(57)【要約】【課題】複数のフラッシュランプから基板に照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】コンデンサ９３ａとコンデンサ９３ｂとでは容量が異なり、コイル９４ａとコイル９４ｂとではインダクタンスが異なる。また、電源ユニット９５ａと電源ユニット９５ｂとでは印加電圧が異なる。このため、フラッシュランプＦＬ（Ａ）の発光出力の出力波形とフラッシュランプＦＬ（Ｂ）の出力波形とでは異なる。フラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とを均一に分散配列するとともに、それらの発光タイミングを適宜ずらすことによって、異なる出力波形の発光を重ね合わせて、複数のフラッシュランプの全体から基板に照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる。【選択図】図７
2010192663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光照射を行う複数のフラッシュランプと、
前記複数のフラッシュランプを複数のフラッシュランプ群に分割したときのそれぞれのフラッシュランプ群の発光出力の出力波形を規定する出力波形規定手段と、
前記複数のフラッシュランプ群のそれぞれの発光タイミングを制御する発光制御手段と、
を備え、
前記出力波形規定手段によって規定される前記複数のフラッシュランプ群の出力波形が相互に異なることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、前記複数のフラッシュランプ群の発光タイミングを相互に異ならせることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、
前記出力波形規定手段は、前記複数のフラッシュランプのそれぞれと直列に接続されたコンデンサおよびコイル、並びに、前記コンデンサに電荷を蓄積する電源を含み、
前記コンデンサの容量、前記コイルのインダクタンス、および、前記電源の印加電圧からなる群より選択された少なくとも１つのパラメータが前記複数のフラッシュランプ群ごとに異なることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光照射を行う複数のフラッシュランプと、
前記複数のフラッシュランプを第１フラッシュランプ群および第２フラッシュランプ群の２つのフラッシュランプ群に分割したときの第１フラッシュランプ群の発光出力の出力波形を規定する第１出力波形規定回路と、
前記第２フラッシュランプ群の発光出力の出力波形を規定する第２出力波形規定回路と、
前記第１フラッシュランプ群および前記第２フラッシュランプ群のそれぞれの発光タイミングを制御する発光制御手段と、
を備え、
前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形と前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形とは異なることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、前記第１フラッシュランプ群および前記第２フラッシュランプ群の発光タイミングを異ならせることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の熱処理装置において、
前記第１出力波形規定回路および前記第２出力波形規定回路のそれぞれは、前記複数のフラッシュランプのそれぞれと直列に接続されたコンデンサおよびコイル、並びに、前記コンデンサで電荷を蓄積する電源を含み、
前記コンデンサの容量、前記コイルのインダクタンス、および、前記電源の印加電圧からなる群より選択された少なくとも１つのパラメータが前記第１出力波形規定回路と前記第２出力波形規定回路とで異なることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形の最大発光出力は前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形の最大発光出力よりも小さく、
前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形の波長は前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形の波長よりも長く、
前記発光制御手段は、前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形の発光時間と前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形の発光時間とが重なるように前記第２フラッシュランプ群の発光タイミングを前記第１フラッシュランプ群の発光タイミングよりも遅らせることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で半導体ウェハーを昇温する上記ランプアニール装置を使用して半導体ウェハーのイオン活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたボロンやリン等のイオンが熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。
【０００４】
このため、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、イオンが注入された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）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献１，２）。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。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０５５８２１号公報
【特許文献２】特開２００４−２００２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フラッシュランプの発光は、コンデンサに蓄積された電荷が数ミリ秒以下の瞬間の放電によって消費されることにより生じるものであり、その発光出力の波形は通常単調に増加して減少するだけの単純なものである。ところが、フラッシュ加熱時のウェハー割れの確率を低下させたり、エネルギー効率を向上させる観点からは、発光出力の出力波形に工夫を与えた方が好ましい場合もある。
【０００７】
また、フラッシュ加熱によって、イオンの活性化のみならずイオン注入時に導入された欠陥の回復をも行いたいというプロセス上の要望もあり、このためにはフラッシュランプの発光出力の波形を多少複雑なものとする必要がある。
【０００８】
