热处理装置的制作方法

1.本技术说明书所公开的技术涉及热处理装置。


背景技术：

2.在半导体器件的制造工艺中，杂质导入是用于在半导体晶片等的薄板状精密电子基板(以下，有时简称为“基板”)内形成pn结等必要的工序。杂质导入通常通过离子注入法和之后的退火法来进行。
3.当注入的杂质通过退火处理被活性化时，若退火时间为数秒左右以上，则被注入的杂质受热而深度扩散，其结果，接合深度会比要求的深度过深，从而存在可能妨碍形成良好的器件的担忧。
4.因此，作为在极短时间内加热半导体晶片的退火技术，闪光灯退火(flash lamp anneal，即，fla)受到关注。fla是通过使用氙气闪光灯(以下，在简称为“闪光灯”的情况下是指氙气闪光灯)向半导体晶片的上表面照射闪光，在极短时间内(例如，几毫秒以下)仅使注入有杂质的半导体晶片的上表面升温的热处理技术。
5.氙气闪光灯的辐射光谱分布从紫外区域至近红外区域，波长比以往的卤素灯的波长短，另外，与硅的半导体晶片的基本吸收带几乎一致。由此，在从氙气闪光灯向半导体晶片照射闪光时，透射的光较少，因此能够使半导体晶片快速升温。另外，已得知，若在几毫秒以下的极短时间内照射闪光，则能够有选择地仅使半导体晶片的表面附近升温。因此，若利用氙气闪光灯在极短时间升温，则能够在不使杂质深度扩散的情况下实行杂质活性化。
6.例如，在专利文献1中公开了一种闪光灯退火装置，该闪光灯退火装置在利用在腔室的下方以隔着石英窗的方式配置的卤素灯来预热半导体晶片后，从在腔室的上方以隔着石英窗的方式配置的闪光灯向半导体晶片的上表面照射闪光。
7.专利文献1：日本特开2018
‑
148201号公报。
8.在上述的专利文献1中，测量被加热的半导体晶片的温度的辐射温度计配置在基板的下方。该辐射温度计由于需要在避开从配置在腔室的下方的卤素灯照射的光的波长区域的同时接收从半导体晶片的下表面辐射的光，因此能够测量的波长区域和辐射温度计的配置受到限制。而且，该制限也是降低辐射温度计的测量精度的原因。


技术实现要素：

9.本技术说明书中公开的技术是鉴于以上记载的问题而提出的，是用于在热处理装置中提高基板的温度的测量精度的技术。
10.本技术说明书中公开的热处理装置相关的技术的第一方式，具备：腔室，用于收容基板；支承部，由石英构成且用于在所述腔室内从第一侧支承所述基板；闪光灯，相对于所述基板配置在与所述第一侧相反的第二侧且用于通过照射闪光来加热所述基板；连续点亮灯，配置在所述基板的所述第二侧且用于对所述基板进行连续加热；遮光构件，在所述腔室内将所述基板的所述第一侧和所述第二侧隔开且以在俯视时包围所述基板的方式配置；以
及至少一个辐射温度计，配置在所述基板的所述第一侧且用于测量所述基板的温度，所述辐射温度计接收能够透过所述支承部的波长的光，来测量所述基板的温度。
11.本技术说明书中公开的技术的第二方式，具备：支承部，由石英构成且用于从第一侧支承基板；闪光灯，相对于所述基板配置在与所述第一侧相反的第二侧且用于通过照射闪光来加热所述基板；至少一个led灯，配置在所述基板的所述第一侧且用于对所述基板进行连续加热；石英窗，由石英构成且分别配置在所述闪光灯与所述基板之间以及所述led灯与所述支承部之间；以及至少一个辐射温度计，配置在所述基板的所述第一侧且用于测量所述基板的温度，所述辐射温度计接收能够透过所述支承部的波长的光，来测量所述基板的温度。
12.本技术说明书公开的技术的第三方式与第二方式关联，所述辐射温度计从接收的所述波长中除去所述led灯的发光波长。
13.本技术说明书公开的技术的第四方式与第二或第三方式关联，所述led灯以与所述基板的所述第一侧的面相向的方式配置有多个。
14.本技术说明书公开的技术的第五方式与第二至第四中的任一个方式关联，还具备：连续点亮灯，配置在所述基板的所述第二侧且用于对所述基板进行连续加热。
15.本技术说明书公开的技术的第六方式与第五方式关联，所述led灯通过以表示所述闪光灯的最大发光强度的波长以上且表示所述连续点亮灯的最大发光强度的波长以下的波长向所述基板照射指向性的光，对所述基板进行连续加热。
16.本技术说明书公开的技术的第七方式，具备：支承部，由石英构成且用于支承基板；闪光灯，相对于所述基板配置在与第一侧相反的第二侧且用于通过照射闪光来加热所述基板；连续点亮灯，配置在所述基板的所述第二侧且用于对所述基板进行连续加热；以及至少一个辐射温度计，配置在所述基板的所述第一侧且用于测量所述基板的温度，所述支承部至少在避开与所述辐射温度计的光轴相交的位置来配置。
17.本技术说明书公开的技术的第八方式与第七方式关联，所述支承部在与所述辐射温度计的光轴相交的位置形成有贯通孔。
18.本技术说明书公开的技术的第九方式与第一至第八中的任一个方式关联，所述辐射温度计的光轴与所述基板的主面正交。
19.本技术说明书公开的技术的第十方式与第一至第九中的任一个方式关联，所述辐射温度计能够测量的波长区域为3μm以下。
20.本技术说明书公开的技术的第十一方式与第一、第七以及第八中的任一个方式关联，所述连续点亮灯是卤素灯。
21.根据本技术说明书公开的技术的第一至第十一方式，由于辐射温度计能够充分地接收从基板辐射的光，因此能够提高基板的温度的测量精度。
22.另外，与本技术说明书中公开的技术相关的目的、特征、方面和优点将通过以下给出的详细的说明和附图变得更加清楚。
附图说明
23.图1是概略地表示本实施方式所涉及的热处理装置的结构例的俯视图。
24.图2是概略地表示本实施方式所涉及的热处理装置的结构例的主视图。
25.图3是概略地表示本实施方式所涉及的热处理装置中的热处理部的结构的剖视图。
26.图4是表示保持部的整体外观的立体图。
27.图5是载座的俯视图。
28.图6是载座的剖视图。
29.图7是移载机构的俯视图。
30.图8是移载机构的侧视图。
31.图9是表示加热部中的多个卤素灯的配置的俯视图。
32.图10是表示下部辐射温度计、上部辐射温度计和控制部关系的图。
33.图11是表示半导体晶片的处理顺序的流程图。
34.图12是表示半导体晶片的上表面的温度的变化的图。
35.图13是概略地表示实施方式所涉及的热处理部的结构的剖视图。
36.图14是表示闪光灯的发光波长、卤素灯的发光波长以及半导体晶片的吸收系数的例子的图。
37.图15是概略地表示实施方式所涉及的热处理部的结构的剖视图。
38.图16是概略地表示实施方式所涉及的热处理部的结构的剖视图。
39.图17是表示保持部的整体外观的立体图。
40.附图标记的说明：
41.3：控制部
42.4a：led加热部
43.5：加热部
44.5a：闪光加热部
45.6、6a：腔室
46.7、7c：保持部
47.10：移载机构
48.11：移载臂
49.12：升降销
50.13：水平移动机构
51.14：升降机构
52.20、20a：下部辐射温度计
53.21、26：透明窗
54.22、27：温度测量单元
55.24、24a、24c、29：红外线传感器
56.25：上部辐射温度计
57.33：显示部
58.34：输入部
59.41、51：框体
60.52：反射器
61.53：灯光辐射窗
62.61a、61b、79、220：贯通孔
63.61：腔室框体
64.62：凹部
65.63：上侧腔室窗
66.64：下侧腔室窗
67.65、65a：热处理空间
68.66：搬运开口部
69.68、69：反射环
70.71：底座环
71.72：连接部
72.74、74c：载座
73.75、75c：保持板
74.75a：保持面
75.76：引导环
76.77：支承销
77.78：开口部
78.81：气体供给孔
79.82、87：缓冲空间
80.83：气体供给管
81.84、89、192：阀
82.85：处理气体供给源
83.86：气体排气孔
84.88、191：气体排气管
85.100：热处理装置
86.101：分度器部
87.110：装载埠
88.120：交接机械手
89.121：手部
90.130、140：冷却部
91.131：第一冷却腔室
92.141：第二冷却腔室
93.150：搬运机械手
94.151a、151b：搬运手部
95.160、160a、160b、160c：热处理部
96.170：搬运腔室
97.181、182、183、184、185：闸阀
98.190：排气部
99.201：遮光构件
100.210：led灯
101.230：定位部
102.231：定位腔室
103.261：腔室侧部
具体实施方式
104.以下，参照附图对实施方式进行说明。在以下的实施方式中，表示了用于说明技术的详细的特征等，但是这些仅是示例，并非这些所有示例都是使实施方式可行的必要特征。
105.此外，附图用于概略地表示，为了便于说明，对于附图适当地进行结构的省略或者结构的简化。此外，对于不同的附图分别表示的结构等的大小和位置的相互关系，不一定是精确地表示的，可以适当进行变更。此外，对于不是剖视图的俯视图等的附图，为了容易理解实施方式的内容，有时附加有阴影线。
106.另外，在以下进行的说明中，对相同的结构要素标注相同的附图标记，其名称和功能也视为相同。因此，为了避免重复，有时省略对这些的详细说明。
