(57)【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、
基板を収容するチャンバーと、
基板の平面サイズよりも大きな平面サイズを有し、前記チャンバー内にて基板を載置して水平姿勢に保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された基板の上方から閃光を照射する第１光照射手段と、
前記保持部材に保持された基板の下方から光を照射して予備加熱する第２光照射手段と、
前記保持部材に保持された基板の斜め下方であって当該基板と平面視で重ならない位置に設けられ、前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光の強度を測定して当該基板の温度を測定する放射温度計と、
前記第２光照射手段から照射された光を遮光するシャッター部材と、
前記第２光照射手段と前記保持部材との間の遮光位置に前記シャッター部材を挿脱するシャッター駆動手段と、
を備え、
前記保持部材には上下に貫通して開口部が穿設され、
前記放射温度計は、前記保持部材と前記遮光位置との間の高さ位置に設けられ、前記開口部を介して前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光を受光するとともに、前記遮光位置に前記シャッター部材が挿入されているときに基板の温度を測定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
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、
基板を収容するチャンバーと、
基板の平面サイズよりも大きな平面サイズを有し、前記チャンバー内にて基板を載置して水平姿勢に保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された基板の上方から閃光を照射する第１光照射手段と、
前記保持部材に保持された基板の下方から光を照射して予備加熱する第２光照射手段と、
前記保持部材よりも下の高さ位置に設けられ、前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光の強度を測定して当該基板の温度を測定する放射温度計と、
前記第２光照射手段から照射された光を遮光するシャッター部材と、
前記第２光照射手段と前記保持部材との間の遮光位置に前記シャッター部材を挿脱するシャッター駆動手段と、
を備え、
前記保持部材には上下に貫通して開口部が穿設され、
前記放射温度計は、前記保持部材と前記遮光位置との間の高さ位置に設けられ、前記開口部を介して前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光を受光するとともに、前記遮光位置に前記シャッター部材が挿入されているときに基板の温度を測定す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に記載の熱処理装置において、
前記第１光照射手段はフラッシュランプを備え、
前記第２光照射手段はハロゲンランプを備え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閃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（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている。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閃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、数ミリセカンド以下の極めて短時間の閃光照射であれば、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。
【０００５】
このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置として、特許文献１，２には、半導体ウェハーの表面側にフラッシュランプ等のパルス発光ランプを配置し、裏面側にハロゲンランプ等の連続点灯ランプを配置し、それらの組み合わせによって所望の熱処理を行うものが開示されている。特許文献１，２に開示の熱処理装置においては、ハロゲンランプ等によって半導体ウェハーをある程度の温度まで予備加熱し、その後フラッシュランプからのパルス加熱によって所望の処理温度にまで昇温している。また、特許文献３には、半導体ウェハーをホットプレートに載置して所定の温度まで予備加熱し、その後フラッシュランプからの閃光照射によって所望の処理温度にまで昇温する装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２５８９２８号公報
【特許文献２】特表２００５−５２７９７２号公報
【特許文献３】特開２００７−５５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱処理装置においては、処理中の半導体ウェハーの温度を測定することが必要となる。特許文献３に開示される装置では、ホットプレートの内部に熱電対を設け、その熱電対にて計測されたプレート温度をもって半導体ウェハーの温度としている。これは、ホットプレートに載置された半導体ウェハーの温度をプレート温度とほぼ等しいとみなしてウェハー温度を間接的に測定する手法であり、半導体ウェハーの温度を直接測定するものではない。
【０００８】
一方、ハロゲンランプとフラッシュランプとの組み合わせによって熱処理を行う特許文献１，２に開示の装置においては、ホットプレートを使用していないため、プレート温度を計測するという上述の間接的な温度測定手法を採用することはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光照射によって加熱される基板の温度を直接かつ正確に測定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、基板を収容するチャンバーと、基板の平面サイズよりも大きな平面サイズを有し、前記チャンバー内にて基板を載置して水平姿勢に保持する保持部材と、前記保持部材に保持された基板の上方から閃光を照射する第１光照射手段と、前記保持部材に保持された基板の下方から光を照射して予備加熱する第２光照射手段と、前記保持部材に保持された基板の斜め下方であって当該基板と平面視で重ならない位置に設けられ、前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光の強度を測定して当該基板の温度を測定する放射温度計と、前記第２光照射手段から照射された光を遮光するシャッター部材と、前記第２光照射手段と前記保持部材との間の遮光位置に前記シャッター部材を挿脱するシャッター駆動手段と、を備え、前記保持部材には上下に貫通して開口部が穿設され、前記放射温度計は、前記保持部材と前記遮光位置との間の高さ位置に設けられ、前記開口部を介して前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光を受光するとともに、前記遮光位置に前記シャッター部材が挿入されているときに基板の温度を測定することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