しかしながら、コンデンサの蓄積電荷量やコイルのインダクタンスを変化させることによって、出力波形の高さ（最高発光出力）を変えたり波長（発光時間）を変化させることは可能であるものの、発光出力の波形そのものを自由に調整することは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のフラッシュランプから基板に照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる熱処理装置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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に光照射を行う複数のフラッシュランプと、前記複数のフラッシュランプを複数のフラッシュランプ群に分割したときのそれぞれのフラッシュランプ群の発光出力の出力波形を規定する出力波形規定手段と、前記複数のフラッシュランプ群のそれぞれの発光タイミングを制御する発光制御手段と、を備え、前記出力波形規定手段によって規定される前記複数のフラッシュランプ群の出力波形が相互に異なることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、前記複数のフラッシュランプ群の発光タイミングを相互に異ならせることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記出力波形規定手段は、前記複数のフラッシュランプのそれぞれと直列に接続されたコンデンサおよびコイル、並びに、前記コンデンサに電荷を蓄積する電源を含み、前記コンデンサの容量、前記コイルのインダクタンス、および、前記電源の印加電圧からなる群より選択された少なくとも１つのパラメータが前記複数のフラッシュランプ群ごとに異なることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に光照射を行う複数のフラッシュランプと、前記複数のフラッシュランプを第１フラッシュランプ群および第２フラッシュランプ群の２つのフラッシュランプ群に分割したときの第１フラッシュランプ群の発光出力の出力波形を規定する第１出力波形規定回路と、前記第２フラッシュランプ群の発光出力の出力波形を規定する第２出力波形規定回路と、前記第１フラッシュランプ群および前記第２フラッシュランプ群のそれぞれの発光タイミングを制御する発光制御手段と、を備え、前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形と前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形とは異なることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、前記第１フラッシュランプ群および前記第２フラッシュランプ群の発光タイミングを異ならせることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記第１出力波形規定回路および前記第２出力波形規定回路のそれぞれは、前記複数のフラッシュランプのそれぞれと直列に接続されたコンデンサおよびコイル、並びに、前記コンデンサで電荷を蓄積する電源を含み、前記コンデンサの容量、前記コイルのインダクタンス、および、前記電源の印加電圧からなる群より選択された少なくとも１つのパラメータが前記第１出力波形規定回路と前記第２出力波形規定回路とで異なることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、請求項４から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形の最大発光出力は前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形の最大発光出力よりも小さく、前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形の波長は前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形の波長よりも長く、前記発光制御手段は、前記第１出力波形規定回路によって規定される出力波形の発光時間と前記第２出力波形規定回路によって規定される出力波形の発光時間とが重なるように前記第２フラッシュランプ群の発光タイミングを前記第１フラッシュランプ群の発光タイミングよりも遅らせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項３の発明によれば、複数のフラッシュランプ群の出力波形が相互に異なるため、それらを組み合わせることによって複数のフラッシュランプから基板に照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる。
【００１８】
特に、請求項２の発明によれば、複数のフラッシュランプ群の発光タイミングを相互に異ならせるため、複数のフラッシュランプの発光出力の出力波形をより自由に調整することができる。
【００１９】
特に、請求項３の発明によれば、コンデンサの容量、コイルのインダクタンス、および、電源の印加電圧からなる群より選択された少なくとも１つのパラメータが複数のフラッシュランプ群ごとに異なるため、複数のフラッシュランプ群の出力波形を安価に異なるものとすることができる。
【００２０】
また、請求項４から請求項７の発明によれば、第１出力波形規定回路によって規定される第１フラッシュランプ群の出力波形と第２出力波形規定回路によって規定される第２フラッシュランプ群の出力波形とが異なるため、第１フラッシュランプ群の発光と第２フラッシュランプ群の発光とを組み合わせることによって複数のフラッシュランプから基板に照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる。
【００２１】
特に、請求項５の発明によれば、第１フラッシュランプ群および第２フラッシュランプ群の発光タイミングを異ならせるため、複数のフラッシュランプの発光出力の出力波形をより自由に調整することができる。
【００２２】
特に、請求項６の発明によれば、コンデンサの容量、コイルのインダクタンス、および、電源の印加電圧からなる群より選択された少なくとも１つのパラメータが第１出力波形規定回路と第２出力波形規定回路とで異なるため、第１フラッシュランプ群および第２フラッシュランプ群の出力波形を安価に異なるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の熱処理装置のガス路を示す断面図である。
【図３】保持部の構成を示す断面図である。
【図４】ホットプレートを示す平面図である。
【図５】図１の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図６】複数のフラッシュランプの配列を示す図である。
【図７】フラッシュランプの駆動回路を示す図である。
【図８】制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】各フラッシュランプ群の発光出力の出力波形を示す図である。
【図１０】フラッシュランプ全体の発光出力の出力波形の一例を示す図である。
【図１１】フラッシュランプ全体の発光出力の出力波形の他の例を示す図である。
【図１２】フラッシュランプ全体の発光出力の出力波形の他の例を示す図である。
【図１３】フラッシュランプ全体の発光出力の出力波形の他の例を示す図である。
