶段，但在第2实施方式中是使第1加热温度阶段性地降低。
[0116]
图12是表示第2实施方式的虚设处理时的多个虚设晶圆的温度变化的图。图12所示的虚设晶圆的温度也是由下部辐射温度计20测定的虚设晶圆的背面温度。
[0117]
在第2实施方式中，通过来自卤素灯hl的光照射将多个虚设晶圆中最开始的虚设晶圆加热到第1加热温度tf1，并从闪光灯fl向该虚设晶圆照射闪光。接着，通过来自卤素灯hl的光照射将第2片虚设晶圆加热到低于第1加热温度tf1的第1加热温度tf2，并从闪光灯fl向该虚设晶圆照射闪光。进而，通过来自卤素灯hl的光照射将第3片虚设晶圆加热到低于第1加热温度tf2的第1加热温度tf3，并从闪光灯fl向该虚设晶圆照射闪光。
[0118]
第3片虚设晶圆的判定温度ta已进入相对于目标温度tt而言的特定范围内，第4片虚设晶圆通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第2加热温度ts。第2加热温度ts低于第1加热温度tf3。另外，在第2实施方式中，同样地，第2加热温度ts与从卤素灯hl向成为处理对象的半导体晶圆w照射光而将该半导体晶圆w加热时的温度(也就是预加热温度t1)相等。
[0119]
另外，第1加热温度tf1、tf2、tf3与第2加热温度ts的温度差为5℃以上100℃以下。例如，如果针对成为处理对象的半导体晶圆w的预加热温度t1为700℃，那么第2加热温度ts与预加热温度t1相等，为700℃，第1加热温度tf1为800℃，第1加热温度tf2为740℃，第1加热温度tf3为710℃。
[0120]
第4片及第5片虚设晶圆通过来自卤素灯hl的光照射被加热到第2加热温度ts，并从闪光灯fl向这些虚设晶圆照射闪光。在对第5片虚设晶圆的处理结束之后，将成为处理对象的批次最开始的半导体晶圆w搬入腔室6中，执行所述热处理动作。
[0121]
在第2实施方式中，针对多个虚设晶圆中的前3片虚设晶圆，使通过来自卤素灯hl的光照射而进行加热的第1加热温度阶段性地降低。并且，针对第4片以后的虚设晶圆，通过来自卤素灯hl的光照射加热到第2加热温度ts。也就是说，与第1实施方式同样地，在将多个虚设晶圆中的前几片虚设晶圆加热到高温之后，将它后面的几片虚设晶圆加热到相对低温。这样一来，与从最开始的虚设晶圆开始便加热到与预加热温度t1相等的温度的情况相比，也能在更短的时间内且以较少的虚设晶圆的片数使基座74等腔室内构造物的温度成为
稳定温度。也就是说，根据第2实施方式，也能在短时间内高效率地使腔室内的温度稳定化。
[0122]
另外，通过针对前几片虚设晶圆使第1加热温度阶段性地降低，可使判定温度ta逐渐接近目标温度tt而使基座74等腔室内构造物的温度成为稳定温度。
[0123]
＜第3实施方式＞
[0124]
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。第3实施方式的热处理装置1的构成与第1实施方式相同。另外，第3实施方式中的半导体晶圆w的处理顺序也与第1实施方式相同。第1实施方式中是通过来自卤素灯hl的光照射分两个阶段加热虚设晶圆，但在第3实施方式中是通过来自闪光灯fl的闪光照射分两个阶段加热虚设晶圆。
[0125]
图13是表示第3实施方式的虚设处理时的多个虚设晶圆的温度变化的图。图13所示的虚设晶圆的温度是由上部辐射温度计25测定的虚设晶圆的正面温度。
[0126]