２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、基板を収容するチャンバーと、基板の平面サイズよりも大きな平面サイズを有し、前記チャンバー内にて基板を載置して水平姿勢に保持する保持部材と、前記保持部材に保持された基板の上方から閃光を照射する第１光照射手段と、前記保持部材に保持された基板の下方から光を照射して予備加熱する第２光照射手段と、前記保持部材よりも下の高さ位置に設けられ、前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光の強度を測定して当該基板の温度を測定する放射温度計と、前記第２光照射手段から照射された光を遮光するシャッター部材と、前記第２光照射手段と前記保持部材との間の遮光位置に前記シャッター部材を挿脱するシャッター駆動手段と、を備え、前記保持部材には上下に貫通して開口部が穿設され、前記放射温度計は、前記保持部材と前記遮光位置との間の高さ位置に設けられ、前記開口部を介して前記保持部材に保持された基板の下面から放射される赤外光を受光するとともに、前記遮光位置に前記シャッター部材が挿入されているときに基板の温度を測定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または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記第１光照射手段はフラッシュランプを備え、前記第２光照射手段はハロゲンランプを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１から請求項３の発明によれば、保持部材に穿設された開口部を介して基板の下面から放射された赤外光を受光し、その強度を測定して基板の温度を測定するため、光照射によって加熱される基板の温度を直接かつ正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す側断面図である。本実施形態の熱処理装置１は、基板としてφ３００ｍｍの円板形状の半導体ウェハーＷに閃光（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。
【００１９】
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、シャッター機構２と、を備える。チャンバー６の上側にフラッシュ加熱部５が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部４が設けられている。また、熱処理装置１は、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と装置外部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。さらに、熱処理装置１は、シャッター機構２、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６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。
【００２０】
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。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、フラッシュ加熱部５から出射された光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、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、ハロゲン加熱部４からの光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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、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、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。
【００２３】
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。また、反射リング６８，６９の内周面は電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。
【００２４】
また、チャンバー側部６１には、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（炉口）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を閉鎖するとチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
【００２５】
また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ２））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は窒素ガス供給源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、窒素ガス供給源８５から緩衝空間８２に窒素ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した窒素ガスは、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。
【００２６】
一方、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は排気部９０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、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、窒素ガス供給源８５および排気部９０は、熱処理装置１に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１が設置される工場のユーティリティであっても良い。
【００２７】
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９１が接続されている。ガス排気管９１はバルブ９２を介して排気部９０に接続されている。バルブ９２を開放することによって、搬送開口部６６を介してチャンバー６内の気体が排気される。
【００２８】
図２は、保持部７の斜視図である。保持部７は、サセプタ７０および保持プレート７４を備えて構成される。サセプタ７０は、石英により形成され、円環形状のリング部７１に複数の爪部７２（本実施形態では４本）を立設して構成される。図３は、保持プレート７４の平面図である。保持プレート７４は石英にて形成された円形の平板状部材である。保持プレート７４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７４は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。保持プレート７４の上面には複数個のバンプ７５が立設されている。本実施形態においては、保持プレート７４の外周円と同心円の周上に沿って６０°毎に計６本のバンプ７５が立設されている。６本のバンプ７５を配置した円の径（対向するバンプ７５間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、本実施形態ではφ２８０ｍｍである。それぞれのバンプ７５は石英にて形成された支持ピンである。