107.另外，在以下记载的说明中，“具备”、“包括”或者“具有”某一结构要素等的情况下，除非另有说明，否则是不排除存在其他结构要素的非排他性表达。
108.另外，在以下记载的说明中，即使在使用“第一”或者“第二”等的序数的情况下，这些用语也是为了容易理解实施方式的内容而使用的，并不限定于由这些序数产生的顺序等。
109.另外，以下记载的说明中的，表示相对的或绝对的位置关系的表达，例如，“在一方向”、“沿着一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等，除非另有说明，否则包括严格地表示该位置关系的情况，也包括公差或在能够得到相同程度的功能的范围内角度或距离移位的情况。
110.另外，在以下记载的说明中，表示同等的状态的表达，例如，“相同”、“相等”、“均等”或“均匀”等，除非另有说明，否则包括严格地相等的情况，也包括公差或在能够得到相同程度的功能的范围内存在差异的情况。
111.另外，在以下记载的说明中，即使有使用表示“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“底”、“表”或“里”等的特定的位置或方向的术语的情况，这些术语也是为了容易理解实施方式的内容而使用的，与实际上实施时的位置或方向没有关系。
112.另外，在以下记载的说明中，在记载有
“…
的上表面”或
“…
的下表面”等的情况下，除了成为对象的结构要素的上表面自身或下表面自身，还包括在成为对象的结构要素的上表面或下表面形成其他结构要素的状态。即，例如，在记载有“在甲的上表面设置乙”的情况下，不排除在甲和乙之间存在其他结构要素“丙”的情形。
113.＜第一实施方式＞
114.以下，对本实施方式相关的热处理装置以及热处理方法进行说明。
115.＜关于热处理装置的结构＞
116.图1是概略地表示本实施方式相关的热处理装置100的结构例的俯视图。另外，图2是概略地表示本实施方式相关的热处理装置100的结构例的主视图。
117.如图1的例子所示，热处理装置100是向作为基板的圆板形状的半导体晶片w照射闪光来加热该半导体晶片w的闪光灯退火装置。
118.成为处理对象的半导体晶片w的尺寸不做特别地限定，例如是或的圆形。
119.如图1和图2所示，热处理装置100具备：分度器部101，用于将未处理的半导体晶片w从外部搬入到装置内，并且将处理完的半导体晶片w搬出到装置外；定位部230，进行未处理的半导体晶片w的定位；两个冷却部130和冷却部140，进行加热处理后的半导体晶片w的冷却；热处理部160，对半导体晶片w实施闪光加热处理；以及搬运机械手150，对冷却部130、冷却部140和热处理部160进行半导体晶片w的交接。
120.另外，热处理装置100具备控制部3，所述控制部3控制设置于上述的各处理部的动作机构和搬运机械手150，来进行半导体晶片w的闪光加热处理。
121.分度器部101具备：装载埠110，排列载置多个容纳架c(在本实施方式中为2个)；以及交接机械手120，从各个容纳架c取出未处理的半导体晶片w，并且将处理完的半导体晶片w容纳于各个容纳架c。
122.收容未处理的半导体晶片w的容纳架c由无人搬运车(agv、oht)等搬运并载置于装载埠110，并且收容处理完的半导体晶片w的容纳架c由无人搬运车从装载埠110移走。
123.另外，在装载埠110中，容纳架c构成为能够按照图2的箭头cu所示的方向升降，以使交接机械手120能够对容纳架c执行任意的半导体晶片w的进出。
124.此外，作为容纳架c的形式，除了将半导体晶片w容纳于密闭空间的前开式晶圆传送盒(front opening unified pod，foup)之外，也可以是标准机械接口(standard mechanical inter face，smif)晶圆盒，或使容纳的半导体晶片w暴露于外部气体的开放式晶圆匣(open cassette，oc)。
125.另外，交接机械手120构成为，能够进行如图1的箭头120s所示的滑动移动，如箭头120r所示的旋转动作和升降动作。由此，交接机械手120对两个容纳架c执行半导体晶片w的进出，并且对定位部230和两个冷却部130、140进行半导体晶片w的交接。
126.利用交接机械手120对于容纳架c执行的半导体晶片w的进出，通过手部121的滑动移动和容纳架c的升降移动来进行。另外，交接机械手120与定位部230或冷却部130(冷却部140)之间的半导体晶片w的交接，通过手部121的滑动移动和交接机械手120的升降动作来进行。
127.定位部230以与沿着y轴方向与分度器部101的侧方连接的方式设置。定位部230是将半导体晶片w在水平面内旋转来使其朝向适合闪光加热的方向的处理部。定位部230构成为：在铝合金制成的框体即定位腔室231的内部设置有将半导体晶片w支承为水平姿势并旋转的机构、和光学地检测在半导体晶片w的周缘部形成的缺口或取向平面等的机构等。
128.向定位部230的半导体晶片w的交接，利用交接机械手120进行。从交接机械手120向定位腔室231的交接为以晶片中心位于规定的位置的方式交接半导体晶片w。
129.在定位部230中，将从分度器部101接收的半导体晶片w的中心部作为旋转中心使半导体晶片w绕铅垂方向轴旋转，通过光学地检测缺口等来调整半导体晶片w的朝向。完成朝向调整的半导体晶片w由交接机械手120从定位腔室231取出。
130.作为由搬运机械手150进行的半导体晶片w搬运的搬运空间，设置有容纳搬运机械手150的搬运腔室170。在该搬运腔室170的三方连通地连接有热处理部160的腔室6、冷却部
130的第一冷却腔室131和冷却部140的第二冷却腔室141。
131.热处理装置100的主要部分即热处理部160是向进行了预热(辅助加热)的半导体晶片w照射来自氙气闪光灯fl的闪光(闪光)来进行闪光加热处理的基板处理部。关于该热处理部160的结构在后面进一步详述。
132.两个冷却部130和冷却部140具备大体相同的结构。冷却部130和冷却部140分别在铝合金制成的框体即第一冷却腔室131或第二冷却腔室141的内部具备金属制成的冷却板和载置于冷却板的上表面的石英板(均省略图示)。该冷却板通过珀尔帖元件或恒温水循环被调节为常温(约23℃)。
133.在热处理部160中实施了闪光加热处理的半导体晶片w被搬入第一冷却腔室131或第二冷却腔室141，载置于该石英板并被冷却。
134.第一冷却腔室131和第二冷却腔室141均在分度器部101和搬运腔室170之间与这双方连接。
135.在第一冷却腔室131和第二冷却腔室141设置有用于搬入搬出半导体晶片w的两个开口。第一冷却腔室131的两个开口中的与分度器部101连接的开口能够由闸阀181开闭。
136.另一方面，第一冷却腔室131的与搬运腔室170连接的开口能够由闸阀183开闭。即，第一冷却腔室131和分度器部101经由闸阀181连接，第一冷却腔室131和搬运腔室170经由闸阀183连接。
137.在分度器部101和第一冷却腔室131之间进行半导体晶片w的交接时，打开闸阀181。另外，在第一冷却腔室131和搬运腔室170之间进行半导体晶片w的交接时，打开闸阀183。在闸阀181和闸阀183关闭时，第一冷却腔室131的内部成为密闭空间。
138.另外，第二冷却腔室141的两个开口中的与分度器部101连接的开口能够由闸阀182开闭。另一方面，第二冷却腔室141的与搬运腔室170连接的开口能够由闸阀184开闭。即，第二冷却腔室141和分度器部101经由闸阀182连接，第二冷却腔室141和搬运腔室170经由闸阀184连接。
139.在分度器部101和第二冷却腔室141之间进行半导体晶片w的交接时，打开闸阀182。另外，在第二冷却腔室141和搬运腔室170之间进行半导体晶片w的交接时，打开闸阀184。在闸阀182和闸阀184关闭时，第二冷却腔室141的内部成为密闭空间。
140.在与腔室6相邻地设置的搬运腔室170设置的搬运机械手150能够以沿着铅垂方向的轴为中心如箭头150r所示的方式旋转。搬运机械手150具有由多个臂部分构成的两个连杆机构，在这两个连杆机构的顶端分别设置有保持半导体晶片w的搬运手部151a和搬运手部151b。这些搬运手部151a和搬运手部151b沿着上下隔开规定的间距配置，能够利用连杆机构分别独立地在同一水平方向上直线地滑动移动。
141.另外，搬运机械手150通过使设置有两个连杆机构的底座升降移动，来使两个搬运手部151a和搬运手部151b在仅离开规定的间距的状态下升降移动。
142.在搬运机械手150将第一冷却腔室131、第二冷却腔室141或热处理部160的腔室6作为交接对象进行半导体晶片w的交接(进出)时，首先，两个搬运手部151a和搬运手部151b以与交接对象相向的方式旋转，然后(或旋转的期间)升降移动而某一个搬运手部位于与交接对象进行半导体晶片w交接的高度。然后，搬运手部151a(151b)在水平方向上沿着直线滑动移动来与交接对象进行半导体晶片w的交接。
