(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物が注入された半導体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方法であって、
ハロゲンランプからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射して基板の表面到達温度を１０００℃以上とすることによって不純物の拡散を抑制する第１フラッシュ加熱工程と、
第１フラッシュ加熱工程の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって第１予備加熱温度よりも高温の第２予備加熱温度に加熱した基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱工程と、
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、
第２予備加熱温度は７００℃以上であり、
第２フラッシュ加熱工程にて前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板の表面到達温度を１１００℃以上とすることを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱処理方法において、
第１フラッシュ加熱工程と第２フラッシュ加熱工程との間に、前記フラッシュランプから基板にフラッシュ光を照射する工程をさらに備え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、
第１フラッシュ加熱工程および第２フラッシュ加熱工程での前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射の前２秒以上は前記ハロゲンランプからの光照射によって基板の温度を一定に維持することを特徴とする熱処理方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理方法において、
第１フラッシュ加熱工程から第２フラッシュ加熱工程に向けての前記ハロゲンランプによる基板の昇温速度は１０℃毎秒以上１００℃毎秒以下であることを特徴とする熱処理方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理方法において、
第２フラッシュ加熱工程の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱する工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理方法において、
第２フラッシュ加熱工程の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持する工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項８】
不純物が注入された半導体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、
基板を点接触にて支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板に光照射を行うハロゲンランプと、
前記支持手段に支持された基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記ハロゲンランプおよびフラッシュランプの発光を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、前記ハロゲンランプからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射して基板の表面到達温度を１０００℃以上とすることによって不純物の拡散を抑制する第１フラッシュ加熱を行った後、前記ハロゲンランプからの光照射によって第１予備加熱温度よりも高温の第２予備加熱温度に加熱した基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱を行うように前記ハロゲンランプおよび前記フラッシュランプを制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の熱処理装置において、
第２予備加熱温度は７００℃以上であり、
前記発光制御手段は、第２フラッシュ加熱での前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板の表面到達温度が１１００℃以上となるように制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間に、前記フラッシュランプから基板にさらにフラッシュ光を照射するように制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱での前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射の前２秒以上は前記ハロゲンランプからの光照射によって基板の温度を一定に維持するように制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱に向けての前記ハロゲンランプによる基板の昇温速度が１０℃毎秒以上１００℃毎秒以下となるように制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、第２フラッシュ加熱の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱するように制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１４】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、第２フラッシュ加熱の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持するように制御す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の薄板状の精密電子基板（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方法および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不純物（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、半導体ウェハーの不純物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半導体ウェハー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不純物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不純物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（数ミリセカンド以下）に１１００℃程度にまで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、数ミリセカンド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、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５５８２１号公報
