KR100549452B1 - 광조사형 열처리장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
지지핀상에 반도체 웨이퍼를 수평 자세로 유지한다. 서셉터 및 가열 플레이트를 상승시켜, 지지핀에서 서셉터로 반도체 웨이퍼를 넘긴다. 이때, 서셉터의 상면에 반도체 웨이퍼가 얹혀진 직후 약 70초 동안은, 서셉터의 상면과 반도체 웨이퍼의 하면과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼가 서셉터의 상면에서 부유한 상태가 된다. 그리고, 반도체 웨이퍼가 서셉터의 상면에서 부유하고 있는 동안에 플래쉬 램프를 점등시켜 플래쉬 가열을 행한다. 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여도 반도체 웨이퍼에 큰 응력이 작용하는 일이 없어, 반도체 웨이퍼의 깨짐을 방지할 수 있다.
반도체 웨이퍼, 서셉터, 지지핀, 플래쉬 가열, 램프, 섬광, 조사
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 열처리장치의 구성을 나타내는 측단면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 열처리장치의 구성을 나타내는 측단면도,
도 3은 도 1의 열처리장치의 컨트롤러의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 도 1의 열처리장치에 의한 열처리 동작의 처리수순을 나타내는 플로우차트,
도 5는 반도체 웨이퍼가 서셉터에서 부유한 상태를 나타내는 도면,
도 6은 제2 실시형태의 열처리 동작의 처리수순을 나타내는 플로우차트,
도 7은 제3 실시형태의 열처리장치의 구성을 나타내는 측단면도이다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등(이하, 간단히「기판」이라 한다)에 섬광을 조사하는 것에 의해 기판을 열처리하는 열처리장치 및 방법에 관한 것이다.
종래부터, 이온 주입후의 반도체 웨이퍼의 이온활성화 공정에서는, 할로겐 램프를 사용한 램프 어닐장치 등의 열처리장치가 사용되고 있다. 이와 같은 열처리장치에서는, 반도체 웨이퍼를, 예를 들면, 1000℃ 내지 1100℃정도의 온도로 가열(어닐)함으로써, 반도체 웨이퍼의 이온활성화를 실행하고 있다. 그리고, 이와 같은 열처리장치에 있어서는, 할로겐 램프에서 조사되는 광의 에너지를 이용함으로써, 매초 수백도 정도의 속도로 기판을 승온(昇溫)하는 구성으로 되어 있다.
그러나, 매초 수백도 정도의 속도로 기판을 승온하는 열처리장치를 사용하여 반도체 웨이퍼의 이온활성화를 실행한 경우에 있어서도, 반도체 웨이퍼에 주입된 이온의 프로파일이 무뎌지는, 즉 열에 의해 이온이 확산하여 버린다는 현상이 생기는 것을 판명하였다. 이와 같은 현상이 발생한 경우에 있어서는, 반도체 웨이퍼의 표면에 이온을 고농도로 주입하여도, 주입 후의 이온이 확산하여 버리므로, 이온을 필요 이상으로 주입하지 않는다면 안되다는 문제가 생기고 있었다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 크세논 플래쉬 램프 등을 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 섬광을 조사함으로써, 이온이 주입된 반도체 웨이퍼의 표면만을 극히 짧은 시간(수밀리세컨드 이하)에 승온시키는 기술이, 예를 들면 일본특허공개 소59-169125호 공보와 일본특허공개 소63-166219호 공보에 제안되어 있다. 크세논 플래쉬 램프에 의한 극히 짧은 시간의 승온이라면, 이온이 확산하기 위한 충분한 시간이 없기 때문에, 반도체 웨이퍼에 주입된 이온의 프로파일을 무디게 하는 일이 없이, 이온활성화만을 실행할 수 있는 것이다.
그렇지만, 크세논 플래쉬 램프는 극히 높은 에너지를 가지는 광을 순간적으로 반도체 웨이퍼에 조사하기 때문에, 일순간 반도체 웨이퍼의 표면 온도가 급속히 상승하고, 조사하는 광의 에너지가 어떤 문턱치를 초과하면 급속한 표면의 열팽창에 의해 반도체 웨이퍼가 높은 확률로 깨지게 된다. 이 때문에, 실제로 열처리를 행하는 경우에는, 상기 문턱치 미만의 어느 정도 여유(프로세스 마진)를 갖은 0000에너지의 광을 조사하도록 하고 있다.
그러나, 서셉터에 반도체 웨이퍼를 유지시킨 상태로 크세논 플래쉬 램프에서의 섬광 조사에 의해 그 웨이퍼를 가열한 경우에는, 상기 문턱치 미만의 에너지의 섬광을 조사하였다고 하여도, 반도체 웨이퍼가 깨지는 일이 있었다. 이것은, 일순간의 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여 반도체 웨이퍼가 볼록(凸)한 형태로 휘어져 버린 경우에, 웨이퍼 단부가 서셉터의 포켓 테두리나 위치결정 핀에 접촉하고 있다든지 하면, 그 접촉부에 큰 힘이 가해지는 한편, 그와 같은 응력을 완화해야 할 웨이퍼가 서셉터 위를 미끌어져 이동할 시간적 여유가 없기 때문이다. 그 결과, 상기 문턱치 미만의 에너지의 섬광을 조사한 경우라도, 반도체 웨이퍼의 단부가 어딘가에 접촉하고 있으면 순간적인 열팽창시에 그곳에서 받는 응력에 의해 웨이퍼가 깨지게 되어 있었던 것이다.
본 발명은, 기판에 대해서 섬광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 열처리장치는, 플래쉬 램프를 가지는 광원과, 상기 광원의 하방에 설치된 챔버와, 상기 챔버내에서 기판을 거의 수평자세로 유지하는 서셉 터와, 상기 서셉터에 유지되어 있는 기판을 상기 서셉터의 상면으로부터 부상(浮上)시키는 부상기구와, 상기 광원으로부터 섬광을 조사하기 전에 상기 부상기구를 작동시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 부상시킴과 동시에, 상기 광원으로부터 섬광을 조사할 때에는 상기 부상기구의 동작을 정지하여 상기 서셉터의 상기 상면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유한 상태가 되도록 상기 부상기구를 제어하는 부상 제어수단을 구비한다.