143.搬运机械手150和交接机械手120之间的半导体晶片w的交接能够经由冷却部130和冷却部140来进行。即，冷却部130的第一冷却腔室131和冷却部140的第二冷却腔室141在搬运机械手150和交接机械手120之间作为用于交接半导体晶片w的路径而发挥作用。具体地说，搬运机械手150和交接机械手120中的一方交至第一冷却腔室131或第二冷却腔室141的半导体晶片w被另一方接收，从而进行半导体晶片w的交接。搬运机构构成为，利用搬运机械手150和交接机械手120将半导体晶片w从容纳架c搬运至热处理部160。
144.如上所述，第一冷却腔室131和第二冷却腔室141与分度器部101之间分别设置有闸阀181或闸阀182。另外，在搬运腔室170与第一冷却腔室131和第二冷却腔室141之间分别设置有闸阀183或闸阀184。而且，在搬运腔室170与热处理部160的腔室6之间设置有闸阀185。在热处理装置100内搬运半导体晶片w时，适当地开闭这些闸阀。
145.图3是概略地表示本实施方式相关的热处理装置100中的热处理部160的结构的剖视图。
146.如图3的例子所示，热处理部160是通过对作为基板的圆板形状的半导体晶片w进行闪光照射，来加热该半导体晶片w的闪光灯退火装置。
147.成为处理对象的半导体晶片w的尺寸不做特别地限定，例如为或(在本实施方式中为)。
148.热处理部160具备：腔室6，收容半导体晶片w；以及加热部5，内置多个闪光灯fl和多个卤素灯hl。加热部5设置于腔室6的上侧。此外，在图3所示的例子中，多个闪光灯fl配置在多个卤素灯hl的下方，但并不限定于这种配置方式，例如，也可以是与其相反的配置方式。另外，在俯视时，多个闪光灯fl和多个卤素灯hl可以至少一部分重叠，也可以尽可能地避开彼此重叠地配置。另外，在本实施方式中，加热部5具备多个闪光灯fl和多个卤素灯hl，但也可以代替卤素灯hl而具备弧光灯或发光二极管(light emitting diode，即，led)。
149.多个闪光灯fl通过照射闪光对半导体晶片w进行加热。另外，多个卤素灯hl对半导体晶片w进行连续加热。
150.另外，热处理部160在腔室6的内部具备：保持部7，将半导体晶片w保持为水平姿势；以及移载机构10，在保持部7和装置外部之间进行半导体晶片w的交接。
151.而且，热处理部160具备：控制部3，控制加热部5和设置于腔室6的各动作机构来执行半导体晶片w的热处理。
152.腔室6通过在腔室框体61的上表面安装有石英制成的上侧腔室窗63而被封闭。
153.构成腔室6的顶部的上侧腔室窗63是由石英形成的圆板形状构件，发挥使从加热部5射出的光透过到腔室6内的石英窗的作用。
154.另外，在腔室框体61的内侧的壁面的上部安装有反射环68。反射环68形成为圆环状。反射环68通过从腔室框体61的上侧嵌入而被安装。即，反射环68能够装卸自如地安装于腔室框体61。
155.腔室6的内侧空间，即将由上侧腔室窗63、腔室框体61、反射环68包围的空间被规定为热处理空间65。
156.由于在腔室框体61安装反射环68，在腔室6的内壁面形成凹部62。凹部62在腔室6的内壁面沿着水平方向形成为圆环状，围绕保持半导体晶片w的保持部7。腔室框体61和反
射环68由强度和耐热性优异的金属材料(例如，不锈钢)形成。
157.另外，在腔室框体61设置有搬运开口部(炉口)66，用于对腔室6进行半导体晶片w的搬入和搬出。搬运开口部66能够利用闸阀185来开闭。搬运开口部66与凹部62的外周面连通地连接。
158.因此，在闸阀185打开搬运开口部66时，能够进行从搬运开口部66通过凹部62向热处理空间65搬入半导体晶片w和从热处理空间65搬出半导体晶片w。另外，若闸阀185关闭搬运开口部66，则腔室6内的热处理空间65成为密闭空间。
159.而且，在腔室框体61贯穿设置有贯通孔61a和至少一个贯通孔61b(在本实施方式中设置为多个)。贯通孔61a是用于将从后述的载座74所保持的半导体晶片w的上表面辐射的红外光向上部辐射温度计25的红外线传感器29引导的圆筒状的孔。另一方面，多个贯通孔61b是用于将从半导体晶片w的下表面辐射的红外光向下部辐射温度计20的红外线传感器24引导的圆筒状的孔。贯通孔61a形成于腔室框体61的侧部，并且相对于水平方向倾斜地设置，使得其贯通方向的轴与载座74所保持的半导体晶片w的主面相交。另一方面，各个贯通孔61b形成于腔室框体61的底部，并且相对于水平方向大致垂直地设置，使得其贯通方向的轴与载座74所保持的半导体晶片w的主面大致正交。此外，各个贯通孔61b的贯通方向并不限定于与半导体晶片w的主面大致正交的情况，也可以相对于水平方向倾斜地设置，使其与半导体晶片w的主面相交。
160.红外线传感器29和至少一个红外线传感器24(在本实施方式中设置为多个)例如是热型红外线传感器或者量子型红外线传感器等，其中，上述热型红外线传感器包括利用焦电效应的焦电传感器、利用塞贝克效应(seebeck effect)的热电堆、或利用因热引起的半导体的电阻变化的辐射热测量计等。
161.红外线传感器29能够测量的波长区域例如为5μm以上且6.5μm以下。另一方面，红外线传感器24能够测量的波长区域例如为0.2μm以上且3μm以下，优选为0.9μm以下。
162.红外线传感器29具有相对于载座74所保持的半导体晶片w的主面倾斜的光轴，来接收从半导体晶片w的上表面辐射的红外光。另一方面，配置在半导体晶片w的下侧的红外线传感器24具有与载座74所保持的半导体晶片w的主面大致正交的光轴，来接收从半导体晶片w的下表面辐射的红外光。
163.在贯通孔61a的面向热处理空间65一侧的端部安装有由氟化钙材料构成的透明窗26，上述透明窗26使上部辐射温度计25能够测量的波长区域的红外光透过。另外，各个贯通孔61b的面向热处理空间65的一侧的端部安装有由氟化钡材料构成的透明窗21，上述透明窗21使下部辐射温度计20能够测量的波长区域的红外光透过。此外，透明窗21例如也可以由石英形成。
164.另外，在腔室6的内壁上部设置有向热处理空间65供给处理气体的气体供给孔81。气体供给孔81设置于比凹部62更靠上侧的位置，也可以设置于反射环68。气体供给孔81经由在腔室6的侧壁内部形成为圆环状的缓冲空间82与气体供给管83连通地连接。
165.气体供给管83与处理气体供给源85连接。另外，在气体供给管83的路径途中安装有阀84。若打开阀84，则从处理气体供给源85向缓冲空间82输送处理气体。
166.流入到缓冲空间82的处理气体以在流体阻力比气体供给孔81小的缓冲空间82内扩散的方式流动并从气体供给孔81向热处理空间65内供给。作为处理气体，例如能够使用
氮气(n2)等的非活性气体、或氢气(h2)、氨气(nh3)等的反应性气体、或混合这些气体的混合气体(在本实施方式中为氮气)。
167.另一方面，在腔室6的内壁下部设置有排出热处理空间65内的气体的气体排气孔86。气体排气孔86经由在腔室6的侧壁内部形成为圆环状的缓冲空间87与气体排气管88连通地连接。气体排气管88与排气部190连接。另外，在气体排气管88的路径途中安装有阀89。若打开阀89，则热处理空间65的气体从气体排气孔86经由缓冲空间87向气体排气管88排出。
168.此外，气体供给孔81和气体排气孔86可以沿着腔室6的周向设置有多个，也可以是缝隙状的孔。另外，处理气体供给源85和排气部190可以是设置于热处理部160的机构，也可以是设置有热处理部160的工厂的公用的部分。
169.另外，在搬运开口部66的前端也连接有用于排出热处理空间65内的气体的气体排气管191。气体排气管191经由阀192与排气部190连接。通过打开阀192，经由搬运开口部66排出腔室6内的气体。
170.另外，在腔室6的内部的保持部7的上方配置有遮光构件201。遮光构件201以在俯视时包围载座74所保持的半导体晶片w的方式配置。遮光构件201以俯视时从半导体晶片w的外缘连续的方式配置，从而半导体晶片w的上方和下方被隔开，能够遮断从加热部5朝向半导体晶片w的下方的光。此外，遮光构件201也可以配置在保持部7的下方。
171.图4是表示保持部7的整体外观的立体图。保持部7具备：底座环71、连接部72和载座74。底座环71、连接部72和载座74均由石英形成。即，整个保持部7由石英形成。
172.底座环71是圆环形状缺失一部分而成的圆弧形状的石英构件。该缺失部分是为了防止后述的移载机构10的移载臂11与底座环71之间的干扰而设置的。底座环71载置于凹部62的底面，从而被腔室6的壁面支承(参考图3)。在底座环71的上表面沿着其圆环形状的周向立设多个连接部72(在本实施方式中为4个)。连接部72也是石英构件，通过熔接固定于底座环71。
173.载座74由设置于底座环71的4个连接部72从下侧支承。图5是载座74的俯视图。另外，图6是载座74的剖视图。
174.载座74具备保持板75、引导环76以及多个支承销77。保持板75是由石英形成的大致圆形的平板状构件。保持板75的直径大于半导体晶片w的直径。即，保持板75具有大于半导体晶片w的平面尺寸。
175.在保持板75的上表面周缘部设置有引导环76。引导环76是内径大于半导体晶片w的直径的圆环形状的构件。例如，在半导体晶片w的直径为的情况下，引导环76的内径为。