【００２９】
また、保持プレート７４の上面には、６本のバンプ７５と同心円状に複数個（本実施形態では５個）のガイドピン７６が立設されている。５個のガイドピン７６を配置した円の径は半導体ウェハーＷの径よりも若干大きい。各ガイドピン７６は石英にて形成されている。なお、これら複数個のガイドピン７６に代えて上側に向けて拡がるように水平面と所定の角度をなすテーパ面が形成された円環状部材を設けるようにしても良い。
【００３０】
リング部７１が凹部６２の底面に載置されることによって、サセプタ７０がチャンバー６に装着される。そして、保持プレート７４はチャンバー６に装着されたサセプタ７０の爪部７２に載置される。チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷはサセプタ７０に保持された保持プレート７４の上に水平姿勢にて載置される。
【００３１】
図４は、保持プレート７４に半導体ウェハーＷが載置されたときのバンプ７５近傍を拡大した図である。サセプタ７０の各爪部７２には支持棒７３が立設されている。支持棒７３の上端部が保持プレート７４の下面に穿設された凹部に嵌合することによって、保持プレート７４が位置ずれすることなくサセプタ７０に保持される。
【００３２】
また、バンプ７５およびガイドピン７６も保持プレート７４の上面に穿設された凹部に嵌着されて立設されている。保持プレート７４の上面に立設されたバンプ７５およびガイドピン７６の上端は当該上面から突出する。半導体ウェハーＷは保持プレート７４に立設された複数のバンプ７５によって点接触にて支持されて保持プレート７４上に載置される。バンプ７５の上端の高さ位置から保持プレート７４の上面までの距離は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下（本実施形態では１ｍｍ）である。従って、半導体ウェハーＷは複数のバンプ７５によって保持プレート７４の上面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の間隔を隔てて支持されることとなる。また、ガイドピン７６の上端の高さ位置はバンプ７５の上端よりも高く、複数のガイドピン７６によって半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれが防止される。なお、バンプ７５およびガイドピン７６を保持プレート７４と一体に加工するようにしても良い。
【００３３】
また、ガイドピン７６に代えて上記テーパ面が形成された円環状部材を設けた場合には、当該円環状部材によって半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれが防止される。そして、保持プレート７４の上面のうち少なくとも複数のバンプ７５に支持された半導体ウェハーＷに対向する領域は平面となる。この場合、半導体ウェハーＷは複数のバンプ７５によって保持プレート７４の当該平面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の間隔を隔てて支持されることとなる。
【００３４】
また、図２および図３に示すように、保持プレート７４には、上下に貫通して開口部７８および切り欠き部７７が形成されている。切り欠き部７７は、熱電対を使用した接触式温度計１３０のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部７８は、放射温度計１２０が保持プレート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。放射温度計１２０および接触式温度計１３０による半導体ウェハーＷの温度測定についてはさらに後述する。
【００３５】
図５は、移載機構１０の平面図である。また、図６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５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５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。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。
【００３６】
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が保持プレート７４に穿設された貫通孔７９（図２，３参照）を通過し、リフトピン１２の上端が保持プレート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、サセプタ７０のリング部７１の直上である。リング部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。
【００３７】
図１に戻り、チャンバー６の上方に設けられたフラッシュ加熱部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、フラッシュ加熱部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。フラッシュ加熱部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。フラッシュ加熱部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に閃光を照射する。
【００３８】
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。
【００３９】
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１０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。
【００４０】
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。
【００４１】
チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４の内部には複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬが内蔵されている。複数のハロゲンランプＨＬはチャンバー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。図７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。
【００４２】
また、図７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端部側の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
