(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024116736
(43)【公開日】2024-08-28
(54)【発明の名称】熱処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/324 20060101AFI20240821BHJP
H01L 21/26 20060101ALI20240821BHJP
【ＦＩ】
H01L21/324 W
H01L21/26 Q
H01L21/324 S
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023022518
(22)【出願日】2023-02-16
(71)【出願人】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】中島 往馬
(57)【要約】
【課題】チャンバーにおける基板交換を確実に行うことができる熱処理方法を提供する。
【解決手段】処理チャンバー内にて先行ウェハーの熱処理を行う。処理チャンバーに対して半導体ウェハーの搬入出を行う搬送ロボットに向けての後続ウェハーの搬送を開始する。最初の後続ウェハーが搬送ロボットに到達して先行ウェハーと後続ウェハーとのウェハー交換が可能になったときにも、直ちにウェハー交換を行うのではなく、一定時間待機する。ウェハー交換を待機している間、複数の搬送ポジションを埋めるように後続ウェハーの搬送を継続する。一定の待機時間が経過してウェハー交換を実行する時点では、複数の搬送ポジションのうちの幾つかは後続ウェハーによって占められている。先行ウェハーによって搬送ポジションが塞がれることはなくなり、後続ウェハーを円滑に搬送して処理チャンバーにおけるウェハー交換を確実に行うことができる。
【選択図】図１０
【解決手段】処理チャンバー内にて先行ウェハーの熱処理を行う。処理チャンバーに対して半導体ウェハーの搬入出を行う搬送ロボットに向けての後続ウェハーの搬送を開始する。最初の後続ウェハーが搬送ロボットに到達して先行ウェハーと後続ウェハーとのウェハー交換が可能になったときにも、直ちにウェハー交換を行うのではなく、一定時間待機する。ウェハー交換を待機している間、複数の搬送ポジションを埋めるように後続ウェハーの搬送を継続する。一定の待機時間が経過してウェハー交換を実行する時点では、複数の搬送ポジションのうちの幾つかは後続ウェハーによって占められている。先行ウェハーによって搬送ポジションが塞がれることはなくなり、後続ウェハーを円滑に搬送して処理チャンバーにおけるウェハー交換を確実に行うことができる。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
単独で処理を行う先行基板に熱処理を行った後に連続して処理を行う複数の後続基板に順次に熱処理を行う熱処理方法であって、
チャンバー内にて前記先行基板にランプから光を照射して当該先行基板を加熱する先行加熱工程と、
ロードポートから複数のポジションを経て搬送ロボットに向けて前記複数の後続基板を順次に搬送する第１搬送工程と、
前記複数の後続基板のうちの最初の後続基板が前記搬送ロボットに到達した後、前記搬送ロボットによる前記最初の後続基板と前記先行基板との基板交換を所定時間待機する待機工程と、
前記待機工程の間、前記複数のポジションを埋めるように前記ロードポートから前記搬送ロボットに向けて前記複数の後続基板を搬送する第２搬送工程と、
前記待機工程の後、前記搬送ロボットが前記チャンバー内の前記先行基板と前記最初の後続基板とを交換する交換工程と、
前記先行基板を前記搬送ロボットから前記ロードポートに向けて搬送しつつ、前記複数の後続基板を前記ロードポートから前記搬送ロボットに向けて順次に搬送する第３搬送工程と、
前記チャンバー内にて前記ランプからの光照射によって前記複数の後続基板を順次に加熱する後続加熱工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
チャンバー内にて前記先行基板にランプから光を照射して当該先行基板を加熱する先行加熱工程と、
ロードポートから複数のポジションを経て搬送ロボットに向けて前記複数の後続基板を順次に搬送する第１搬送工程と、
前記複数の後続基板のうちの最初の後続基板が前記搬送ロボットに到達した後、前記搬送ロボットによる前記最初の後続基板と前記先行基板との基板交換を所定時間待機する待機工程と、
前記待機工程の間、前記複数のポジションを埋めるように前記ロードポートから前記搬送ロボットに向けて前記複数の後続基板を搬送する第２搬送工程と、
前記待機工程の後、前記搬送ロボットが前記チャンバー内の前記先行基板と前記最初の後続基板とを交換する交換工程と、
前記先行基板を前記搬送ロボットから前記ロードポートに向けて搬送しつつ、前記複数の後続基板を前記ロードポートから前記搬送ロボットに向けて順次に搬送する第３搬送工程と、
前記チャンバー内にて前記ランプからの光照射によって前記複数の後続基板を順次に加熱する後続加熱工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項2】
請求項１記載の熱処理方法において、
前記待機工程では、予め設定された一定の待機時間が経過するまで前記基板交換を待機することを特徴とする熱処理方法。
前記待機工程では、予め設定された一定の待機時間が経過するまで前記基板交換を待機することを特徴とする熱処理方法。
【請求項3】
請求項１記載の熱処理方法において、
前記待機工程では、前記第２搬送工程によって前記複数のポジションのうちの特定ポジションが埋まるまで前記基板交換を待機することを特徴とする熱処理方法。
前記待機工程では、前記第２搬送工程によって前記複数のポジションのうちの特定ポジションが埋まるまで前記基板交換を待機することを特徴とする熱処理方法。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記複数のポジションは、基板の向きを調整するアライメント部、基板の傷を検知する傷検知部、および、基板を冷却する冷却部を含むことを特徴とする熱処理方法。
前記複数のポジションは、基板の向きを調整するアライメント部、基板の傷を検知する傷検知部、および、基板を冷却する冷却部を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項5】
請求項４記載の熱処理方法において、
前記先行基板はダミー基板であり、
前記先行加熱工程では、前記ダミー基板に光を照射して前記チャンバー内を加熱するダミー加熱処理を行うことを特徴とする熱処理方法。
前記先行基板はダミー基板であり、
前記先行加熱工程では、前記ダミー基板に光を照射して前記チャンバー内を加熱するダミー加熱処理を行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項6】
請求項５記載の熱処理方法において、
前記複数の後続基板はダミー基板であり、
前記先行加熱工程では、前記チャンバー内を一定の保温温度に保温するウォームアップ処理を行い、
前記後続加熱工程では、前記チャンバー内を目標温度に温調するコンディショニング処理を行うことを特徴とする熱処理方法。
前記複数の後続基板はダミー基板であり、
前記先行加熱工程では、前記チャンバー内を一定の保温温度に保温するウォームアップ処理を行い、
前記後続加熱工程では、前記チャンバー内を目標温度に温調するコンディショニング処理を行うことを特徴とする熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、単独で処理を行う先行基板に熱処理を行った後に連続して処理を行う複数の後続基板に順次に熱処理を行う熱処理方法に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体ウェハー、液晶表示装置用基板、flat panel display（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するフラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。
【0003】
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。
【0004】
このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。
【0005】
特許文献１には、チャンバー内に収容した半導体ウェハーにハロゲンランプから光照射を行って予備加熱した後に、当該半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する熱処理装置が開示されている。また、特許文献１には、先行する加熱処理済みの半導体ウェハーを搬送ロボットの一方のハンドによってチャンバーから取り出すとともに、もう一方のハンドで未処理の半導体ウェハーをチャンバー内に搬入してウェハー交換を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２０－１２００７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ウェハー交換を確実に行うためには、先行する半導体ウェハーの処理が終了した時点で搬送ロボットが後続の半導体ウェハーを保持してチャンバー前で待機している必要がある。このため、従来は、一連の半導体ウェハーの処理フローにおいて、チャンバーでの処理が律速段階となるようにレシピの処理時間を調整していた。すなわち、キャリアから取り出された半導体ウェハーがチャンバーに搬送されるまでに要する時間よりもチャンバーでの処理時間が長くなるように調整されていた。これにより、ウェハー交換を確実に行うことができ、その結果チャンバー内には常に半導体ウェハーが存在することとなって、チャンバー内温度を安定化することが可能となる。
【0008】
しかし、半導体ウェハーの搬送経路に新たな処理ユニットを追加すると、キャリアからチャンバーに至る半導体ウェハーの搬送時間が長くなる。そうすると、チャンバーでの処理が律速段階となる状態が崩れ、ウェハー交換が行えないケースが生じてチャンバー内に半導体ウェハーが存在しない時間帯が生じる。チャンバー内に半導体ウェハーが存在しないときには、ハロゲンランプおよびフラッシュランプによる加熱も行われないため、半導体ウェハーが存在しない時間が長くなるほど、チャンバーの温度は低下する。その結果、ロットの構成する複数の半導体ウェハーのそれぞれごとにチャンバーの温度が異なることとなり、それら複数の半導体ウェハー間での処理結果が不均一になるという問題が生じる。
【0009】
なお、レシピの処理時間を延ばすことによってチャンバーでの処理が律速段階となる状態に戻すことは可能ではあるが、多くの評価を経て決定された生産レシピの条件を変更することは容易ではない。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバーにおける基板交換を確実に行うことができる熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、単独で処理を行う先行基板に熱処理を行った後に連続して処理を行う複数の後続基板に順次に熱処理を行う熱処理方法において、チャンバー内にて前記先行基板にランプから光を照射して当該先行基板を加熱する先行加熱工程と、ロードポートから複数のポジションを経て搬送ロボットに向けて前記複数の後続基板を順次に搬送する第１搬送工程と、前記複数の後続基板のうちの最初の後続基板が前記搬送ロボットに到達した後、前記搬送ロボットによる前記最初の後続基板と前記先行基板との基板交換を所定時間待機する待機工程と、前記待機工程の間、前記複数のポジションを埋めるように前記ロードポートから前記搬送ロボットに向けて前記複数の後続基板を搬送する第２搬送工程と、前記待機工程の後、前記搬送ロボットが前記チャンバー内の前記先行基板と前記最初の後続基板とを交換する交換工程と、前記先行基板を前記搬送ロボットから前記ロードポートに向けて搬送しつつ、前記複数の後続基板を前記ロードポートから前記搬送ロボットに向けて順次に搬送する第３搬送工程と、前記チャンバー内にて前記ランプからの光照射によって前記複数の後続基板を順次に加熱する後続加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【0012】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記待機工程では、予め設定された一定の待機時間が経過するまで前記基板交換を待機することを特徴とする。