176.引导环76的内周面形成为从保持板75向上方扩展的锥形面。引导环76与保持板75同样地由石英形成。
177.引导环76可以熔接在保持板75的上表面，也可以用另行加工的销等固定在保持板75上。或者，也可以将保持板75和引导环76作为一体的构件加工而成。
178.保持板75的上表面中的比引导环76更靠内侧的区域为用于保持半导体晶片w的平面状的保持面75a。在保持板75的保持面75a上设置有多个支承销77。在本实施方式中，沿着
与保持面75a的外周圆(引导环76的内周圆)同心的圆周上每隔30
°
环状地立设有共计12个支承销77。
179.配置有12个支承销77的圆的直径(相向的支承销77之间的距离)小于半导体晶片w的直径，如果半导体晶片w的直径为，则支承销77的圆的直径为。支承销77设置为3个以上。各个支承销77由石英形成。
180.多个支承销77可以通过熔接设置在保持板75的上表面，也可以与保持板75一体加工而成。
181.返回图4，立设于底座环71的4个连接部72与载座74的保持板75的周缘部通过熔接固定。即，载座74和底座环71通过连接部72固定地连接。通过像这样保持部7的底座环71被腔室6的壁面支承，从而保持部7安装于腔室6。在保持部7安装于腔室6的状态下，载座74的保持板75处于水平姿势(法线与铅垂方向一致的姿势)。即，保持板75的保持面75a为水平面。
182.搬入到腔室6的半导体晶片w以水平姿势载置于安装在腔室6的保持部7的载座74的上侧并被保持。此时，半导体晶片w由立设在保持板75上的12个支承销77支承，从而被载座74从下侧支承。更严密地讲，通过12个支承销77的上端部与半导体晶片w的下表面接触来支承该半导体晶片w。
183.由于12个支承销77的高度(从支承销77的上端到保持板75的保持面75a的距离)是均等的，因此，能够利用12个支承销77以水平姿势支承半导体晶片w。
184.另外，半导体晶片w被多个支承销77支承为与保持板75的保持面75a隔开规定的间隔。引导环76的厚度大于支承销77的高度。因此，利用引导环76来防止被多个支承销77支承的半导体晶片w的水平方向的位置偏移。
185.另外，如图4和图5所示，在载座74的保持板75形成有沿着上下贯通的开口部78。开口部78是为了使下部辐射温度计20接收从半导体晶片w的下表面辐射的辐射光(红外光)而设置的。即，下部辐射温度计20经由开口部78和安装于腔室框体61的贯通孔61b的透明窗21接收从半导体晶片w的下表面辐射的光来测量该半导体晶片w的温度。
186.而且，在载座74的保持板75贯穿设置有4个贯通孔79，后述的移载机构10的升降销12贯通该贯通孔79以交接半导体晶片w。
187.图7是移载机构10的俯视图。另外，图8是移载机构10的侧视图。移载机构10具有两个移载臂11。移载臂11大致为沿着圆环状的凹部62的圆弧形状。
188.在各个移载臂11立设有两个升降销12。移载臂11和升降销12由石英形成。各移载臂11利用水平移动机构13能够转动。水平移动机构13能够使一对移载臂11在对保持部7进行半导体晶片w的移载的移载动作位置(图7的实线位置)和在俯视时与保持部7所保持的半导体晶片w不重叠的退避位置(图7的双点划线位置)之间水平移动。
189.作为水平移动机构13，可以利用各个马达分别使各移载臂11转动，也可以使用连杆机构并利用一个马达使一对移载臂11连动地转动。
190.另外，一对移载臂11利用升降机构14与水平移动机构13一起升降移动。若升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置上升，则共计4个升降销12通过在载座74上贯穿设置的贯通孔79(参照图4和图5)，升降销12的上端从载座74的上表面凸出。另一方面，升降机构
14使一对移载臂11在移载动作位置下降，使升降销12从贯通孔79抽出，水平移动机构13使一对移载臂11以打开的方式移动时，各移载臂11移动到退避位置。
191.一对移载臂11的退避位置是保持部7的底座环71的正上方。由于底座环71载置于凹部62的底面，因此移载臂11的退避位置处于凹部62的内侧。此外，在设置有移载机构10的驱动部(水平移动机构13和升降机构14)的部位的附近也设置有省略图示的排气机构，将移载机构10的驱动部周围的环境气体向腔室6的外部排出。
192.返回图3，设置于腔室6的上方的加热部5构成为：在框体51的内侧设置有由多个(在本实施方式中为30个)闪光灯fl构成的光源和以覆盖该光源的上方的方式设置的反射器52。
193.另外，在加热部5的框体51的底部安装有灯光辐射窗53。构成加热部5的底部的灯光辐射窗53是由石英形成的板状的石英窗。通过将加热部5设置于腔室6的上方，使灯光辐射窗53与上侧腔室窗63相向。
194.闪光灯fl从腔室6的上方经由灯光辐射窗53和上侧腔室窗63向热处理空间65照射闪光。
195.多个闪光灯fl是分别具有长的圆筒形状的棒状灯，以各自的长度方向沿着由保持部7保持的半导体晶片w的主面(即沿着水平方向)相互平行的方式呈平面状地排列。由此，闪光灯fl排列所形成的平面也是水平面。
196.闪光灯fl具有在内部封入氙气且在其两端部配置有与电容器连接的阳极和阴极的棒状的玻璃管(放电管)和在该玻璃管的外周面上附设的触发电极。
197.由于氙气是电绝缘体，因此，即使在电容器内蓄积有电荷，在通常的状态下也不会在玻璃管内流通电流。然而，在向触发电极施加高电压而破坏绝缘的情况下，蓄积在电容器内的电荷在玻璃管内瞬间地流通，此时因氙的原子或分子的激发而放出光。
198.在这样的闪光灯fl中，预先在电容器内蓄积的静电能量变换为0.1毫秒到100毫秒这样极短的光脉冲，因此，与如卤素灯hl那样的连续点亮的光源相比，具有能够照射极强的光的特征。即，闪光灯fl是在小于1秒的极短时间内瞬间发光的脉冲发光灯。
199.此外，闪光灯fl的发光时间能够根据向闪光灯fl供给电力的灯电源的线圈常数来调整。
200.另外，反射器52以覆盖多个闪光灯fl整体的方式设置在多个闪光灯fl的上方。反射器52的基本作用是，将从多个闪光灯fl射出的闪光向热处理空间65侧反射。反射器52由铝合金板形成，其上表面(面向闪光灯fl一侧的面)通过喷砂处理而被实施粗面化加工。
201.设置在腔室6的上方的加热部5在框体51的内侧内置有多个(在本实施方式中为40个)卤素灯hl。加热部5通过多个卤素灯hl从腔室6的上方经由上侧腔室窗63向热处理空间65进行光照射来对半导体晶片w进行加热。
202.图9是表示加热部5中的多个卤素灯hl的配置的俯视图。40个卤素灯hl分上下两层配置。在接近保持部7的下层配置有20个卤素灯hl，并且，在比下层更远离保持部7的上层配置有20个卤素灯hl。
203.各卤素灯hl是具有长的圆筒形状的棒状灯。在上层和下层，20个卤素灯hl都排列为，各自的长度方向沿着由保持部7保持的半导体晶片w的主面(即沿着水平方向)相互平行。由此，在上层和下层，卤素灯hl排列所形成的平面都为水平面。
204.另外，如图9所示，在上层和下层，相比与由保持部7保持的半导体晶片w的中央部相向的区域，与周缘部相向的区域中的卤素灯hl的配置密度更高。即，在上层和下层，相比灯排列的中央部，周缘部的卤素灯hl的配置间距短。因此，在利用由加热部5照射的光进行加热时，能够向容易产生温度下降的半导体晶片w的周缘部照射更多的光量。
205.另外，由上层的卤素灯hl构成的灯组和由下层的卤素灯hl构成的灯组呈格子状交叉排列。即，以在上层配置的20个卤素灯hl的长度方向和在下层配置的20个卤素灯hl的长度方向相互正交的方式，配置共计40个卤素灯hl。
206.卤素灯hl是通过对配置在玻璃管内部的灯丝进行通电来使灯丝白炽化并使其发光的灯丝式光源。在玻璃管的内部封入有在氮气或氩气等非活性气体中导入了微量的卤族元素(碘、溴等)的气体。通过导入卤族元素，能够抑制灯丝的折损，并且能够将灯丝的温度设定为高温。
207.因此，卤素灯hl与通常的白炽灯相比，具有寿命长且能够连续照射强光的特性。即，卤素灯hl是连续发光至少1秒以上的连续点亮灯。另外，因卤素灯hl是棒状灯而寿命长，通过使卤素灯hl沿水平方向配置，向下方的半导体晶片w辐射的效率优异。
208.如图3所示，在腔室6设置有上部辐射温度计25和下部辐射温度计20这两种辐射温度计(在本实施方式中为高温计)。上部辐射温度计25设置于载座74所保持的半导体晶片w的斜上方，并且下部辐射温度计20设置于载座74所保持的半导体晶片w的下方。
209.图10是表示下部辐射温度计20、上部辐射温度计25和控制部3的关系的图。
210.设置于半导体晶片w的下方并用于测量半导体晶片w的下表面的温度的下部辐射温度计20具备红外线传感器24和温度测量单元22。
211.红外线传感器24接收从载座74所保持的半导体晶片w的下表面经由开口部78辐射的红外光。红外线传感器24与温度测量单元22电连接，将响应接收光而产生的信号传递至温度测量单元22。
212.温度测量单元22具备省略图示的放大电路、a/d转换器和温度转换电路等，将从红外线传感器24输出的表示红外光强度的信号转换为温度。由温度测量单元22求出的温度是半导体晶片w的下表面的温度。
