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KR100577921B1 - Thermal Processing Method and Thermal Processing for Substrate Employing Photoirradiation - Google Patents

Thermal Processing Method and Thermal Processing for Substrate Employing Photoirradiation Download PDF

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Publication number
KR100577921B1
KR100577921B1 KR1020030082854A KR20030082854A KR100577921B1 KR 100577921 B1 KR100577921 B1 KR 100577921B1 KR 1020030082854 A KR1020030082854 A KR 1020030082854A KR 20030082854 A KR20030082854 A KR 20030082854A KR 100577921 B1 KR100577921 B1 KR 100577921B1
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KR
South Korea
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substrate
lamps
lamp
semiconductor wafer
light source
Prior art date
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Inventor
호소카와아키히로
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다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤
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Abstract

광원을 형성하는 복수의 섬광 램프의 각각은, 긴 원통형의 바(bar) 램프이다. 섬광 램프와 반사판 사이의 거리(distance)에 대한 섬광 램프와 반도체 웨이퍼 사이의 거리의 비율은, 1.8 이하 혹은 적어도 2.2로 설정된다. 따라서, 조도는 수직 방향에서 섬광 램프 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼의 주 표면의 일부분에서 약해지고, 수직 방향에서 인접한 섬광 램프의 간격(clearance) 바로 아래에 위치된 일부분에서 강해지는 것에 의해, 반도체 웨이퍼의 모든 주 표면상의 조도 불균일성을 감소시키고, 반도체 웨이퍼상에서 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시킨다. 그러므로, 기판상에서 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시킬 수 있는 열처리 장치가 제공된다.Each of the plurality of flash lamps forming the light source is an elongated cylindrical bar lamp. The ratio of the distance between the flash lamp and the semiconductor wafer to the distance between the flash lamp and the reflector is set to 1.8 or less or at least 2.2. Thus, the roughness is weakened at a portion of the major surface of the semiconductor wafer located just below the flash lamp in the vertical direction, and strengthened at a portion located just below the clearance of the adjacent flash lamp in the vertical direction, Roughness nonuniformity on all major surfaces is reduced and in-plane uniformity of temperature distribution on the semiconductor wafer is improved. Therefore, a heat treatment apparatus is provided that can improve in-plane uniformity of temperature distribution on a substrate.

열처리 장치, 열처리 방법, 섬광 램프, 광원, 열 확산판, 반사판Heat treatment device, heat treatment method, flash lamp, light source, heat diffuser plate, reflector plate

Description

광 조사를 사용하는 기판의 열처리 방법과 열처리 장치{Thermal Processing Method and Thermal Processing for Substrate Employing Photoirradiation}Heat treatment method and heat treatment apparatus for a substrate using light irradiation {Thermal Processing Method and Thermal Processing for Substrate Employing Photoirradiation}

도 1 및 도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 의한 열처리 장치를 나타내는 측면 단면도들;1 and 2 are side cross-sectional views showing a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention;

도 3은, 섬광 램프로부터 반도체 웨이퍼의 표면상으로 방출된 광의 조도와 섬광 램프의 설치위치 사이의 관계를 전형적으로 나타내는 도면;3 is a diagram typically showing a relationship between illuminance of light emitted from a flash lamp onto a surface of a semiconductor wafer and an installation position of the flash lamp;

도 4는, 섬광 램프로부터 반도체 웨이퍼의 표면상으로 방출된 광의 조도와 섬광 램프의 설치위치 사이의 또 다른 관계를 전형적으로 나타내는 도면;4 is a diagram typically showing another relationship between the illuminance of light emitted from the flash lamp onto the surface of the semiconductor wafer and the installation position of the flash lamp;

도 5는 반사판(reflector), 섬광 램프 및 반도체 웨이퍼 사이의 배치 관계를 나타내는 모형 도면이다.FIG. 5 is a model diagram showing an arrangement relationship between a reflector, a flash lamp and a semiconductor wafer. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing

10 광원(light source), 40 모터(motor),10 light sources, 40 motors,

65 챔버(chamber), 69 크세논 섬광 램프,65 chambers, 69 xenon flash lamps,

73 열 확산판, 74 가열 플레이트,73 heat spreader plate, 74 heating plate,

본 발명은, 반도체 웨이퍼 혹은 유리 기판(이하, 간단히 "기판"이라 한다)과 같은 기판에 광을 조사하는 것에 의해 열처리 하는 열처리 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for heat treatment by irradiating light onto a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate (hereinafter simply referred to as a "substrate").

일반적으로, 할로겐 램프를 사용하는 램프 어닐링(annealing) 장치와 같은 열처리 장치는 이온-주입된 반도체 웨이퍼의 이온활성화 공정에서 사용된다. 이 열처리 장치는, 약 1000℃에서 1100℃의 온도로 반도체 웨이퍼를 가열하는 것에 의해, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 이온활성화 공정을 수행한다. 이 열처리 장치는, 할로겐 램프에서 방출된 광 에너지를 통해서 매초 수백 도 정도의 비율로 기판의 온도를 증가시킨다.Generally, heat treatment apparatuses, such as lamp annealing apparatus using halogen lamps, are used in the ion activation process of ion-implanted semiconductor wafers. This heat treatment apparatus performs an ion activation process of a semiconductor wafer, for example by heating a semiconductor wafer at the temperature of about 1000 degreeC to 1100 degreeC. This heat treatment apparatus increases the temperature of the substrate at a rate of several hundred degrees every second through the light energy emitted from the halogen lamp.

그러나, 반도체 웨이퍼로 주입된 이온의 프로파일이 둥글다는 것, 즉, 매초 수백 도 정도의 비율로 기판을 가열하는 열처리 장치가 이온활성화 공정을 수행할 때, 이온이 열 확산된다는 것이 입증되었다. 이 현상이 발생하면, 반도체 웨이퍼의 표면으로 주입되는 이온을 고농도로 주입되는 경우에도 확산된다. 따라서, 이온은 필요 이상으로 불리하게 주입된다. However, it has been demonstrated that the profile of the ions implanted into the semiconductor wafer is rounded, that is, the ions are thermally diffused when the heat treatment apparatus for heating the substrate at a rate of several hundred degrees per second performs the ion activation process. When this phenomenon occurs, even when a high concentration of ions are injected to the surface of the semiconductor wafer is diffused. Thus, ions are implanted more adversely than necessary.

상술한 문제를 해결하기 위해, 일본특허출원 공개공보 No.59-169125(1984), No.63-166219(1988) 등에서는, 크세논 섬광 램프(xenon flash lamps) 등을 통해서 반도체 웨이퍼의 표면을 섬광으로 조사하는 것에 의해, 수 밀리초(ms) 이하의 극히 짧은 시간에 이온-주입된 반도체 웨이퍼의 표면만의 온도를 증가시키는 기술을 제안한다. 극히 짧은 시간동안 크세논 섬광 램프로 반도체 웨이퍼를 가열할 때, 이온은 시간 부족으로 인해 확산되지 않으므로, 열처리 장치는 반도체 웨이퍼로 주입된 이온의 프로파일을 둥글게 하는 일 없이 이온활성화 공정만을 수행한다.In order to solve the above-mentioned problem, Japanese Patent Application Publication Nos. 59-169125 (1984), No. 63-166219 (1988), and the like, flash the surface of a semiconductor wafer through xenon flash lamps or the like. By irradiating with, a technique for increasing the temperature of only the surface of an ion-implanted semiconductor wafer in a very short time of several milliseconds (ms) or less is proposed. When heating a semiconductor wafer with a xenon flash lamp for an extremely short time, since the ions do not diffuse due to lack of time, the heat treatment apparatus performs only the ion activation process without rounding the profile of the ions injected into the semiconductor wafer.

그러나, 이러한 구조를 가지는 종래의 열처리 장치는 다음의 문제들이 있다: 크세논 섬광 램프를 사용하는 열처리 장치에는, 복수의 바(bar)-형태 혹은 그와 유사한 크세논 섬광 램프가 설치된다. 열처리 장치가 반도체 웨이퍼로 복수의 크세논 섬광 램프를 접근시키면, 나머지 부분보다 램프의 바로 아래에 위치된 웨이퍼 표면 부분에서 조도가 증가되는 것에 따라, 온도 분포의 평면내 균일성을 손상시킨다. 그러나, 극히 짧은 가열시간을 갖는 크세논 섬광 램프를 사용하는 열처리 장치는, 할로겐 램프를 이용하는 종래의 램프 어닐링 장치와 달리 웨이퍼를 회전하는 것에 의해, 조도분포의 평면내 균일성을 유지하는 방법은 사용할 수 없다. However, a conventional heat treatment apparatus having such a structure has the following problems: In a heat treatment apparatus using a xenon flash lamp, a plurality of bar-shaped or similar xenon flash lamps are provided. As the heat treatment apparatus approaches the plurality of xenon flash lamps to the semiconductor wafer, the in-plane uniformity of the temperature distribution is impaired as the roughness is increased at the portion of the wafer surface located directly below the lamp than the rest. However, in the heat treatment apparatus using the xenon flash lamp having an extremely short heating time, unlike the conventional lamp annealing apparatus using a halogen lamp, a method of maintaining the in-plane uniformity of the illuminance distribution by rotating the wafer can be used. none.

램프로부터 방출되는 광을 효과적으로 이용하기 위해, 반사판이 램프를 따라 배치되고, 이 반사판에 의해 반사된 조도 또한 웨이퍼 표면상에서 광 강도 분포를 가진다. 반사광의 광 강도 분포와 램프로부터 직접 웨이퍼로 공급된 조사의 광 강도 분포의 진폭이, 실질적으로 서로 일치하는 광을 램프가 방출할 때, 온도 분포의 평면내 균일성이 더 손상되게 된다.In order to effectively utilize the light emitted from the lamp, a reflecting plate is disposed along the lamp, and the illuminance reflected by the reflecting plate also has a light intensity distribution on the wafer surface. When the lamp emits light in which the light intensity distribution of the reflected light and the amplitude of the light intensity distribution of the irradiation supplied directly to the wafer from the lamp substantially coincide with each other, the in-plane uniformity of the temperature distribution is further impaired.