また、図１に示すように、熱処理装置１は、ハロゲン加熱部４およびチャンバー６の側方にシャッター機構２を備える。シャッター機構２は、シャッター板２１およびスライド駆動機構２２を備える。シャッター板２１は、ハロゲン光に対して不透明な板であり、例えばチタン（Ｔｉ）にて形成されている。スライド駆動機構２２は、シャッター板２１を水平方向に沿ってスライド移動させ、ハロゲン加熱部４と保持部７との間の遮光位置にシャッター板２１を挿脱する。スライド駆動機構２２がシャッター板２１を前進させると、チャンバー６とハロゲン加熱部４との間の遮光位置（図１の二点鎖線位置）にシャッター板２１が挿入され、下側チャンバー窓６４と複数のハロゲンランプＨＬとが遮断される。これによって、複数のハロゲンランプＨＬから熱処理空間６５の保持部７へと向かう光は遮光される。逆に、スライド駆動機構２２がシャッター板２１を後退させると、チャンバー６とハロゲン加熱部４との間の遮光位置からシャッター板２１が退出して下側チャンバー窓６４の下方が開放される。
【００４６】
また、上述のように、チャンバー６の内部には、保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定するための放射温度計１２０および接触式温度計１３０が設けられている。図８は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの温度測定機構を模式的に示す図である。
【００４７】
放射温度計１２０は、保持部７の保持プレート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放射光（赤外光）の強度（エネルギー量）を測定して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。具体的には、放射温度計１２０は、図示を省略する集光レンズおよび赤外線センサを内蔵し、保持プレート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受光して電気信号として出力する。放射温度計１２０から出力された電気信号は検出器１２１によって温度を示す信号に変換されて制御部３に伝達される。
【００４８】
放射温度計１２０は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの斜め下方であって当該半導体ウェハーＷと平面視で重ならない位置に設けられている。具体的には、保持部７に保持された半導体ウェハーＷよりも下方の凹部６２に放射温度計１２０は設置されている。よって、放射温度計１２０の高さ位置はシャッター板２１の遮光位置と保持部７との間である。なお、放射温度計１２０の一部または全部が凹部６２を形成するチャンバー側部６１に埋設されていても良い。
【００４９】
また、放射温度計１２０は、赤外線を集光する集光レンズの光軸１２２が水平面に対して所定角度傾斜するように設置されている。集光レンズの光軸１２２の水平面に対する傾斜角度は０°より大きく９０°未満である。半導体ウェハーＷからの赤外線を効率良く集光するためには水平面に対する光軸１２２の傾斜角度が大きい方が好ましいのであるが、放射温度計１２０が半導体ウェハーＷと平面視で重ならないようにしつつ傾斜角度を大きくするためにはチャンバー６の高さ方向サイズを顕著に大きくせざるを得ない。このため、チャンバー６の高さ方向サイズの範囲内にて水平面に対する光軸１２２の傾斜角度がなるべく大きくなる位置に放射温度計１２０を設けるのが好ましい。
【００５０】
また、放射温度計１２０の光軸１２２は保持プレート７４の開口部７８を通って半導体ウェハーＷと交差する。すなわち、放射温度計１２０は、保持プレート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赤外光を保持プレート７４の開口部７８を介して受光して温度測定を行う。このため、開口部７８の形状は、放射温度計１２０の集光レンズの視野を覆うものが好ましく、本実施形態では放射温度計１２０を保持プレート７４の斜め下方に設けているため、図２，３に示すような長穴形状としている。
【００５１】
一方、接触式温度計１３０は、図示を省略する熱電対を内蔵しており、保持部７の保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの下面周縁部に接触して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。接触式温度計１３０の先端は保持プレート７４の切り欠き部７７を通って保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの下面に接触する。これによって接触式温度計１３０の熱電対に発生した起電力の電圧が検出器１３１によって温度を示す信号に変換されて制御部３に伝達される。なお、接触式温度計１３０は、チャンバー側部６１から突設して設ければ良い。
【００５２】
また、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。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磁気ディスクを備えている。
【００５３】
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加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー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、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、ハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部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、フラッシュ加熱部５および上側チャンバー窓６３を冷却する。
【００５４】
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簡単に説明する。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によるフラッシュ加熱処理により実行される。図９は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。以下に示す半導体ウェハーＷ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って実行される。
【００５５】
まず、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８９，９２が開放されてチャンバー６内に対する給排気が開始される（ステップＳ１）。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からチャンバー６内の気体が排気される。これにより、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。
【００５６】
また、バルブ９２が開放されることによって、搬送開口部６６からもチャンバー６内の気体が排気されるとともに、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熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は図９の処理ステップに応じて適宜変更される。