【図１４】複数のフラッシュランプの他の配列例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。熱処理装置１は基板として略円形の半導体ウェハーＷに光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するランプアニール装置である。熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６およびランプハウス５に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。
【００２６】
チャンバー６は、ランプハウス５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２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。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
【００２７】
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス５から出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。
【００２８】
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とはＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にＯリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。
【００２９】
チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。
【００３０】
チャンバー側部６３は、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６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。チャンバー側部６３における搬送開口部６６とは反対側の部位には熱処理空間６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ2）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（０2）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、その一端はガスバルブ８２を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続される。また、搬送開口部６６には熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、ガスバルブ８７を介して図示省略の排気機構に接続される。
【００３１】
図２は、チャンバー６をガス導入バッファ８３の位置にて水平面で切断した断面図である。図２に示すように、ガス導入バッファ８３は、図１に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバー側部６３の内周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入バッファ８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４から熱処理空間６５内へと供給される。
【００３２】
また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持しつつフラッシュランプＦＬからの光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。
【００３３】
移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。
【００３４】
モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図１に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図５に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。
【００３５】
移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。
【００３６】
また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。
【００３７】
チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材４１１によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。
【００３８】
図３は、保持部７の構成を示す断面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、および、ホットプレート７１の上面（保持部７が半導体ウェハーＷを保持する側の面）に設置されるサセプタ７２を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）により形成され、その上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に設置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上面に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。
【００３９】
ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成される。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。
【００４０】
図４は、ホットプレート７１を示す平面図である。図４に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７７が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。
【００４１】
６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７６が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通り制御部３に接続される。
【００４２】
ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。
【００４３】
６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通る電力線を介してプレート電源７９（図８）に接続されている。プレート電源７９から各ゾーンに至る経路途中において、プレート電源７９からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。
【００４４】