섬광 조사시에는 부유상태의 기판이 자유롭게 움직일 수 있고, 그 결과, 일순간의 섬광 조사에 의해 기판 표면이 급격히 열팽창하여도 기판에 큰 응력이 작용하는 일이 없어, 열처리시의 기판의 깨짐을 방지할 수 있다.
본 발명의 하나의 국면에서는, 열처리장치는, 플래쉬 램프를 가지는 광원과,상기 광원의 하방에 설치된 챔버와, 상기 챔버내에서 기판을 거의 수평자세로 유지하는 서셉터와, 상기 서셉터에 대해서 삽입통과(揷通) 자유롭게 되어, 상단부가 상기 서셉터의 상면으로부터 돌출한 때에 기판을 얹어 놓기 가능한 지지핀과, 상기 지지핀의 상단부가 상기 서셉터의 상면보다도 낮게 되는 위치와, 상기 서셉터의 상면보다도 돌출하여 상기 서셉터에 유지된 기판을 지지하는 위치와의 사이에서, 상기 지지핀을 상기 서셉터에 대해서 상대적으로 승강시키는 승강기구와, 상기 승강기구에 의해 상기 서셉터와 상기 지지핀에 얹혀진 기판을 상대적으로 승강 이동시켜 상기 서셉터의 상면에 상기 기판을 얹어 놓은 후, 상기 서셉터의 상면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유하고 있는 동안에 상기 플래쉬 램프로부터 상기 기판으로 향해서 섬광을 조사하도록 상기 광원을 제어하는 조사 제어수단을 구비한다.
섬광 조사시에는 부유상태의 기판이 자유롭게 움직일 수 있고, 그 결과, 일순간의 섬광 조사에 의해 기판 표면이 급격히 열팽창하여도 기판에 큰 응력이 작용하는 일이 없어, 열처리시의 기판의 깨짐을 방지할 수 있다.
본 발명은, 또한 기판에 대해서 섬광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리방법에도 관한 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 열처리시의 기판의 깨짐을 방지할 수 있는 열처리장치 및 열처리방법을 제공하는 것이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.
〈1. 제1 실시형태〉
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 열처리장치의 구성을 나타내는 측단면도이다. 이 열처리장치는, 크세논 플래쉬 램프에서의 섬광에 의해 원형의 반도체 웨이퍼 등의 기판의 열처리를 행하는 장치이다.
이 열처리장치는, 투광판(61), 바닥판(62) 및 한쌍의 측판(63, 64)으로 이루어지고, 그 내부에 반도체 웨이퍼(W)를 수납하여 열처리하기 위한 챔버(65)를 구비한다. 챔버(65)의 상부를 구성하는 투광판(61)은, 예를 들면, 석영 등의 적외선 투과성을 가지는 재료로 구성되어 있고, 광원(5)에서 방사된 광을 투과하여 챔버(65)내로 안내하는 챔버 창으로서 기능하고 있다. 또한, 챔버(65)를 구성하는 바닥판(62)에는 후술하는 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)를 관통하여 반도체 웨이퍼(W)를 그 하면에서 지지하기 위한 지지핀(70)이 세워 설치되어 있다.
또한, 챔버(65)를 구성하는 측판(64)에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 개구부(66)가 형성되어 있다. 개구부(66)는, 축(67)을 중심으로 회전 동작하는 게이트 밸브(68)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 반도체 웨이퍼(W)는 개구부(66)가 개방된 상태에서, 도시하지 않는 반송로봇에 의해 챔버(65)내로 반입된다. 또한, 챔버(65)내에서 반도체 웨이퍼(65)의 열처리가 행해지는 경우에는, 게이트 밸브(68)에 의해 개구부(66)가 폐쇄된다.
챔버(65)는 광원(5)의 하방에 설치되어 있다. 광원(5)은, 복수(본 실시형태에서는 27개)의 크세논 플래쉬 램프(69)(이하, 간단히「플래쉬 램프(69)」라고도 부른다)와, 리플렉터(71)를 구비한다. 복수의 플래쉬 램프(69)는, 각각이 긴 원통형상을 가지는 봉(棒) 형상의 램프이고, 각각의 길이방향이 수평방향에 따르도록 하여 서로 평행하게 줄지어 설치되어 있다. 리플렉터(71)는 복수의 플래쉬 램프(69)의 상방에 그들의 전체를 덮도록 배열 설치되어 있다.
이 크세논 플래쉬 램프(69)는, 그 내부에 크세논 가스가 밀봉되어 그 양단부에 컨덴서에 접속된 양극 및 음극이 배열 설치된 유리관과, 그 유리관의 바깥 국부에 감겨진 트리거 전극을 구비한다. 크세논 가스는 전기적으로는 절연체이므로, 통상의 상태에서는 유리관내에 전기는 흐르지 않는다. 그러나, 트리거 전극에 고전압을 인가하여 절연을 파괴한 경우에는, 컨덴서에 축적된 전기가 유리관내에 순간적으로 흘러, 그때의 줄열로 크세논 가스가 가열되어 광이 방출된다. 이 크세논 플래쉬 램프(69)에 있어서는, 미리 축적되어 있던 정전에너지가 0.1밀리세컨드 내지 10밀리세컨드라는 극히 짧은 광 펄스로 변환되기 때문에, 연속 점등의 광원에 비해서 극히 강한 광을 조사할 수 있다는 특징을 가진다.
광원(5)과 투광판(61)과의 사이에는, 광확산판(72)이 배열 설치되어 있다. 이 광확산판(72)은, 적외선 투과재료로서의 석영유리의 표면에 광확산 가공을 시행한 것이 사용된다.