【0013】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記待機工程では、前記第２搬送工程によって前記複数のポジションのうちの特定ポジションが埋まるまで前記基板交換を待機することを特徴とする。
【0014】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記複数のポジションは、基板の向きを調整するアライメント部、基板の傷を検知する傷検知部、および、基板を冷却する冷却部を含むことを特徴とする。
【0015】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理方法において、前記先行基板はダミー基板であり、前記先行加熱工程では、前記ダミー基板に光を照射して前記チャンバー内を加熱するダミー加熱処理を行うことを特徴とする。
【0016】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理方法において、前記複数の後続基板はダミー基板であり、前記先行加熱工程では、前記チャンバー内を一定の保温温度に保温するウォームアップ処理を行い、前記後続加熱工程では、前記チャンバー内を目標温度に温調するコンディショニング処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
請求項１から請求項６の発明によれば、最初の後続基板が搬送ロボットに到達した後、最初の後続基板と先行基板との基板交換を所定時間待機し、その待機工程の間、複数のポジションを埋めるように複数の後続基板を搬送するため、先行基板によって複数のポジションが塞がれることはなくなり、複数の後続基板を円滑に搬送してチャンバーにおける基板交換を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明に係る熱処理装置を示す平面図である。
【図3】熱処理部の構成を示す縦断面図である。
【図4】保持部の全体外観を示す斜視図である。
【図5】サセプタの平面図である。
【図6】サセプタの断面図である。
【図7】移載機構の平面図である。
【図8】移載機構の側面図である。
【図9】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図10】第１実施形態における半導体ウェハーの搬送手順を示すフローチャートである。
【図11】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図12】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図13】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図14】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図15】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図16】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図17】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図18】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図19】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図20】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図21】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図22】半導体ウェハーの搬送の一工程を模式的に示す図である。
【図23】半導体ウェハーの搬送の他の例を模式的に示す図である。
【図24】半導体ウェハーの搬送の比較例を模式的に示す図である。
【図25】半導体ウェハーの搬送の比較例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下において、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。
【0020】
＜第１実施形態＞
まず、本発明に係る熱処理装置について説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置１００を示す平面図であり、図２はその正面図である。熱処理装置１００は基板として円板形状の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。また、図１～図３の各図においては、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
まず、本発明に係る熱処理装置について説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置１００を示す平面図であり、図２はその正面図である。熱処理装置１００は基板として円板形状の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。また、図１～図３の各図においては、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【0021】
図１および図２に示すように、熱処理装置１００は、未処理の半導体ウェハーＷを外部から装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーＷを装置外に搬出するためのインデクサ部１０１、未処理の半導体ウェハーＷの位置決めを行うアライメント部２３０、半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を検知する傷検知部３００、加熱処理後の半導体ウェハーＷの冷却を行う２つの冷却部（第１冷却部１３０および第２冷却部１４０）、半導体ウェハーＷにフラッシュ加熱処理を施す熱処理部１６０、並びに、第１冷却部１３０，第２冷却部１４０および熱処理部１６０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う搬送ロボット１５０を備える。また、熱処理装置１００は、上記の各処理部に設けられた動作機構および搬送ロボット１５０を制御して半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理を進行させる制御部３を備える。
【0022】
インデクサ部１０１は、複数のキャリアＣを並べて載置するロードポート１１０と、各キャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを取り出すとともに、各キャリアＣに処理済みの半導体ウェハーＷを収納する受渡ロボット１２０とを備えている。正確にはインデクサ部１０１には３つのロードポートが設けられており、ロードポート１１０は、第１ロードポート１１０ａ、第２ロードポート１１０ｂおよび第３ロードポート１１０ｃを含む総称である（３つのロードポートを特に区別しない場合には単にロードポート１１０とする）。３つのロードポートのうち第１ロードポート１１０ａおよび第２ロードポート１１０ｂには製品となる半導体ウェハーＷ（以下、プロダクトウェハーＷとも称する）を収容したキャリアＣが載置される。一方、第３ロードポート１１０ｃは、ダミーウェハーＤＷを収容したダミーキャリアＤＣ専用のロードポートである。すなわち、第３ロードポート１１０ｃにはダミーキャリアＤＣのみが載置される。典型的には、第３ロードポート１１０ｃには複数のダミーウェハーＤＷを収容したダミーキャリアＤＣが常時載置されている。
【0023】
未処理の半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣおよびダミーキャリアＤＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されてロードポート１１０に載置される。また、処理済みの半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣおよびダミーキャリアＤＣも無人搬送車によってロードポート１１０から持ち去られる。
【0024】
また、ロードポート１１０においては、受渡ロボット１２０がキャリアＣおよびダミーキャリアＤＣに対して任意の半導体ウェハーＷ（またはダミーウェハーＤＷ）の出し入れを行うことができるように、キャリアＣおよびダミーキャリアＤＣが図２の矢印ＣＵにて示す如く昇降移動可能に構成されている。なお、キャリアＣおよびダミーキャリアＤＣの形態としては、半導体ウェハーＷを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した半導体ウェハーＷを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。
【0025】
また、受渡ロボット１２０は、図１の矢印１２０Ｓにて示すようなスライド移動、矢印１２０Ｒにて示すような旋回動作および昇降動作が可能とされている。受渡ロボット１２０は、それぞれが半導体ウェハーＷを保持する２つの移載ハンド１２１ａ，１２１ｂを備える。これらの移載ハンド１２１ａ，１２１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、それぞれ独立して同一水平方向に直線的に進退移動可能とされている。これにより、受渡ロボット１２０は、キャリアＣおよびダミーキャリアＤＣに対して半導体ウェハーＷの出し入れを行うとともに、アライメント部２３０、傷検知部３００、第１冷却部１３０および第２冷却部１４０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。受渡ロボット１２０によるキャリアＣ（またはダミーキャリアＤＣ）に対する半導体ウェハーＷの出し入れは、移載ハンド１２１ａ（または移載ハンド１２１ｂ）のスライド移動、および、キャリアＣの昇降移動により行われる。また、受渡ロボット１２０とアライメント部２３０、傷検知部３００、第１冷却部１３０または第２冷却部１４０との半導体ウェハーＷの受け渡しは、移載ハンド１２１ａ（または移載ハンド１２１ｂ）の進退移動、および、受渡ロボット１２０の昇降動作によって行われる。
【0026】
アライメント部２３０は、Ｙ軸方向に沿ったインデクサ部１０１の側方（＋Ｙ側）に接続されて設けられている。アライメント部２３０は、半導体ウェハーＷを水平面内で回転させてフラッシュ加熱に適切な向きに向ける処理部である。アライメント部２３０は、アルミニウム合金製の筐体であるアライメントチャンバー２３１の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持して回転させる機構、および、半導体ウェハーＷの周縁部に形成されたノッチやオリフラ等を光学的に検出する機構などを設けて構成される。
【0027】