213.另一方面，设置于半导体晶片w的斜上方并用于测量半导体晶片w的上表面的温度的上部辐射温度计25具备红外线传感器29和温度测量单元27。红外线传感器29接收从载座74所保持的半导体晶片w的上表面辐射的红外光。红外线传感器29具备insb(铟锑)的光学元件，使得能够应对被照射闪光的瞬间的半导体晶片w的上表面的急速的温度变化。红外线传感器29与温度测量单元27电连接，将响应接收光而产生的信号传递至温度测量单元27。
214.温度测量单元27将从红外线传感器29输出的表示红外光强度的信号转换为温度。由温度测量单元27求出的温度是半导体晶片w的上表面的温度。
215.下部辐射温度计20和上部辐射温度计25与热处理部160整体的控制器即控制部3电连接，将由下部辐射温度计20和上部辐射温度计25分别测量的半导体晶片w的下表面和上表面的温度传递至控制部3。
216.控制部3控制设置在热处理部160的上述的各种动作机构。作为控制部3的硬件结构，与一般的计算机相同。即，控制部3具有进行各种运算处理的电路即cpu、存储基本程序的读取专用的存储器即rom、存储各种信息的可自由读写的存储器即ram、以及存储控制用
软件或数据等的磁盘。通过控制部3的cpu执行规定的处理程序，来进行热处理部160中的处理。
217.另外，在控制部3连接有显示部33和输入部34。控制部3在显示部33显示各种信息。输入部34是热处理装置100的操作者用于向控制部3输入各种指令或参数的设备。操作者能够确认显示部33的显示示内容，并且通过输入部34进行描述了半导体晶片w的处理顺序和处理条件的处理规程的条件设定。
218.作为显示部33和输入部34，能够使用兼具双方功能的触摸面板，在本实施方式中，采用设置于热处理装置100的外壁的液晶触摸面板。
219.上述结构之外，热处理装置100还具备各种冷却用的结构，用于防止对半导体晶片w的热处理时因从卤素灯hl和闪光灯fl产生的热能量而加热部5和腔室6的温度过度上升。
220.例如，在腔室6的壁体设置有水冷管(省略图示)。另外，加热部5在内部设置有形成气流并排热的空冷结构。另外，向上侧腔室窗63与灯光辐射窗53之间的间隙也供给空气，来冷却加热部5和上侧腔室窗63。
221.＜关于热处理装置的动作＞
222.接下来，对热处理装置100中的半导体晶片w的处理顺序进行说明。图11是表示半导体晶片w的处理顺序的流程图。以下说明的热处理装置100的处理顺序是通过控制部3控制热处理装置100的各动作机构来进行的。
223.首先，打开用于供气的阀84，并且打开排气用的阀89和阀192，开始对腔室6内进行供排气。若打开阀84，则从气体供给孔81向热处理空间65供给氮气。另外，若打开阀89，则从气体排气孔86排出腔室6内的气体。由此，从腔室6内的热处理空间65的上部供给的氮气向下方流动，从热处理空间65的下部排出。
224.另外，通过打开阀192，还从搬运开口部66排出腔室6内的气体。而且，利用省略图示的排气机构，还排出移载机构10的驱动部周围的环境气体。此外，在热处理装置100中的半导体晶片w的热处理时向热处理空间65持续地供给氮气，该供给量根据处理工序适当变更。
225.接着，打开闸阀185而使搬运开口部66打开，利用装置外部的搬运机械手经由搬运开口部66将作为处理对象的半导体晶片w搬入至腔室6内的热处理空间65(步骤st1)。此时，存在随着半导体晶片w的搬入而带入装置外部的环境气体的担忧，但是由于在腔室6中持续地供给氮气，因此从搬运开口部66流出氮气，从而能够将带入的这种外部环境气体抑制至最小限度。
226.利用搬运机械手搬入的半导体晶片w进入至保持部7的正上方位置并停止。然后，通过移载机构10的一对移载臂11从退避位置水平移动至移载动作位置并上升，使升降销12通过贯通孔79而从载座74的保持板75的上表面凸出并接收半导体晶片w。此时，升降销12上升至比支承销77的上端更位于上方的位置。
227.在半导体晶片w被载置于升降销12后，搬运机械手从热处理空间65退出，由闸阀185关闭搬运开口部66。然后，一对移载臂11下降，从而半导体晶片w从移载机构10交接至保持部7的载座74并从下方被保持为水平姿势。半导体晶片w由立设在保持板75上的多个支承销77支承并保持于载座74。另外，半导体晶片w保持于保持部7并将被处理面作为上表面。由多个支承销77支承的半导体晶片w的下表面(与上表面相反的一侧的主面)和保持板75的保
持面75a之间形成规定的间隔。下降至载座74的下方的一对移载臂11由水平移动机构13退避至退避位置即凹部62的内侧。
228.图12是表示半导体晶片w的上表面的温度变化的图。半导体晶片w被搬入至腔室6内并被保持在载座74上后，在时刻t1将加热部5的40个卤素灯hl一起点亮，开始进行预热(辅助加热)(步骤st2)。从卤素灯hl射出的卤素光透过由石英形成的灯光辐射窗53和上侧腔室窗63，向半导体晶片w的上表面照射。通过接收来自卤素灯hl的光照射，半导体晶片w被预热而温度上升。此外，由于移载机构10的移载臂11退避到凹部62的内侧，因此，不会妨碍卤素灯hl的加热。
229.因来自卤素灯hl的光照射而升温的半导体晶片w的温度由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量(步骤st3)。此外，也可以在利用卤素灯hl开始预热之前开始由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量温度。
230.在由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20非接触地测量半导体晶片w的温度时，有必要对辐射温度计设定用于测量半导体晶片w的辐射率。若在半导体晶片w的主面没有形成膜，则对辐射温度计设定对应于晶片基底材料即硅的辐射率即可，但在半导体晶片w的主面形成有膜时，辐射率应根据该膜变动。
231.其中，下部辐射温度计20中的红外线传感器24能够测量的波长区域例如为0.2μm以上且3μm以下，优选为0.9μm以下，因此，该波长区域与从卤素灯hl照射的光的波长区域(例如为0.8μm以上且2μm以下)的至少一部分上重叠。
232.然而，由于在保持部7的上方设置有遮光构件201，因此在俯视时与半导体晶片w不重叠的区域中，从卤素灯hl照射的光被遮光构件201遮断而几乎不到达保持部7的下方。另外，在俯视时与半导体晶片w重叠的区域中，属于红外线传感器24能够测量的波长区域的波长的光被半导体晶片w充分地吸收，几乎不到达保持部7的下方。由此，能充分抑制红外线传感器24直接接收从卤素灯hl照射的光。
233.另外，为了在红外线传感器24中接收从半导体晶片w的下表面辐射的红外光，该光需要透过位于半导体晶片w的下方的保持板75。在本实施方式中，由于红外线传感器24能够测量的波长区域例如为0.2μm以上且3μm以下，优选为0.9μm以下，因此根据红外线传感器24，能够测量能够充分地透过由石英构成的保持板75的波长区域的光。
234.由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量出的半导体晶片w的温度被传递至控制部3。控制部3监控因来自卤素灯hl的光照射而升温的半导体晶片w的温度是否已经达到规定的预热温度t1，并控制卤素灯hl的输出。即，控制部3基于由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20的测量值，反馈控制卤素灯hl的输出，以使半导体晶片w的温度变为预热温度t1。此外，预热温度t1是在半导体晶片w中添加的杂质不会因热而扩散的温度，例如200℃以上且800℃以下，优选350℃以上且600℃以下(在本实施方式中为600℃)。
235.在半导体晶片w的温度达到了预热温度t1后，控制部3将半导体晶片w暂时维持在该预热温度t1。具体地说，在由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量的半导体晶片w的温度达到了预热温度t1的时刻t2，控制部3调整卤素灯hl的输出，将半导体晶片w的温度大致维持在预热温度t1。
236.通过利用这样的卤素灯hl进行预热，使半导体晶片w的整体均匀地升温到预热温度t1。在利用卤素灯hl进行预热的阶段，具有更容易散热的半导体晶片w的周缘部的温度比
中央部的温度降低的趋势，但是，就加热部5中的卤素灯hl的配置密度而言，和与半导体晶片w的中央部相对的区域相比，与周缘部相对的区域的配置密度更高。因此，向容易散热的半导体晶片w的周缘部照射的光量变多，从而能够使预热阶段的半导体晶片w的面内温度分布变得均匀。
237.在半导体晶片w的温度达到了预热温度t1并经过了规定时间的时刻t3，加热部5的闪光灯fl向由载座74保持的半导体晶片w的上表面进行闪光照射(步骤st4)。此时，从闪光灯fl辐射的闪光的一部分直接向腔室6内照射，其他部分一旦被反射器52反射后向腔室6内照射，通过这些闪光的照射进行半导体晶片w的闪光加热。