次に、ランプハウス５は、チャンバー６内の保持部７の上方に設けられている。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、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。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部材である。ランプハウス５がチャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷにランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬから光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。
【００４５】
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の主面と平行となるように配列されている。図６は、複数のフラッシュランプＦＬの配列を示す図である。複数のフラッシュランプＦＬは、互いに平行に所定の配列方向（ランプ長手方向と垂直の水平方向）に沿って一列に配列されている。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となる。また、図６に示すように、本実施形態においては、３０本のフラッシュランプＦＬを２つのフラッシュランプ群、すなわちフラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂに２分割している。フラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂは、いずれも１５本のフラッシュランプＦＬを有している。フラッシュランプ群Ａに属するフラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプ群Ｂに属するフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とは交互に配列されている。すなわち、３０本のフラッシュランプＦＬ全体の配置構成において、フラッシュランプ群Ａに属するフラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプ群Ｂに属するフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とは均一に分散配置されている。なお、必要に応じて、フラッシュランプ群Ａ，Ｂに属するフラッシュランプＦＬをそれぞれフラッシュランプＦＬ（Ａ），フラッシュランプＦＬ（Ｂ）と表記する。
【００４６】
図７は、フラッシュランプＦＬの駆動回路を示す図である。同図に示すように、コンデンサ９３ａと、コイル９４ａと、フラッシュランプＦＬ（Ａ）とが直列に接続されている。また、コンデンサ９３ｂと、コイル９４ｂと、フラッシュランプＦＬ（Ｂ）とが直列に接続されている。フラッシュランプＦＬ（Ａ）およびフラッシュランプＦＬ（Ｂ）はともに内部にキセノンガスが封入され両端部に陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）９２と、該ガラス管９２の外周面上に付設されたトリガー電極９１とを備える。すなわち、フラッシュランプＦＬ（Ａ）およびフラッシュランプＦＬ（Ｂ）は属するフラッシュランプ群が異なるだけであって全く同一のフラッシュランプＦＬである。
【００４７】
コンデンサ９３ａには、電源ユニット９５ａによって所定の電圧が印加され、その印加電圧に応じた電荷が蓄積される。また、フラッシュランプＦＬ（Ａ）のトリガー電極９１にはトリガー回路９７ａからトリガー電圧を印加することができる。トリガー回路９７ａは、トリガー用電源、トランスおよびトリガースイッチ９８ａを備えている。トリガー装置９６からのトリガー信号を受けてトリガースイッチ９８ａが閉じると同時にフラッシュランプＦＬ（Ａ）のトリガー電極９１にトリガー電圧が印加される。
【００４８】
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９３ａに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではフラッシュランプＦＬ（Ａ）のガラス管９２内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路９７ａからフラッシュランプＦＬ（Ａ）のトリガー電極９１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９３ａに蓄えられた電荷がガラス管９２内の両端電極間の放電によって瞬時に流れ、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。フラッシュランプＦＬ（Ａ）の発光時間は長くても１秒以下であり、その発光出力の出力波形はコンデンサ９３ａ、コイル９４ａおよび電源ユニット９５ａを含む発光回路１９０ａによって規定される。より具体的には、フラッシュランプＦＬ（Ａ）の発光出力の出力波形は、コンデンサ９３ａの容量Ｃ１、コイル９４ａのインダクタンスＬ１および電源ユニット９５ａのコンデンサ９３ａに対する印加電圧Ｖ１によって規定される。
【００４９】
同様に、コンデンサ９３ｂには、電源ユニット９５ｂによって所定の電圧が印加され、その印加電圧に応じた電荷が蓄積される。フラッシュランプＦＬ（Ｂ）のトリガー電極９１にはトリガー回路９７ｂからトリガー電圧を印加することができる。トリガー回路９７ｂは、トリガー用電源、トランスおよびトリガースイッチ９８ｂを備えている。トリガー装置９６からのトリガー信号を受けてトリガースイッチ９８ｂが閉じると同時にフラッシュランプＦＬ（Ｂ）のトリガー電極９１にトリガー電圧が印加される。
【００５０】
上記と同様に、トリガー回路９７ｂからフラッシュランプＦＬ（Ｂ）のトリガー電極９１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９３ｂに蓄えられた電荷がフラッシュランプＦＬ（Ｂ）のガラス管９２内の両端電極間の放電によって瞬時に流れ、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。フラッシュランプＦＬ（Ｂ）の発光時間も長くて１秒以下であり、その発光出力の出力波形はコンデンサ９３ｂ、コイル９４ｂおよび電源ユニット９５ｂを含む発光回路１９０ｂによって規定される。より具体的には、フラッシュランプＦＬ（Ｂ）の発光出力の出力波形は、コンデンサ９３ｂの容量Ｃ２、コイル９４ｂのインダクタンスＬ２および電源ユニット９５ｂのコンデンサ９３ｂに対する印加電圧Ｖ２によって規定される。なお、コンデンサ９３ａとコンデンサ９３ｂとを特に区別しない場合には総称してコンデンサ９３と表記する。同様に、コイル９４ａ，９４ｂ、電源ユニット９５ａ，９５ｂ、トリガー回路９７ａ，９７ｂ、トリガースイッチ９８ａ，９８ｂ、および、発光回路１９０ａ，１９０ｂについても双方を特に区別しない場合には総称してそれぞれコイル９４、電源ユニット９５、トリガー回路９７、トリガースイッチ９８および発光回路１９０と表記する。
【００５１】
フラッシュランプ群Ａに属する１５本のフラッシュランプＦＬ（Ａ）のそれぞれについてコンデンサ９３ａ、コイル９４ａおよび電源ユニット９５ａを含む発光回路１９０ａが接続されている。よって、１５本のフラッシュランプＦＬ（Ａ）の発光出力の出力波形は全て同一となり、これがフラッシュランプ群Ａの出力波形となる。また、フラッシュランプ群Ｂに属する１５本のフラッシュランプＦＬ（Ｂ）のそれぞれについてコンデンサ９３ｂ、コイル９４ｂおよび電源ユニット９５ｂを含む発光回路１９０ｂが接続されている。よって、１５本のフラッシュランプＦＬ（Ｂ）の発光出力の出力波形は全て同一となり、これがフラッシュランプ群Ｂの出力波形となる。