플래쉬 램프(69)에서 방사된 광의 일부는 직접 광확산판(72) 및 투광판(61)을 투과하여 챔버(65)내로 향해서 간다. 또한, 플래쉬 램프(69)에서 방사된 광의 다른 일부는 일단 리플렉터(71)에 의해 반사된 후 광확산판(72) 및 투광판(61)을 투과하여 챔버(65)내로 향해서 간다.
챔버(65)내에는, 가열 플레이트(74)와 서셉터(73)가 설치되어 있다. 서셉터(73)는 가열 플레이트(74)의 상면에 접착되어 있다. 또한, 서셉터(73)의 표면에는, 반도체 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 방지핀(75)이 부설(付設)되어 있다. 챔버(65)내에서 반도체 웨이퍼(W)는 직접으로는 서셉터(73)에 의해 거의 수평자세로 유지된다.
가열 플레이트(74)는, 반도체 웨이퍼(W)를 예비가열(어시스트 가열)하기 위한 것이다. 이 가열 플레이트(74)는 질화 알루미늄으로 구성되고, 그 내부에 히터와 그 히터를 제어하기 위한 센서를 수납한 구성을 가진다. 한편, 서셉터(73)는 반도체 웨이퍼(W)를 위치 결정하여 유지함과 동시에, 가열 플레이트(74)에서의 열에너지를 확산하여 반도체 웨이퍼(W)를 균일하게 예비 가열하기 위한 것이다. 이 서셉터(73)의 재질로서는, 질화 알루미늄과 석영 등 비교적 전도율이 작은 것이 채용된다.
서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)는, 모터(40)의 구동에 의해, 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치와 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치와의 사이를 승강하는 구성으로 되어 있다.
즉, 가열 플레이트(74)는, 통상체(筒狀體)(41)를 통해서 이동판(42)에 연결되어 있다. 이 이동판(42)은 챔버(65)의 바닥판(62)에 매달려 지지된 가이드 부재(43)에 의해 안내되어 승강 가능하게 되어 있다. 또한, 가이드 부재(43)의 하단부에는 고정판(44)이 고정되어 있고, 이 고정판(44)의 중앙부에는 볼 나사(45)를 회전 구동하는 모터(40)가 배열 설치되어 있다. 그리고, 이 볼 나사(45)는 이동판(42)과 연결부재(46, 47)를 통해서 연결된 너트(48)와 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)는 모터(40)의 구동에 의해 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치와 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치와의 사이를 승강할 수 있다.
도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치는, 도시하지 않은 반송로봇을 사용하여 객부(66)에서 반입한 반도체 웨이퍼(W)를 지지핀(70)상에 얹어 놓고, 혹은 지지핀(70)상에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)를 개구부(66)에서 반출할 수 있도록 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 하강한 위치이다. 즉, 승강 자유로운 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)에는 관통구멍이 형성되어 있고, 바닥판(62)에 고정하여 세워 설치된 지지핀(70)이 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)에 대해서 삽입 통과 자유롭게 되어 있다. 그리고, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 상기 반입ㆍ반출위치까지 하강하면, 도 1에 나타내는 바와 같이 지지핀(70)의 상단부가 서셉 터(73)의 상면으로부터 돌출하여 반도체 웨이퍼(W)를 얹어 놓을 수 있는 상태가 된다.
한편, 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치는, 반도체 웨이퍼(W)에 대해서 열처리를 행하기 위해, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 지지핀(70)의 상단보다 상방으로 상승한 위치이다. 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 상기 열처리위치까지 상승하면, 도 2에 나타내는 바와 같이 지지핀(70)의 상단부가 서셉터(73)의 상면보다도 낮게 되어, 지지핀(70)에 얹혀져 있던 반도체 웨이퍼(W)는 서셉터(73)에 받아들인다. 즉, 모터(40)는 지지핀(70)의 상단부가 서셉터(73)의 상면보다도 낮게 되는 위치와, 서셉터(73)의 상면보다도 돌출하여 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 위치와의 사이에서, 지지핀(70)을 서셉터(73)에 대해서 상대적으로 승강시키고 있는 것이다.
서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 도 2의 열처리위치에서 도 1의 반입ㆍ반출위치로 하강하는 과정에 있어서는, 서셉터(73)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)는 지지핀(70)으로 수수된다. 요컨대, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 열처리위치에서 반입ㆍ반출위치로 하강함으로써, 서셉터(73)에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(73)의 상면으로부터 부상시키게 되는 것이다.
반대로, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 도 1의 반입ㆍ반출위치에서 도 2의 열처리위치로 상승하는 과정에 있어서는, 지지핀(70)에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)에 의해 받아들여지고, 그 하면을 서셉터(73)의 표면에 지지하여 상승하고, 챔버(65)내의 투광판(61)에 근접한 위치에 수평자세로 유지된다. 이때, 지지핀(70)에서 서셉터(73)에 반도체 웨이퍼(W)가 넘겨진 후는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에 기체층이 잠시 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태가 된다. 이와 같은 부유상태는, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에서 공기가 완전히 유출하여 양자가 접촉할 때가지 계속되고, 반도체 웨이퍼(W)의 지름과 서셉터(73)의 표면 성상(性狀)에도 의존하지만 통상은 70초 정도 지속한다. 요컨대, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 반입ㆍ반출위치에서 열처리위치로 상승함으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태로 약 70초간 정도 놓을 수 있는 것이다.
반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 열처리위치로 상승한 상태에 있어서는, 그들에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 광원(5)과의 사이에 투광판(61)이 위치하게 된다. 또, 이때 서셉터(73)와 광원(5)과의 사이의 거리에 대해서는 모터(40)의 회전량을 제어하는 것에 의해 임의의 값으로 조정하는 것이 가능하다.