アライメント部２３０への半導体ウェハーＷの受け渡しは受渡ロボット１２０によって行われる。受渡ロボット１２０からアライメントチャンバー２３１へはウェハー中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーＷが渡される。アライメント部２３０では、インデクサ部１０１から受け取った半導体ウェハーＷの中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで半導体ウェハーＷを回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの向きを調整する。向き調整の終了した半導体ウェハーＷは受渡ロボット１２０によってアライメントチャンバー２３１から取り出される。
【0028】
傷検知部３００は、Ｙ軸方向に沿ってアライメント部２３０とは反対側のインデクサ部１０１の側方（－Ｙ側）に接続されて設けられている。傷検知部３００は、半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を検知する。なお、半導体ウェハーＷの主面のうちパターン形成がなされて処理対象となるのが表面であり、その表面の反対側の面が裏面である。傷検知部３００は、アルミニウム合金製の筐体である傷検知チャンバー３０１の内部に、半導体ウェハーＷの裏面を撮像する撮像部および取得された画像データに対して所定の画像処理を行うことによって傷の有無を判定する判定部などを備えて構成される。
【0029】
傷検知部３００への半導体ウェハーＷの受け渡しは受渡ロボット１２０によって行われる。受渡ロボット１２０から傷検知チャンバー３０１へはウェハー中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーＷが渡される。傷検知部３００では、半導体ウェハーＷの裏面を撮像して取得した画像データを解析して傷の有無を検出する。傷検知の終了した半導体ウェハーＷは受渡ロボット１２０によって傷検知チャンバー３０１から取り出される。
【0030】
搬送ロボット１５０による半導体ウェハーＷの搬送空間として搬送ロボット１５０を収容する搬送チャンバー１７０が設けられている。その搬送チャンバー１７０の三方に熱処理部１６０の処理チャンバー６、第１冷却部１３０の第１クールチャンバー１３１および第２冷却部１４０の第２クールチャンバー１４１が連通接続されている。
【0031】
熱処理装置１００の主要部である熱処理部１６０は、予備加熱を行った半導体ウェハーＷにキセノンフラッシュランプＦＬからの閃光（フラッシュ光）を照射してフラッシュ加熱処理を行う基板処理部である。この熱処理部１６０の構成についてはさらに後述する。
【0032】
第１冷却部１３０および第２冷却部１４０は、概ね同様の構成を備える。第１冷却部１３０および第２冷却部１４０はそれぞれ、アルミニウム合金製の筐体である第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１の内部に、金属製の冷却プレートと、その上面に載置された石英板とを備える（いずれも図示省略）。当該冷却プレートは、ペルチェ素子または恒温水循環によって常温（約２３℃）に温調されている。熱処理部１６０にてフラッシュ加熱処理が施された半導体ウェハーＷは、第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１に搬入されて当該石英板に載置されて冷却される。
【0033】
第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１はともに、インデクサ部１０１と搬送チャンバー１７０との間にて、それらの双方に接続されている。第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１には、半導体ウェハーＷを搬入出するための２つの開口が形設されている。第１クールチャンバー１３１の２つの開口のうちインデクサ部１０１に接続される開口はゲートバルブ１８１によって開閉可能とされている。一方、第１クールチャンバー１３１の搬送チャンバー１７０に接続される開口はゲートバルブ１８３によって開閉可能とされている。すなわち、第１クールチャンバー１３１とインデクサ部１０１とはゲートバルブ１８１を介して接続され、第１クールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ１８３を介して接続されている。
【0034】
インデクサ部１０１と第１クールチャンバー１３１との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１８１が開放される。また、第１クールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１８３が開放される。ゲートバルブ１８１およびゲートバルブ１８３が閉鎖されているときには、第１クールチャンバー１３１の内部が密閉空間となる。
【0035】
また、第２クールチャンバー１４１の２つの開口のうちインデクサ部１０１に接続される開口はゲートバルブ１８２によって開閉可能とされている。一方、第２クールチャンバー１４１の搬送チャンバー１７０に接続される開口はゲートバルブ１８４によって開閉可能とされている。すなわち、第２クールチャンバー１４１とインデクサ部１０１とはゲートバルブ１８２を介して接続され、第２クールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ１８４を介して接続されている。
【0036】
インデクサ部１０１と第２クールチャンバー１４１との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１８２が開放される。また、第２クールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１８４が開放される。ゲートバルブ１８２およびゲートバルブ１８４が閉鎖されているときには、第２クールチャンバー１４１の内部が密閉空間となる。
【0037】
さらに、第１冷却部１３０および第２冷却部１４０はそれぞれ、第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１に清浄な窒素ガスを供給するガス供給機構とチャンバー内の雰囲気を排気する排気機構とを備える。これらのガス供給機構および排気機構は、流量を２段階に切り換え可能とされていても良い。
【0038】
搬送チャンバー１７０に設けられた搬送ロボット１５０は、鉛直方向に沿った軸を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされる。搬送ロボット１５０は、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、それら２つのリンク機構の先端にはそれぞれ半導体ウェハーＷを保持する搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂが設けられている。これらの搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット１５０は、２つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま２つの搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させる。
【0039】
搬送ロボット１５０が第１クールチャンバー１３１、第２クールチャンバー１４１または熱処理部１６０の処理チャンバー６を受け渡し相手として半導体ウェハーＷの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後（または旋回している間に）昇降移動していずれかの搬送ハンドが受け渡し相手と半導体ウェハーＷを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送ハンド１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて受け渡し相手と半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【0040】
搬送ロボット１５０と受渡ロボット１２０との半導体ウェハーＷの受け渡しは第１冷却部１３０または第２冷却部１４０を介して行うことができる。すなわち、第１冷却部１３０の第１クールチャンバー１３１および第２冷却部１４０の第２クールチャンバー１４１は、搬送ロボット１５０と受渡ロボット１２０との間で半導体ウェハーＷを受け渡すためのパスとしても機能するものである。具体的には、搬送ロボット１５０または受渡ロボット１２０のうちの一方が第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１に渡した半導体ウェハーＷを他方が受け取ることによって半導体ウェハーＷの受け渡しが行われる。受渡ロボット１２０は、ロードポート１１０から搬送ロボット１５０に向けて半導体ウェハーＷを搬送する搬送機構の役割を担う。
【0041】
上述したように、第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１とインデクサ部１０１との間にはそれぞれゲートバルブ１８１，１８２が設けられている。また、搬送チャンバー１７０と第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１との間にはそれぞれゲートバルブ１８３，１８４が設けられている。さらに、搬送チャンバー１７０と熱処理部１６０の処理チャンバー６との間にはゲートバルブ１８５が設けられている。熱処理装置１００内にて半導体ウェハーＷが搬送される際には、適宜これらのゲートバルブが開閉される。また、搬送チャンバー１７０、アライメントチャンバー２３１および傷検知チャンバー３０１にもガス供給部から窒素ガスが供給されるとともに、それらの内部の雰囲気が排気部によって排気される（いずれも図示省略）。
【0042】
次に、熱処理部１６０の構成について説明する。図３は、熱処理部１６０の構成を示す縦断面図である。熱処理部１６０は、半導体ウェハーＷを収容して加熱処理を行う処理チャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュランプハウス５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲンランプハウス４と、を備える。処理チャンバー６の上側にフラッシュランプハウス５が設けられるとともに、下側にハロゲンランプハウス４が設けられている。また、熱処理部１６０は、処理チャンバー６の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と搬送ロボット１５０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。
【0043】
処理チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部６１は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。処理チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を処理チャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、処理チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲンランプＨＬからの光を処理チャンバー６内に透過する石英窓として機能する。
【0044】
また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。処理チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。