【特許文献２】特開２００４−８８０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フラッシュ光照射によるアニール処理は、極短時間で半導体ウェハーの表面を１１００℃以上の高温にまで昇温することができるため、注入された不純物の拡散を抑制すること、および、不純物の活性化には有効であるが、不純物注入時に導入されたシリコンの結晶欠陥の回復には適さなかった。結晶欠陥を十分に回復させないままＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体デバイスを作製すると、リーク電流が大きくなるという問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる熱処理方法および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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、不純物が注入された半導体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方法において、ハロゲンランプからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射して基板の表面到達温度を１０００℃以上とすることによって不純物の拡散を抑制する第１フラッシュ加熱工程と、第１フラッシュ加熱工程の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって第１予備加熱温度よりも高温の第２予備加熱温度に加熱した基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
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、第２予備加熱温度は７００℃以上であり、第２フラッシュ加熱工程にて前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板の表面到達温度を１１００℃以上とすることを特徴とする。
【００１０】
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方法において、第１フラッシュ加熱工程と第２フラッシュ加熱工程との間に、前記フラッシュランプから基板にフラッシュ光を照射する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
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、第１フラッシュ加熱工程および第２フラッシュ加熱工程での前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射の前２秒以上は前記ハロゲンランプからの光照射によって基板の温度を一定に維持することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、第１フラッシュ加熱工程から第２フラッシュ加熱工程に向けての前記ハロゲンランプによる基板の昇温速度は１０℃毎秒以上１００℃毎秒以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理方法において、第２フラッシュ加熱工程の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理方法において、第２フラッシュ加熱工程の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、不純物が注入された半導体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、基板を点接触にて支持する支持手段と、前記支持手段に支持された基板に光照射を行うハロゲンランプと、前記支持手段に支持された基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記ハロゲンランプおよびフラッシュランプの発光を制御する発光制御手段と、を備え、前記発光制御手段は、前記ハロゲンランプからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射して基板の表面到達温度を１０００℃以上とすることによって不純物の拡散を抑制する第１フラッシュ加熱を行った後、前記ハロゲンランプからの光照射によって第１予備加熱温度よりも高温の第２予備加熱温度に加熱した基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱を行うように前記ハロゲンランプおよび前記フラッシュランプを制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る熱処理装置において、第２予備加熱温度は７００℃以上であり、前記発光制御手段は、第２フラッシュ加熱での前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板の表面到達温度が１１００℃以上となるように制御することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間に、前記フラッシュランプから基板にさらにフラッシュ光を照射するように制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１の発明は、請求項８から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱での前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射の前２秒以上は前記ハロゲンランプからの光照射によって基板の温度を一定に維持するように制御することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２の発明は、請求項８から請求項１１のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱に向けての前記ハロゲンランプによる基板の昇温速度が１０℃毎秒以上１００℃毎秒以下となるように制御することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３の発明は、請求項８から請求項１２のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、第２フラッシュ加熱の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱するように制御することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４の発明は、請求項８から請求項１２のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、第２フラッシュ加熱の後、前記ハロゲンランプからの光照射によって基板を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１から請求項７の発明によれば、ハロゲンランプからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射して基板の表面到達温度を１０００℃以上とする第１フラッシュ加熱工程によって不純物の拡散を抑制した状態にて、ハロゲンランプからの光照射によって第１予備加熱温度よりも高温の第２予備加熱温度に加熱した基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱工程を実行しているため、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる。