또한, 챔버(65)의 바닥판(62)과 이동판(42)과의 사이에는 통상체(41)의 주위를 둘러싸도록 하여 챔버(65)를 기밀 모양체로 유지하기 위한 신축 자유로운 주름상자(77)가 배열 설치되어 있다. 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 열처리위치까지 상승한 경우에는 주름상자(77)가 수축하고, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 반입ㆍ반출위치까지 하강한 경우에는 주름상자(77)가 신장하여 챔버(65)내의 분위기와 외부 분위기를 차단한다.
챔버(65)내에서 개구부(66)와 반대측의 측판(63)에는, 개폐밸브(80)에 연통 접속된 도입로(78)가 형성되어 있다. 이 도입로(78)는, 챔버(65)내에 처리에 필요한 가스, 예를 들면, 불활성의 질소 가스를 도입하기 위한 것이다. 한편, 측판(64)에서의 개구부(66)에는, 개폐밸브(81)에 연통 접속된 배출로(79)가 형성되어 있다. 이 배출로(79)는, 챔버(65)내의 기체를 배출하기 위한 것이고, 개폐밸브(81)를 통해서 도시하지 않은 배기수단과 접속되어 있다.
또한, 상기 열처리장치는, 모터(40) 등의 각 기구부를 제어하기 위한 컨트롤러(10)를 구비하고 있다. 도 3은 컨트롤러(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 컨트롤러(10)의 하드웨어로서의 구성은 일반적인 컴퓨터와 동일하다. 즉, 컨트롤러(10)는, 각종 연산처리를 행하는 CPU(11), 기본 프로그램을 기억하는 판독전용의 메모리인 ROM(12), 각종 정보를 기억하는 기록 자유로운 메모리인 RAM(13) 및 제어용 소프트웨어와 데이터 등을 기억해 놓는 자기디스크(14)를 버스 라인(19)에 접속하여 구성되어 있다.
또한, 버스 라인(19)에는, 열처리장치의 모터(40)와 광원(5)으로의 램프 전원(6)(전력 공급회로)이 전기적으로 접속되어 있다. 컨트롤러(10)의 CPU(11)는 자기디스크(14)에 저장된 제어용 소프트웨어를 실행함으로써, 플래쉬 램프(69)의 점등 타이밍을 제어함과 동시에, 모터(40)를 제어하여 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)의 높이 위치를 조정한다.
게다가, 버스 라인(19)에는, 표시부(21) 및 입력부(22)가 전기적으로 접속되어 있다. 표시부(21)는, 예를 들면, 액정 디스플레이 등을 이용해서 구성되어 있 고, 처리 결과와 레시피 내용 등 여러가지 정보를 표시한다. 입력부(22)는, 예를 들면 키보드와 마우스 등을 이용해서 구성되어 있고, 커맨드와 파라미터 등의 입력을 받아들인다. 장치의 오퍼레이터는 표시부(21)에 표시된 내용을 확인하면서 입력부(22)에서 커맨드와 파라미터 등의 입력을 행할 수 있다. 또, 표시부(21)와 입력부(22)를 일체로 하여 터치패널로서 구성하도록 하여도 된다.
다음에, 본 발명에 관한 열처리장치에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 열처리동작에 대해서 설명한다. 도 4는, 본 발명의 제1 실시형태의 열처리장치에 의한 열처리동작의 처리수순을 나타내는 플로우차트이다. 이 열처리장치에 있어서 처리대상이 되는 반도체 웨이퍼(W)는, 이온 주입 후의 반도체 웨이퍼이다. 또한, 이하의 처리는 컨트롤러(10)의 지시에 따라 모터(40)와 램프 전원(6) 등의 각 기구부를 구동함으로써 실행되는 것이다.
이 열처리장치에 있어서는, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치에 배치된 상태에서, 도시하지 않은 반송로봇에 의해 개구부(66)를 통해서 반도체 웨이퍼(W)가 반입되고, 지지핀(70)상에 얹혀진다(스텝 S11). 이것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)는 지지핀(70)에 의해 서셉터(73)의 상방에 수평자세로 유지되게 된다. 반도체 웨이퍼(W)의 반입이 완료하면, 개구부(66)가 게이트 밸브(68)에 의해 폐쇄된다. 또한, 개폐밸브(80) 및 개폐밸브(81)를 열어서 챔버(65)내에 질소 가스의 기류를 형성한다.
그리고 나서, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 모터(40)의 구동에 의해 상승하고, 지지핀(70)상에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)에 서셉터(73)가 접촉하기 직전 에 일단 정지한다(스텝 S12). 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)는, 가열 플레이트(74)에 내장된 히터의 작용에 의해 미리 설정된 온도로 가열되어 있다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 바로 아래에 서셉터(73)가 위치하는 상태에 있어서는, 지지핀(70)상에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)에 의해 완만하게 가열되게 된다(스텝 S13). 이 가열은, 후술하는 예비 가열을 위한 준비가열이고, 약 1초 정도 실행된다.
그 후, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 모터(40)의 구동에 의해, 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치까지 더 상승한다. 이 과정에 있어서, 지지핀(70)상에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)로 넘겨지고, 서셉터(73)의 상면에 수평자세로 얹혀진다(스텝 S14). 이때, 상술한 바와 같이, 지지핀(70)에서 서셉터(73)로 반도체 웨이퍼(W)가 넘겨진 직후 약 70초 동안은, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태가 된다.
서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치까지 상승한 상태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)가 가열 상태에 있는 서셉터(73)에 부유상태로 근접하여 얹혀지는 것에 의해 예비 가열되어, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 점차 상승한다(스텝 S15).
이 상태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)는 서셉터(73)에 의해 계속해서 가열된다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도 상승시에는, 도시하지 않은 온도 센서에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 감시한다. 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73) 의 상면에 얹혀진 후 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도가 예비 가열온도(T1)에 도달하여 안정될 때까지 약 60초를 필요로 한다. 또, 이 예비 가열온도(T1)는, 예를 들면 200℃ 내지 600℃ 정도의 온도이다. 반도체 웨이퍼(W)를 이 정도의 예비 가열온도(T1)까지 가열하였다고 하여도, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 이온이 확산하여 버리는 일은 없다.