본 발명은, 기판에 광을 조사하는 것에 의해 기판을 가열하는 열처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light to the substrate.

본 발명에 의하면, 열처리 장치는 복수의 램프를 가지는 광원과, 상기 광원아래에 설치된 챔버에서 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 유지요소 및 상기 광원에서 방출된 광을 반사하기 위해 상기 광원을 통해서 상기 유지요소와 대향되는 반사요소를 포함하고, 광원로부터 기판의 처리된 표면으로 직접 도입되는 광의 조도분포의 피크에 대해서 반사요소를 통해 기판의 처리된 표면으로 도입되는 반사광의 조도분포의 피크를 이동시킨다.According to the present invention, a heat treatment apparatus includes a light source having a plurality of lamps, a holding element for substantially keeping the substrate in a chamber installed below the light source, and the holding through the light source to reflect light emitted from the light source. A reflection element opposite the element and shifting the peak of the illumination distribution of the reflected light introduced through the reflection element to the treated surface of the substrate relative to the peak of the illumination distribution of the light introduced directly from the light source to the treated surface of the substrate.

조도는 램프 바로 아래에 위치된 기판의 처리된 표면의 위치에서 약해지는 반면, 인접한 램프 사이의 간격 바로 아래에 위치된 위치에서 강해지는 것에 의해 , 조도의 불규칙성은 기판의 처리된 전체 표면상에서 감소되어 기판상에서 온도 분포의 평면내 균일성이 향상될 수 있다.The roughness is weakened at the position of the treated surface of the substrate located directly below the lamp, while by increasing at the position located just below the gap between adjacent lamps, the roughness irregularity is reduced over the entire treated surface of the substrate. In-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate can be improved.

본 발명의 하나의 양상에 의하면, 열처리 장치는 복수의 램프를 가지는 광원과, 상기 광원 아래에 설치된 챔버에서 실질적으로 기판을 수평으로 유지하는 유지요소 및 상기 광원에서 방출된 광을 반사하기 위해 상기 광원을 통해서 상기 유지요소와 대향되는 반사요소를 포함하고, 반사광과 광원 사이의 거리에 대해서 광원과 유지요소에 의해 유지된 기판 사이의 거리의 비율을 1.8 이하 혹은 적어도 2.2로 설정한다.According to one aspect of the present invention, a heat treatment apparatus includes a light source having a plurality of lamps, a holding element for substantially keeping the substrate horizontally in a chamber installed below the light source, and the light source for reflecting light emitted from the light source. And a reflecting element opposed to the holding element, wherein the ratio of the distance between the light source and the substrate held by the holding element with respect to the distance between the reflected light and the light source is set to 1.8 or less or at least 2.2.

어떤 램프와 인접한 램프로부터의 반사광이 반사요소를 통해서 어떤 램프 바로 아래에 위치된 위치에 도달되지 않는 것에 의해, 조도의 불규칙성은 기판의 처리된 전체 표면상에서 감소되어 기판상에서 온도 분포의 평면내 균일성이 향상될 수 있다.Since the reflected light from a lamp adjacent to a lamp does not reach a position located just below a lamp through the reflecting element, the roughness irregularity is reduced on the entire processed surface of the substrate, thereby in-plane uniformity of temperature distribution on the substrate. This can be improved.

본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 열처리 장치는 각각 긴 원통형의 복수의 바 램프를 서로 평행하게 정렬시키는 것에 의해 형성되는 광원과, 광원 아래에서 설치된 챔버에서 실질적으로 기판을 수평으로 유지하는 유지요소 및 상기 광원에서 방출된 광을 반사하기 위해 상기 광원을 통해서 상기 유지요소와 대향되는 반사요 소를 포함하고, 복수의 바 램프의 각각의 아래에 바로 위치된 유지요소에 의해 유지된 기판 표면의 위치에서 보이는 것과 같이, 반사요소가 각각의 바 램프와 인접한 바 램프 사이의 간격을 통해서 각각의 바 램프와 인접한 인접 바 램프의 이미지를 반사하지 않도록, 상기 반사요소, 상기 광원 및 상기 유지요소에 의해 유지된 기판을 배열한다.According to another aspect of the present invention, a heat treatment apparatus includes a light source formed by aligning a plurality of long cylindrical bar lamps in parallel with each other, a holding element for substantially keeping the substrate in a chamber installed under the light source, and At a location on the substrate surface held by a retaining element located directly below each of the plurality of bar lamps, the reflecting element being opposed to the retaining element through the light source to reflect light emitted from the light source. As can be seen, the reflective element is held by the reflective element, the light source and the retaining element such that the reflective element does not reflect the image of each bar lamp and the adjacent bar lamp through the gap between each bar lamp and the adjacent bar lamp. Arrange the substrate.

인접한 바 램프로부터의 반사광이 반사요소를 통해 각각의 바 램프 아래에 위치된 위치에 도달하지 않는 것에 의해, 조도의 불규칙성이 기판의 처리된 전체 표면상에서 감소되어 기판상에서 온도 분포의 평면내 균일성이 향상될 수 있다.Since the reflected light from adjacent bar lamps does not reach the position located below each bar lamp through the reflecting element, the roughness irregularities are reduced on the entire processed surface of the substrate so that the in-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate is reduced. Can be improved.

또한, 본 발명은 기판에 광을 조사하는 것에 의해, 기판을 열처리하는 열처리 방법에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the heat processing method of heat-processing a board | substrate by irradiating light to a board | substrate.

따라서, 본 발명의 목적은 기판상에서 온도 분포의 평면내 균일성을 향상할 수 있는 열처리 방법 및 열처리 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus that can improve in-plane uniformity of temperature distribution on a substrate.

본 발명의 상기 및 그 이외의 목적, 특징, 양상 및 장점은 첨부된 도면과 결합되는 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.The above and other objects, features, aspects, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings.

지금, 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

<1. 제1 실시예><1. First embodiment>

도 1 및 도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 의한 열처리 장치를 나타내는 측면 단면도들이다. 이 열처리 장치는 크세논 섬광 램프(69)에서 방출되는 섬광으로 반 도체 웨이퍼(W)를 열처리한다. 1 and 2 are side cross-sectional views showing a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention. This heat treatment apparatus heat-treats the semiconductor wafer W with the flash emitted from the xenon flash lamp 69.

이 열처리 장치는, 투광판(61), 바닥판(62) 및 한쌍의 측면판(63, 64)으로 구성되어 그 내부에 반도체 웨이퍼(W)를 저장하고, 열처리하는 챔버(65)를 포함한다. 챔버(65)의 상부를 형성하는 투광판(61)은, 광원(10)에서 방출된 광을 통과시켜, 챔버(65)내로 안내하는 챔버 윈도우로서 기능하는, 예를 들면 석영과 같은, 적외선-투과재료로 구성된다. 챔버(65)를 형성하는 바닥판(62)에는, 아래로부터 반도체 웨이퍼(W)를 지지하기 위해 후술하는 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 통과하는 지지핀(70)이 직립(直立)하여 설치된다.This heat treatment apparatus includes a chamber 65 composed of a light transmitting plate 61, a bottom plate 62, and a pair of side plates 63 and 64 to store the semiconductor wafer W therein, and to heat-treat it. . The floodlight plate 61 forming the upper portion of the chamber 65 passes through the light emitted from the light source 10 and functions as a chamber window guiding into the chamber 65, for example, infrared rays, such as quartz. It consists of a transmission material. In the bottom plate 62 forming the chamber 65, the support pins 70 passing through the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74, which will be described later, for supporting the semiconductor wafer W from below, are upright. It is installed.

챔버(65)를 형성하는 측면판(64)에는, 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입 및 반출하는 포트(port)(66)가 형성된다. 포트(66)는 축(67)에 대해 회전되는 게이트 밸브(68)에 의해 개방/폐쇄 가능하다. 반송로봇(미도시)은 포트(66)가 개방된 경우, 챔버(65)내로 반도체 웨이퍼(W)를 반입한다. 열처리 장치가 챔버(65)에서 반도체 웨이퍼(W)를 열처리하는 경우, 포트(66)는 폐쇄되어 있다.In the side plate 64 which forms the chamber 65, the port 66 which carries in and carries out the semiconductor wafer W with respect to the chamber 65 is formed. The port 66 is openable / closed by the gate valve 68 which is rotated about the axis 67. The carrier robot (not shown) carries the semiconductor wafer W into the chamber 65 when the port 66 is opened. When the heat treatment apparatus heat-treats the semiconductor wafer W in the chamber 65, the port 66 is closed.

챔버(65)는 광원(10) 아래에 설치된다. 광원(10)은 복수(이 실시예에서는 27개)의 크세논 섬광 램프(이후, 간단히 "섬광 램프"라 한다)(69)를 포함한다. 복수의 섬광 램프(69)는, 각각 긴 원통형의 바 램프(bar lamps)이고, 수평으로 서로 평행하게 미리 설정된 피치로 배열된다. 반사판(71)은, 섬광 램프(69)를 완전히 덮는 광원(10)을 형성하는 복수의 섬광 램프(69) 위에 배열된다. The chamber 65 is installed below the light source 10. The light source 10 includes a plurality (27 in this embodiment) xenon flash lamps (hereinafter simply referred to as "flash lamps") 69. The plurality of flash lamps 69 are long cylindrical bar lamps, respectively, and are arranged at a predetermined pitch in parallel to each other horizontally. The reflecting plate 71 is arranged on the plurality of flash lamps 69 forming the light source 10 which completely covers the flash lamp 69.