【００２３】
特に、請求項３の発明によれば、第１フラッシュ加熱工程と第２フラッシュ加熱工程との間に、フラッシュランプから基板にフラッシュ光を照射する工程をさらに備えるため、より良好な不純物の活性化が行われ、欠陥回復も促進される。
【００２４】
特に、請求項４の発明によれば、第１フラッシュ加熱工程および第２フラッシュ加熱工程でのフラッシュランプからのフラッシュ光照射の前２秒以上はハロゲンランプからの光照射によって基板の温度を一定に維持するため、基板の全体を均一に加熱して面内温度分布の均一性を向上させることができる。
【００２５】
特に、請求項６の発明によれば、第２フラッシュ加熱工程の後、ハロゲンランプからの光照射によって基板を第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱する工程をさらに備えるため、不純物の拡散を抑制しつつ十分な欠陥回復を行うことができる。
【００２６】
特に、請求項７の発明によれば、第２フラッシュ加熱工程の後、ハロゲンランプからの光照射によって基板を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持する工程をさらに備えるため、フラッシュ光照射によって導入された欠陥の回復をも行うことができる。
【００２７】
請求項８から請求項１４の発明によれば、ハロゲンランプからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射して基板の表面到達温度を１０００℃以上とする第１フラッシュ加熱によって不純物の拡散を抑制した状態にて、ハロゲンランプからの光照射によって第１予備加熱温度よりも高温の第２予備加熱温度に加熱した基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱を実行しているため、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる。
【００２８】
特に、請求項１０の発明によれば、第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間に、フラッシュランプから基板にさらにフラッシュ光を照射するため、より良好な不純物の活性化が行われ、欠陥回復も促進される。
【００２９】
特に、請求項１１の発明によれば、第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱でのフラッシュランプからのフラッシュ光照射の前２秒以上はハロゲンランプからの光照射によって基板の温度を一定に維持するため、基板の全体を均一に加熱して面内温度分布の均一性を向上させることができる。
【００３０】
特に、請求項１３の発明によれば、第２フラッシュ加熱の後、ハロゲンランプからの光照射によって基板を第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱するため、不純物の拡散を抑制しつつ十分な欠陥回復を行うことができる。
【００３１】
特に、請求項１４の発明によれば、第２フラッシュ加熱の後、ハロゲンランプからの光照射によって基板を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持するため、フラッシュ光照射によって導入された欠陥の回復をも行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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】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】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。
【図９】フラッシュランプの駆動回路を示す図である。
【図１０】図１の熱処理装置での処理対象となる半導体ウェハーに形成された素子の構造を示す図である。
【図１１】半導体ウェハーの表面温度の変化の一例を示す図である。
【図１２】パルス信号の波形と回路に流れる電流との相関の一例を示す図である。
【図１３】図１１の第２フラッシュ加熱を拡大した図である。
【図１４】第２実施形態における半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。
【図１５】第３実施形態における半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。
【図１６】第４実施形態における半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
＜１．第１実施形態＞
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。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に対して光照射を行うことによっ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。熱処理装置１に搬入される前の半導体ウェハーＷには不純物が注入されており、熱処理装置１による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。
【００３５】
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、シャッター部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、シャッター部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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、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１９０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。
【００４３】
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を介して排気部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を介してチャンバー６内の気体が排気される。