이윽고, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 60초가 경과하여 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 예비 가열온도(T1)에 도달하면 스텝(S16)으로 진행하고, 컨트롤러(10)가 램프 전원(6)을 제어하여 플래쉬 램프(69)를 점등시켜 플래쉬 가열을 행한다. 본 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 61초 후에 플래쉬 가열을 행하도록 컨트롤러(10)가 램프 전원(6)을 제어하고 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)가 지지핀(70)에서 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 약 70초 동안은, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태가 된다. 따라서, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)와의 사이에 기체층이 끼어 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 부유하고 있는 동안에 플래쉬 램프(69)에서 반도체 웨이퍼(W)를 향해 섬광이 조사되게 된다.
이 플래쉬 가열공정에서 플래쉬 램프(69)의 점등시간은, 0.1밀리세컨드 내지 10밀리세컨드 정도의 시간이다. 이와 같이, 플래쉬 램프(69)에 있어서는, 미리 축적되어 있던 정전에너지가 이와 같이 극히 짧은 광 펄스로 변환되는 것으로, 극히 강한 섬광이 조사되게 된다.
이와 같은 플래쉬 가열에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도는 순간적으로 온도(T2)에 도달한다. 이 온도(T2)는 1000℃ 내지 1100℃ 정도의 반도체 웨이퍼(W)의 이온활성화 처리에 필요한 온도이다. 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 이와 같은 처리온도(T2)로 까지 승온됨으로써, 반도체 웨이퍼(W)중에 주입된 이온이 활성화된다.
이때, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 0.1밀리세컨드 내지 10밀리세컨드 정도의 극히 짧은 시간에 처리온도(T2)까지 승온되는 것으로, 반도체 웨이퍼(W)중의 이온활성화는 짧은 시간에 완료한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 이온이 확산하는 일이 없어, 반도체 웨이퍼(W)에 주입된 이온의 프로파일이 무디어진다는 현상의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. 또, 이온활성화에 필요한 시간은 이온의 확산에 필요한 시간에 비교해서 극히 짧기 때문에, 0.1밀리세컨드 내지 10밀리세컨드 정도의 확산이 생기지 않는 짧은 시간이라도 이온활성화는 완료한다.
또한, 플래쉬 램프(69)를 점등시켜 반도체 웨이퍼(W)를 가열하기 전에, 가열 플레이트(74)를 사용하여 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도를 200℃ 내지 600℃ 정도의 예비 가열온도(T1)까지 가열하고 있기 때문에, 플래쉬 램프(69)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 1000℃ 내지 1100℃ 정도의 처리온도(T2)까지 빠르게 승온시키는 것이 가능해진다.
플래쉬 가열공정이 종료하고 약 10초 경과한 후에, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 모터(40)의 구동에 의해 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치까지 하강함과 동시에, 게이트 밸브(68)에 의해 폐쇄되어 있던 개구부(66)가 개방된다(스텝 S17). 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 하강함으로써, 서셉터(73)에서 지지핀(70)으로 반도체 웨이퍼(W)가 수수된다. 그리고, 지지핀(70)상에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송로봇에 의해 반출된다(스텝 S18). 이상과 같이 하여, 일련의 열처리동작이 완료한다.
그런데, 플래쉬 램프(69)를 점등하여 반도체 웨이퍼(W)를 가열할 때에는, 일순간의 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여 반도체 웨이퍼(W)가 볼록(凸)한 형태로 휘어지도록 한다. 그리고, 이때, 반도체 웨이퍼(W)의 단부가 위치 결정핀 등에 접촉하고 있으면 순간적인 열팽창시에 그곳에서 받는 응력에 따라 반도체 웨이퍼(W)가 깨질 염려가 있는 것은 기술한 바와 같다.
본 실시형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 61초 후에, 요컨대 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)와의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 부유하고 있는 동안에 플래쉬 가열을 행하도록 하고 있다. 따라서, 섬광 조사에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)와 서셉터(73)와의 사이에 마찰력이 없고, 반도체 웨이퍼(W)가 자유롭게 움직일 수 있는 것이다. 그 결과, 일순간의 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여도 반도체 웨이퍼(W)에 큰 응력이 작용하는 일은 없게 되어, 섬광 조사시의 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 방지할 수 있다.
〈2. 제2 실시형태〉
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 실시형태의 열처리장치의 장치 구성은 제1 실시형태와 완전히 동일하므로 그 설명을 생략한다. 제2 실시형태가 제1 실시형태와 다른 것은, 반도체 웨이퍼(W)의 열처리동작의 처리수순이다.
도 6은, 제2 실시형태의 열처리동작의 처리수순을 나타내는 플로우차트이다. 제2 실시형태에서는, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치에 배치된 상태에서, 도시하지 않은 반송로봇에 의해 개구부(66)를 통해서 반도체 웨이퍼(W)가 반입되어, 지지핀(70)상에 얹혀진다(스텝 S1). 반도체 웨이퍼(W)의 반입이 완료하면, 개구부(66)가 게이트 밸브(68)에 의해 폐쇄된다. 그리고 나서, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 모터(40)의 구동에 의해 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치까지 상승하여, 반도체 웨이퍼(W)를 수평자세로 유지한다(스텝 S2). 또한, 개폐밸브(80) 및 개폐밸브(81)를 열어서 챔버(65)내에 질소 가스의 기류를 형성한다.
서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)는, 가열 플레이트(74)내에 내장된 히터의 작용에 의해 미리 설정된 온도로 가열되고 있다. 이 때문에, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 반도체 웨이퍼(W)의 열처리위치까지 상승한 상태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)가 가열상태에 있는 서셉터(73)와 접촉함으로써 예비 가열되어, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 점차 상승한다.