각각의 크세논 섬광 램프(69)는, 크세논 가스가 충전되고, 전기 콘덴서에 접속된 양극 및 음극이 양단부에 설치되는 유리관과, 유리관의 외주에 감겨진 트리거 전극을 포함한다. 크세논 가스는 전기 절연체이므로 일반적인 상태에서 유리관 안에 전기는 흐르지 않는다. 절연파괴를 위해 고전압이 트리거 전극에 인가되면, 줄(Joule)열로서 크세논 가스를 가열하여 광을 반출하기 위해, 전기가 일시적으로 유리관 안에서 흐른다. 크세논 섬광 램프(69)는, 미리 축적된 정전에너지가 0.1밀리초(ms)에서 10밀리초(ms)의 극히 짧은 광 펄스로 변형되므로, 연속(continuum) 소스와 비교하여 극히 강한 광을 반출할 수 있다. Each xenon flash lamp 69 is filled with a xenon gas, and includes a glass tube in which anodes and cathodes connected to an electric capacitor are provided at both ends, and a trigger electrode wound around the outer circumference of the glass tube. Xenon gas is an electrical insulator, so electricity does not flow into the glass tube under normal conditions. When a high voltage is applied to the trigger electrode for dielectric breakdown, electricity temporarily flows in the glass tube to heat the xenon gas as Joule heat and take out the light. The xenon flash lamp 69 is capable of emitting extremely strong light as compared to a continuous source since the previously accumulated electrostatic energy is transformed into extremely short light pulses of 0.1 milliseconds (ms) to 10 milliseconds (ms). Can be.

섬광 램프(69)에서 방출된 광의 일부는, 투광판(61)을 통해 직접 통과되어 챔버(65)내로 도입된다. 섬광 램프(69)에서 방출된 광의 나머지는, 일시적으로 반사판(71)에 의해 반사된 후, 투광판(61)을 통해 통과되오 챔버(65)내로 도입된다.Some of the light emitted from the flash lamp 69 passes directly through the floodlight plate 61 and is introduced into the chamber 65. The remainder of the light emitted from the flash lamp 69 is temporarily reflected by the reflecting plate 71 and then passed through the floodlight plate 61 and introduced into the chamber 65.

열 확산판(73) 및 가열판(74)은 챔버(65)내에서 이 순서대로 배열된다. 열 확산판(73)은 가열판(74)의 상부 표면에 고착된다. 열 확산판(73)의 표면상에는 반도체 웨이퍼(W)의 오정합을 방지하는 핀들(75)이 설치된다.The heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 are arranged in this order in the chamber 65. The heat diffusion plate 73 is fixed to the upper surface of the heating plate 74. Fins 75 are provided on the surface of the heat diffusion plate 73 to prevent misalignment of the semiconductor wafer W.

가열판(74)은 반도체 웨이퍼(W)를 예열하기(보조-가열하기) 위해 사용된다. 이 가열판(74)은 질화 알루미늄(aluminum nitride)으로 구성되고, 그 내부에 히터(heater) 및 그 히터를 제어하기 센서를 저장한다. 한편, 열 확산판(73)은 가열판(74)으로부터 받은 열 에너지를 확산하여 반도체 웨이퍼(W)를 균일하게 예열하는데 사용된다. 이 열 확산판(73)은, 상대적으로 작은 열 전도성을 가지는 사파이어(sapphire, Al2O3 : 산화 알루미늄)나 석영과 같은 재료로 구성된다.The heating plate 74 is used to preheat (secondary-heat) the semiconductor wafer W. The heating plate 74 is made of aluminum nitride and stores therein a heater and a sensor for controlling the heater. On the other hand, the heat diffusion plate 73 is used to uniformly preheat the semiconductor wafer W by diffusing heat energy received from the heating plate 74. The heat diffusion plate 73 is made of a material such as sapphire (Al 2 O 3 : aluminum oxide) or quartz having a relatively small thermal conductivity.

모터(40)는, 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 구동하여, 도 1에서 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치와, 도 2에서 도시된 반도 체 웨이퍼(W)의 열처리 위치 사이에서 수직으로 이동한다.The motor 40 drives the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 to carry in / out the semiconductor wafer W with respect to the chamber 65 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 2. Vertically move between the heat treatment positions of the semiconductor wafer (W).

가열판(74)은, 원통형의 몸체(41)를 통해 이동판(42)과 연결된다. 챔버(65)의 바닥판(62)에 매달려 있는 가이드 부재(43)는, 이동판(42)을 수직으로 이동 가능하게 안내한다. 고정판(44)은 가이드 부재(43)의 아래 단부에 고정되고, 볼 스크류(45)를 회전/구동하는 모터(40)는 고정판(44)의 중앙부에 배열된다. 볼 스크류(45)는 연결부재(46, 47)를 통해 이동판(42)과 연결된 너트(48)와 결합된다. 따라서, 모터(40)는 도 1에서 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치와, 도 2에서 도시된 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치 사이에서 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 구동하여 수직으로 이동시킬수 있다. The heating plate 74 is connected to the moving plate 42 through the cylindrical body 41. The guide member 43 suspended from the bottom plate 62 of the chamber 65 guides the movable plate 42 to be movable vertically. The fixed plate 44 is fixed to the lower end of the guide member 43, and the motor 40 for rotating / driving the ball screw 45 is arranged at the center of the fixed plate 44. The ball screw 45 is coupled to the nut 48 connected to the moving plate 42 through the connecting members 46 and 47. Therefore, the motor 40 is a heat spreader plate between a position at which the semiconductor wafer W is loaded and unloaded with respect to the chamber 65 shown in FIG. 1 and a heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 2. 73 and the heating plate 74 can be moved vertically.

열처리 장치가 반송로봇(미도시)에 의해 포트(66)를 통해서 챔버(65)내로 반입된 반도체 웨이퍼(W)를 지지핀(70)상에 위치시키거나 또는 지지핀(70)상에 위치된 반도체 웨이퍼(W)를 포트(66)를 통해 챔버(65)로부터 반출할 수 있도록, 도 1에서 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치로, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 하강된다. 이 상태에서, 지지핀(70)의 상부 단부들은 열 확산판(73) 및 가열판(74)에 형성된 스루홀(through-holes)을 통과하여, 열 확산판(73)의 표면 상방에 배열되게 된다. 설명의 편의상, 도 1에는 측면의 단면도에서 원래 도시되지 않았던 열 확산판(73) 및 가열판(74)의 스루홀을 도시한다.The heat treatment apparatus places a semiconductor wafer W carried into the chamber 65 through the port 66 by a transfer robot (not shown) on the support pin 70 or on the support pin 70. In order to allow the semiconductor wafer W to be carried out from the chamber 65 through the port 66, the heat diffusion plate (a) is placed at a position where the semiconductor wafer W is loaded / exported with respect to the chamber 65 shown in FIG. 1. 73 and the heating plate 74 are lowered. In this state, the upper ends of the support pins 70 pass through through-holes formed in the heat spreader plate 73 and the heating plate 74 to be arranged above the surface of the heat spreader plate 73. . For convenience of description, FIG. 1 shows through holes of the heat spreader plate 73 and the heating plate 74 which were not originally shown in the cross-sectional view of the side surface.

한편, 반도체 웨이퍼(W)를 열처리하기 위해, 지지핀(70)의 상부 단부들보다 상방의 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치로, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 상승된다. 도 1에서 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치로 부터 도 2에서 도시된 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치로 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 상승시키는 과정에 있어서, 열 확산판(73)은 지지핀(70)상에 위치된 반도체 웨이퍼(W)를 받아, 표면으로 그 하부 표면을 지지하고, 상승시켜, 챔버(65)내의 위치에서 투광판(61)에 근접하게 반도체 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 한편, 도 2에서 도시된 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치로부터 도 1에서 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치로 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 하강시키는 과정에 있어서, 열 확산판(73)은 반도체 웨이퍼(W)를 지지핀(70)에게 전달한다.On the other hand, to heat-treat the semiconductor wafer W, the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 are raised to the heat treatment position of the semiconductor wafer W above the upper ends of the support pins 70. The heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 are moved from the position at which the semiconductor wafer W is loaded / exported with respect to the chamber 65 shown in FIG. 1 to the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 2. In the process of raising, the heat diffusion plate 73 receives the semiconductor wafer W positioned on the support pin 70, supports the lower surface to the surface, raises it, and transmits light at a position in the chamber 65. The semiconductor wafer W is held horizontally close to the plate 61. Meanwhile, the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 are moved from the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 2 to the position where the semiconductor wafer W is loaded / exported from the chamber 65 shown in FIG. 1. In the process of lowering the heat diffusion plate 73 transfers the semiconductor wafer (W) to the support pin (70).

밀폐된 상태로 챔버(65)를 유지하는 탄성 벨로우즈(77)는 챔버(65)의 바닥판(62)와 이동판(42) 사이에 배열되어 원통형 몸체(41)를 둘러싼다. 벨로우즈(77)는, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 열처리 위치로 상승되는 경우 수축되고, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치로 하강되는 경우 팽창하여, 외부 대기로부터 챔버(65)내의 대기를 차단한다.An elastic bellows 77 which holds the chamber 65 in a closed state is arranged between the bottom plate 62 and the movable plate 42 of the chamber 65 to surround the cylindrical body 41. The bellows 77 is contracted when the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 are raised to the heat treatment position, and the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 carry in / out of the semiconductor wafer W. When it descends, it expands to block the atmosphere in the chamber 65 from the external atmosphere.

개폐밸브(80)에 통하게 접속된 도입통로(78)는 포트(66)와 반대측인 챔버(65)의 측면판(63)에 형성된다. 이 도입통로(78)는 챔버(65) 안에서 처리에 필요한, 예를 들면, 불활성 질소가스와 같은 가스를 도입하는데 사용된다. 한편, 또 다른 개폐밸브(81)에 통하게 접속된 방출통로(79)는 측면판(64)의 포트(66)에 형성된다. 이 방출통로(79)는, 챔버(65)로부터 가스를 방출하는데 사용되고, 개폐밸브(81)를 통해 방출수단들(미도시)에 접속된다.An introduction passage 78 connected to the open / close valve 80 is formed in the side plate 63 of the chamber 65 opposite to the port 66. This introduction passage 78 is used to introduce a gas, such as, for example, an inert nitrogen gas, required for processing in the chamber 65. On the other hand, the discharge passage 79 connected to another open / close valve 81 is formed in the port 66 of the side plate 64. The discharge passage 79 is used to discharge gas from the chamber 65 and is connected to discharge means (not shown) through the opening / closing valve 81.