【００４４】
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。なお、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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と一体に石英にて加工するようにしても良い。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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にフラッシュ光を照射する。
【００５４】
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。
【００５５】
図９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９３と、コイル９４と、フラッシュランプＦＬと、スイッチング素子９６とが直列に接続されている。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。コンデンサ９３には、電源ユニット９５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充電される。また、トリガー電極９１にはトリガー回路９７から電圧を印加することができる。トリガー回路９７がトリガー電極９１に電圧を印加するタイミングは制御部３によって制御される。
【００５６】
本実施の形態では、スイッチング素子９６として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ；Insulated gate bipolar transistor）を用いている。ＩＧＢＴは、ゲート部にＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor）を組み込んだバイポーラトランジスタであり、大電力を取り扱うのに適したスイッチング素子である。スイッチング素子９６のゲートには制御部３のパルス発生器３１からパルス信号が印加される。
【００５７】
コンデンサ９３が充電された状態でスイッチング素子９６のゲートにパルスが出力されてガラス管９２の両端電極に高電圧が印加されたとしても、キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管９２内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路９７がトリガー電極９１に電圧を印加して絶縁を破壊した場合には両端電極間の放電によってガラス管９２内に電流が瞬時に流れ、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。
【００５８】
また、図１のリフレクタ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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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構成される。また、図９に示すように、制御部３は、パルス発生器３１および波形設定部３２を備えるとともに、入力部３３に接続されている。入力部３３としては、キーボード、マウス、タッチパネル等の種々の公知の入力機器を採用することができる。入力部３３からの入力内容に基づいて波形設定部３２がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってパルス発生器３１がパルス信号を発生する。この制御部３と、トリガー回路９７と、スイッチング素子９６とによってフラッシュランプＦＬの発光を制御する発光制御手段が構成される。また、制御部３は、ハロゲンランプＨＬの発光も制御する。
【００６５】
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。
【００６６】
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る。図１０は、熱処理装置１での処理対象となる半導体ウェハーＷに形成された素子の構造を示す図である。シリコン基板１１１にはソース・ドレイン領域１１２とエクステンション領域１１３とが形成されるとともに、その上面にはゲート電極１１５が設けられる。エクステンション領域１１３はソース・ドレイン領域１１２とチャネルとの電気的接続部である。金属のゲート電極１１５はゲート絶縁膜１１４を介してシリコン基板１１１上に設けられており、その測方にはセラミックスのサイドウォール１１６が形成される。ソース・ドレイン領域１１２およびエクステンション領域１１３にはイオン注入法によって不純物が導入されており、その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。
【００６７】
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８９，１９２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。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。
【００６８】
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、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。
【００６９】
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。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。
【００７０】
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。図８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（本実施形態では１ｍｍ）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の上面との間には厚さ１ｍｍの気体層が挟み込まれることとなる。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。
【００７１】
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、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯する。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の温度が上昇する。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。
【００７２】