이 상태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)는 서셉터(73)에 의해 계속해서 가열된다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)의 온도 상승시에는, 도시하지 않은 온도센서에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 예비 가열온도(T1)에 도달하였는가 아닌가를 항상 감시한다(스텝 S3). 또, 이 예비 가열온도(T1)는, 제1 실시형태와 같이, 예를 들면 200℃ 내지 600℃ 정도의 온도이다.
이윽고, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도가 예비 가열온도(T1)에 도달하면 스텝(S4)으로 진행하고, 컨트롤러(10)가 모터(40)를 구동시켜 일단 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)를 하강시켜, 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 지지핀(70)으로 수수한다. 요컨대, 광원(5)에서 섬광을 조사하기 전에 서셉터(73)에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(73)의 상면으로부터 부상시킨다. 또, 이때에는 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)를 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치까지 하강시킬 필요는 없고, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 1~2㎜ 부상하는 정도까지 하강시키면 충분하다.
그 후, 바로 스텝(S5)으로 진행하여, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 모터(40)의 구동에 의해 다시 상승하고, 지지핀(70)에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)에 의해 받아들여진다. 이때, 상술한 바와 같이, 지지핀(70)에서 서셉터(73)로 반도체 웨이퍼(W)가 넘겨진 직후는, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에 공기층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태가 된다.
그리고, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유하고 있는 동안에 플래쉬 램프(69)를 점등하여 플래쉬 가열을 행한다(스텝 S6). 이 플래쉬 가열공정에서의 플래쉬 램프(69)의 점등시간은, 0.1밀리세컨드 내지 10밀리세컨드 정도의 시간이다.
이와 같은 플래쉬 가열에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 표면온도는 순간적으로 온도(T2)에 도달한다. 이 온도(T2)는, 1000℃ 내지 1100℃ 정도의 반도체 웨이퍼(W)의 이온활성화 처리에 필요한 온도이다. 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 이와 같은 처리온도(T2)까지 승온되는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)중에 주입된 이온이 활성화된다.
플래쉬 가열공정이 종료한 후에, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 모터(40)의 구동에 의해 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출위치까지 하강함과 동시에, 게이트 밸브(68)에 의해 폐쇄되어 있던 개구부(66)가 개방된다. 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)가 하강함으로써, 서셉터(73)에서 지지핀(70)으로 반도체 웨이퍼(W)가 수수된다. 그리고, 지지핀(70)상에 얹혀진 반도체 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송로봇에 의해 반출된다. 이상과 같이 하여, 제2 실시형태의 열처리동작이 완료한다.
제2 실시형태에 있어서는, 광원(5)에서 섬광을 조사하기 직전(약 1초간)에 서셉터(73)를 하강시키고 지지핀(70)의 상단부를 서셉터(73)의 상면으로부터 돌출시켜 , 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(73)의 상면에서 일단 부상시키고 있다. 그리고, 광원(5)에서 섬광을 조사할 때에는 서셉터(73)를 다시 상승시켜 지지핀(70)의 상단부를 서셉터(73)의 상면보다도 낮게하여, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에 공기층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 확실하게 부상한 상태로 하고 있다.
따라서, 섬광 조사시에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)와 서셉터(73)와의 사이에 마찰력이 없고, 반도체 웨이퍼(W)가 자유롭게 움직일 수 있는 것이다. 그 결과, 일순간의 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여도 반도체 웨이퍼(W)에 큰 응력이 작용하는 일이 없게 되어, 섬광 조사시의 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 방지할 수 있다. 단, 반도체 웨이퍼(W)가 장시간 서셉터(73)에서 이간(離間)하면 예비 가열온도(T1)에서의 온도 저하가 생기기 때문에, 서셉터(73)를 하강시킨 후 바로 재상승시키도록 컨트롤러(10)가 모터(40)의 제어를 행할 필요가 있다.
〈3. 제3 실시형태〉
다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 제3 실시형태의 열처리장치의 구성은 서셉터(73)의 상면에서 반도체 웨이퍼(W)의 하면을 향해서 질소 가스를 분출하는 구성을 부가하고 있는 점을 제외하고는 제1 실시형태의 열처리장치와 동일하다. 도 7은 제3 실시형태의 열처리장치의 구성을 나타내는 측단면도이다.
제3 실시형태의 열처리장치에 있어서는, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)에 가스공급관(90)이 늘어져 설치되어 있다. 가스공급관(90)의 상단부는 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)에 삽입 설치되어 서셉터(73)의 상면에 분출구(93)를 형성하고 있다. 분출구(93)는 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면으로 향해져 있다.
가스공급관(90)의 베이스 단부는 가스배관(91)에 연통 접속되어 있다. 가스배관(91)은 도시를 생략하는 질소 가스공급원과 접속되고, 그 경로 도중에는 개폐밸브(92)가 설치되어 있다. 또, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)의 승강동작에 따라 가스공급관(90)도 상하 동작하기 때문에, 가스배관(91)과 가스공급관(90)은 가요성을 가지는 튜브 등으로 접속하고 있다.
개폐밸브(92)를 개방하는 것에 의해 분출구(93)에서 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 질소 가스를 분출할 수 있다. 또, 개폐밸브(92)의 개폐동작도 컨트롤러(10)에 의해 제어되는 것이다.
상기 이외의 잔여 구성에 대해서는 제1 실시형태와 동일하고, 도 1과 동일한 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. 제2 실시형태의 열처리장치에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 열처리동작에 대해서는 제2 실시형태와 대체로 동일하지만(도 6 참조), 반도체 웨이퍼(W)를 부상시키는 수법만이 다르다.