【００５７】
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を介してイオン注入後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される（ステップＳ２）。搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。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を通って保持プレート７４の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。
【００５８】
半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、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の保持プレート７４に受け渡されて水平姿勢に保持される。保持プレート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。
【００５９】
図１０は、半導体ウェハーＷを保持した保持プレート７４を示す図である。半導体ウェハーＷは６本のバンプ７５によって点接触にて支持され、保持プレート７４の上面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の間隔ｔを隔てて保持される。本実施形態の間隔ｔは１ｍｍである。また、複数のバンプ７５のそれぞれは半導体ウェハーＷのデバイス形成領域ＰＡよりも端縁部側にて半導体ウェハーＷを支持する。すなわち、デバイスパターンは半導体ウェハーＷの全面に形成されるものではなく、端縁部近傍には形成されない。保持プレート７４の複数のバンプ７５は、そのようなデバイスパターンが形成されていない領域に接触して半導体ウェハーＷを保持するのである。
【００６０】
図９に戻り、半導体ウェハーＷが保持部７の保持プレート７４に載置されて保持された後、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（ステップＳ３）。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および保持プレート７４を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。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、放射温度計１２０は、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位置に設けられているため、ハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷに照射された光が放射温度計１２０によって遮られることはない。また、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による予備加熱の障害となることは無い。
【００６１】
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、ハロゲン加熱部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の面内温度分布をより均一なものとすることができる。
【００６２】
さらに、チャンバー側部６１に装着された反射リング６９の内周面は鏡面とされているため、この反射リング６９の内周面によって半導体ウェハーＷの周縁部に向けて反射する光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布をより均一なものとすることができる。
【００６３】
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の温度が接触式温度計１３０によって測定されている。すなわち、熱電対を内蔵する接触式温度計１３０が保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面に保持プレート７４の切り欠き部７７を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。接触式温度計１３０によって測定された半導体ウェハーＷの温度は検出器１３１から制御部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する（ステップＳ４）。なお、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを昇温するときには、放射温度計１２０による温度測定は行わない。これは、ハロゲンランプＨＬから照射されるハロゲン光が放射温度計１２０に外乱光として入射し、正確な温度測定ができないためである。
【００６４】
本実施の形態においては、予備加熱温度Ｔ１は８００℃とされる。そして、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したことが接触式温度計１３０によって検知されたら直ちにステップＳ５に進んでフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される。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熱処理空間６５内の保持部７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熱処理空間６５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。フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからの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。
【００６５】
すなわち、フラッシュ加熱部５のフラッシュランプ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ミリ秒ないし１０ミリ秒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からの閃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、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１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。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。
【００６６】