반도체 웨이퍼(W)에 대한 이 실시예에 의한 열처리 장치의 열처리 동작을, 지금 설명한다. 이 열처리 장치는, 이온 주입이 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 처리한다.The heat treatment operation of the heat treatment apparatus according to this embodiment with respect to the semiconductor wafer W will now be described. This heat treatment apparatus processes the semiconductor wafer W on which the ion implantation is completed.

이 열처리 장치에 있어서, 열 확산판(73) 및 가열판(74)이 도 1에서 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치에 배열되는 동안, 반송로봇(미도시)은 포트(66)를 통해 챔버(65)내로 반도체 웨이퍼(W)를 도입하여, 지지핀(70) 위에 위치시킨다. 반송로봇이 챔버(65)내로 반도체 웨이퍼(W)를 완전히 반입하면, 열처리 장치는 게이트 밸브(68)로 포트(66)을 폐쇄한다. 그 후, 모터(40)가 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 구동하고, 도 2에서 도시된 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치로 이동시켜 수평으로 반도체 웨이퍼(W)를 유지한다. 열처리 장치는 개폐밸브들(80, 81)을 개방하여 챔버(65)내에서 질소 가스의 흐름을 형성한다.In this heat treatment apparatus, a transfer robot (not shown) is arranged while the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 are arranged at positions to carry in / out of the semiconductor wafer W with respect to the chamber 65 shown in FIG. ) Introduces the semiconductor wafer (W) through the port 66 into the chamber 65 and is positioned on the support pin 70. When the transfer robot completely loads the semiconductor wafer W into the chamber 65, the heat treatment apparatus closes the port 66 with the gate valve 68. Thereafter, the motor 40 drives the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 and moves to the heat treatment position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 2 to hold the semiconductor wafer W horizontally. The heat treatment device opens the on / off valves 80 and 81 to form a flow of nitrogen gas in the chamber 65.

가열판(74)에 내장된 히터는, 미리 설정된 온도로 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 미리 가열한다. 그러므로, 열처리 장치가 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 반도체 웨이퍼(W)의 열처리 위치로 상승시키는 경우, 가열된 열 확산판(73)이 반도체 웨이퍼(W)와 접촉해서 예열되는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 점차 상승한다.The heater built in the heating plate 74 heats the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 in advance at a preset temperature. Therefore, when the heat treatment apparatus raises the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74 to the heat treatment position of the semiconductor wafer W, the heated heat diffusion plate 73 is in contact with the semiconductor wafer W to be preheated. As a result, the temperature of the semiconductor wafer W gradually rises.

이 상태에서, 열 확산판(73)은 반도체 웨이퍼(W)를 계속 가열한다. 열 확산판(73)이 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 상승시키는 경우, 온도 센서(미도시)는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도가 예열 온도 T1에 도달했는가 아닌가를 규칙적으로 모니터한다.In this state, the heat diffusion plate 73 continues to heat the semiconductor wafer W. When the heat diffusion plate 73 raises the temperature of the semiconductor wafer W, a temperature sensor (not shown) regularly monitors whether the surface temperature of the semiconductor wafer W has reached the preheating temperature T1.

예열 온도 T1은, 예를 들면 약 200℃에서 600℃이다. 또한, 열 확산판(73)이 반도체 웨이퍼(W)를 이 정도의 예열 온도 T1로 가열하는 경우에도, 반도체 웨이퍼(W)내에 주입된 이온은 확산되지 않는다.The preheat temperature T1 is about 200 to 600 degreeC, for example. Further, even when the heat diffusion plate 73 heats the semiconductor wafer W to this preheat temperature T1, the ions implanted in the semiconductor wafer W are not diffused.

반도체 웨이퍼(W)의 표면이 예열 온도 T1에 도달하는 경우, 열처리 장치는 섬광 가열을 수행하는 섬광 램프(69)를 점등한다. 이 섬광 가열공정에 있어서, 열처리 장치는 약 0.1ms에서 10ms 동안 섬광 램프(69)를 점등한다. 따라서, 미리 축적된 정전에너지를 극히 짧은 광 펄스들로 변환하는 섬광 램프(69)는 극히 강한 섬광을 방출하게 된다.When the surface of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the heat treatment apparatus lights up the flash lamp 69 which performs flash heating. In this flash heating step, the heat treatment apparatus turns on the flash lamp 69 for about 0.1 ms to 10 ms. Therefore, the flash lamp 69 which converts the previously accumulated electrostatic energy into extremely short light pulses emits extremely strong flashes.

반도체 웨이퍼(W)의 표면이 이러한 섬광 가열에 의해 순간적으로 온도 T2에 도달한다. 약 1000℃에서 1100℃의 온도 T2는, 반도체 웨이퍼(W)의 이온활성화에 필요하다. 열처리 장치는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 온도를 이 처리 온도 T2의 레벨까지 상승시키는 것에 의해 반도체 웨이퍼(W)내에 주입된 이온을 활성화한다.The surface of the semiconductor wafer W instantaneously reaches the temperature T2 by this flash heating. A temperature T2 of about 1000 ° C to 1100 ° C is required for ion activation of the semiconductor wafer W. The heat treatment apparatus activates the ions implanted into the semiconductor wafer W by raising the surface temperature of the semiconductor wafer W to the level of this processing temperature T2.

이때, 열처리 장치는 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 온도를 약 0.1ms에서 10ms의 극히 짧은 시간에 처리 온도 T2의 레벨까지 상승시키는 것에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 이온활성화 공정이 짧은 시간에 완료한다. 그러므로, 반도체 웨이퍼(W)내에 주입된 이온은 확산되지 않고, 열처리 장치가 반도체 웨이퍼(W)내에 주입된 이온의 프로파일이 둥글게 되는 것을 방지할 수 있다. 이온활성화 공정에 필요한 시간은, 이온의 확산에 필요한 시간과 비교해서 극히 짧으므로, 열처리 장치는 확산을 일으키지 않는 약 0.1ms에서 10ms의 짧은 시간에 이온활성화 공정을 완료한다.At this time, the heat treatment apparatus completes the ion activation process of the semiconductor wafer W in a short time by raising the temperature of the surface of the semiconductor wafer W to a level of the processing temperature T2 in a very short time of about 0.1 ms to 10 ms. . Therefore, the ions implanted in the semiconductor wafer W are not diffused, and the heat treatment apparatus can prevent the profile of the ions implanted in the semiconductor wafer W from being rounded. Since the time required for the ion activation process is extremely short compared to the time required for the diffusion of the ions, the heat treatment apparatus completes the ion activation process in a short time of about 0.1 ms to 10 ms without causing diffusion.

게다가, 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 섬광 램프(69)를 점등하기 전에, 가열판(74)에 의해 약 200℃에서 600℃의 예열 온도 T1으로 반도체 웨이퍼(W)의 표면을 가열하는 열처리 장치는, 섬광 램프(69)에 의해 약 1000℃에서 1100℃의 처리 온도 T2의 레벨까지 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 빠르게 상승시킬수 있다.In addition, before turning on the flashing lamp 69 which heats the semiconductor wafer W, the heat processing apparatus which heats the surface of the semiconductor wafer W by the heating plate 74 by the preheat temperature T1 of about 200 degreeC to 600 degreeC is The flash lamp 69 can quickly raise the temperature of the semiconductor wafer W to the level of the processing temperature T2 of about 1000 ° C to 1100 ° C.

섬광 가열공정이 완료된 후, 열처리 장치가 게이트 밸브(68)로 포트(66)를 개방하는 동안, 모터(40)는 열 확산판(73) 및 가열판(74)을 구동하여, 도 1에 도시된 챔버(65)에 대해서 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 위치로 하강시킨다. 반송로봇(미도시)은 챔버(65)로부터 지지핀(70) 위에 위치된 반도체 웨이퍼(W)를 반출한다. 이렇게, 열처리 장치는 열처리 동작을 완료한다.After the flash heating process is completed, while the heat treatment apparatus opens the port 66 to the gate valve 68, the motor 40 drives the heat diffusion plate 73 and the heating plate 74, as shown in FIG. With respect to the chamber 65, the semiconductor wafer W is lowered to the position to carry in / out of. The transfer robot (not shown) carries out the semiconductor wafer W positioned on the support pin 70 from the chamber 65. In this way, the heat treatment apparatus completes the heat treatment operation.

열처리 장치가 반도체 웨이퍼(W)의 표면을 섬광 램프(69)에 대향시키는 경우, 기술된 바와 같이, 섬광 램프(69) 바로 아래에 위치된 부분들의 조도가 나머지 부분들을 초과하여 온도 분포의 평면내 균일성을 손상하게 된다. 그러므로, 제1 실시예에 의하면, 열처리 장치는 각각의 섬광 램프(69)와 반사판(71)사이의 거리를 1로 가정하여, 반도체 웨이퍼(W)의 표면과 각각의 섬광 램프(69)사이의 거리를 1.8 이하로 설정하므로, 복수의 섬광 램프(69)로 반도체 웨이퍼(W)를 균일하게 열처리 할 수 있게 된다. 지금, 이것에 대한 기술이 계속된다.When the heat treatment apparatus opposes the surface of the semiconductor wafer W against the flash lamp 69, as described, the illuminance of the portions located immediately below the flash lamp 69 exceeds the remaining portions in the plane of the temperature distribution. The uniformity is compromised. Therefore, according to the first embodiment, the heat treatment apparatus assumes that the distance between each of the flash lamps 69 and the reflecting plate 71 is 1, so that the distance between the surface of the semiconductor wafer W and each of the flash lamps 69 is different. Since the distance is set to 1.8 or less, the semiconductor wafer W can be uniformly heat treated with the plurality of flash lamps 69. Now, the description of this continues.

도 3은, 섬광 램프로부터 반도체 웨이퍼의 표면상으로 방출된 광의 조도와 섬광 램프의 위치 사이의 관계를 전형적으로 나타내는 그래프이다.3 is a graph that typically shows the relationship between the illuminance of light emitted from the flash lamp onto the surface of the semiconductor wafer and the position of the flash lamp.