238.由于闪光加热是利用来自闪光灯fl的闪光(flash)照射来进行的，因此，能够在短时间内使半导体晶片w的上表面的温度上升。即，从闪光灯fl照射的闪光是预先蓄积在电容器内的静电能量变换为极短的光脉冲的、照射时间为0.1毫秒以上且100毫秒以下左右的极短的强闪光。然后，利用来自闪光灯fl的闪光照射，半导体晶片w的上表面的温度在极短时间内急速上升。
239.半导体晶片w的温度由上部辐射温度计25或者下部辐射温度计20监控。其中，上部辐射温度计25不测量半导体晶片w的上表面的绝对温度，而测量该上表面的温度变化(步骤st5)。即，上部辐射温度计25测量闪光照射时的从预热温度t1开始的半导体晶片w的上表面的上升温度(跳转温度)δt。此外，闪光照射时半导体晶片w的下表面的温度由下部辐射温度计20测量，但是在照射照射时间极短的强度较强的闪光时，仅半导体晶片w的上表面附近被急速加热，因而在半导体晶片w的上表面和下表面之间产生温差，无法由下部辐射温度计20测量半导体晶片w的上表面的温度。
240.另外，控制部3计算闪光照射时半导体晶片w的上表面达到的最高温度(步骤st6)。半导体晶片w的下表面的温度至少在从预热时半导体晶片w达到恒定温度的时刻t2到闪光照射的时刻t3的期间持续地由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量。在闪光照射前的预热阶段中半导体晶片w的上表面和下表面之间不产生温差，闪光照射前由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量出的半导体晶片w的下表面的温度也是上表面的温度。控制部3在从照射闪光之前的时刻t2到时刻t3的期间由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20测量出的半导体晶片w的下表面的温度(预热温度t1)上相加由上部辐射温度计25测量出的闪光照射时的半导体晶片w的上表面的上升温度δt来算出该上表面的最高达到温度t2。控制部3也可以将计算出的最高达到温度t2显示于显示部33。假设最高达到温度t2例如为800℃以上且1100℃以下，优选为1000℃以上且1100℃以下(在本实施方式中为1000℃)。
241.通过在由上部辐射温度计25或下部辐射温度计20准确地测量出的半导体晶片w的下表面的温度(＝上表面的温度)上相加由上部辐射温度计25测量出的半导体晶片w的上表面的上升温度δt，能够准确地计算闪光照射时半导体晶片w的上表面的最高达到温度t2。
242.闪光照射结束后，在经过规定时间后的时刻t4，卤素灯hl熄灯。由此，半导体晶片w从预热温度t1快速降温。降温中的半导体晶片w的温度由上部辐射温度计25或者下部辐射温度计20测量，该测量结果被传递至控制部3。控制部3基于上部辐射温度计25或下部辐射温度计20的测量结果，监控半导体晶片w的温度是否已降温到规定温度。然后，半导体晶片w的温度降温到规定温度以下之后，移载机构10的一对移载臂11重新从退避位置水平移动到移载动作位置并上升，升降销12从载座74的上表面凸出，从载座74接收热处理后的半导体
晶片w。接着，打开由闸阀185关闭的搬运开口部66，将载置在升降销12上的半导体晶片w由装置外部的搬运机械手从腔室6搬出，从而完成半导体晶片w的加热处理(步骤st5)。
243.根据上述那样的结构，能够通过遮光构件201避免从卤素灯hl照射的光被红外线传感器24接收，并且能够通过红外线传感器24来测量半导体晶片w的温度。
244.另外，由于红外线传感器24能够测量的波长区域是能够充分透过由石英构成的保持板75的波长区域，因此即使在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向上，也能够接收从半导体晶片w下表面辐射之后透过了保持板75的光。由此，除了能够接收充足的受光量，还能够减小利用一个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量的范围，因此能够提高温度测量的精度。
245.另外，通过配置多个红外线传感器24并且利用各个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量，从而对半导体晶片w的温度的面内均匀性进行评价，进而，通过以使半导体晶片w的多个部位处的温度变得均匀的方式由控制部3对卤素灯hl的输出进行控制，从而提高半导体晶片w的温度的面内均匀性。
246.＜第二实施方式＞
247.对本实施方式相关的热处理装置进行说明。此外，在以下进行的说明中，对以上记载的实施方式所说明的结构要素标注相同的附图标记，适当省略对这些的详细说明。
248.＜关于热处理装置的结构＞
249.图13是概略地表示本实施方式相关的热处理部160a的结构的剖视图。
250.如图13的例子所示，热处理部160a是通过在热处理装置中对半导体晶片w进行闪光照射，来加热该半导体晶片w的闪光灯退火装置。
251.热处理部160a具备：腔室6a，收容半导体晶片w；闪光加热部5a，内置多个闪光灯fl；以及led加热部4a，内置对半导体晶片w进行连续加热的一个或多个led灯210。在腔室6a的上侧设置有闪光加热部5a，并且在下侧设置有led加热部4a。
252.led加热部4a利用多个led灯210从腔室6a的下方经由下侧腔室窗64向热处理空间65a进行光照射，从而对半导体晶片w进行加热。即，利用多个led灯210，对与led灯210相向的半导体晶片w的下侧的面进行加热。led灯210例如为红色led，波长范围具有峰值波长为380nm以上且780nm以下的波长(半值宽度例如为50nm左右)。
253.另外，热处理部160a在腔室6a的内部具备：保持部7，将半导体晶片w保持为水平姿势；以及移载机构10，在保持部7与装置外部之间进行半导体晶片w的交接。
254.而且，热处理部160a具备：控制部3，控制led加热部4a、闪光加热部5a和设置于腔室6a的各动作机构来执行半导体晶片w的热处理。
255.腔室6a在筒状的腔室侧部261的上下安装有石英制成的腔室窗。腔室侧部261具有上下开口的大致筒形状，在上侧开口安装上侧腔室窗63而被堵塞，在下侧开口安装下侧腔室窗64而被封闭。上侧腔室窗63配置在闪光灯fl与半导体晶片w之间。下侧腔室窗64配置在led灯210与载座74之间。
256.构成腔室6a的底部的下侧腔室窗64是由石英形成的圆板形状构件，发挥使来自led加热部4a的光透过到腔室6a内的石英窗的作用。
257.另外，在腔室侧部261的内侧的壁面的上部安装有反射环68，在下部安装有反射环69。反射环68和反射环69均形成为圆环状。
258.下侧的反射环69通过从腔室侧部261的下侧嵌入并通过省略图示的螺丝固定来安装。即，反射环69能够装卸自如地安装于腔室侧部261。
259.腔室6a的内侧空间，即将由上侧腔室窗63、下侧腔室窗64、腔室侧部261、反射环68和反射环69包围的空间规定为热处理空间65a。
260.由于在腔室侧部261安装反射环68和反射环69，在腔室6a的内壁面形成凹部62。即，形成由腔室侧部261的内壁面中的没有安装反射环68和反射环69的中央部分、反射环68的下端面和反射环69的上端面包围而成的凹部62。
261.凹部62在腔室6a的内壁面沿着水平方向形成为圆环状，围绕保持半导体晶片w的保持部7。腔室侧部261、反射环68和反射环69由强度和耐热性优异的金属材料(例如，不锈钢)形成。
262.另外，在腔室侧部261设置有搬运开口部(炉口)66，上述搬运开口部(炉口)66用于对腔室6a进行半导体晶片w的搬入和搬出。搬运开口部66能够利用闸阀185来开闭。搬运开口部66与凹部62的外周面连通地连接。
263.而且，在腔室侧部261贯穿设置有贯通孔61a。贯通孔61a是用于将从后述的载座74所保持的半导体晶片w的上表面辐射的红外光向上部辐射温度计25的红外线传感器29引导的圆筒状的孔。贯通孔61a相对于水平方向倾斜地设置，使得其贯通方向的轴与载座74所保持的半导体晶片w的主面相交。
264.另外，在led加热部4a的框体41的底部至少设置有一个下部辐射温度计20a的红外线传感器24a。
265.红外线传感器24a能够测量的波长区域例如为0.2μm以上且3μm以下，优选为0.90μm以下。另外，红外线传感器24a具有与载座74所保持的半导体晶片w的主面大致正交的光轴，来接收从半导体晶片w的下表面辐射的红外光。若红外线传感器24a接收从半导体晶片w的下表面辐射的红外光，则将响应该接收光而产生的信号与红外线传感器24的情况同样地，传递至温度测量单元22(图10)。
266.至少一个红外线传感器24a例如是热型红外线传感器，或者量子型红外线传感器等，其中上述热型红外线传感器包括利用焦电效应的焦电传感器、利用塞贝克效应的热电堆、或者利用因热引起的半导体的电阻变化的辐射热测量计等。
267.在贯通孔61a的面向热处理空间65a的一侧的端部安装有由氟化钙材料构成的透明窗26，上述透明窗26使上部辐射温度计25能够测量的波长区域的红外光透过。