【００５２】
フラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とは全く同一のランプであるものの、コンデンサ９３ａとコンデンサ９３ｂとでは規格が異なり、コイル９４ａとコイル９４ｂとでは規格が異なる。具体的には、コンデンサ９３ａの容量Ｃ１とコンデンサ９３ｂの容量Ｃ２とが異なり、コイル９４ａのインダクタンスＬ１とコイル９４ｂのインダクタンスＬ２とが異なる。また、電源ユニット９５ａの印加電圧Ｖ１と電源ユニット９５ｂの印加電圧Ｖ２とも異なる。従って、フラッシュランプ群Ａの発光出力の出力波形とフラッシュランプ群Ｂの発光出力の出力波形とでは相互に異なることとなる。
【００５３】
また、図７に示すように、熱処理装置１には所定のタイミングでトリガースイッチ９８ａおよびトリガースイッチ９８ｂを閉じてトリガー電極９１に高電圧を印加するためのトリガー装置９６およびディレイ回路９９が設けられている。トリガー装置９６は、トリガースイッチ９８ａ，９８ｂを閉じるためのトリガー信号を出力する。フラッシュランプＦＬ（Ａ）に対応するトリガースイッチ９８ａにはトリガー装置９６が直接接続されている。一方、フラッシュランプＦＬ（Ｂ）に対応するトリガースイッチ９８ｂにはディレイ回路９９を介してトリガー装置９６が接続されている。ディレイ回路９９の遅延時間としては任意のものを用いることができる。また、遅延時間をゼロにする場合にはディレイ回路９９を設けずにトリガースイッチ９８ｂをもトリガー装置９６に直接接続するようにしても良い。
【００５４】
トリガー装置９６からトリガー信号を出力すると、それを受けたトリガースイッチ９８ａおよびトリガースイッチ９８ｂが閉じる。このとき、ディレイ回路９９の遅延時間に応じてトリガー信号の受信タイミングが異なり、トリガースイッチ９８ａとトリガースイッチ９８ｂとの閉じるタイミングがずれる。例えば、ディレイ回路９９の遅延時間が３ミリ秒である場合には、トリガースイッチ９８ａよりもトリガースイッチ９８ｂが３ミリ秒遅れて閉じる。その結果、フラッシュランプＦＬ（Ａ）の発光タイミングとフラッシュランプＦＬ（Ｂ）の発光タイミングとが３ミリ秒異なることとなる。
【００５５】
なお、トリガー回路９７ａは１５本のフラッシュランプＦＬ（Ａ）に個別に設けられていても良いし、共通に設けられていても良い。同様に、トリガー回路９７ｂも１５本のフラッシュランプＦＬ（Ｂ）に個別に設けられていても良いし、共通に設けられていても良い。いずれであっても、１５本のフラッシュランプＦＬ（Ａ）は同時に発光することとなり、これがフラッシュランプ群Ａの発光タイミングとなる。また、１５本のフラッシュランプＦＬ（Ｂ）も同時に発光することとなり、これがフラッシュランプ群Ｂの発光タイミングとなる。従って、ディレイ回路９９を介在させることによって、フラッシュランプ群Ａの発光タイミングとフラッシュランプ群Ｂの発光タイミングとが相互に異なることとなる。
【００５６】
図１に戻り、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から出射された光を保持部７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梨地模様を呈する。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。
【００５７】
制御部３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。図８は、制御部３の構成を示すブロック図である。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ＣＰＵ３１、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ＲＯＭ３２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ３３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磁気ディスク３４をバスライン３９に接続して構成されている。
【００５８】
また、バスライン３９には、チャンバー６内にて保持部７を昇降させる保持部昇降機構４のモータ４０、チャンバー６内への処理ガスの給排を行うガスバルブ８２，８７、搬送開口部６６を開閉するゲートバルブ１８５、ホットプレート７１のゾーン７１１〜７１６への電力供給を行うプレート電源７９、フラッシュランプＦＬの電源ユニット９５ａ，９５ｂおよびトリガー装置９６等が電気的に接続されている。制御部３のＣＰＵ３１は、磁気ディスク３４に格納された制御用ソフトウェアを実行することにより、これらの各動作機構を制御して、半導体ウェハーＷの加熱処理を進行させる。
【００５９】
さらに、バスライン３９には、表示部３５および入力部３６が電気的に接続されている。表示部３５は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部３６は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部３５に表示された内容を確認しつつ入力部３６からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部３５と入力部３６とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。
【００６０】
上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５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、チャンバー６のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図１，図５参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。
【００６１】
次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体基板であり、添加された不純物の活性化が熱処理装置１による光照射加熱処理（アニール）により実行される。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することにより進行する。
【００６２】
まず、保持部７が図５に示す処理位置から図１に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図５に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図１に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。熱処理装置１における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図１に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端が保持部７を貫通して保持部７の上方に突出する。