즉, 제2 실시형태에서는 도 4의 스텝(S4)에서 지지핀(70)을 서셉터(73)의 상면으로부터 돌출시키는 것에 의해 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(73)의 상면으로부터 부상시키고 있었지만, 제3 실시형태에서는 광원(5)에서 섬광을 조사하기 직전(약 1초간)에 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 하면을 향해서 분출구(93)에서 질소 가스를 분출시켜, 서셉터(73)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(73)의 상면에서 일단 부상시키고 있다. 그리고, 광원(5)에서 섬광을 조사할 때에는 분출구(93)에서의 질소 가스 분출을 정지하고, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 확실하게 부유한 상태로 하고 있다.
따라서, 제2 실시형태와 같이, 섬광 조사시에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)와 서셉터(73)와의 사이에 마찰력이 없고, 반도체 웨이퍼(W)가 자유롭게 움직일 수 있으며, 그 결과, 일순간의 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여도 반도체 웨이퍼(W)에 큰 응력이 작용하는 일이 없게 되어, 섬광 조사시의 반도체 웨이 퍼(W)의 깨짐을 방지할 수 있다. 단, 반도체 웨이퍼(W)가 장시간 서셉터(73)에서 이간하면 예비 가열온도(T1)에서의 온도저하가 생기기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)를 부상시킨 후 바로 질소 가스 분출을 정지하도록 컨트롤러(10)가 개폐밸브(92)의 제어를 행할 필요가 있다.
〈4. 변형예〉
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상기 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 각 실시형태에 있어서는 광원(5)에 27개의 플래쉬 램프(69)를 구비하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되지 않고 플래쉬 램프(69)의 갯수는 임의의 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서는 지지핀(70)을 고정함과 동시에 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74) 자체를 승강시키는 것에 의해 그들 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수수(授受)를 행하도록 하고 있었지만, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)에 대해서 지지핀(70)을 상하 동작시키는 것에 의해 그들 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수수를 행하도록 하여도 된다. 구체적으로는, 지지핀(70)을 바닥판(62)에 고정 설치하는 것은 아니고, 에어실린더 등의 승강기구에 의해 승강 자유롭게 한다. 그리고, 서셉터(73) 및 가열 플레이트(74)는 고정한다. 이렇게 하여도, 지지핀(70)을 하강시켜 서셉터(73)의 상면에 반도체 웨이퍼(W)를 얹어 놓으면, 그 후 약 70초 동안은, 서셉터(73)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 하면과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태가 된다. 즉, 서셉터(73)와 지지핀(70)을 상대적으로 승강시키도록 구성하는 형 태라면 된다.
또한, 제1 실시형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 61초 후에 플래쉬 가열을 행하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 70초 이내에 플래쉬 가열을 행하도록 하면 된다. 반도체 웨이퍼(W)가 지지핀(70)에서 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 약 70초 동안은, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에서 부유한 상태로 되기 때문에, 그 동안에 플래쉬 가열을 행하면, 섬광 조사시의 반도체 웨이퍼(W)의 깨짐을 방지할 수 있다. 다만, 플래쉬 가열은, 예를 들면, 두께 5㎜의 서셉터(73)를 사용한 경우, 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 40초 이상 경과한 후 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 반도체 웨이퍼(W)가 서셉터(73)의 상면에 얹혀진 후 예비 가열온도에 도달할 때까지 35초 정도를 필요로 하기 때문이다.
또한, 제3 실시형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(W)의 하면을 향해서 질소 가스를 분출하는 것에 의해 그 반도체 웨이퍼(W)를 부상시키고 있었지만, 질소 가스 대신에 다른 기체(예를 들면 공기)를 분출하여 반도체 웨이퍼(W)를 부상시키도록 하여도 된다. 다만, 예비 가열온도(T1)까지 가열된 반도체 웨이퍼(W)로 내뿜기 위해, 불활성 및 청정한 질소 가스가 바람직하다.
또한, 제3 실시형태에 있어서, 복수 개소에서 질소 가스를 분출하도록 하여도 되고, 예를 들면 복수의 지지핀(70)의 각각에 관통구멍을 설치하고, 그곳에서 질소 가스를 분출하도록 하여도 된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼에 광을 조사하여 이온활성화 처리를 행하도록 하고 있었지만, 본 발명에 관한 열처리장치에 의한 처리대상이 되는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 질화실리콘막과 다결정실리콘막 등 여러가지 실리콘막이 형성된 유리 기판에 대해서 본 발명에 관한 열처리장치에 의한 처리를 행해도 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 섬광 조사에 있어서는, 반도체 웨이퍼와 서셉터와의 사이에 마찰력 없이, 반도체 웨이퍼가 자유롭게 움직일 수 있는 것이다. 그 결과, 일순간의 섬광 조사에 의해 웨이퍼 표면이 급격히 열팽창하여도 반도체 웨이퍼에 큰 응력이 작용하는 일은 없게 되어, 섬광 조사시의 반도체 웨이퍼의 깨짐을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
Claims (12)
- 기판에 대해서 섬광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리장치로서,플래쉬 램프를 가지는 광원과;상기 광원의 하방에 설치된 처리가스가 도입된 챔버와;상기 챔버내에서 기판을 거의 수평자세로 유지하는 재치면을 갖는 서셉터와;상기 서셉터에 유지되어 있는 기판을 상기 서셉터의 재치면으로부터 부상(浮上)시키는 부상기구와;상기 처리가스가 도입된 챔버 내에서, 상기 광원으로부터 섬광을 조사하기 전에 상기 부상기구를 작동시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 부상시킴과 동시에, 상기 광원으로부터 섬광을 조사할 때에는 상기 부상기구의 동작을 정지하여 상기 서셉터의 상기 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유한 상태가 되도록 상기 부상기구를 제어하는 부상 제어수단을 구비하는 열처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 부상기구는,상기 서셉터에 대해서 삽입통과가 자유롭게 되고, 상단부가 상기 서셉터의 재치면으로부터 돌출한 때에 기판을 얹어 놓을 수 있는 지지핀과,상기 지지핀의 상단부가 상기 서셉터의 재치면보다도 낮게 되는 위치와, 상기 서셉터의 재치면보다도 돌출하여 상기 서셉터에 유지된 기판을 지지하는 위치와의 사이에서, 상기 지지핀을 상기 서셉터에 대해서 상대적으로 승강시키는 승강기구를 포함하고,상기 부상 제어수단은, 상기 광원으로부터 섬광을 조사하기 전에 상기 지지핀을 상기 서셉터의 재치면으로부터 돌출시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 상기 재치면으로부터 부상시킴과 동시에, 상기 광원으로부터 섬광을 조사할 때에는 상기 지지핀을 상기 서셉터의 재치면보다도 낮게 하여 상기 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유한 상태가 되도록 상기 승강기구를 제어하는 열처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 부상기구는, 상기 서셉터의 재치면으로부터 상기 서셉터에 유지된 기판의 하면을 향해서 기체를 분출하는 기체 분출기구를 포함하고,상기 부상 제어수단은, 상기 광원으로부터 섬광을 조사하기 전에 상기 서셉터에 유지된 기판의 하면을 향해서 기체를 분출시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 상기 재치면으로부터 부상시킴과 동시에, 상기 광원으로부터 섬광을 조사할 때에는 기체의 분출을 정지시켜 상기 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유한 상태가 되도록 상기 기체 분출기구를 제어하는 열처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 광원으로부터 섬광을 조사하기 전에 상기 서셉터에 유지된 기판을 예비 가열하는 예비 가열기구를 더 구비하고,상기 부상 제어수단은, 상기 서셉터에 유지된 상기 기판이 미리 설정된 예비 가열온도에 도달한 후에 상기 부상기구를 작동시키는 열처리장치.