268.其中，由于下部辐射温度计20a中的红外线传感器24a能够测量的波长区域例如为0.2μm以上且3μm以下，优选为0.9μm以下，因此该波长区域能够与从led灯210照射的光的波长区域至少一部分重叠。
269.然而，从led灯210照射的光的波长区域与从卤素灯等照射的光的波长区域不同，能够通过限定在相对狭窄的波长区域来设定。因此，通过用滤波器在红外线传感器24a中除去从led灯210照射的光的波长区域，从而能够避免在红外线传感器24a中检测出从led灯210照射的光。
270.图14是表示闪光灯fl的发光波长、卤素灯hl的发光波长和半导体晶片w的吸收系数的例子的图。闪光灯fl的发光波长(实线)以及卤素灯hl的发光波长(粗线)依据左侧的纵轴(强度a.u.)，半导体晶片w的吸收波长(虚线)依据右侧的纵轴(吸收系数cm
‑1)。横轴是波
长[nm]。
[0271]
在图14所示的情况中，表示闪光灯fl的最大发光强度的波长是480nm左右，表示卤素灯hl的最大发光强度的波长是1100nm左右。
[0272]
在这种情况下，从led灯210照射的光的波长区域例如能够为480nm以上且1100nm以下。如果是这样的波长区域，则也与半导体晶片w的吸收波长对应，因此能够有效地对半导体晶片w进行连续加热。
[0273]
而且，从led灯210照射的光的波长区域例如也能够被设为900nm以上且1100nm以下，使得不会在红外线传感器24a中检测到来自led灯210的光。
[0274]
另外，为了在红外线传感器24a中接收从半导体晶片w的下表面辐射的红外光，该光需要透过位于半导体晶片w的下方的保持板75。在本实施方式中，由于红外线传感器24a能够测量的波长区域例如为0.2μm以上且3μm以下，优选为0.9μm以下，因此根据红外线传感器24a，能够监测能够充分透过由石英构成的保持板75的波长区域的光。
[0275]
根据上述这样的结构，能够使用红外线传感器29和红外线传感器24a来进行图11的例子所示那样的测量半导体晶片w的温度的动作。此时，既能够避免检测从led灯210照射的光，又能够利用红外线传感器24a来测量半导体晶片w的温度。
[0276]
另外，通过使用led灯210，例如也能够在200℃以上且500℃以下的比较低的温度下进行预热。由此，也能够进行设想在将金属膜成膜后生成硅化物或锗化物等的闪光加热处理。
[0277]
图15是概略地表示本实施方式相关的热处理部160b的结构的剖视图。
[0278]
如图15的例子所示，热处理部160b是通过在热处理装置中，对半导体晶片w进行闪光照射，来加热该半导体晶片w的闪光灯退火装置。
[0279]
热处理部160b具备：腔室6a，收容半导体晶片w；加热部5，内置多个闪光灯fl和多个卤素灯hl；以及led加热部4a，内置多个led灯210。在腔室6a的上侧设置加热部5，并且在下侧设置led加热部4a。
[0280]
根据上述那样的结构，能够使用红外线传感器29和红外线传感器24a进行图11的例子所示那样的测量半导体晶片w的温度的动作。另外，加热部5具备多个闪光灯fl和多个卤素灯hl，从而使半导体晶片w的升温速度上升，另外，用于提高半导体晶片w的温度的面内均匀性的控制变得容易。
[0281]
此外，在图15所示的结构中具备图3所示的遮光构件201的情况下，从卤素灯hl照射的光被遮光构件201遮断而几乎不到达保持部7的下方。由此，能充分地抑制在红外线传感器24a中直接接收从卤素灯hl照射的光。
[0282]
＜第三实施方式＞
[0283]
对本实施方式相关的热处理装置进行说明。此外，在以下进行的说明中，对与以上记载的实施方式所说明的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记，适当省略对这些的详细说明。
[0284]
＜关于热处理装置的结构＞
[0285]
图16是概略地表示本实施方式相关的热处理部160c的结构的剖视图。
[0286]
如图16的例子所示，热处理部160c是通过对半导体晶片w进行闪光照射，来加热该半导体晶片w的闪光灯退火装置。
[0287]
热处理部160c具备：腔室6，收容半导体晶片w；加热部5，内置多个闪光灯fl和多个卤素灯hl。在腔室6的上侧设置加热部5。
[0288]
另外，热处理部160c在腔室6的内部具备：保持部7c，将半导体晶片w保持为水平姿势；以及移载机构10，在保持部7c与装置外部之间进行半导体晶片w的交接。
[0289]
而且，热处理部160c具备：控制部3，控制加热部5和设置于腔室6的各动作机构来执行半导体晶片w的热处理。
[0290]
腔室6在腔室框体61的上表面安装有石英制成的上侧腔室窗63而被封闭。另外，在腔室框体61的内侧的壁面的上部安装有反射环68。
[0291]
腔室6的内侧空间，即将由上侧腔室窗63、腔室框体61、反射环68包围的空间规定为热处理空间65。
[0292]
由于在腔室框体61安装反射环68，在腔室6的内壁面形成凹部62。凹部62在腔室6的内壁面沿着水平方向形成为圆环状，围绕保持半导体晶片w的保持部7c。
[0293]
另外，在腔室框体61设置有搬运开口部(炉口)66，上述搬运开口部(炉口)66用于对腔室6进行半导体晶片w的搬入和搬出。
[0294]
而且，在腔室框体61贯穿设置有贯通孔61a和至少一个贯通孔61b(在本实施方式中设置有多个)。贯通孔61a是用于将从后述的载座74c所保持的半导体晶片w的上表面辐射的红外光向上部辐射温度计25的红外线传感器29引导的圆筒状的孔。另一方面，多个贯通孔61b是用于将从半导体晶片w的下表面辐射的红外光向下部辐射温度计20的红外线传感器24c引导的圆筒状的孔。至少一个红外线传感器24c(在本实施方式中设置有多个)例如是热型红外线传感器或者量子型红外线传感器等，其中，上述热型红外线传感器包括利用焦电效应的焦电传感器、利用塞贝克效应的热电堆、或者利用因热引起的半导体的电阻变化的辐射热测量计等。
[0295]
红外线传感器24c能够测量的波长区域例如为5μm以上且6.5μm以下。另外，配置在半导体晶片w的下侧的红外线传感器24c具有与由石英构成的载座74c所保持的半导体晶片w的主面大致正交的光轴，来接收从半导体晶片w的下表面辐射的红外光。
[0296]
在贯通孔61a的面向热处理空间65的一侧的端部安装有由氟化钙材料构成的透明窗26，上述透明窗26使上部辐射温度计25能够测量的波长区域的红外光透过。另外，在各个贯通孔61b的面向热处理空间65的一侧的端部安装有由氟化钡材料构成的透明窗21，上述的透明窗21使下部辐射温度计20能够测量的波长区域的红外光透过。
[0297]
图17是表示保持部7c的整体外观的立体图。保持部7c具备底座环71、连接部72和载座74c。底座环71、连接部72和载座74c均由石英形成。即，整个保持部7c由石英形成。
[0298]
载座74c具备保持板75c、引导环76和多个支承销77。另外，在载座74c的保持板75c形成有沿着上下贯通的贯通孔220。贯通孔220的形状例如为圆孔形状，但并不限定于该形状。另外，贯通孔220的数量是任意的，优选为与配置在保持部7c的下方的红外线传感器24c的数量对应的数量。另外，形成贯通孔220的位置是在俯视时与红外线传感器24c重叠的位置(即，与红外线传感器24c的光轴相交的位置以及其周围)。
[0299]
此外，本实施方式中的载座74c是从下方支承半导体晶片w的实施方式，但只要是能够用于保持半导体晶片w且能够使得与红外线传感器24c的光轴相交的位置(及其周围)为中空的方式，则也可以是其他方式(例如，从侧方夹持半导体晶片w的方式等)。
[0300]
根据上述那样的结构，能够使用红外线传感器29和红外线传感器24c来进行测量如图11的例子所示那样的半导体晶片w的温度的动作。此时，由于在保持板75c上与红外线传感器24c的光轴相交的位置处形成有贯通孔220，因此即使红外线传感器24c能够测量的波长区域不是透过由石英构成的保持板75c的区域，红外线传感器24c也能够在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向，接收从半导体晶片w的下表面辐射的光。
[0301]
＜关于根据以上记载的实施方式产生的效果＞
[0302]
接下来，示出根据以上记载的实施方式产生的效果的例子。此外，在以下的说明中，基于以上记载的实施方式中表示了例子的具体的结构记载该效果，在产生相同的效果的范围内，可以用在本技术说明书中例示的其他具体的结构代替。
[0303]
另外，该替换也可以跨越多个实施方式来进行。即，也可以是组合不同的实施方式中的例子的各个结构而产生同样的效果的情况。
[0304]
根据以上记载的实施方式，热处理装置具备：腔室6、支承部、闪光灯fl、连续点亮灯、遮光构件201以及至少一个辐射温度计。其中，支承部例如与载座74等对应。另外，连续点亮灯例如与卤素灯hl等对应。另外，辐射温度计例如与红外线传感器24等对应。腔室6收容基板。其中，基板例如与半导体晶片w等对应。载座74由石英构成。另外，载座74在腔室6内从第一侧支承半导体晶片w。其中，第一侧例如与下侧对应。闪光灯fl相对于半导体晶片w配置在与下侧相反一侧的第二侧。其中，第二侧例如与上侧对应。另外，闪光灯fl通过照射闪光来加热半导体晶片w。卤素灯hl配置在半导体晶片w的上侧。另外，卤素灯hl对半导体晶片w进行连续加热。遮光构件201在腔室6内将半导体晶片w的下侧和上侧隔开且以在俯视时包围半导体晶片w的方式配置。红外线传感器24配置在半导体晶片w的下侧。另外，红外线传感器24测量半导体晶片w的温度。另外，红外线传感器24接收能够透过载座74的波长的光，来测量半导体晶片w的温度。