図１１は、半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。半導体ウェハーＷが搬入されて保持プレート７４に載置された後、時刻ｔ０にて４０本のハロゲンランプＨＬが点灯して半導体ウェハーＷの温度が上昇する。半導体ウェハーＷの温度は接触式温度計１３０および放射温度計１２０によって測定されている。これらによって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。
【００７３】
第１実施形態においては、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を一旦６５０℃以下の第１予備加熱温度（本実施形態では５００℃）にまで昇温して保持している。そして、第１予備加熱温度に維持されている半導体ウェハーＷに対してフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光を照射して第１フラッシュ加熱が実行される。フラッシュ加熱の詳細についてはさらに後述する。
【００７４】
次に、第１フラッシュ加熱が終了した後、制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を再度上昇させて半導体ウェハーＷをさらに７００℃以上の第２予備加熱温度（本実施形態では８００℃）にまで昇温して保持している。そして、第２予備加熱温度に維持されている半導体ウェハーＷに対してフラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光を照射して第２フラッシュ加熱が実行される。
【００７５】
このように、第１実施形態においては、ハロゲンランプＨＬによって６５０℃以下の第１予備加熱温度にまで加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光を照射する第１フラッシュ加熱と、その後にハロゲンランプＨＬによって７００℃以上の第２予備加熱温度にまで加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光を照射する第２フラッシュ加熱と、からなる２段階のフラッシュ加熱を行っている。以下、これら２段階のフラッシュ加熱について詳細に説明する。
【００７６】
まず、制御部３が時刻ｔ０に４０本のハロゲンランプＨＬを点灯させて半導体ウェハーＷを第１予備加熱温度（５００℃）にまで昇温し、その第１予備加熱温度に暫時維持する。具体的には、接触式温度計１３０および放射温度計１２０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が５００℃に到達した時刻ｔ１にて制御部３がハロゲンランプＨＬを制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ５００℃に維持している。半導体ウェハーＷの温度が第１予備加熱温度に到達した時刻ｔ１からフラッシュランプＦＬが発光する時刻ｔ２までの時間は２秒以上である。すなわち、第１フラッシュ加熱でフラッシュランプＦＬがフラッシュ光照射を行う前２秒以上はハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度を一定の第１予備加熱温度に維持し、第１フラッシュ加熱の予備加熱を行っているのである。
【００７７】
このような２秒以上のハロゲンランプ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の全体を第１予備加熱温度に均一に昇温することができ、面内温度分布の均一性を向上させることができる。また、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。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。なお、６５０℃以下の比較的低い温度域では不純物の拡散や活性化といった現象はほとんど生じない。
【００７８】
半導体ウェハーＷの温度が第１予備加熱温度に到達して２秒以上が経過した時刻ｔ２にてフラッシュランプＦＬが第１のフラッシュ光照射を行う。フラッシュランプＦＬがフラッシュ光照射を行うに際しては、予め電源ユニット９５によってコンデンサ９３に電荷を蓄積しておく。そして、コンデンサ９３に電荷が蓄積された状態にて、制御部３のパルス発生器３１からスイッチング素子９６にパルス信号を出力する。
【００７９】
図１２は、パルス信号の波形と回路に流れる電流との相関の一例を示す図である。図１２（ａ）はパルス発生器３１から出力されるパルス信号の波形を示し、図１２（ｂ）はトリガー電極９１に電圧を印加するタイミングを示し、図１２（ｃ）はフラッシュランプＦＬを含む回路に流れる電流の波形を示す。ここでは、図１２（ａ）に示すような波形のパルス信号がパルス発生器３１から出力される。パルス信号の波形は、パルス幅の時間（オン時間）とパルス間隔の時間（オフ時間）とを順次設定したレシピを入力部３３から入力することによって規定することができる。このようなレシピをオペレータが入力部３３から制御部３に入力すると、そのレシピに基づいて制御部３の波形設定部３２が図１２（ａ）に示すようなパルス波形を設定する。図１２（ａ）に示すパルス波形においては、第１のフラッシュ光照射に対応する単一のパルスＰＡが設定されるとともに、第２のフラッシュ光照射に対応する単一のパルスＰＢが設定されている。そして、波形設定部３２によって設定されたパルス波形に従ってパルス発生器３１がパルス信号を出力する。その結果、スイッチング素子９６のゲートには図１２（ａ）のような波形のパルス信号が印加され、スイッチング素子９６のオンオフ駆動が制御されることとなる。具体的には、スイッチング素子９６のゲートに入力されるパルス信号がオンのときにはスイッチング素子９６がオン状態となり、パルス信号がオフのときにはスイッチング素子９６がオフ状態となる。
【００８０】
また、図１２（ｂ）に示すように、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになるタイミングと同期して制御部３がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１にトリガー電圧を印加する。コンデンサ９３に電荷が蓄積された状態にてスイッチング素子９６のゲートに最初のパルスＰＡが入力され、かつ、それと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されると、フラッシュランプＦＬのガラス管９２内の両端電極間で電流が流れ始め、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、時刻ｔ２にフラッシュランプＦＬが第１のフラッシュ光照射を行う。そして、パルスＰＡがオフになると、フラッシュランプＦＬのガラス管９２内に流れる電流値が減少し、一旦フラッシュランプＦＬが完全に消灯する。次に、スイッチング素子９６のゲートに後側のパルスＰＢが入力され、かつ、それと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されると、ガラス管９２内の両端電極間で再び電流が流れ始め、時刻ｔ４にフラッシュランプＦＬが第２のフラッシュ光照射を行う。その結果、フラッシュランプＦＬには図１２（ｃ）に示すような波形の電流が流れ、フラッシュランプＦＬは２回発光する。