【００６３】
次に、保持部７が受渡位置に下降したときに、ガスバルブ８２およびガスバルブ８７が開かれてチャンバー６の熱処理空間６５内に常温の窒素ガスが導入される。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、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介して半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入され、複数の支持ピン７０上に載置される。
【００６４】
半導体ウェハーＷの搬入時におけるチャンバー６への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされ、供給された窒素ガスはチャンバー６内においてガス導入バッファ８３から図２中に示す矢印ＡＲ４の方向へと流れ、図１に示す排出路８６およびガスバルブ８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、べローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。なお、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバー６には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスの供給量は半導体ウェハーＷの処理工程に合わせて様々に変更される。
【００６５】
半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されると、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖される。そして、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する。保持部７が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーＷは支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２の上面に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。
【００６６】
ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７６）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する。
【００６７】
この処理位置にて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度Ｔ１まで上昇する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。
【００６８】
約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてへの光照射が実行される。ここで、本実施形態においては、３０本のフラッシュランプＦＬを２つのフラッシュランプ群Ａ，Ｂに分割し、それらの発光出力の出力波形を異ならせるとともに発光タイミングを適宜設定するようにしている。以下、その具体的な技術内容について説明する。
【００６９】
上述したように、本実施形態においては、一列に配列された３０本のフラッシュランプＦＬを１５本のフラッシュランプＦＬ（Ａ）からなるフラッシュランプ群Ａと１５本のフラッシュランプＦＬ（Ｂ）からなるフラッシュランプ群Ｂとに２分割している。そして、異なる容量のコンデンサ９３、異なるインダクタンスのコイル９４を用いるととともに電源ユニット９５の印加電圧も異なるようにして、フラッシュランプ群Ａの発光出力の出力波形とフラッシュランプ群Ｂの発光出力の出力波形とが相違するようにしている。
【００７０】
図９は、フラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの発光出力の出力波形の一例を示す図である。図９（ａ）にはフラッシュランプ群Ａの発光出力の波形を示し、図９（ｂ）にはフラッシュランプ群Ｂの発光出力の波形を示している。各フラッシュランプＦＬの出力波形は図７に示す発光回路１９０によって規定され、より具体的には、コンデンサ９３の容量、コイル９４のインダクタンスおよび電源ユニット９５の印加電圧によって規定される。コンデンサ９３の容量をＣ、コイル９４のインダクタンスをＬ、電源ユニット９５の印加電圧をＶとすると、フラッシュランプＦＬから出射される光の総エネルギーはＣＶ2／２によって規定される。また、フラッシュランプＦＬの発光時間の長さは（ＬＣ）1/2に比例する。よって、定性的には、コンデンサ９３の容量が大きく、電源ユニット９５の印加電圧が大きいほどフラッシュランプＦＬからの発光出力が大きくなり、コイル９４のインダクタンスおよびコンデンサ９３の容量が大きいほど発光時間が長くなると言える。
【００７１】
本実施形態においては、コンデンサ９３ａの容量Ｃ１の方がコンデンサ９３ｂの容量Ｃ２よりも小さく、コイル９４ａのインダクタンスＬ１の方がコイル９４ｂのインダクタンスＬ２よりも大きい。また、電源ユニット９５ａの印加電圧Ｖ１の方が電源ユニット９５ｂの印加電圧Ｖ２よりも小さい。その結果、図９に示すように、フラッシュランプ群Ａの出力波形の最大発光出力Ｗ１（つまり出力波形のピークの高さ）の方がフラッシュランプ群Ｂの出力波形の最大発光出力Ｗ２よりも小さくなる。また、フラッシュランプ群Ａの出力波形の波長Ｔ１（つまり発光時間）はフラッシュランプ群Ｂの出力波形の波長Ｔ２よりも長くなる。
【００７２】
このように出力波形の異なる２つのフラッシュランプ群Ａ，Ｂの発光タイミングを適宜設定することによって３０本のフラッシュランプＦＬ全体としての発光出力の出力波形を様々に調整することができる。フラッシュランプ群Ａの発光タイミングとフラッシュランプ群Ｂの発光タイミングとのずれはディレイ回路９９の遅延時間によって規定される。すなわち、フラッシュランプ群Ａが発光した後、ディレイ回路９９の遅延時間だけ遅れてフラッシュランプ群Ｂが発光することとなる。
【００７３】
ディレイ回路９９の遅延時間によってフラッシュランプ群Ａの発光タイミングとフラッシュランプ群Ｂの発光タイミングとのずれを変化させたときの３０本のフラッシュランプＦＬ全体の出力波形例を図１０から図１３に示す。まず、図１０は、フラッシュランプ群Ａとフラッシュランプ群Ｂとを同時に発光させた場合のフラッシュランプＦＬ全体の出力波形の例である。なお、図１０の点線はフラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの発光出力を重ね合わせたものである。
【００７４】
ディレイ回路９９の遅延時間をゼロに設定、或いはディレイ回路９９そのものを設けなかった場合には、トリガー装置９６からのトリガー信号がトリガースイッチ９８ａ，９８ｂの双方に同時に伝達されて、フラッシュランプＦＬ（Ａ）およびフラッシュランプＦＬ（Ｂ）のトリガー電極９１に同時に高電圧が印加される。よって、フラッシュランプ群Ａとフラッシュランプ群Ｂとが同時に発光する。但し、フラッシュランプ群Ｂの方がフラッシュランプ群Ａよりも発光時間が短いため、先に発光が終了する。
【００７５】