이 그래프를 참조하면, 부호 LA는 반사판(71)에 의해 반사되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로 공급되는 광의 조도분포를 나타내고, 부호 LB는 섬광 램프(69)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로 직접 공급되는 광의 조도분포를 나타내며, 부호 LC는 반도체 웨이퍼(W)의 표면상에서 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 총 조도분포 를 나타낸다.Referring to this graph, reference sign LA indicates the illuminance distribution of light reflected by the reflecting plate 71 and supplied to the surface of the semiconductor wafer W, and reference sign LB indicates the surface of the semiconductor wafer W from the flash lamp 69. The illuminance distribution of the light directly supplied to the light source is denoted by reference numeral LC, which indicates the total illuminance distribution of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB on the surface of the semiconductor wafer W.

섬광 램프(69)는, 일정한 간격으로 배열된 복수의 램프들(691, 692)을 포함한다. 조도분포(LB)는 램프(691)의 중심 L1로부터 직접 조사 L11에 기인하여 램프(691) 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 위치 W1에서 피크를 가진다. 또한, 램프(692)에 대해서도, 조도분포(LB)는 중심 L2 바로 아래에 위치된 위치에서 피크를 가진다.The flash lamp 69 includes a plurality of lamps 691, 692 arranged at regular intervals. The illuminance distribution LB has a peak at the position W1 of the surface of the semiconductor wafer W positioned just below the lamp 691 due to the irradiation L11 directly from the center L1 of the lamp 691. Also for the lamp 692, the illuminance distribution LB has a peak at a position located directly below the center L2.

위치 W1에서 보이는 것과 같이, 반사판(71)은 램프(691, 692)사이의 간격을 통해 램프(691)에 인접하는 램프(692)를 반사한다. 다시 말하면, 램프(692)로부터 방출되어 반사판(71)에 의해 반사된 조사 L21은, 도 3에서 도시된 바와 같이, 위치 W1내에 도입된다. 이 상태는, 램프(691)의 중심 L1과 반사판(71)사이의 거리(Z1)와, 램프(691)의 중심 L1과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리(Z2)가 길이의 비율 1:2일 때 실행된다. 이때, 어떤 섬광 램프(69)로부터 방출되고, 반사판(71)에 의해 반사되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로 도입되는 조사 L31은, 램프(691, 692) 사이의 간격 바로 아래에 위치된 위치 W2에 도달되지 않는다. 따라서, 반사판(71)에 의한 반사광은 조도분포(LA)를 얻는다. 반사판(71)이, 예를 들면, 적어도 95%의 고반사율을 가지는 부재에 의해 형성된다고 가정하면, 조도분포(LA)는 반사광의 조사 거리의 신장 때문에 조도분포(LB)보다 상대적으로 강도가 낮다.As seen at position W1, reflector plate 71 reflects lamp 692 adjacent to lamp 691 through the gap between lamps 691 and 692. In other words, the irradiation L21 emitted from the lamp 692 and reflected by the reflecting plate 71 is introduced into the position W1, as shown in FIG. In this state, the distance Z1 between the center L1 of the lamp 691 and the reflecting plate 71 and the distance Z2 between the center L1 of the lamp 691 and the semiconductor wafer W have a ratio of 1: 2. Is executed when At this time, the irradiation L31 emitted from the flash lamp 69, reflected by the reflecting plate 71, and introduced into the surface of the semiconductor wafer W is located directly below the gap between the lamps 691 and 692. W2 is not reached. Therefore, the reflected light by the reflecting plate 71 obtains the illuminance distribution LA. Assuming that the reflector plate 71 is formed by a member having, for example, a high reflectance of at least 95%, the illuminance distribution LA is relatively lower in intensity than the illuminance distribution LB because of the extension of the irradiation distance of the reflected light. .

상술한 바와 같이, 거리들 Z1과 Z2가 1:2의 비율이면, 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 피크들은 각각각의 섬광 램프들(691, 692)의 중심 L1과 L2와 일치한다. 그러므로, 반도체 웨이퍼(W)의 표면은 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 총 조도분포(LC) 를 나타내고, 그 피크들은 서로 겹쳐져 큰 분산으로 끝난다.As described above, if the distances Z1 and Z2 are in a ratio of 1: 2, the peaks of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB coincide with the centers L1 and L2 of the respective flash lamps 691 and 692 respectively. do. Therefore, the surface of the semiconductor wafer W represents the total illuminance distribution LC of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB, and the peaks overlap with each other and end in large dispersion.

그러므로, 본 실시예에 의한 열처리 장치는, 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 피크를 서로로부터 이동시키는 것에 의해 총 조도분포(LC)의 분산을 감소시키고, 반도체 웨이퍼(W)의 주 표면 전체에서의 조도 불규칙성을 감소시킨다. 특히, 열처리 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 섬광 램프(69)와 반사판(71)사이의 거리에 대한 반도체 웨이퍼(W)의 표면과 각각의 섬광 램프(69)사이의 거리 비율을 2보다 작게 설정한다. 제1 실시예에 의하면, 열처리 장치는 각각의 섬광 램프(69)와 반사판(71)사이의 거리 Z1과, 반도체 웨이퍼(W)의 표면과 각각의 섬광 램프(69)사이의 거리 Z3을 1:1.8 비율로 설정하므로, 예를 들면, 거리 Z1이 25mm라고 가정하면 거리 Z3은 45mm이다. 램프(691, 692)사이의 거리 Z10은 2mm이다. 따라서, 섬광 램프(69)로부터의 직사광을 이용하여 주 가열공정로부터 생기는 조도분포(LB)와, 반사판(71)에 의한 반사광을 이용하여 부 가열공정로부터 생기는 조도분포(LA)의 피크들은 서로로부터 이동된다. 그러므로, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 총 조도분포(LC)에 있어서, 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 피크들이 서로 겹쳐져도 분산은 감소된다.Therefore, the heat treatment apparatus according to the present embodiment reduces the dispersion of the total illuminance distribution LC by shifting the peaks of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB from each other, thereby reducing the dispersion of the total illuminance distribution LC. Reduce roughness irregularities across the surface. In particular, the heat treatment apparatus, as shown in FIG. 4, shows the ratio of the distance between the surface of the semiconductor wafer W and each of the flash lamps 69 to the distance between each of the flash lamps 69 and the reflector plate 71. Is set to less than 2. According to the first embodiment, the heat treatment apparatus uses a distance Z1 between each flash lamp 69 and a reflector plate 71 and a distance Z3 between the surface of the semiconductor wafer W and each flash lamp 69: 1. Since the ratio is set at 1.8, for example, assuming that the distance Z1 is 25 mm, the distance Z3 is 45 mm. The distance Z10 between the lamps 691 and 692 is 2 mm. Therefore, the peaks of the illuminance distribution LB generated from the main heating process using the direct light from the flash lamp 69 and the illuminance distribution LA resulting from the sub-heating process using the reflected light by the reflector 71 are separated from each other. Is moved. Therefore, in the total illuminance distribution LC of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB on the surface of the semiconductor wafer W, even if the peaks of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB overlap each other, the dispersion is Is reduced.

상술한 비율 Z3/Z1은 1.8 이하가 바람직하다. 램프(691, 692) 사이의 간격을 통과하는 조사 L21은, 램프(691, 692) 사이의 거리 Z10 때문에 어느 정도의 폭을 나타낸다. 그러므로, 비율 Z3/Z1이 2보다 약간 작으면, 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 피크들을 이동시키는 효과가 얻어지지 않는다. 그러므로, 비율 Z3/Z1이 1.8 이하의 범위에서 선택되는 것에 의해 강도가 작은 분산을 가지는 조도 분포를 얻는다.As for the ratio Z3 / Z1 mentioned above, 1.8 or less are preferable. The irradiation L21 passing through the gap between the lamps 691 and 692 exhibits a certain width because of the distance Z10 between the lamps 691 and 692. Therefore, if the ratio Z3 / Z1 is slightly smaller than 2, the effect of shifting the peaks of the roughness distribution LA and the roughness distribution LB is not obtained. Therefore, when the ratio Z3 / Z1 is selected in the range of 1.8 or less, an illuminance distribution having a small dispersion in strength is obtained.

각각의 섬광 램프(69)의 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리의 절대값이 크면, 섬광 램프(69)로부터 반도체 웨이퍼(W)로 직접 공급되는 조사 광의 조도분포는 거의 분산되지 않는다. 다시 말하면, 상술한 조도분포(LB)는 실질적으로 평평하다. 또한, 이 경우에도, 램프 중심과 반사판(71) 사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 열 확산판(73)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리의 비율이 2에 도달하는 경우, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 조도분포는 다음의 이유로 분산된다.If the absolute value of the distance between the center of each flash lamp 69 and the semiconductor wafer W is large, the illuminance distribution of the irradiation light supplied directly from the flash lamp 69 to the semiconductor wafer W is hardly dispersed. In other words, the above-described roughness distribution LB is substantially flat. Also in this case, the ratio of the distance between the lamp center of each flash lamp 69 and the semiconductor wafer W held by the heat diffusion plate 73 to the distance between the lamp center and the reflecting plate 71 is When reaching 2, the surface roughness distribution of the semiconductor wafer W is dispersed for the following reason.

도 5는 반사판(71), 섬광 램프(69) 및 반도체 웨이퍼(W)의 배열관계를 나타내는 모형 도면이다. 숫자 695는 복수의 섬광 램프(69)중에서 임의로 선택된 주목램프를 나타내고, 숫자 696은 주목램프(695)와 인접하는 인접램프를 나타낸다.FIG. 5 is a model diagram showing the arrangement relationship between the reflecting plate 71, the flash lamp 69 and the semiconductor wafer W. As shown in FIG. Numeral 695 represents an attention lamp selected arbitrarily from among the plurality of flash lamps 69, and numeral 696 represents an adjacent lamp adjacent to the attention lamp 695.