【0045】
チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、処理チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、処理チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。チャンバー側部６１および反射リング６８，６９は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。
【0046】
また、チャンバー側部６１には、処理チャンバー６に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（基板搬出入口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、ゲートバルブ１８５によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は凹部６２の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を閉鎖すると処理チャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
【0047】
さらに、チャンバー側部６１には、貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂが穿設されている。チャンバー側部６１の外壁面の貫通孔６１ａが設けられている部位には端縁部放射温度計（エッジパイロメーター）２０が取り付けられている。貫通孔６１ａは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を端縁部放射温度計２０に導くための円筒状の孔である。一方、チャンバー側部６１の外壁面の貫通孔６１ｂが設けられている部位には中央部放射温度計（センターパイロメーター）２５が取り付けられている。貫通孔６１ｂは、サセプタ７４から放射された赤外光を中央部放射温度計２５に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂは、その貫通方向の軸がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。よって、端縁部放射温度計２０および中央部放射温度計２５はサセプタ７４の斜め下方に設けられることとなる。貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂの熱処理空間６５に臨む側の端部には、端縁部放射温度計２０および中央部放射温度計２５が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓２１および透明窓２６がそれぞれ装着されている。
【0048】
また、処理チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガスを供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１は処理チャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。ガス供給管８３は処理ガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中にはバルブ８４が介挿されている。バルブ８４が開放されると、処理ガス供給源８５から緩衝空間８２に処理ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。処理ガスとしては、窒素（Ｎ２）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）等の反応性ガス、或いはそれらを混合した混合ガスを用いることができる（本実施形態では窒素）。
【0049】
一方、処理チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６は処理チャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気機構１９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、処理チャンバー６の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、処理ガス供給源８５および排気機構１９０は、熱処理装置１００に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１００が設置される工場のユーティリティであっても良い。
【0050】
また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気機構１９０に接続されている。バルブ１９２を開放することによって、搬送開口部６６を介して処理チャンバー６内の気体が排気される。
【0051】
図４は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。
【0052】
基台リング７１は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構１０の移載アーム１１と基台リング７１との干渉を防ぐために設けられている。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、処理チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図３参照）。基台リング７１の上面に、その円環形状の周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。
【0053】
サセプタ７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。図５は、サセプタ７４の平面図である。また、図６は、サセプタ７４の断面図である。サセプタ７４は、保持プレート７５、ガイドリング７６および複数の基板支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート７５の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート７５は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。
【0054】
保持プレート７５の上面周縁部にガイドリング７６が設置されている。ガイドリング７６は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーＷの直径がφ３００ｍｍの場合、ガイドリング７６の内径はφ３２０ｍｍである。ガイドリング７６の内周は、保持プレート７５から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング７６は、保持プレート７５と同様の石英にて形成される。ガイドリング７６は、保持プレート７５の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート７５に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート７５とガイドリング７６とを一体の部材として加工するようにしても良い。
【0055】
保持プレート７５の上面のうちガイドリング７６よりも内側の領域が半導体ウェハーＷを保持する平面状の保持面７５ａとされる。保持プレート７５の保持面７５ａには、複数の基板支持ピン７７が立設されている。本実施形態においては、保持面７５ａの外周円（ガイドリング７６の内周円）と同心円の周上に沿って３０°毎に計１２個の基板支持ピン７７が立設されている。１２個の基板支持ピン７７を配置した円の径（対向する基板支持ピン７７間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、半導体ウェハーＷの径がφ３００ｍｍであればφ２７０ｍｍ～φ２８０ｍｍ（本実施形態ではφ２７０ｍｍ）である。それぞれの基板支持ピン７７は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン７７は、保持プレート７５の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート７５と一体に加工するようにしても良い。
【0056】
図４に戻り、基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプタ７４の保持プレート７５の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されている。このような保持部７の基台リング７１が処理チャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７が処理チャンバー６に装着される。保持部７が処理チャンバー６に装着された状態においては、サセプタ７４の保持プレート７５は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。すなわち、保持プレート７５の保持面７５ａは水平面となる。
【0057】
処理チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、処理チャンバー６に装着された保持部７のサセプタ７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーＷは保持プレート７５上に立設された１２個の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。より厳密には、１２個の基板支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。１２個の基板支持ピン７７の高さ（基板支持ピン７７の上端から保持プレート７５の保持面７５ａまでの距離）は均一であるため、１２個の基板支持ピン７７によって半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持することができる。
【0058】
また、半導体ウェハーＷは複数の基板支持ピン７７によって保持プレート７５の保持面７５ａから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン７７の高さよりもガイドリング７６の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれはガイドリング７６によって防止される。
【0059】
また、図４および図５に示すように、サセプタ７４の保持プレート７５には、上下に貫通して開口部７８が形成されている。開口部７８は、端縁部放射温度計２０（図３参照）がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。すなわち、端縁部放射温度計２０が開口部７８を介してサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された光を受光してその半導体ウェハーＷの温度を測定する。さらに、サセプタ７４の保持プレート７５には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。
【0060】
図７は、移載機構１０の平面図である。また、図８は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図７の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図７の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。移載動作位置はサセプタ７４の下方であり、退避位置はサセプタ７４よりも外方である。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。