図６に示すように、フラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とは交互に配列されて均一に分散配置されている。従って、３０本のフラッシュランプＦＬの配列平面と処理位置の半導体ウェハーＷとが所定の距離以上離れていれば、半導体ウェハーＷの表面においてはフラッシュランプ群Ａの光照射とフラッシュランプ群Ｂの光照射とが重ね合わされて３０本のフラッシュランプＦＬ全体の発光出力は図１０に示すようなものとなる。これは半導体ウェハーＷの表面における３０本のフラッシュランプＦＬ全体の発光出力であるとともに、半導体ウェハーＷが受ける光の照射強度でもある。
【００７６】
同時に発光したフラッシュランプ群Ａの光照射とフラッシュランプ群Ｂの光照射とが重ね合わされた結果、３０本のフラッシュランプＦＬ全体から半導体ウェハーＷに照射する光の発光出力の出力波形は図１０にて示すような変則的なものとなる。すなわち、高い発光出力のピークを有する出力波形の第１段階に引き続いて比較的弱い発光出力を持続させる出力波形の第２段階が形成される。
【００７７】
次に、図１１は、フラッシュランプ群Ｂの発光をフラッシュランプ群Ａの発光からτ１だけ遅らせた場合のフラッシュランプＦＬ全体の出力波形の例である。なお、図１１の点線は上記と同じくフラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの発光出力を重ね合わせたものである。τ１は、フラッシュランプ群Ａの出力波形の終端とフラッシュランプ群Ｂの出力波形の終端とが概ね一致する遅延時間である。ディレイ回路９９の遅延時間をτ１とすれば、フラッシュランプ群Ｂの発光開始がフラッシュランプ群Ａの発光開始からτ１だけ遅れるとともに、ほぼ同時にフラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの発光が終了する。すなわち、フラッシュランプ群Ｂはフラッシュランプ群Ａから遅れて発光するものの、フラッシュランプ群Ａの出力波形の発光時間とフラッシュランプ群Ｂの出力波形の発光時間とは重なる。より厳密には、フラッシュランプ群Ｂの出力波形の発光時間はフラッシュランプ群Ａの出力波形の発光時間に包含される。その結果、３０本のフラッシュランプＦＬ全体の発光出力は図１１に示すようなものとなる。
【００７８】
先に発光したフラッシュランプ群Ａの光照射とτ１だけ遅れて発光したフラッシュランプ群Ｂの光照射とが重ね合わされた結果、３０本のフラッシュランプＦＬ全体から半導体ウェハーＷに照射する光の発光出力の出力波形は図１１にて示すような変則的なものとなる。すなわち、比較的弱い発光出力を持続させる出力波形の第１段階に引き続いてそれよりも高い発光出力のピークを有する出力波形の第２段階が形成される。
【００７９】
次に、図１２は、フラッシュランプ群Ｂの発光をフラッシュランプ群Ａの発光からτ２だけ遅らせた場合のフラッシュランプＦＬ全体の出力波形の例である。この遅延時間τ２は図１１のτ１よりも大きいがフラッシュランプ群Ａの出力波形の波長Ｔ１よりは小さい。従って、フラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの双方の出力波形は一部重なるものの、フラッシュランプ群Ｂの出力波形の終端はフラッシュランプ群Ａの出力波形の終端よりも遅れる。ディレイ回路９９の遅延時間をτ２とすれば、フラッシュランプ群Ｂの発光開始がフラッシュランプ群Ａの発光開始からτ２だけ遅れ、フラッシュランプ群Ｂの発光終了もフラッシュランプ群Ａの発光終了から遅れる。すなわち、３０本のフラッシュランプＦＬ全体の発光出力は図１２にて示すようなものとなる。なお、図１２の点線は上記と同じくフラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの発光出力を重ね合わせたものである。
【００８０】
さらに、図１３は、フラッシュランプ群Ｂの発光をフラッシュランプ群Ａの発光からτ３だけ遅らせた場合のフラッシュランプＦＬ全体の出力波形の例である。この遅延時間τ３は図１２のτ２よりもさらに大きく、フラッシュランプ群Ａの出力波形の波長Ｔ１よりも大きい。従って、フラッシュランプ群Ａおよびフラッシュランプ群Ｂの双方の出力波形は全く重ならず、フラッシュランプ群Ｂの出力波形の先端がフラッシュランプ群Ａの終端よりも遅れる。ディレイ回路９９の遅延時間をτ３とすれば、フラッシュランプ群Ｂの発光開始がフラッシュランプ群Ａの発光開始からτ３だけ遅れ、フラッシュランプ群Ａの発光が終了した後にフラッシュランプ群Ｂが発光する。すなわち、３０本のフラッシュランプＦＬ全体の発光出力は図１３にて示すようなものとなる。
【００８１】
３０本のフラッシュランプＦＬ全体から半導体ウェハーＷに照射する光の発光出力の出力波形が図１０から図１３のいずれであったとしても、半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに添加された不純物が活性化された後、急速に下降する。半導体ウェハーＷの表面温度は極めて短時間で昇降するため、半導体ウェハーＷに添加された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。
【００８２】
また、フラッシュランプＦＬからの光照射を行う前に保持部７により半導体ウェハーＷを予備加熱しておくことにより、半導体ウェハーＷの表面温度を処理温度Ｔ２まで速やかに上昇させることができる。
【００８３】
光照射加熱処理が終了し、処理位置における約１０秒間の待機の後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降し、半導体ウェハーＷが保持部７から支持ピン７０へと渡される。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、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの光照射加熱処理が完了する。
【００８４】
既述のように、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスがチャンバー６に継続的に供給されており、その供給量は、保持部７が処理位置に位置するときには約３０リットル／分とされ、保持部７が処理位置以外の位置に位置するときには約４０リットル／分とされる。
【００８５】
本実施形態においては、３０本のフラッシュランプＦＬを２つのフラッシュランプ群Ａ，Ｂに分割し、それらの発光出力の出力波形を異ならせるとともに発光タイミングを適宜設定するようにしている。各フラッシュランプＦＬの出力波形は、コンデンサ９３の容量、コイル９４のインダクタンスおよび電源ユニット９５の印加電圧によって規定される。従って、異なる容量のコンデンサ９３および異なるインダクタンスのコイル９４を用いるとともに、電源ユニット９５の印加電圧を異ならせるようにすれば、フラッシュランプ群Ａの発光出力の出力波形とフラッシュランプ群Ｂの発光出力の出力波形とを異ならせることができる。また、コンデンサ９３の容量、コイル９４のインダクタンスおよび電源ユニット９５の印加電圧を調整することによってフラッシュランプ群Ａ，Ｂそれぞれの発光出力の出力波形を適宜に設定することができる。但し、フラッシュランプ群Ａ，Ｂそれぞれの発光出力の出力波形自体は単調に増加して減少する単純なものである。
【００８６】