반사광 성분 RL6은 인접램프(696)로부터 방출되고, 반사판(71)에 의해 규칙적으로 반사되어, 인접램프(696)와 주목램프(695) 사이의 간격, 특히 주목램프(695)와 인접램프(696)의 중심 C5와 C6 사이의 중심점을 통과하여, 램프 중심 C5와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리가 값 Z2에 도달하는 경우, 즉, 램프 중심과 반사판(71)사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W)사이의 거리 비율이 2에 도달하는 경우, 램프 중심 C5 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치 W5에 도달한다. 게다가, 주목램프(695)의 양측에 설치된 인접램프(696)로부터 반사광 성분 RL6은 겹쳐지는 방법으로 위치 W5에 도달한다. 한편, 반사판(71)에 의한 반사광은 주목램프(695)의 램프 중심 C5와 인접램프(696)의 하나의 램프 중심 C6 사이의 중심점 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치 W6에 도달한다.The reflected light component RL6 is emitted from the adjacent lamp 696 and regularly reflected by the reflecting plate 71, so that the distance between the adjacent lamp 696 and the lamp 669, in particular, the lamp 695 and the lamp 696 adjacent to each other. Passing through the center point between the centers C5 and C6, respectively, when the distance between the lamp center C5 and the semiconductor wafer W reaches the value Z2, ie, the respective flashes for the distance between the lamp center and the reflector 71 When the ratio of the distance between the lamp center of the lamp 69 and the semiconductor wafer W reaches 2, the surface position W5 of the semiconductor wafer W located just below the lamp center C5 is reached. In addition, the reflected light component RL6 reaches the position W5 in such a manner as to overlap from adjacent lamps 696 provided on both sides of the lamp 669 of interest. On the other hand, the reflected light by the reflecting plate 71 reaches the surface position W6 of the semiconductor wafer W positioned just below the center point between the lamp center C5 of the lamp 669 and one lamp center C6 of the adjacent lamp 696. do.

다시 말하면, 반사판(71)은 주목램프(695) 바로 아래에 위치된 열 확산판(73)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치 W5로부터 보여지는 것과 같이, 주목램프(695)와 인접램프(696) 사이의 간격을 통해 인접램프(696)의 이미지를 반사한다. 한편, 주목램프(695)와 인접램프(696)중 하나 사이의 중심점 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치 W6로부터 보여지는 것과 같이, 반사판(71)은 주목램프(695)와 인접램프(696)중 하나 사이의 간격을 통해 반도체 웨이퍼(W) 그 자체를 반사한다.In other words, the reflector 71 is adjacent to the lamp 669, as seen from the surface position W5 of the semiconductor wafer W held by the heat diffusion plate 73 positioned directly below the lamp 695. Reflects an image of the adjacent lamp 696 through the gap between the lamps 696. On the other hand, as shown from the surface position W6 of the semiconductor wafer W located just below the center point between the attention lamp 695 and one of the adjacent lamps 696, the reflecting plate 71 is adjacent to the attention lamp 695. The semiconductor wafer W itself reflects through the gap between one of the lamps 696.

그러므로, 섬광 램프(69)로부터 직접 방출되는 광 조도분포의 분산의 존재/부재에 상관없이, 램프 중심과 반사판(71) 사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리 비율이 2에 도달하는 경우, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 조도분포가 분산되어 온도 분포의 평면내 균일성이 손상된다.Therefore, regardless of the presence / absence of the dispersion of the light intensity distribution emitted directly from the flash lamp 69, the lamp center and the semiconductor wafer of each flash lamp 69 relative to the distance between the lamp center and the reflector 71 When the distance ratio between W) reaches 2, the roughness distribution on the surface of the semiconductor wafer W is dispersed to impair in-plane uniformity of the temperature distribution.

램프 중심 C5와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 간격을 값 Z3으로 설정하는 것에 의해, 램프 중심과 반사판(71) 사이의 간격에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리 비율을 1.8로 설정하는 경우, 반사광 RL7이 위치 W5에 도달하는 것을 방지하기 위해, 주목램프(695) 그 자체는 인접램프(696)의 다른 하나로부터 방출되고, 반사판(71)에 의해 규칙적으로 반사되어, 램프 중심 C5 바로 아래에 위치된 위치 W5에 도달하는 반사광 RL7을 차단한다. 인접램프(696) 의 다른 하나와 주목램프(695) 사이의 간격을 통과하는 반사광 성분 RL6이 램프 중심 C5 바로 아래에 위치된 위치 W5 이외의 위치에 도달하고, 주목램프(695)를 통해 인접램프(696)의 다른 하나와 대향되는 인접램프(696)의 하나로부터 반사광 성분 RL6이 이 위치에 도달되지 않게 되어, 주목램프(695)의 양측에 설치된 인접램프(696)로부터 반사광 성분 RL6이 서로 겹쳐지지 않는다.By setting the distance between the lamp center C5 and the semiconductor wafer W to the value Z3, between the lamp center of each flash lamp 69 and the semiconductor wafer W with respect to the distance between the lamp center and the reflecting plate 71. When the distance ratio of is set to 1.8, in order to prevent the reflected light RL7 from reaching the position W5, the lamp 669 itself is emitted from the other one of the adjacent lamps 696, and is regularly arranged by the reflecting plate 71. Reflected to block the reflected light RL7 reaching the position W5 located just below the lamp center C5. Reflected light component RL6 passing through the gap between the other of the adjacent lamps 696 and the lamp of interest 695 reaches a position other than the position W5 located just below the lamp center C5, and through the lamp of interest 695 the lamp adjacent to it. The reflected light component RL6 does not reach this position from one of the adjacent lamps 696 opposite to the other of 696, so that the reflected light components RL6 overlap with each other from adjacent lamps 696 provided on both sides of the lamp 695 of interest. I do not lose.

다시 말하면, 복수의 섬광 램프(69) 각각의 바로 아래에 위치된 열 확산판(73)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치로부터 보이는 것과 같이, 반사판(71)이 어떠한 섬광 램프(69)와 인접램프(696) 사이의 간격으로부터 인접램프(696)의 이미지를 반사하지 않도록, 즉, 반사판(71)이 간격으로부터 열 확산판(73)이나 반도체 웨이퍼(W)의 이미지를 반사하도록, 열처리 장치가 반사판(71), 복수의 섬광 램프(69) 및 반도체 웨이퍼(W)를 배열한다.In other words, as seen from the surface position of the semiconductor wafer W held by the heat spreader plate 73 positioned directly below each of the plurality of flash lamps 69, the reflector plate 71 is no flash lamp 69. ) So that the image of the adjacent lamp 696 is not reflected from the gap between the adjacent lamp 696 and the adjacent lamp 696, that is, the reflecting plate 71 reflects the image of the heat diffusion plate 73 or the semiconductor wafer W from the gap. The heat treatment apparatus arranges the reflecting plate 71, the plurality of flash lamps 69, and the semiconductor wafer W.

이렇게, 조도분포에서의 분산은 섬광 램프(69)로부터 섬광이 조사된 반도체 웨이퍼(W)의 표면에서 감소되고, 열처리 장치는 반도체 웨이퍼(W)상의 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시킬수 있다.In this way, dispersion in the illuminance distribution is reduced on the surface of the semiconductor wafer W irradiated with the flash from the flash lamp 69, and the heat treatment apparatus can improve the in-plane uniformity of the temperature distribution on the semiconductor wafer W.

복수의 섬광 램프(69) 각각의 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치로부터 보여진 것과 같이, 반사판(71)이 각각의 섬광 램프(69)와 인접램프(696)사이의 간격로부터 어떤 인접램프(696)의 이미지도 반사하지 않도록 하기 위해, 열처리 장치는 램프 중심과 반사판(71)사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리 비율을 1.8 이하로 설정한다.이와 같은 반사판(71), 복수의 섬광 램프(69) 및 반도체 웨이퍼(W)의 배열관계 에 의하면, 열처리 장치는 반도체 웨이퍼(W)상의 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시키기 위해, 섬광 램프(69)로부터 섬광이 조사된 반도체 웨이퍼(W)의 표면상에서 조도분포의 분산을 감소시킬수 있다.As seen from the surface position of the semiconductor wafer W positioned just below each of the plurality of flash lamps 69, the reflector 71 is not separated from the distance between each of the flash lamps 69 and the adjacent lamps 696. In order not to reflect the image of the adjacent lamp 696, the heat treatment apparatus measures the ratio of the distance between the lamp center of each flash lamp 69 and the semiconductor wafer W to the distance between the lamp center and the reflector 71. 1.8 or less. According to the arrangement relationship of the reflector 71, the plurality of flash lamps 69, and the semiconductor wafer W, the heat treatment apparatus improves in-plane uniformity of the temperature distribution on the semiconductor wafer W. In order to achieve this, dispersion of the illuminance distribution on the surface of the semiconductor wafer W irradiated with the flash from the flash lamp 69 can be reduced.

<2. 제2 실시예><2. Second Embodiment>

지금, 본 발명의 제2 실시예에 의한 열처리 장치를 설명한다. 제2 실시예에 의한 열처리 장치는 상술한 비율을 제외하고, 제1 실시예에 의한 구조와 동일하다. 제2 실시예에 의한 열처리 장치는, 제1 실시예에 의한 열처리 동작과도 동일하다. Now, the heat treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The heat treatment apparatus according to the second embodiment is the same as the structure according to the first embodiment except for the above-described ratio. The heat treatment apparatus according to the second embodiment is the same as the heat treatment operation according to the first embodiment.

제2 실시예에 의한 열처리 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 섬광 램프(69)와 반사판(71) 사이의 거리 Z1과, 반도체 웨이퍼(W) 표면과 각각의 섬광 램프(69)사이의 거리 Z4를 1:2.2의 비율로 설정하여, 예를 들면, 거리 Z1을 25mm로 가정하면 거리 Z4는 55mm이다. 램프(691, 692)사이의 거리 Z10은 2mm이다. 따라서, 섬광 램프(69)로부터 직사광을 이용하는 주 가열공정로부터 생기는 조도분포(LB)와 반사판(71)에 의해 반사된 광을 이용하는 부 가열공정으로부터 생기는 조도분포(LA)의 피크들은 서로 이동된다. 그러므로, 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 피크들이 서로 겹쳐지는 경우에도, 분산은 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 총 조도분포(LC)로 감소된다.In the heat treatment apparatus according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, the distance Z1 between each of the flash lamps 69 and the reflecting plate 71, the surface of the semiconductor wafer W, and the respective flash lamps 69. By setting the distance Z4 between them at a ratio of 1: 2.2, for example, assuming that the distance Z1 is 25 mm, the distance Z4 is 55 mm. The distance Z10 between the lamps 691 and 692 is 2 mm. Therefore, the peaks of the illuminance distribution LB generated from the main heating process using direct light from the flash lamp 69 and the subsidiary illuminating distribution LA resulting from the sub-heating process using the light reflected by the reflecting plate 71 are shifted from each other. Therefore, even when the peaks of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB overlap each other, the dispersion is the total illuminance distribution LC of the illuminance distribution LA and the illuminance distribution LB on the surface of the semiconductor wafer W. Is reduced.