[0305]
根据这种结构，由于红外线传感器24能够充分接收从半导体晶片w的下表面辐射的光，因此能够提高半导体晶片w的温度的测量精度。具体地说，由于红外线传感器24能够测量的波长区域是能够充分透过由石英构成的载座74的波长区域，因此，即使在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向上，也能够接收从半导体晶片w的下表面辐射后透过了载座74的光。由此，除了能够接收充足的受光量之外，还能够减小利用一个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量的范围，因此能够提高温度测量的精度。另外，通过遮光构件201能够避免从卤素灯hl照射的光被红外线传感器24接收。而且，在0.9μm以下等的波长区域中，因半导体晶片w的温度引起辐射率的变化降低，因此能够提高温度的测量精度。由于半导体晶片w的温度的测量精度提高，因而半导体晶片w的温度控制的精度也提高，作为其结果，能够抑制半导体晶片w的破裂等的产生。
[0306]
此外，即使在上述的结构中适当地增加本技术说明书所示的例子的其他结构的情况下，即，在适当地增加未作为上述结构提及的本技术说明书中的其他结构的情况下，也能够产生相同的效果。
[0307]
另外，根据以上记载的实施方式，本发明的热处理装置具有：载座74，由石英构成且用于从下侧支承半导体晶片w；闪光灯fl，相对于半导体晶片w配置在与下侧相反的上侧且通过照射闪光来加热半导体晶片w；至少一个led灯210，配置在半导体晶片w的下侧且对半导体晶片w进行连续加热；石英窗，由石英构成且分别配置在闪光灯fl与半导体晶片w之
间、以及led灯210与载座74之间；以及至少一个辐射温度计，配置在半导体晶片w的下侧且用于测量半导体晶片w的温度。其中，石英窗例如与上侧腔室窗63和下侧腔室窗64对应。另外，辐射温度计例如与红外线传感器24a等对应。然后，红外线传感器24a接收能够透过载座74的波长的光，来测量半导体晶片w的温度。
[0308]
根据这种结构，由于红外线传感器24a能够充分地接收从半导体晶片w的下表面辐射的光，因此能够提高半导体晶片w的温度的测量精度。具体地说，由于红外线传感器24a能够测量的波长区域是能够充分透过由石英构成的载座74的波长区域，因此即使在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向上，也能够接收从半导体晶片w的下表面辐射之后透过了载座74的光。由此，除了能够接收充足的受光量之外，还能够减小利用一个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量的范围，因此能够提高温度测量的精度。另外，通过滤波器在红外线传感器24a中除去从led灯210照射的光的波长区域，因此能够避免在红外线传感器24a中检测出从led灯210照射的光。而且，在0.9μm以下等的波长区域中，由于因半导体晶片w的温度引起的辐射率的变化降低，因此能够提高温度的测量精度。
[0309]
此外，即使在上述的结构中适当地增加本技术说明书所示的例子的其他结构的情况下，即，在适当地增加未作为上述结构提及的本技术说明书中的其他结构的情况下，也能够产生相同的效果。
[0310]
另外，根据以上记载的实施方式，红外线传感器24a从接收的波长中除去led灯210的发光波长。根据这种结构，能够避免在红外线传感器24a中检测出从led灯210照射的光。
[0311]
另外，根据以上记载的实施方式，led灯210以与半导体晶片w的下侧的面相对的方式配置有多个。根据这种结构，能够使用多个led灯210均匀地加热半导体晶片w的整个下表面。
[0312]
另外，根据以上记载的实施方式，热处理装置具备：卤素灯hl，配置在半导体晶片w的上侧且对半导体晶片w进行连续加热。根据这种结构，通过加热部5具备多个闪光灯fl和多个卤素灯hl，从而使半导体晶片w的升温速度上升，另外，用于提高半导体晶片w的温度的面内均匀性的控制变得容易。
[0313]
另外，根据以上记载的实施方式，led灯210通过以表示闪光灯fl的最大发光强度的波长以上且表示卤素灯hl的最大发光强度的波长以下的波长向半导体晶片w照射指向性的光，对半导体晶片w进行连续加热。根据这种结构，能够有效地对半导体晶片w进行连续加热。
[0314]
另外，根据以上记载的实施方式，本发明的热处理装置具备：支承部，由石英构成且用于支承半导体晶片w；闪光灯fl，相对于半导体晶片w配置在与下侧相反的上侧且通过照射闪光来加热半导体晶片w；卤素灯hl，配置在半导体晶片w的上侧且用于对半导体晶片w进行连续加热；以及至少一个辐射温度计，配置在半导体晶片w的下侧且用于测量半导体晶片w的温度。其中，支承部例如与载座74c等对应。另外，辐射温度计例如与红外线传感器24c等对应。另外，载座74c至少避开与红外线传感器24的光轴相交的位置来配置。
[0315]
根据这种结构，由于红外线传感器24c能够充分地接收从半导体晶片w的下表面辐射的光，因此能够提高半导体晶片w的温度的测量精度。具体地说，由于在保持板75c上与红外线传感器24c的光轴相交的位置处形成有贯通孔220，因此，即使在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向上，也能够接收从半导体晶片w的下表面辐射的光。由此，除了能够接收充
足的受光量之外，还能够减小利用一个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量的范围，因此能够提高温度测量的精度。
[0316]
此外，即使在上述的结构中适当地增加本技术说明书所示的例子的其他结构的情况下，即，在适当地增加未作为上述结构提及的本技术说明书中的其他结构的情况下，也能够产生相同的效果。
[0317]
另外，根据以上记载的实施方式，载座74c在与红外线传感器24的光轴相交的位置形成有贯通孔220。根据这种结构，即使红外线传感器24c能够测量的波长区域不是透过由石英构成的保持板75c的区域，红外线传感器24c也能够在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向上，接收从半导体晶片w的下表面辐射的光。
[0318]
另外，根据以上记载的实施方式，红外线传感器24(或者红外线传感器24a)的光轴与半导体晶片w的主面正交。根据这种结构，由于够减小利用一个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量的范围，因此能够提高温度测量的精度。另外，通过配置多个红外线传感器并且利用各个红外线传感器对半导体晶片w的温度进行测量，从而对半导体晶片w的温度的面内均匀性进行评价，进而，由控制部3对卤素灯hl的输出进行控制，以使半导体晶片w的多个部位处的温度变得均匀，从而能够提高半导体晶片w的温度的面内均匀性。
[0319]
另外，根据以上记载的实施方式，红外线传感器24(或者红外线传感器24a)能够测量的波长区域为3μm以下。根据这种结构，由于红外线传感器能够测量的波长区域是能够充分透过由石英构成的基座的波长区域，因此，即使在与半导体晶片w的主面大致垂直的方向，也能够接收从半导体晶片w的下表面辐射之后透过了基座的光。由此，除了能够接收充足的受光量，还能够减小利用一个红外线传感器24对半导体晶片w的温度进行测量的范围，因此能够提高温度测量的精度。另外，在0.9μm以下等的波长区域中，由于因半导体晶片w的温度引起的辐射率的变化降低，因此能够提高温度的测量精度。
[0320]
另外，根据以上记载的实施方式，连续点亮灯是卤素灯。根据这种结构，通过将卤素灯hl配置在半导体晶片w的上方，从而能够抑制从半导体晶片w的下方测量半导体晶片w的温度的红外线传感器24直接接收从卤素灯hl照射的光。
[0321]
＜关于以上记载的实施方式的变形例＞
[0322]
在以上记载的实施方式中，有时记载有各个结构要素的材质、材料、尺寸、形状、相对的配置关系或实施的条件等，但是这些在所有方面都是一个例子，并不限于本技术说明书中记载的内容。
[0323]
因此，在本技术说明书中公开的技术范围内，可以预见未例示的无数变形例和等同物。例如，变更至少一个结构要素的情况包括增加的情况或省略的情况，进一步地，包含提取至少一个实施方式的至少一个结构要素并与其他实施方式中的结构要素组合的情况。
[0324]
此外，在以上记载的实施方式中，在没有特别指定而记载有材料名等的情况下，只要不产生矛盾，就设为该材料中含有其他添加物，例如，含有合金等。