【0061】
また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプタ７４に穿設された貫通孔７９（図４，５参照）を通過し、リフトピン１２の上端がサセプタ７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気が処理チャンバー６の外部に排出されるように構成されている。
【0062】
図３に示すように、処理チャンバー６には、端縁部放射温度計２０および中央部放射温度計２５の２つの放射温度計が設けられている。端縁部放射温度計２０および中央部放射温度計２５の双方ともにサセプタ７４に保持される半導体ウェハーＷよりも下方に設けられている。端縁部放射温度計２０は、サセプタ７４に設けられた切り欠きである開口部７８を介して半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を受光してその下面の温度を測定する。すなわち、端縁部放射温度計２０の測定領域は開口部７８の内側となる。一方、中央部放射温度計２５の測定領域は、サセプタ７４の保持プレート７５の面内である。中央部放射温度計２５は、サセプタ７４から放射された赤外光を受光してサセプタ７４の温度を測定する。
【0063】
処理チャンバー６の上方に設けられたフラッシュランプハウス５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２と、を備えて構成される。また、フラッシュランプハウス５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。フラッシュランプハウス５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュランプハウス５が処理チャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３が上側チャンバー窓６３と相対向することとなる。フラッシュランプＦＬは処理チャンバー６の上方からランプ光放射窓５３および上側チャンバー窓６３を介して熱処理空間６５にフラッシュ光を照射する。
【0064】
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。
【0065】
キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。
【0066】
また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。
【0067】
処理チャンバー６の下方に設けられたハロゲンランプハウス４は、筐体４１の内側に複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。複数のハロゲンランプＨＬは処理チャンバー６の下方から下側チャンバー窓６４を介して熱処理空間６５への光照射を行う。
【0068】
図９は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。
【0069】
また、図９に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲンランプＨＬからの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。
【0070】
また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向と下段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向とが直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
【0071】
ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプＨＬは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。
【0072】
また、ハロゲンランプハウス４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図３）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
【0073】
上記の構成以外にも熱処理部１６０は、半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによるハロゲンランプハウス４、フラッシュランプハウス５および処理チャンバー６の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、処理チャンバー６の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ハロゲンランプハウス４およびフラッシュランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓６３とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、フラッシュランプハウス５および上側チャンバー窓６３を冷却する。
【0074】
制御部３は、熱処理装置１００に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく記憶部（例えば、磁気ディスクまたはＳＳＤ）を備えている。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１００における処理が進行する。なお、図１においては、インデクサ部１０１内に制御部３を示しているが、これに限定されるものではなく、制御部３は熱処理装置１００内の任意の位置に配置することができる。
【0075】
次に、本発明に係る熱処理装置１００の処理動作について説明する。まず、製品となる半導体ウェハー（プロダクトウェハー）Ｗに対する処理動作について説明する。以下に説明する半導体ウェハーＷの処理手順は、制御部３が熱処理装置１００の各動作機構を制御することにより進行する。
【0076】
まず、未処理の半導体ウェハーＷがキャリアＣに複数枚収容された状態でインデクサ部１０１の第１ロードポート１１０ａまたは第２ロードポート１１０ｂに載置される。そして、受渡ロボット１２０が移載ハンド１２１ａ（または移載ハンド１２１ｂ）によってキャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを１枚ずつ取り出し、アライメント部２３０のアライメントチャンバー２３１に搬入する。アライメントチャンバー２３１では、半導体ウェハーＷをその中心部を回転中心として水平面内にて鉛直方向軸まわりで回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの向きを調整する。
【0077】
次に、インデクサ部１０１の受渡ロボット１２０がアライメントチャンバー２３１から向きの調整された半導体ウェハーＷを取り出し、傷検知部３００の傷検知チャンバー３０１に搬入する。傷検知チャンバー３０１では、半導体ウェハーＷの裏面を撮像し、得られた画像データを解析して傷の有無を検出する。なお、傷が検出された半導体ウェハーＷについては、熱処理部１６０にてフラッシュ光を照射したときに割れるおそれがあるため、その半導体ウェハーＷをキャリアＣに戻すようにしても良い。
【0078】
次に、受渡ロボット１２０が傷検知チャンバー３０１から半導体ウェハーＷを取り出し、第１冷却部１３０の第１クールチャンバー１３１または第２冷却部１４０の第２クールチャンバー１４１に搬入する。第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１に搬入された未処理の半導体ウェハーＷは搬送ロボット１５０によって搬送チャンバー１７０に搬出される。未処理の半導体ウェハーＷがインデクサ部１０１から第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１を経て搬送チャンバー１７０に移送される際には、第１クールチャンバー１３１および第２クールチャンバー１４１は半導体ウェハーＷの受け渡しのためのパスとして機能するのである。
【0079】
半導体ウェハーＷを取り出した搬送ロボット１５０は熱処理部１６０を向くように旋回する。続いて、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａ（または搬送ハンド１５１ｂ）によって未処理の半導体ウェハーＷを熱処理部１６０の処理チャンバー６に搬入する。
【0080】
処理チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷには、ハロゲンランプＨＬによって予備加熱が行われた後、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によってフラッシュ加熱処理が行われる。このフラッシュ加熱処理により、例えば半導体ウェハーＷに注入された不純物の活性化が行われる。
【0081】
フラッシュ加熱処理が終了した後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａ（または搬送ハンド１５１ｂ）を用いて処理チャンバー６からフラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷを搬送チャンバー１７０に搬出する。半導体ウェハーＷを取り出した搬送ロボット１５０は、処理チャンバー６から第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１に向くように旋回する。
【0082】
その後、搬送ロボット１５０が加熱処理後の半導体ウェハーＷを第１冷却部１３０の第１クールチャンバー１３１または第２冷却部１４０の第２クールチャンバー１４１に搬入する。このとき、当該半導体ウェハーＷが加熱処理前に第１クールチャンバー１３１を通ってきている場合には加熱処理後にも第１クールチャンバー１３１に搬入され、加熱処理前に第２クールチャンバー１４１を通ってきている場合には加熱処理後にも第２クールチャンバー１４１に搬入される。第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１では、フラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーＷの冷却処理が行われる。熱処理部１６０の処理チャンバー６から搬出された時点での半導体ウェハーＷ全体の温度は比較的高温であるため、これを第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１にて常温近傍にまで冷却するのである。
【0083】
所定の冷却処理時間が経過した後、受渡ロボット１２０が冷却後の半導体ウェハーＷを第１クールチャンバー１３１または第２クールチャンバー１４１から搬出し、キャリアＣへと返却する。キャリアＣに所定枚数の処理済み半導体ウェハーＷが収容されると、そのキャリアＣはインデクサ部１０１の第１ロードポート１１０ａまたは第２ロードポート１１０ｂから搬出される。
【0084】
熱処理部１６０における加熱処理について説明を続ける。処理チャンバー６への半導体ウェハーＷの搬入に先立って、給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９，１９２が開放されて処理チャンバー６内に対する給排気が開始される。バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。また、バルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６から処理チャンバー６内の気体が排気される。これにより、処理チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。