제2 실시예에 따라, 비율 Z4/Z1은 적어도 2.2가 바람직하다. 램프(691)와 또 다른 램프(692) 사이의 간격을 통과하는 조사 L21은, 램프(691, 692)사이의 간격 Z10 때문에 어느 정도의 폭을 나타낸다. 그러므로, 비율 Z4/Z1가 2를 약간 초과하면, 조도분포(LA)와 조도분포(LB)의 피크들을 이동시키는 효과가 얻어지지 않는다. 그러므로, 비율 Z4/Z1는 적어도 2.2의 범위에서 선택되는 것에 의해 강도가 작은 분산을 가지는 조도분포를 얻는다.According to the second embodiment, the ratio Z4 / Z1 is preferably at least 2.2. Irradiation L21 passing through the gap between the lamp 691 and another lamp 692 shows a certain width because of the gap Z10 between the lamps 691 and 692. Therefore, when the ratio Z4 / Z1 slightly exceeds 2, the effect of shifting the peaks of the roughness distribution LA and the roughness distribution LB is not obtained. Therefore, the ratio Z4 / Z1 is selected in the range of at least 2.2 to obtain an illuminance distribution having a dispersion with low strength.

상술한 바와 같이, 각각의 섬광 램프(69)의 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리의 절대값이 크면, 섬광 램프(69)로부터 반도체 웨이퍼(W)로 직접 공급된 조사 광의 조도분포는 거의 분산되지 않는다. 섬광 램프(69)로부터 직접 방출되는 광의 조도분포의 분산의 존재/부재에 상관없이, 램프 중심과 반사판(71) 사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리 비율이 2에 도달하는 경우, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 조도분포는 온도 분포의 평면내 균일성이 손상되도록 분산된다는 것도 이미 기술되었다. As described above, when the absolute value of the distance between the center of each flash lamp 69 and the semiconductor wafer W is large, the illuminance distribution of the irradiation light directly supplied from the flash lamp 69 to the semiconductor wafer W is almost the same. It is not distributed. Regardless of the presence / absence of dispersion of the illuminance distribution of light emitted directly from the flash lamp 69, the lamp center and the semiconductor wafer W of each flash lamp 69 relative to the distance between the lamp center and the reflector plate 71 It has already been described that when the distance ratio between the two reaches 2, the roughness distribution on the surface of the semiconductor wafer W is dispersed such that the in-plane uniformity of the temperature distribution is impaired.

열처리 장치가, 램프 중심 C5와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리를 도 5의 레벨 Z4로 설정하는 경우, 즉, 램프 중심과 반사판(71) 사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리 비율을 2.2로 설정하는 경우, 인접램프(696) 그 자체는 인접램프(696)로부터 방출되고, 반사판(71)에 의해 규칙적으로 반사되어, 램프 중심 C5 바로 아래에 위치된 위치 W5에 도달하는 반사광 RL8을 차단한다. 주목램프(695)와 인접램프(696)사이의 간격을 통과하는 반사광 성분 RL6은 램프 중심 C5 바로 아래에 위치된 위치 W5 이외의 위치에 도달하고, 주목램프(695)를 통해 인접램프(696)와 대향하는 또 다른 인접램프(696)로부터 반사광 성분 RL6은 이 위치에 도달하지 않게 되어, 주목램프(695)의 양측에 설치된 인접램프(696)로부터 반사광 성분 RL6은 서로 겹쳐지지 않는다.When the heat treatment apparatus sets the distance between the lamp center C5 and the semiconductor wafer W to level Z4 in FIG. 5, that is, the lamp of each flash lamp 69 with respect to the distance between the lamp center and the reflector plate 71. When the ratio of the distance between the center and the semiconductor wafer W is set to 2.2, the adjacent lamp 696 itself is emitted from the adjacent lamp 696 and regularly reflected by the reflector plate 71, immediately following the lamp center C5. The reflected light RL8 reaching the position W5 located below is blocked. The reflected light component RL6 passing through the gap between the spotlight 695 and the adjacent lamp 696 reaches a position other than the position W5 located just below the lamp center C5, and the adjacent lamp 696 is passed through the spotlight 695. The reflected light component RL6 from another adjacent lamp 696 opposite to does not reach this position, and the reflected light components RL6 do not overlap with each other from adjacent lamps 696 provided on both sides of the lamp 695 of interest.

다시 말하면, 복수의 섬광 램프(69) 각각의 바로 아래에 위치된 열 확산판(73)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치로부터 보이는 것과 같이, 반사판(71)은 어떤 섬광 램프(69)와 인접램프(696) 사이의 간격로부터 어떤 인접램프(696)의 이미지도 반사하지 않고, 즉, 반사판(71)은 간격로부터 열 확산판(73) 혹은 반도체 웨이퍼(W)의 이미지를 반사하도록, 열처리 장치가 반사판(71), 복수의 섬광 램프(69) 및 반도체 웨이퍼(W)를 배열한다.In other words, as seen from the surface position of the semiconductor wafer W held by the heat spreader plate 73 positioned directly below each of the plurality of flash lamps 69, the reflector plate 71 may be provided with any flash lamp 69; ) Does not reflect an image of any adjacent lamp 696 from the gap between the adjacent lamp 696 and the adjacent lamp 696, that is, the reflector 71 reflects the image of the heat diffusion plate 73 or the semiconductor wafer W from the gap. The heat treatment apparatus arranges the reflecting plate 71, the plurality of flash lamps 69, and the semiconductor wafer W.

이렇게, 조도분포에서의 분산은 섬광 램프(69)로부터 섬광이 조사되는 반도체 웨이퍼(W) 표면상에서 감소되고, 열처리 장치는 반도체 웨이퍼(W)상의 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시킬수 있다.In this way, dispersion in the illuminance distribution is reduced on the surface of the semiconductor wafer W to which the flash is irradiated from the flash lamp 69, and the heat treatment apparatus can improve the in-plane uniformity of the temperature distribution on the semiconductor wafer W.

복수의 섬광 램프(69) 각각의 바로 아래에 위치된 반도체 웨이퍼(W)의 표면 위치로부터 보이는 것과 같이, 반사판(71)이 각각의 섬광 램프(69)와 인접램프(696) 사이의 간격로부터 어떤 인접램프(696)의 이미지도 반사하지 않도록 하기 위해, 열처리 장치는 램프 중심과 반사판(71)사이의 거리에 대한 각각의 섬광 램프(69)의 램프 중심과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리 비율을 적어도 2.2로 설정한다. 이와 같은 반사판(71), 복수의 섬광 램프(69) 및 반도체 웨이퍼(W)의 배열관계에 의하면, 열처리 장치는 반도체 웨이퍼(W)상의 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시키기 위해, 섬광 램프(69)로부터 섬광이 조사된 반도체 웨이퍼(W)의 표면상에서 조도분포의 분산을 감소시킬수 있다.As seen from the surface position of the semiconductor wafer W positioned directly below each of the plurality of flash lamps 69, the reflector 71 is not separated from the distance between each of the flash lamps 69 and the adjacent lamps 696. In order not to reflect the image of the adjacent lamp 696, the heat treatment apparatus measures the ratio of the distance between the lamp center of each flash lamp 69 and the semiconductor wafer W to the distance between the lamp center and the reflector 71. Set to at least 2.2. According to such an arrangement relationship of the reflecting plate 71, the plurality of flash lamps 69, and the semiconductor wafer W, the heat treatment apparatus includes a flash lamp (in order to improve in-plane uniformity of the temperature distribution on the semiconductor wafer W). 69, it is possible to reduce the dispersion of the roughness distribution on the surface of the semiconductor wafer W irradiated with the flash.

본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 다음과 같은 다른 모드들로도 실행될 수 있다:The present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented in other modes as follows:

(1) 각각 상술한 실시예들에 의한 열처리 장치는 이온활성화를 수행하기 위 해 광을 반도체 웨이퍼(W)에 조사하지만, 본 발명의 열처리 장치에 의해 처리되는 기판은 반도체 웨이퍼(W)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 열처리 장치는 선택적으로 질화실리콘막(silicon nitride film) 혹은 다결정 실리콘 막(polycrystalline silicon film)과 같은 실리콘막으로 형성된 유리 기판을 처리할 수 있다. 예를 들면, 비정질 실리콘막을 형성하기 위해 CVD에 의해 유리 기판상에 형성된 다결정 실리콘막으로 실리콘이 이온-주입되고, 반사방지(anti-reflection) 코팅으로 기능하는 산화실리콘막(sillicon oxide film)의 형성이 뒤따른다. 이 상태에서, 본 발명에 의한 열처리 장치는 비정질 실리콘막을 다결정화(polycrystallizing)함으로써 다결정 실리콘막을 형성하기 위해, 비정질 실리콘막의 전체 표면에 광을 조사할 수 있다.(1) Although the heat treatment apparatus according to the embodiments described above irradiates light to the semiconductor wafer W to perform ion activation, the substrate processed by the heat treatment apparatus of the present invention is limited to the semiconductor wafer W. It doesn't work. For example, the heat treatment apparatus according to the present invention may selectively process a glass substrate formed of a silicon film such as a silicon nitride film or a polycrystalline silicon film. For example, the formation of a silicon oxide film which is ion-implanted into a polycrystalline silicon film formed on a glass substrate by CVD to form an amorphous silicon film and functions as an anti-reflection coating. This follows. In this state, the heat treatment apparatus according to the present invention can irradiate light to the entire surface of the amorphous silicon film in order to form the polycrystalline silicon film by polycrystallizing the amorphous silicon film.