在第3实施方式中，通过来自卤素灯hl的光照射对多个虚设晶圆全部进行加热的温度固定。并且，针对多个虚设晶圆中的前3片虚设晶圆(第1组虚设晶圆)，在通过来自卤素灯hl的光照射进行加热之后，通过来自闪光灯fl的闪光照射将正面极限温度加热到第1加热温度tp。针对接下来的第4片及第5片虚设晶圆(第2组虚设晶圆)，在通过来自卤素灯hl的光照射进行加热之后，通过来自闪光灯fl的闪光照射将正面极限温度加热到第2加热温度tq。第2加热温度tq低于第1加热温度tp。也就是说，在第3实施方式中，对第1组虚设晶圆照射的闪光强度比对第2组虚设晶圆照射的闪光强度强，闪光照射时的第1组虚设晶圆的正面极限温度比第2组虚设晶圆的正面极限温度高。
[0127]
这样一来，通过已被加热成高温的第1组虚设晶圆来猛烈地加热基座74等。结果，与第1实施方式同样地，能在更短时间内且以较少的虚设晶圆的片数高效率地使基座74等腔室内构造物的温度成为稳定温度。
[0128]
＜变化例＞
[0129]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不脱离其主旨的范围内除所述内容以外进行各种变更。例如，在第1实施方式中，将由下部辐射温度计20测定的虚设晶圆的背面温度作为判定温度ta，但判定温度并不限定于虚设晶圆的背面温度，也可以测定腔室6内的气体氛围温度作为判定温度。具体来说，首先通过来自卤素灯hl的光照射将虚设晶圆加热到第1加热温度tf，并从闪光灯fl向该虚设晶圆照射闪光。在该处理时，利用温度传感器95测定闪光灯fl及卤素灯hl熄灭后经过了特定时间的时点的腔室6内的气体氛围温度，将它作为判定温度。然后，在该判定温度进入相对于目标温度而言的特定范围内之后，通过来自卤素灯hl的光照射将虚设晶圆加热到第2加热温度ts。这样一来，也能获得与第1实施方式相同的效果。
[0130]
另外，目标温度tt是取决于成为处理对象的半导体晶圆w的预加热温度t1及处理温度t2的参数，根据预加热温度t1及处理温度t2而求出。这时，也可以通过机器学习存储预加热温度t1及处理温度t2与目标温度tt，基于新的预加热温度t1等求出目标温度tt。
[0131]
另外，在所述实施方式中，闪光加热部5具备30根闪光灯fl，但并不限定于此，闪光灯fl的根数可设为任意数量。另外，闪光灯fl并不限定于氙气闪光灯，也可以为氪气闪光灯。另外，卤素加热部4具备的卤素灯hl的根数也不限定于40根，可设为任意数量。
[0132]
另外，在所述实施方式中，使用灯丝方式的卤素灯hl作为连续发光1秒以上的连续照明灯对半导体晶圆w进行预加热，但并不限定于此，也可以代替卤素灯hl而使用放电型的
电弧灯(例如氙气电弧灯)作为连续照明灯来进行预加热。
[0133]
另外，成为热处理装置1的处理对象的衬底并不限定于半导体晶圆，也可以是用于液晶显示装置等的平板显示器的玻璃衬底或太阳电池用衬底。
[0134]
[符号的说明]
[0135]1ꢀꢀꢀꢀ
热处理装置
[0136]3ꢀꢀꢀꢀ
控制部
[0137]4ꢀꢀꢀꢀ
卤素加热部
[0138]5ꢀꢀꢀꢀ
闪光加热部
[0139]6ꢀꢀꢀꢀ
腔室
[0140]7ꢀꢀꢀꢀ
保持部
[0141]
10
ꢀꢀꢀ
移载机构
[0142]
20
ꢀꢀꢀ
下部辐射温度计
[0143]
25
ꢀꢀꢀ
上部辐射温度计
[0144]
63
ꢀꢀꢀ
上侧腔室窗
[0145]
64
ꢀꢀꢀ
下侧腔室窗
[0146]
65
ꢀꢀꢀ
热处理空间
[0147]
74
ꢀꢀꢀ
基座
[0148]
95
ꢀꢀꢀ
温度传感器
[0149]
fl
ꢀꢀꢀ
闪光灯
[0150]
hl
ꢀꢀꢀ
卤素灯
[0151]wꢀꢀꢀꢀ
半导体晶圆。