【0085】
また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からも処理チャンバー６内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、熱処理部１６０における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスが熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。
【0086】
続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、搬送ロボット１５０により搬送開口部６６を介して処理対象となる半導体ウェハーＷが処理チャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。搬送ロボット１５０は、未処理の半導体ウェハーＷを保持する搬送ハンド１５１ａ（または搬送ハンド１５１ｂ）を保持部７の直上位置まで進出させて停止させる。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通ってサセプタ７４の保持プレート７５の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。このとき、リフトピン１２は基板支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。
【0087】
未処理の半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａを熱処理空間６５から退出させ、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプタ７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７５上に立設された複数の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、熱処理の対象となる表面を上面として保持部７に保持される。複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）と保持プレート７５の保持面７５ａとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。
【0088】
半導体ウェハーＷが保持部７のサセプタ７４によって水平姿勢にて下方より保持された後、４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプタ７４を透過して半導体ウェハーＷの下面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。
【0089】
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が端縁部放射温度計２０によって測定されている。すなわち、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から開口部７８を介して放射された赤外光を端縁部放射温度計２０が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、端縁部放射温度計２０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御する。予備加熱温度Ｔ１は、例えば６００℃ないし８００℃程度である。
【0090】
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、端縁部放射温度計２０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を調整し、半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。
【0091】
このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲンランプハウス４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一なものとすることができる。
【0092】
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュランプＦＬが半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接に処理チャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてから処理チャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。
【0093】
フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に処理温度Ｔ２まで上昇し、その後表面温度が急速に下降する。処理温度Ｔ２は、例えば１０００℃以上である。このように、フラッシュ加熱では半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができる。このため、例えば、半導体ウェハーＷに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ当該不純物の活性化を行うことができる。
【0094】
フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度は端縁部放射温度計２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、端縁部放射温度計２０の測定結果より半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプタ７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプタ７４から受け取る。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された処理後の半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０の搬送ハンド１５１ｂ（または搬送ハンド１５１ａ）により搬出される。搬送ロボット１５０は、搬送ハンド１５１ｂをリフトピン１２によって突き上げられた半導体ウェハーＷの直下位置にまで進出させて停止させる。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、フラッシュ加熱後の半導体ウェハーＷが搬送ハンド１５１ｂに渡されて載置される。その後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ｂを処理チャンバー６から退出させて処理後の半導体ウェハーＷを搬出する。
【0095】
本実施形態においては、ロードポート１１０に載置されたキャリアＣから払い出された半導体ウェハーＷがアライメント部２３０での向き調整および傷検知部３００での傷検知を経て熱処理部１６０に処理チャンバー６まで搬送される。このため、例えば特許文献１に開示されるような従来の構成に比較して、キャリアＣから処理チャンバー６に至るまでの半導体ウェハーＷの搬送時間が傷検知部３００での処理時間の分だけ長時間化している。その結果、従来であれば処理チャンバー６において搬送ロボット１５０の搬送ハンド１５１ａおよび搬送ハンド１５１ｂを使って熱処理後の半導体ウェハーＷと未処理の半導体ウェハーＷとの入れ替えを行えていたところ、半導体ウェハーＷの搬送時間の長時間化によってウェハー交換ができないケースが生じる。すなわち、処理チャンバー６にて先行する半導体ウェハーＷの熱処理が終了した時点で後続の未処理の半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０まで到達していないことがある。そうすると、処理チャンバー６内に半導体ウェハーＷが存在しない時間帯が生じ、処理チャンバー６の温度が低下して半導体ウェハーＷの熱処理結果に影響を与えるおそれがある。例えば、フラッシュ加熱処理によって不純物の活性化を行った場合には、熱処理後のシート抵抗値が目標値に到達しない懸念がある。
【0096】
このため、第１実施形態では以下のようにして半導体ウェハーＷの搬送を制御している。図１０は、第１実施形態における半導体ウェハーＷの搬送手順を示すフローチャートである。図１１～図２２は、半導体ウェハーＷの搬送の一工程を模式的に示す図である。以下、図１１～図２２を適宜参照しつつ第１実施形態の半導体ウェハーＷの搬送制御について説明する。なお、本実施形態の熱処理装置１００においては、搬送対象となるポジションでの動作に応じてウェハー搬送を行うように制御部３が受渡ロボット１２０および搬送ロボット１５０を制御する（いわゆるイベントドリブン方式）。
【0097】
まず、熱処理部１６０にて先行ウェハーの熱処理が行われる（ステップＳ１）。先行ウェハーは、その１枚のウェハーに対して単独で処理が行われるものである。第１実施形態では、先行ウェハーは例えばダミーウェハーＤＷである。また、先行ウェハーの熱処理は、例えば、ダミーウェハーＤＷに対してハロゲンランプＨＬ（およびフラッシュランプＦＬ）から光を照射して当該ダミーウェハーＤＷを昇温させることによって処理チャンバー６内を温調するダミー加熱処理である。ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温したダミーウェハーＤＷからの熱伝導によって、処理チャンバー６内が製品となる半導体ウェハーＷの処理時の安定温度に温調される。以下、ダミーウェハーＤＷである先行ウェハーを先行ウェハーＤＷと表記する。
【0098】
次に、後続ウェハーの搬送が開始される（ステップＳ２）。後続ウェハーは、連続して処理を行う複数のウェハーであり、第１実施形態では製品となる半導体ウェハー（プロダクトウェハー）Ｗである。ダミーウェハーＤＷを用いたダミー加熱処理が行われた後に、複数の製品となる半導体ウェハーＷに対して順次に熱処理を行うのである。以下、１枚目の半導体ウェハーＷを後続ウェハーＷ１、２枚目の半導体ウェハーＷを後続ウェハーＷ２、３枚目の半導体ウェハーＷを後続ウェハーＷ３（以降同様）と表記する。
【0099】
まず、受渡ロボット１２０が下側の移載ハンド１２１ｂによってロードポート１１０に載置されたキャリアＣから最初の後続ウェハーＷ１を取り出す（図１１）。続いて、受渡ロボット１２０が後続ウェハーＷ１をアライメント部２３０のアライメントチャンバー２３１に搬入した後に下側の移載ハンド１２１ｂによってロードポート１１０から２枚目の後続ウェハーＷ２を取り出す（図１２）。その後、受渡ロボット１２０は、上側の移載ハンド１２１ａによってアライメント部２３０から向き調整が行われた後続ウェハーＷ１を取り出すとともに、下側の移載ハンド１２１ｂによって後続ウェハーＷ２をアライメント部２３０に搬入する（図１３）。すなわち、受渡ロボット１２０は、アライメント部２３０に対してウェハー交換を行う。
【0100】
次に、受渡ロボット１２０は、上側の移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ１を傷検知部３００の傷検知チャンバー３０１に搬入する（図１４）。このときには、アライメント部２３０にて後続ウェハーＷ２の向き調整が行われている。傷検知部３００における後続ウェハーＷ１の傷検知が終了すると、受渡ロボット１２０が上側の移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ１を傷検知部３００の傷検知チャンバー３０１から搬出する。