(2) 본 발명에 의한 열처리 장치는, 도핑공정에서 폴리실리콘막에 주입된 불순물을 활성화하기 위해, 유리 기판상에서 하층 산화실리콘막과, 비정질 실리콘을 결정화하는 것에 의해 준비된 폴리실리콘막을 형성하고, 인 또는 붕소와 같은 불순물을 폴리실리콘막에 도핑하여 얻어진 구조를 가지는 TFT 기판에 광을 조사할 수 있다.(2) The heat treatment apparatus according to the present invention forms a lower silicon oxide film and a polysilicon film prepared by crystallizing amorphous silicon on a glass substrate in order to activate impurities impregnated into the polysilicon film in the doping step, and Alternatively, light can be irradiated to a TFT substrate having a structure obtained by doping a polysilicon film with an impurity such as boron.

게다가, 특허 청구범위에 기술된 세부 사항의 범위내에서 다양한 설계변경을 적용하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to apply various design modifications within the scope of the details described in the claims.

본 발명이 상세하게 도시되고, 기술되었지만, 상술한 설명은 모든 양태의 예시일뿐 그것에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 한 다양한 수정 및 변형이 고안될 수 있는 것은 물론이다.Although the invention has been shown and described in detail, the foregoing description is in all aspects illustrative and not restrictive. Thus, of course, various modifications and variations can be devised without departing from the scope of the invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판의 처리된 전체 표면상에서 조도의 불규칙성을 감소시켜, 기판상의 온도 분포의 평면내 균일성을 향상시킬수 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the irregularity of roughness on the entire processed surface of the substrate, thereby improving in-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate.

Claims (11)

기판에 광을 조사하는 것에 의해 기판을 열처리하는 열처리 방법에 있어서,In the heat treatment method of heat-treating a substrate by irradiating light to the substrate, 복수의 광원으로부터 방출된 광을 상기 기판의 처리된 표면으로 직접 도입하는 주 가열공정; 및A main heating step for introducing light emitted from a plurality of light sources directly into the treated surface of the substrate; And 상기 주 가열공정과 동시에, 반사경에 의해 상기 복수의 광원으로부터 방출된 상기 광을 반사하고 상기 반사광을 상기 기판의 상기 처리된 표면으로 도입하는 부 가열공정을 포함하고,Concurrently with the main heating process, a sub-heating process for reflecting the light emitted from the plurality of light sources by the reflector and for introducing the reflected light to the treated surface of the substrate, 상기 주 가열공정로부터 생기는 상기 기판의 상기 처리된 표면상의 조도분포의 피크에 대해서 상기 부 가열공정로부터 생기는 상기 기판의 상기 처리된 표면 상의 조도분포의 피크를 이동시키는, 열처리 방법.And a peak of an illuminance distribution on the treated surface of the substrate resulting from the sub-heating process relative to a peak of an illuminance distribution on the treated surface of the substrate resulting from the main heating process. 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 반사경과 상기 광원들 사이의 거리에 대한 상기 광원들과 상기 기판 사이의 거리 비율을 1.8 이하 혹은 적어도 2.2로 설정하는 것에 의해, 상기 주 가열공정로부터 생기는 상기 기판의 상기 처리된 표면상의 상기 조도분포의 상기 피크에 대해서 상기 부 가열공정로부터 생기는 상기 기판의 상기 처리된 표면상의 상기 조도분포의 상기 피크를 이동시키는 열처리 방법.By setting the ratio of the distance between the light sources and the substrate to the distance between the reflector and the light sources to be 1.8 or less, at least 2.2, the roughness distribution on the treated surface of the substrate resulting from the main heating process And moving said peak of said roughness distribution on said treated surface of said substrate resulting from said sub-heating step relative to said peak of. 기판에 광을 조사하는 것에 의해 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서,In the heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light to the substrate, 복수의 램프를 가지는 광원과;A light source having a plurality of lamps; 상기 광원 아래에 제공된 챔버내에서 상기 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 유지요소; 및A retaining element for keeping the substrate substantially horizontal in a chamber provided below the light source; And 상기 광원로부터 방출되는 광을 반사하기 위해 상기 광원을 통해 상기 유지요소와 대향되는 반사요소를 포함하고,A reflective element opposite the retaining element through the light source to reflect light emitted from the light source, 상기 광원로부터 상기 기판의 상기 처리된 표면으로 직접 도입되는 광의 조도분포의 피크에 대해서, 상기 반사요소를 통해 상기 기판에 처리된 표면으로 도입된 반사광의 조도분포의 피크를 이동시키는, 열처리 장치.And a peak of an illuminance distribution of reflected light introduced through the reflective element to the treated surface through the reflecting element with respect to a peak of an illuminance distribution of light directly introduced from the light source to the treated surface of the substrate. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 복수의 램프의 각각은 긴 원통형의 바(bar)램프이고, Each of said plurality of lamps is an elongated cylindrical bar lamp, 상기 복수의 램프는, 상기 램프들 사이의 간격을 규정하기 위해 상기 유지요소에 의해 유지된 상기 기판과 평행하게 정렬되는, 열처리 장치.And the plurality of lamps are aligned parallel to the substrate held by the retaining element to define the spacing between the lamps. 제4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 복수의 램프의 각각은 크세논 섬광 램프이고,Each of the plurality of lamps is a xenon flash lamp, 상기 유지요소는 유지된 상기 기판을 예열하는 보조 가열요소를 포함하는, 열처리 장치.And the retaining element comprises an auxiliary heating element for preheating the held substrate. 기판에 광을 조사하는 것에 의해 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서,In the heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light to the substrate, 복수의 램프를 가지는 광원과;A light source having a plurality of lamps; 상기 광원 아래에 제공된 챔버내에서 상기 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 유지요소; 및A retaining element for keeping the substrate substantially horizontal in a chamber provided below the light source; And 상기 광원로부터 방출되는 광을 반사하기 위해 상기 광원을 통해 상기 유지요소와 대향되는 반사요소를 포함하고,A reflective element opposite the retaining element through the light source to reflect light emitted from the light source, 상기 반사요소와 상기 광원 사이의 거리에 대한 상기 광원과 상기 유지요소에 의해 유지된 상기 기판 사이의 거리의 비율을 1.8 이하 혹은 적어도 2.2로 설정하는, 열처리 장치.And setting a ratio of the distance between the light source and the substrate held by the retaining element to the distance between the reflective element and the light source to 1.8 or less or at least 2.2. 제6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 복수의 램프의 각각은 긴 원통형의 바(bar) 램프이고, Each of said plurality of lamps is an elongated cylindrical bar lamp, 상기 복수의 램프는 상기 램프 사이의 간격을 규정하기 위해 상기 유지요소에 의해 유지된 상기 기판과 평행하게 정렬되며,The plurality of lamps are aligned in parallel with the substrate held by the retaining element to define a spacing between the lamps, 상기 복수의 램프의 상기 중심들과 상기 반사요소 사이의 거리에 대한 상기 복수의 램프의 중심들과 상기 유지요소에 의해 유지된 상기 기판 사이의 거리의 비율을 1.8 이하 혹은 적어도 2.2로 설정하는, 열처리 장치.Setting a ratio of the distance between the centers of the plurality of lamps and the substrate held by the retaining element to a distance between the centers of the plurality of lamps and the reflective element to 1.8 or less or at least 2.2 Device. 제7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 복수의 램프의 각각은 크세논 섬광 램프이고,Each of the plurality of lamps is a xenon flash lamp, 상기 유지요소는 유지된 상기 기판을 예열하는 보조 가열요소를 포함하는, 열처리 장치.And the retaining element comprises an auxiliary heating element for preheating the held substrate. 기판에 광을 조사하는 것에 의해 기판을 가열하는 열처리 장치에 있어서,In the heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light to the substrate, 각각 긴 원통형의 복수의 바 램프를 서로 평행하게 수평으로 정렬하는 것에 의해 형성된 광원과;A light source formed by horizontally aligning a plurality of long cylindrical bar lamps in parallel with each other; 상기 광원 아래에 제공된 챔버내에서 상기 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 유지요소; 및A retaining element for keeping the substrate substantially horizontal in a chamber provided below the light source; And 상기 광원로부터 방출되는 광을 반사하기 위해 상기 광원을 통해 상기 유지요소와 대향되는 반사요소를 포함하고,A reflective element opposite the retaining element through the light source to reflect light emitted from the light source, 상기 복수의 바 램프 각각의 바로 아래에 위치된 상기 유지요소에 의해 유지되는 상기 기판의 표면 위치로부터 보이는 것과 같이, 상기 반사요소가 상기 각각의 바 램프와 인접 바 램프 사이의 간격을 통해 상기 각각의 바 램프에 인접하는 어떤 인접 바 램프의 이미지도 반사하지 않도록, 상기 반사요소, 상기 광원, 및 상기 유지요소에 의해 유지된 상기 기판을 배열하는, 열처리 장치.As seen from the surface position of the substrate held by the retaining element located directly below each of the plurality of bar lamps, the reflecting element is adapted for each of the respective through the gap between the respective bar lamps and the adjacent bar lamps. Arranging the substrate held by the reflective element, the light source, and the retaining element such that no image of any adjacent bar lamp adjacent to the bar lamp is reflected. 제9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 복수의 바 램프의 상기 중심들과 상기 반사요소 사이의 거리에 대한 상기 복수의 바 램프의 중심들과 상기 유지요소에 의해 유지된 상기 기판 사이의 거리의 비율을 1.8 이하 혹은 적어도 2.2로 설정하는, 열처리 장치.Setting a ratio of the distance between the centers of the plurality of bar lamps and the substrate held by the retaining element to the distance between the centers of the plurality of bar lamps and the reflective element to 1.8 or less or at least 2.2 , Heat treatment device. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 복수의 바 램프의 각각은 크세논 섬광 램프이고,Each of said plurality of bar lamps is a xenon flash lamp, 상기 유지요소는 유지된 상기 기판을 예열하는 보조 가열요소를 포함하는, 열처리 장치.And the retaining element comprises an auxiliary heating element for preheating the held substrate.
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