また、本実施形態の熱処理装置１は、ハロゲンランプＨＬによって半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１（８００℃）にまで予備加熱してからフラッシュランプＦＬからの閃光照射によってフラッシュ加熱を行っている。半導体ウェハーＷの温度が６００℃以上になると添加された不純物の熱拡散が生じる可能性があるが、ハロゲンランプＨＬは比較的急速に半導体ウェハーＷを８００℃まで昇温することができるため、添加不純物の拡散を最小限に抑制することができる。また、半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１にまで昇温してからフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行うことにより、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。さらに、予備加熱温度Ｔ１から処理温度Ｔ２までのフラッシュ加熱による昇温幅が比較的小さいため、フラッシュランプＦＬから照射する閃光のエネルギーを比較的小さくすることができ、その結果フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。
【００６７】
フラッシュ加熱が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯し、半導体ウェハーＷの降温が開始される（ステップＳ６）。また、ハロゲンランプＨＬが消灯するのと同時に、シャッター機構２がシャッター板２１をハロゲン加熱部４とチャンバー６との間の遮光位置に挿入する（ステップＳ７）。ハロゲンランプＨＬが消灯しても、すぐにフィラメントや管壁の温度が低下するものではなく、暫時高温のフィラメントおよび管壁から輻射熱が放射され続け、これが半導体ウェハーＷの降温を妨げる。シャッター板２１が挿入されることによって、消灯直後のハロゲンランプＨＬから熱処理空間６５に放射される輻射熱が遮断されることとなり、半導体ウェハーＷの降温速度を高めることができる。
【００６８】
また、シャッター板２１が遮光位置に挿入された時点で放射温度計１２０による温度測定を開始する。すなわち、放射温度計１２０が保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面から保持プレート７４の開口部７８を介して放射された赤外光の強度を測定して降温中の半導体ウェハーＷの温度を測定する。放射温度計１２０によって測定された半導体ウェハーＷの温度は検出器１２１から制御部３に伝達される。
【００６９】
消灯直後の高温のハロゲンランプＨＬからは多少の放射光が放射され続けるのであるが、放射温度計１２０はシャッター板２１が遮光位置に挿入されているときに半導体ウェハーＷの温度測定を行うため、ハロゲンランプＨＬからチャンバー６内の熱処理空間６５へと向かう放射光は遮光される。従って、遮光位置と保持部７との間の高さ位置に設置された放射温度計１２０は、外乱光の影響を受けることなく、保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。
【００７０】
また、放射温度計１２０は、半導体ウェハーＷから放射される赤外光を保持プレート７４の開口部７８を介して受光している。すなわち、放射温度計１２０の視野からは石英が除かれており、放射温度計１２０は半導体ウェハーＷの下面を直接測定することができる。このため、放射温度計１２０は、保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。
【００７１】
制御部３は、放射温度計１２０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する（ステップＳ８）。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が保持プレート７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷを保持プレート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上に載置された半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットにより搬出され（ステップＳ９）、熱処理装置１における半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理が完了する。
【００７２】
ところで、上記の熱処理工程において、フラッシュランプＦＬからの閃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１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで上昇する一方、その瞬間の裏面温度は予備加熱温度Ｔ１からさほどには上昇しない。このため、ウェハー表面側のみに急激な熱膨張が生じ、半導体ウェハーＷに上面を凸面とするように反ろうとする応力が作用する。次に瞬間には、半導体ウェハーＷの表面温度が急速に下降する一方、表面から裏面への熱伝導により裏面温度も若干上昇するため、半導体ウェハーＷには上記とは逆向きに反ろうとする応力が作用する。その結果、半導体ウェハーＷが保持プレート７４の上で激しく動こうとする。
【００７３】
本実施形態においては、φ３００ｍｍの半導体ウェハーＷが６本のバンプ７５によって点接触にて支持され、保持プレート７４の上面から１ｍｍの間隔ｔを隔てて保持される。これにより、半導体ウェハーＷの下面と保持プレート７４の上面との間には薄い気体層が挟み込まれることとなる。このような薄い気体層はフラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷが急激に反ろうとする動きの抵抗として作用する。すなわち、半導体ウェハーＷの下面と保持プレート７４の上面との間の薄い気体層へは気体の出入りが困難であるため、容積変化が生じにくく、これが半導体ウェハーＷが急激に反ろうとする動きの抵抗となるのである。その結果、フラッシュランプＦＬからの閃光照射がなされたときにも、半導体ウェハーＷは６本のバンプ７５に支持されたままほとんど動かず、半導体ウェハーＷの割れを防止することができる。
【００７４】
その一方、保持プレート７４は半導体ウェハーＷの下面の全面を覆う石英部材である。仮に、保持プレート７４に開口部７８が形成されていなければ、半導体ウェハーＷから放射される赤外光が保持プレート７４の石英によってある程度吸収されるだけでなく、保持プレート７４からの放射光をも放射温度計１２０が受光することとなり、半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することはできない。本実施形態では、保持プレート７４に開口部７８を形成することによって、放射温度計１２０が半導体ウェハーＷの下面から放射される赤外光を直接受光することができるため、保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、シャッター板２１がハロゲン加熱部４とチャンバー６との間の遮光位置に挿入されているときに、放射温度計１２０によって保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定している。このため、放射温度計１２０は、ハロゲンランプＨＬからの外乱光の影響を受けることなく、保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。放射温度計１２０による温度測定によって、シャッター板２１を遮光位置に挿入した後の半導体ウェハーＷの降温挙動を計測することにより、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの表面到達温度を推定することもできる。
【００７６】