【0101】
次に、受渡ロボット１２０は、上側の移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ１を第２冷却部１４０の第２クールチャンバー１４１に搬入する。続いて、受渡ロボット１２０は、下側の移載ハンド１２１ｂによってロードポート１１０から３枚目の後続ウェハーＷ３を取り出す（図１５）。この時点においても、アライメント部２３０における後続ウェハーＷ２の向き調整は継続して行われている。
【0102】
次に、搬送ロボット１５０が上側の搬送ハンド１５１ａによって第２冷却部１４０から後続ウェハーＷ１を搬出する。続いて、受渡ロボット１２０が上側の移載ハンド１２１ａによってアライメント部２３０から向き調整が行われた後続ウェハーＷ２を取り出すとともに、下側の移載ハンド１２１ｂによって後続ウェハーＷ３をアライメント部２３０に搬入する（図１６）。搬送ロボット１５０が第２冷却部１４０から後続ウェハーＷ１を搬出することによって、最初の後続ウェハーＷ１が搬送ロボット１５０に到達することとなる（ステップＳ３）。
【0103】
最初の後続ウェハーＷ１が搬送ロボット１５０に到達することにより、搬送ロボット１５０による先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能となる。しかし、第１実施形態においては、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能となっても直ちにウェハー交換を行うのではなくウェハー交換を待機する（ステップＳ４）。すなわち、搬送ロボット１５０は搬送ハンド１５１ａによって後続ウェハーＷ１を保持したまま待機する。また、熱処理部１６０の処理チャンバー６も先行ウェハーＤＷを収容した状態で待機する。
【0104】
搬送ロボット１５０による処理チャンバー６に対するウェハー交換を待機している間も後続ウェハーＷ２以降の後続ウェハーの搬送は継続される（ステップＳ５）。そして、予め設定された一定の待機時間が経過するまでウェハー交換を待機するとともに、後続ウェハーの搬送を継続する（ステップＳ６）。待機時間は予め設定されて、例えば制御部３の記憶部等に記憶されている。
【0105】
最初の後続ウェハーＷ１が搬送ロボット１５０に到達した後、受渡ロボット１２０が後続ウェハーＷ２を傷検知部３００に搬入する。後続ウェハーＷ２の傷検知が終了すると、受渡ロボット１２０が上側の移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ２を傷検知部３００から搬出する。次に、受渡ロボット１２０は、上側の移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ２を第１冷却部１３０の第１クールチャンバー１３１に搬入する。続いて、受渡ロボット１２０は、下側の移載ハンド１２１ｂによってロードポート１１０から４枚目の後続ウェハーＷ４を取り出す（図１７）。そして、受渡ロボット１２０が上側の移載ハンド１２１ａによってアライメント部２３０から向き調整が行われた後続ウェハーＷ３を取り出すとともに、下側の移載ハンド１２１ｂによって後続ウェハーＷ４をアライメント部２３０に搬入する。
【0106】
この間、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換は待機したままである。ウェハー交換を待機したまま、後続ウェハーの搬送を継続することによって、ロードポート１１０から搬送ロボット１５０に至るまでの複数の搬送ポジションが後続ウェハーによって徐々に埋められる。搬送ポジションとは、半導体ウェハーＷの搬送対象となる箇所であり、本実施形態ではアライメント部２３０、傷検知部３００、第１冷却部１３０および第２冷却部１４０が該当する。
【0107】
一定の待機時間が経過した時点で先行ウェハーＤＷと最初の後続ウェハーＷ１とのウェハー交換を実行する（ステップＳ７）。具体的には、搬送ロボット１５０が下側の搬送ハンド１５１ｂを処理チャンバー６に挿し入れて先行ウェハーＤＷを処理チャンバー６から搬出するとともに、上側の搬送ハンド１５１ａによって最初の後続ウェハーＷ１を処理チャンバー６に搬入する（図１８）。すなわち、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能となってから一定の待機時間を待ってウェハー交換を実行しているのである。
【0108】
先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が完了した後、先行ウェハーＤＷおよび後続ウェハーの搬送を継続する（ステップＳ８）。具体的には、先行ウェハーＤＷを搬送ロボット１５０からロードポート１１０に向けて搬送しつつ、複数の後続ウェハーをロードポート１１０から搬送ロボット１５０に向けて順次に搬送する。また、これと並行して後続ウェハーを順次に加熱する熱処理を実行する（ステップＳ９）。すなわち、ステップＳ８とステップＳ９とは並列的に実行される。
【0109】
先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が実行された後、受渡ロボット１２０が移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ３を傷検知部３００に搬入する。また、搬送ロボット１５０が上側の搬送ハンド１５１ａによって後続ウェハーＷ２を第１冷却部１３０から搬出し、下側の搬送ハンド１５１ｂによって先行ウェハーＤＷを第１冷却部１３０に搬入する（図１９）。すなわち、搬送ロボット１５０は、第１冷却部１３０に対して後続ウェハーＷ２と先行ウェハーＤＷとのウェハー交換を行う。
【0110】
ダミー加熱処理によって昇温している先行ウェハーＤＷは第１冷却部１３０の第１クールチャンバー１３１内にて常温近傍にまで冷却される。一方、処理チャンバー６に搬入された後続ウェハーＷ１に対しては、上述した加熱処理が行われる。すなわち、処理チャンバー６内にてハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからに光照射によって後続ウェハーＷ１に対する加熱処理が行われる。
【0111】
先行ウェハーＤＷの冷却処理および後続ウェハーＷ１の加熱処理が行われている間もウェハー搬送は継続されている。受渡ロボット１２０は、後続ウェハーＷ３を傷検知部３００から搬出して第２冷却部１４０に搬入する。続いて、受渡ロボット１２０は、移載ハンド１２１ｂによってロードポート１１０から５枚目の後続ウェハーＷ５を取り出す（図２０）。
【0112】
次に、受渡ロボット１２０は、移載ハンド１２１ａによってアライメント部２３０から向き調整が行われた後続ウェハーＷ４を取り出すとともに、移載ハンド１２１ｂによって後続ウェハーＷ５をアライメント部２３０に搬入する。続いて、受渡ロボット１２０が後続ウェハーＷ４を傷検知部３００に搬入する。
【0113】
処理チャンバー６における最初の後続ウェハーＷ１の加熱処理が終了すると、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ｂによって後続ウェハーＷ１を処理チャンバー６から搬出するとともに、搬送ハンド１５１ａによって後続ウェハーＷ２を処理チャンバー６に搬入する。すなわち、搬送ロボット１５０は、処理チャンバー６に対して最初の後続ウェハーＷ１と２枚目の後続ウェハーＷ２とのウェハー交換を行う。処理チャンバー６に搬入された後続ウェハーＷ２に対してはハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからの光照射による加熱処理が行われる。続いて、受渡ロボット１２０は、下側の移載ハンド１２１ｂによって第１冷却部１３０から冷却処理の終了した先行ウェハーＤＷを搬出する（図２１）。
【0114】
次に、搬送ロボット１５０が上側の搬送ハンド１５１ａによって後続ウェハーＷ３を第２冷却部１４０から搬出し、下側の搬送ハンド１５１ｂによって後続ウェハーＷ１を第２冷却部１４０に搬入する。すなわち、搬送ロボット１５０は、第２冷却部１４０に対して後続ウェハーＷ３と後続ウェハーＷ１とのウェハー交換を行う。第２冷却部１４０に搬入された後続ウェハーＷ１には冷却処理が行われる。また、受渡ロボット１２０は先行ウェハーＤＷをロードポート１１０に載置されたダミーキャリアＤＣに格納する。続いて、受渡ロボット１２０は、後続ウェハーＷ４を傷検知部３００から搬出して第１冷却部１３０に搬入する（図２２）。以降、同様の手順が繰り返されて複数の後続ウェハーに対して順次に処理が行われる。
【0115】
第１実施形態においては、最初の後続ウェハーＷ１が搬送ロボット１５０に到達して先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能になったときにも、直ちにウェハー交換を行うのではなく、一定時間待機してからウェハー交換を行っている。すなわち、搬送ロボット１５０による先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換のタイミングを意図的に一定時間遅延させているのである。そして、ウェハー交換を待機している間、ロードポート１１０から搬送ロボット１５０に至るまでの複数の搬送ポジションを埋めるようにロードポート１１０から搬送ロボット１５０に向けて後続ウェハーを搬送している。このため、一定の待機時間が経過して先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換を実行する時点では、複数の搬送ポジションのうちの幾つかは後続ウェハーによって占められている。
【0116】
仮に、ウェハー交換のタイミングを遅延させることなく、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能になったときに直ちにウェハー交換を行った場合には、以下のような不具合が生じる。図２４および図２５は、直ちにウェハー交換を行った場合における半導体ウェハーＷの搬送の一工程を模式的に示す図である。最初の後続ウェハーＷ１が搬送ロボット１５０に到達した図１６の状態から直ちにウェハー交換を行うときには、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ｂによって先行ウェハーＤＷを処理チャンバー６から搬出するとともに、搬送ハンド１５１ａによって後続ウェハーＷ１を処理チャンバー６に搬入する。
【0117】
次に、搬送ロボット１５０は処理チャンバー６から搬出した先行ウェハーＤＷを第１冷却部１３０に搬入する。また、受渡ロボット１２０は、後続ウェハーＷ２を傷検知部３００に搬入し、傷検知が終了した後に、上側の移載ハンド１２１ａによって傷検知部３００から搬出する（図２４）。図２４の状態において、受渡ロボット１２０の移載ハンド１２１ａによって保持されている後続ウェハーＷ２は、次に第１冷却部１３０に搬入されるシーケンスとなっている。ところが、第１冷却部１３０では先行ウェハーＤＷの冷却処理が行われている。このため、後続ウェハーＷ２を第１冷却部１３０に搬入することはできず、受渡ロボット１２０は後続ウェハーＷ２を保持したまま先行ウェハーＤＷの冷却処理が終了するまで待機することとなる。すなわち、先行ウェハーＤＷによって搬送ポジションが塞がれるために、後続ウェハーＷ２の搬送に支障が生じるのである。
【0118】
第１冷却部１３０における先行ウェハーＤＷの冷却処理が終了するのを待って受渡ロボット１２０が下側の移載ハンド１２１ｂによって先行ウェハーＤＷを第１冷却部１３０から搬出するとともに、上側の移載ハンド１２１ａによって後続ウェハーＷ２を第１冷却部１３０に搬入する。続いて、受渡ロボット１２０は先行ウェハーＤＷをロードポート１１０に載置されたダミーキャリアＤＣに格納する。
【0119】