- 기판에 대해서 섬광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리방법으로서,a) 처리가스가 도입된 챔버 내에서, 서셉터의 재치면상에 기판을 거의 수평자세로 유지하는 공정과;b) 부상기구를 작동시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 상기 서셉터의 재치면으로부터 부상(浮上)시키는 공정과;c) 부상기구의 동작을 정지하여 상기 서셉터의 상기 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층을 끼워 넣어 상기 기판을 부유(浮遊)시키는 공정 및;d) 상기 부상기구의 동작을 정지한 후, 플래쉬 램프로부터 부유 상태의 상기 기판을 향해서 섬광을 조사하는 공정을 구비하는 열처리방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 공정 b)는, 상기 서셉터에 대해서 삽입통과가 자유롭게 된 지지핀을 상기 서셉터의 재치면으로부터 돌출시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 상기 재치면으로부터 부상시키는 공정을 포함하고,상기 공정 c)는, 상기 지지핀을 상기 서셉터의 재치면보다도 낮게 하여 상기 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층을 끼워 넣어 상기 기판을 부유시키는 공정을 포함시키는 열처리방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 공정 b)는, 상기 서셉터의 재치면으로부터 상기 서셉터에 유지된 기판의 하면을 향해서 기체를 분출시켜 상기 서셉터에 유지된 기판을 상기 재치면으로부터 부상시키는 공정을 포함하고,상기 공정 c)는, 상기 기체의 분출을 정지하여 상기 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층을 끼워 넣어 상기 기판을 부유시키는 공정을 포함하는 열처리방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 광원으로부터 섬광을 조사하기 전에 상기 서셉터에 유지된 기판을 예비 가열하는 공정을 더 구비하고,상기 공정 b)는, 상기 서셉터에 유지된 상기 기판이 미리 설정된 예비 가열온도에 도달한 후에 실행되는 열처리방법.
- 기판에 대해서 섬광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리방법으로서,처리가스가 도입된 챔버 내에서, 서셉터의 상방에 기판을 거의 수평자세로 유지하는 공정과;상기 서셉터와 상기 기판을 상대적으로 승강 이동시켜 상기 서셉터의 재치면에 상기 기판을 얹어 놓는 공정과;상기 기판이 상기 서셉터의 재치면에 얹혀진 후, 상기 서셉터의 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유하고 있는 동안에 플래쉬 램프로부터 상기 기판을 향해서 섬광을 조사하는 공정을 구비하는 열처리방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 기판이 상기 서셉터의 재치면에 얹혀진 후 70초 이내에 상기 플래쉬 램프로부터 상기 기판을 향해서 섬광을 조사하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
- 기판에 대해서 섬광을 조사함으로써 그 기판을 가열하는 열처리장치로서,플래쉬 램프를 가지는 광원과;상기 광원의 하방에 설치된, 처리가스가 도입된 챔버와;상기 챔버내에서 기판을 거의 수평자세로 유지하는 재치면을 갖는 서셉터와;상기 서셉터에 대해서 삽입통과가 자유롭게 되고, 상단부가 상기 서셉터의 재치면으로부터 돌출한 때에 기판을 얹어 놓을 수 있는 지지핀과;상기 지지핀의 상단부가 상기 서셉터의 재치면보다도 낮게 되는 위치와, 상기 서셉터의 재치면보다도 돌출해서 상기 서셉터에 유지된 기판을 지지하는 위치와의 사이에서, 상기 지지핀을 상기 서셉터에 대해서 상대적으로 승강시키는 승강기구와;상기 처리가스가 도입된 챔버 내에서, 상기 승강기구에 의해 상기 서셉터와 상기 지지핀에 얹혀진 기판을 상대적으로 승강 이동시켜 상기 서셉터의 재치면에 상기 기판을 얹어 놓은 후, 상기 서셉터의 재치면과 상기 기판과의 사이에 기체층이 끼워 넣어져 상기 기판이 부유하고 있는 동안에 상기 플래쉬 램프로부터 상기 기판을 향해서 섬광을 조사하도록 상기 광원을 제어하는 조사 제어수단을 구비하는 열처리장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 조사 제어수단은, 상기 기판이 상기 서셉터의 재치면에 얹혀진 후 70초 이내에 상기 플래쉬 램프로부터 상기 기판으로 향해서 섬광을 조사하도록 상기 광원을 제어하는 열처리장치.
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