また、本実施形態においては、複数のバンプ７５が半導体ウェハーＷのデバイス形成領域ＰＡよりも端縁部側にて半導体ウェハーＷを支持している。バンプ７５は石英製であるため、ハロゲンランプＨＬからの光を透過し、予備加熱時にもその温度がほとんど昇温しない。このため、比較的低温のバンプ７５が半導体ウェハーＷに接触している部分は他の領域よりも温度が低くなるものと考えられる。保持プレート７４の複数のバンプ７５がデバイス形成領域ＰＡよりも端縁部側に接触して半導体ウェハーＷを保持するようにすれば、少なくともデバイス形成領域ＰＡの温度が低下して処理不良となることは防止される。
【００７７】
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、保持プレート７４に立設された６本のバンプ７５によって半導体ウェハーＷを支持するようにしていたが、バンプ７５の個数は６本に限定されるものではなく、半導体ウェハーＷを安定して支持可能な３本以上であれば良い。また、複数のバンプ７５に代えて保持プレート７４の上面にリング状の突起を形成し、それによって半導体ウェハーＷを支持するようにしても良い。さらには、保持プレート７４の上面に突起を設けずに、保持プレート７４が半導体ウェハーＷを上面に密着して支持するようにしても良い。いずれの場合であっても、保持プレート７４に開口部７８を設けることにより、放射温度計１２０は開口部７８を介して半導体ウェハーＷの下面から放射される赤外光を直接受光することができ、半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。
【００７８】
また、開口部７８の形状は、図２，３に示すような長穴形状に限定されるものではなく、放射温度計１２０の視野に石英が入らなければ、放射温度計１２０の位置に応じて任意の形状・サイズとすることができる。また、開口部７８は、穴に限定されるものではなく、保持プレート７４の端部と繋がる切り欠きであっても良い（例えば、切り欠き部７７と同様の形状であっても良い）。
【００７９】
また、上記実施形態においては、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点でハロゲンランプＨＬを点灯したままフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行うようにしていたが、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると同時にハロゲンランプＨＬを消灯するとともにシャッター板２１を遮光位置に挿入してフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行うようにしても良い。また、ハロゲンランプＨＬによって半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１を超えて昇温した後、ハロゲンランプＨＬを消灯するとともにシャッター板２１を遮光位置に挿入して半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１にまで降温した時点で閃光照射を行うようにしても良い。この場合は、放射温度計１２０によって降温中の半導体ウェハーＷの温度を測定し、測定温度が予備加熱温度Ｔ１にまで降温した時点でフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行う。
【００８０】
また、上記実施形態においては、保持プレート７４を石英にて形成していたが、これを炭化ケイ素（ＳｉＣ）にて形成するようにしても良い。ＳｉＣの保持プレートの形状は図２，図３で示した上記実施形態と同様のものとする。ＳｉＣはハロゲンランプＨＬからの照射光を透過しないため、予備加熱時には保持プレート自体が昇温し、その昇温した保持プレートから加熱されることによって半導体ウェハーＷの予備加熱が行われる。ＳｉＣの保持プレートを使用した場合であっても、保持プレートに開口部７８を設けることにより、放射温度計１２０は開口部７８を介して半導体ウェハーＷの下面から放射される赤外光を直接受光することができ、半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。
【００８１】
また、上記実施形態においては、フラッシュ加熱部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、ハロゲン加熱部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。
【００８２】
また、上記実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる熱処理装置による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い。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる熱処理装置による処理を行っても良い。一例として、ＣＶＤ法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる熱処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。
【００８３】
また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のＴＦＴ基板に対して本発明にかかる熱処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】保持部の斜視図である。
【図３】保持プレートの平面図である。
【図４】保持プレートに半導体ウェハーが載置されたときのバンプ近傍を拡大した図である。
【図５】移載機構の平面図である。
【図６】移載機構の側面図である。
【図７】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図８】図１の熱処理装置における半導体ウェハーの温度測定機構を模式的に示す図である。
【図９】図１の熱処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】半導体ウェハーを保持した保持プレートを示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  熱処理装置
２  シャッター機構
３  制御部
４  ハロゲン加熱部
５  フラッシュ加熱部
６  チャンバー
７  保持部
１０  移載機構
２１  シャッター板
２２  スライド駆動機構
６１  チャンバー側部
６２  凹部
６３  上側チャンバー窓
６４  下側チャンバー窓
６５  熱処理空間
７０  サセプタ
７１  リング部
７２  爪部
７４  保持プレート
７５  バンプ
７７  切り欠き部
７８  開口部
１２０  放射温度計
１３０  接触式温度計
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】
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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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