次に、処理チャンバー６における最初の後続ウェハーＷ１の加熱処理が終了するのであるが、その時点ではまだ２枚目の後続ウェハーＷ２が搬送ロボット１５０に到達していない。これは、先行ウェハーＤＷの冷却処理が終了するまで後続ウェハーＷ２の搬送を待機させていたためである。従って、搬送ロボット１５０は、ウェハー交換を行うことなく、搬送ハンド１５１ｂによって後続ウェハーＷ１を処理チャンバー６から搬出する。一方、受渡ロボット１２０は移載ハンド１２１ｂによってロードポート１１０から新たな後続ウェハーＷ４を取り出す（図２５）。
【0120】
図２５に示すように、搬送ロボット１５０が処理チャンバー６におけるウェハー交換を行っていないため、後続ウェハーＷ１が搬出されると処理チャンバー６内には半導体ウェハーＷが存在しなくなる。処理チャンバー６内に半導体ウェハーが存在しないときには、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬによる加熱も行われないため、半導体ウェハーＷが存在しない時間が長くなるほど、処理チャンバー６内の温度は低下する。その結果、ロットの構成する複数の後続ウェハーのそれぞれごとに処理チャンバー６内の温度が異なることとなり、それら複数の後続ウェハー間での処理結果が不均一になるという不具合が生じるのである。
【0121】
以上のように、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能になったときに直ちにウェハー交換を行うと、先行ウェハーＤＷによって搬送ポジションが塞がれて後続ウェハーＷ２の搬送に支障が生じ、処理チャンバー６にて後続ウェハーＷ１の加熱処理が終了したときに、後続ウェハーＷ２が搬送ロボット１５０に到達できなくなる。これにより、処理チャンバー６における最初の後続ウェハーＷ１と２枚目の後続ウェハーＷ２とのウェハー交換を行うことができなくなり、処理チャンバー６内の温度が低下するのである。
【0122】
これに対して、第１実施形態においては、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能になったときに、ウェハー交換のタイミングを意図的に一定時間遅延させて後続ウェハーの搬送を継続し、複数の搬送ポジションのうちの幾つかを後続ウェハーによって占めるようにしている。これにより、先行ウェハーＤＷによって搬送ポジションが塞がれることはなくなり、先行ウェハーＤＷは基本的には後続ウェハーとのウェハー交換によって搬送ロボット１５０からロードポート１１０に向けて搬送される。このため、後続ウェハーの搬送に支障が生じることが防止され、処理チャンバー６にてある後続ウェハーの加熱処理が終了したときには、必ず次の後続ウェハーが搬送ロボット１５０に到達することとなる。その結果、処理チャンバー６においてウェハー交換を確実に行うことができ、処理チャンバー６内には常に半導体ウェハーＷが存在することとなり、処理チャンバー６内の温度は低下することなくダミー加熱処理によって温調された安定温度に維持されることとなる。従って、ロットの構成する複数の後続ウェハーの全てについて処理チャンバー６内の温度は一定となり、それら複数の後続ウェハー間での処理結果は均一なものとなる。
【0123】
ところで、第１実施形態では、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換のタイミングを一定時間遅延させているため、ロットの初期の何枚かの後続ウェハーについては、遅延無く直ちにウェハー交換を行った場合に比べて処理チャンバー６における処理開始時期が遅くなるおそれがある。しかし、上述したように、第１実施形態のようすれば、後続ウェハーを円滑に搬送して処理チャンバー６におけるウェハー交換を確実に行うことが可能となる。かつ、レシピに規定された処理時間に従って処理チャンバー６での加熱処理が実行される。このため、ロット全体としては直ちにウェハー交換を行って後続ウェハーの搬送に支障が生じた場合に比べて処理時間が短くなってスループットを向上させることができる。すなわち、第１実施形態のようにすれば、処理結果を均一にしつつ、スループットも向上させることができるのである。
【0124】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置１００および熱処理部１６０の構成は第１実施形態と同じである。また、第２実施形態における半導体ウェハーＷに対する加熱処理の手順も第１実施形態と同じである。第１実施形態では、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能となってから予め設定された一定の待機時間が経過するまでウェハー交換を待機していたが、第２実施形態では、複数の搬送ポジションのうちの特定ポジションが埋まるまでウェハー交換を待機する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置１００および熱処理部１６０の構成は第１実施形態と同じである。また、第２実施形態における半導体ウェハーＷに対する加熱処理の手順も第１実施形態と同じである。第１実施形態では、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能となってから予め設定された一定の待機時間が経過するまでウェハー交換を待機していたが、第２実施形態では、複数の搬送ポジションのうちの特定ポジションが埋まるまでウェハー交換を待機する。
【0125】
図２３は、半導体ウェハーＷの搬送の他の例を模式的に示す図である。第２実施形態においても、最初の後続ウェハーＷ１が搬送ロボット１５０に到達して先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換が可能になったときに、直ちにウェハー交換を行うのではなくウェハー交換を待機する。また、第１実施形態と同様に、ウェハー交換を待機している間、複数の搬送ポジションを埋めるようにロードポート１１０から搬送ロボット１５０に向けて後続ウェハーを搬送する。
【0126】
第２実施形態においては、図２３に示すように、複数の搬送ポジションのうち第１冷却部１３０および第２冷却部１４０の双方が後続ウェハーによって占められた時点で先行ウェハーＤＷと最初の後続ウェハーＷ１とのウェハー交換を実行する。このようにしても、第１実施形態と同様に、先行ウェハーＤＷと後続ウェハーＷ１とのウェハー交換を実行する時点では、複数の搬送ポジションのうちの幾つかは後続ウェハーによって占められる。このため、先行ウェハーＤＷによって搬送ポジションが塞がれることはなくなり、後続ウェハーを円滑に搬送して処理チャンバー６におけるウェハー交換を確実に行うことができる。
【0127】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、先行ウェハーがダミーウェハーＤＷであり、後続ウェハーがプロダクトウェハーＷであったが、これに代えて、後続ウェハーもダミーウェハーＤＷであっても良い。特許文献１には、ダミー加熱処理をウォームアップ処理とコンディショニング処理との２段階に分けて実行することが提案されている。ウォームアップ処理は、処理チャンバー６内を一定の保温温度に保温する第１段階の処理である。一方、コンディショニング処理は、ウォームアップ処理の後に、処理チャンバー６内を目標温度に温調する第２段階の処理である。目標温度は、製品となる半導体ウェハーＷの処理時の安定温度である。典型的には、ウォームアップ処理は１枚のダミーウェハーＤＷを用いて行い、コンディショニング処理は複数枚（例えば１５枚～２０枚）のダミーウェハーＤＷを用いて行う。このため、先行ウェハーを用いてウォームアップ処理を行い、複数の後続ウェハーを用いてコンディショニング処理を行うときに、上記実施形態と同様の技術を適用することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、先行ウェハーがダミーウェハーＤＷであり、後続ウェハーがプロダクトウェハーＷであったが、これに代えて、後続ウェハーもダミーウェハーＤＷであっても良い。特許文献１には、ダミー加熱処理をウォームアップ処理とコンディショニング処理との２段階に分けて実行することが提案されている。ウォームアップ処理は、処理チャンバー６内を一定の保温温度に保温する第１段階の処理である。一方、コンディショニング処理は、ウォームアップ処理の後に、処理チャンバー６内を目標温度に温調する第２段階の処理である。目標温度は、製品となる半導体ウェハーＷの処理時の安定温度である。典型的には、ウォームアップ処理は１枚のダミーウェハーＤＷを用いて行い、コンディショニング処理は複数枚（例えば１５枚～２０枚）のダミーウェハーＤＷを用いて行う。このため、先行ウェハーを用いてウォームアップ処理を行い、複数の後続ウェハーを用いてコンディショニング処理を行うときに、上記実施形態と同様の技術を適用することができる。
【0128】
また、第２実施形態においては、第１冷却部１３０および第２冷却部１４０の双方が後続ウェハーによって占められた時点でウェハー交換を実行していたが、これに限定されるものではなく、複数の搬送ポジションのうち任意の搬送ポジションが後続ウェハーによって埋められたときにウェハー交換を実行するようにすれば良い。例えば、第１冷却部１３０が後続ウェハーによって占められた時点で先行ウェハーＤＷと最初の後続ウェハーＷ１とのウェハー交換を実行するようにしても良い。
【0129】
また、上記実施形態においては、フラッシュランプハウス５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲンランプハウス４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。
【0130】
また、上記実施形態においては、１秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプＨＬを用いて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプＨＬに代えて放電型のアークランプ（例えば、キセノンアークランプ）またはＬＥＤランプを連続点灯ランプとして用いて予備加熱を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【0131】
３ 制御部
４ ハロゲンランプハウス
５ フラッシュランプハウス
６ 処理チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
２０ 端縁部放射温度計
２５ 中央部放射温度計
６５ 熱処理空間
６６ 搬送開口部
７４ サセプタ
１００ 熱処理装置
１０１ インデクサ部
１１０ ロードポート
１２０ 受渡ロボット
１２１ａ，１２１ｂ 移載ハンド
１３０ 第１冷却部
１４０ 第２冷却部
１５０ 搬送ロボット
１５１ａ，１５１ｂ 搬送ハンド
１６０ 熱処理部
１８５ ゲートバルブ
２３０ アライメント部
３００ 傷検知部
Ｃ キャリア
ＤＷ ダミーウェハー
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー
４ ハロゲンランプハウス
５ フラッシュランプハウス
６ 処理チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
２０ 端縁部放射温度計
２５ 中央部放射温度計
６５ 熱処理空間
６６ 搬送開口部
７４ サセプタ
１００ 熱処理装置
１０１ インデクサ部
１１０ ロードポート
１２０ 受渡ロボット
１２１ａ，１２１ｂ 移載ハンド
１３０ 第１冷却部
１４０ 第２冷却部
１５０ 搬送ロボット
１５１ａ，１５１ｂ 搬送ハンド
１６０ 熱処理部
１８５ ゲートバルブ
２３０ アライメント部
３００ 傷検知部
Ｃ キャリア
ＤＷ ダミーウェハー
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】