そして、異なる２つの適当な出力波形が設定された２つのフラッシュランプ群Ａ，Ｂの発光タイミングを適宜に設定することにより、複数のフラッシュランプＦＬの全体から半導体ウェハーＷに照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる。その結果、例えば、フラッシュ加熱時のウェハー割れを防止する出力波形、エネルギー効率を向上させる出力波形、或いは、イオンの活性化および欠陥回復を両立する出力波形など、目的に応じた出力波形を適切に設定することができる。
【００８７】
また、図７に示すように、フラッシュランプＦＬの発光回路は受動素子であるコンデンサ９３およびコイル９４と電源ユニット９５とで構成された受動回路であり、高価なトランジスタなどを用いていない。目的に応じた最適な出力波形が一端定まれば、それに必要な容量のコンデンサ９３、インダクタンスのコイル９４および印加電圧の電源ユニット９５を用いて図７の回路を構成するだけでその出力波形を実現することができ、装置構成を安価なものとすることができる。
【００８８】
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、上記実施形態においては、コンデンサ９３の容量、コイル９４のインダクタンスおよび電源ユニット９５の印加電圧の全てパラメータをフラッシュランプ群Ａとフラッシュランプ群Ｂとで異なるようにしていたが、これら３つからなる群より選択された少なくとも１つのパラメータをフラッシュランプ群Ａとフラッシュランプ群Ｂとで異ならせて発光出力の出力波形が異なるようにしても良い。例えば、コイル９４のインダクタンスのみを異なるようにしてもフラッシュランプ群Ａとフラッシュランプ群Ｂとでは出力波形の波長が異なる。また、コンデンサ９３の容量のみを異ならせるようにしても良いし、コンデンサ９３の容量および電源ユニット９５の印加電圧の２つのパラメータを異ならせるようにしても良い。
【００８９】
また、フラッシュランプ群Ａ，Ｂそれぞれの発光出力の出力波形は図９（ａ）（ｂ）の例に限定されるものではなく、コンデンサ９３の容量、コイル９４のインダクタンスおよび電源ユニット９５の印加電圧を適宜設定することによって種々の形態とすることが可能である。また、フラッシュランプ群Ａ，Ｂの発光タイミングのずれも上記の４パターンに限定されるものではなく、任意の遅延時間とすることができる。上記実施形態とは逆にフラッシュランプ群Ａの発光タイミングをフラッシュランプ群Ｂの発光タイミングよりも遅らすようにしても良い。そして、フラッシュランプ群Ａ，Ｂそれぞれの出力波形を異ならせるとともに、それらの発光タイミングを調整することによって複数のフラッシュランプＦＬの全体から半導体ウェハーＷに照射する光の発光出力の出力波形を自由に調整することができる。
【００９０】
また、上記実施形態においては、フラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とを交互に一列に配列するようにしていたが、これを図１４に示すような二段配列としても良い。図１４に示すように、上段にフラッシュランプＦＬ（Ａ）の並びを配設するとともに、下段にフラッシュランプＦＬ（Ｂ）の並びを配設している。よって、上段がフラッシュランプ群Ａであり、下段がフラッシュランプ群Ｂとなる。なお、上記実施形態と同様に、フラッシュランプＦＬ（Ａ）およびフラッシュランプＦＬ（Ｂ）は属するフラッシュランプ群が異なるだけであって全く同一のフラッシュランプＦＬである。
【００９１】
また、上段のフラッシュランプ群Ａと下段のフラッシュランプ群Ｂとが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各フラッシュランプＦＬ（Ａ）の長手方向と下段の各フラッシュランプＦＬ（Ｂ）の長手方向とが直交するように配設されている。
【００９２】
図１４のような配列としても、複数のフラッシュランプＦＬ全体の配置構成において、フラッシュランプ群Ａに属するフラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプ群Ｂに属するフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とは均一に分散配置されている。よって、複数のフラッシュランプＦＬと半導体ウェハーＷとが所定の距離以上離れていれば、半導体ウェハーＷの表面においてはフラッシュランプ群Ａの光照射とフラッシュランプ群Ｂの光照射とが均一に重ね合わせられる。図６および図１４以外の配列であったとしても、複数のフラッシュランプＦＬの全体配置構成においてフラッシュランプＦＬ（Ａ）とフラッシュランプＦＬ（Ｂ）とが均一に分散配置されている配列であれば良い。
【００９３】
また、上記実施形態においては、ディレイ回路９９を用いてフラッシュランプ群Ａの発光タイミングとフラッシュランプ群Ｂの発光タイミングとをずらすようにしていたが、これに限定されるものではなく、例えばコンピュータを用いてトリガースイッチ９８ａ，９８ｂの開閉タイミングを所定間隔だけずらすようにしても良い。このような制御を行うコンピュータとして制御部３を用いるようにしても良い。
【００９４】
また、上記実施形態においては、保持部７のホットプレート７１によって半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに代えてチャンバー６の下部にハロゲンランプを備え、そのハロゲンランプによって半導体ウェハーＷの予備加熱を行い、フラッシュランプＦＬからの光照射を行うようにしても良い。
【００９５】
また、上記実施形態においては、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。
【００９６】
また、複数のフラッシュランプＦＬの分割数も２分割に限定されるものではなく、３分割以上としても良い。この場合、分割した複数のフラッシュランプ群のそれぞれの出力波形を相互に異ならせるとともに、複数のフラッシュランプ群の発光タイミングも適宜相互に異ならせることによって複数のフラッシュランプＦＬ全体からの発光出力の出力波形を自由に調整することができる。
【００９７】
また、上記実施形態においては、ガラス管９２の外周面上に付設されたトリガー電極９１に高電圧を印加するいわゆる外部トリガー方式としていたが、これに代えてコイル９４とは別にフラッシュランプＦＬに直列に接続したコイルにトリガー起電力を発生させるいわゆる内部トリガー方式を用いるようにしても良い。
【００９８】
また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板であっても良い。
【符号の説明】
【００９９】
１  熱処理装置
３  制御部
４  保持部昇降機構
５  ランプハウス
６  チャンバー
７  保持部
６５  熱処理空間
７１  ホットプレート
７２  サセプタ
９１  トリガー電極
９２  ガラス管
９３ａ，９３ｂ  コンデンサ
９４ａ，９４ｂ  コイル
９５ａ，９５ｂ  電源ユニット
９６  トリガー装置
９７ａ，９７ｂ  トリガー回路
９８ａ，９８ｂ  トリガースイッチ
９９  ディレイ回路
１９０ａ，１９０ｂ  発光回路
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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