【００８１】
フラッシュランプＦＬの発光出力は、フラッシュランプＦＬに流れる電流にほぼ比例する。従って、フラッシュランプＦＬの発光出力の出力波形（プロファイル）は図１２（ｃ）に示した電流波形と同じようなパターンとなる。図１２（ｃ）に示すのと同様のフラッシュランプＦＬからの出力波形にて、保持部７の保持プレート７４に載置された半導体ウェハーＷにフラッシュ光照射が行われる。
【００８２】
ここで、フラッシュランプＦＬが第１のフラッシュ光照射および第２のフラッシュ光照射を行う発光時間は、パルスＰＡ，ＰＢの長さに依存するものの、最大でも５００ミリ秒以下であり、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱時間と比較すると著しく短い。このような極めて短い時間にフラッシュランプＦＬから強いフラッシュ光が照射されることによって、図１１に示すように、半導体ウェハーＷの表面温度が瞬間的に急激に上昇する。
【００８３】
第１フラッシュ加熱においては、ハロゲンランプＨＬによって第１予備加熱温度（５００℃）にまで加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光照射を行うことによって、半導体ウェハーＷの表面温度を１０００℃以上に到達させている（本実施形態では１１００℃）。このような第１フラッシュ加熱によって、イオン注入時にアモルファス化されたシリコン基板１１１の表層が結晶構造を取り戻す。その結果、続く第２フラッシュ加熱において不純物が拡散するのを抑制することができる。なお、第１フラッシュ加熱においては、半導体ウェハーＷの予備加熱温度（第１予備加熱温度）は６５０℃以下であり、半導体ウェハーＷの表面温度が１０００℃以上の高温となるのは極めて短時間であるため不純物の拡散は発生しない。
【００８４】
第１のフラッシュ光照射が終了すると、半導体ウェハーＷの表面温度は急速に低下し、半導体ウェハーＷ全体の温度も第１予備加熱温度程度に戻る。そして、制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を再度上昇させて半導体ウェハーＷを第２予備加熱温度（８００℃）にまで昇温し、その第２予備加熱温度に暫時維持する。具体的には、接触式温度計１３０および放射温度計１２０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が８００℃に到達した時刻ｔ３にて制御部３がハロゲンランプＨＬを制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ８００℃に維持している。このときの、第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱に向けてのハロゲンランプＨＬによる半導体ウェハーＷの昇温速度は１０℃毎秒以上１００℃毎秒以下である。よって、第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱までの時間間隔（時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間間隔）は数秒から数十秒となる。なお、不純物拡散防止の観点からは、この時間間隔は短い方が好ましく、従って第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱に向けてのハロゲンランプＨＬによる昇温速度は速いほうが好ましい。その場合、ハロゲンランプＨＬによる昇温速度は１００℃毎秒以上であってもよい。
【００８５】
また、上記の第１フラッシュ加熱と同様に、半導体ウェハーＷの温度が第２予備加熱温度に到達した時刻ｔ３からフラッシュランプＦＬが発光する時刻ｔ４までの時間は２秒以上である。すなわち、第２フラッシュ加熱でフラッシュランプＦＬがフラッシュ光照射を行う前２秒以上はハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度を一定の第２予備加熱温度に維持し、第２フラッシュ加熱の予備加熱を行っているのである。
【００８６】
このような２秒以上のハロゲンランプ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の全体を第２予備加熱温度に均一に昇温することができ、面内温度分布の均一性を向上させることができる。また、ハロゲンランプＨＬの配設密度および反射リング６９からの反射によって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を多くすることができ、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。７００℃以上の温度域では不純物の拡散も懸念されるが、本実施の形態では第１フラッシュ加熱によってシリコン基板１１１の表層のアモルファス状態を結晶化しているため、不純物が拡散が抑制される。
【００８７】
半導体ウェハーＷの温度が第２予備加熱温度に到達して２秒以上が経過した時刻ｔ４にてフラッシュランプＦＬが第２のフラッシュ光照射を行うことにより第２フラッシュ加熱が実行される。第２のフラッシュ光照射は、図１２（ｃ）の後段に示した電流波形によってフラッシュランプＦＬが発光するフラッシュ光照射であり、その照射時間は５００ミリ秒以下である。
【００８８】
第２フラッシュ加熱においては、ハロゲンランプＨＬによって第２予備加熱温度（８００℃）にまで加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光照射を行うことによって、半導体ウェハーＷの表面温度を１１００℃以上に到達させている（本実施形態では１３００℃）。このような第２フラッシュ加熱によって、注入された不純物の活性化処理が行われる。また、ＥＯＲ(End of Range)欠陥のような第１フラッシュ加熱後に残留している欠陥の回復も進行する。
【００８９】
図１３は、図１１の第２フラッシュ加熱を拡大した図である。時刻ｔ４にてフラッシュランプＦＬが第２のフラッシュ光照射を行うことによって、半導体ウェハーＷの表面温度が瞬間的に１３００℃に到達する。第２のフラッシュ光照射が終了すると、半導体ウェハーＷの表面温度は降温する。ここで、本実施形態においては、半導体ウェハーＷが保持プレート７４の６本のバンプ７５によって点接触にて支持され、半導体ウェハーＷの下面と保持プレート７４の上面との間に厚さ１ｍｍ程度の気体層が挟み込まれている。このため、半導体ウェハーＷの下面から保持プレート７４への熱伝導はほとんど生じず、フラッシュ光照射後の半導体ウェハーＷの表面温度の低下も比較的緩やかなものとなる。
【００９０】
すなわち、仮に半導体ウェハーＷから保持プレート７４への熱伝導が十分に大きいと第２フラッシュ加熱によって１３００℃に到達した半導体ウェハーＷの表面温度が急速に第２予備加熱温度程度まで降温する。これに対して、点接触にて支持された半導体ウェハーＷから保持プレート７４への熱伝導はほとんど生じないため、第２フラッシュ加熱後の半導体ウェハーＷの表面温度の降温速度も比較的小さくなり、図１３に示すようなフラッシュ加熱後の略三角形の熱履歴を得ることができる。その結果、第２のフラッシュ光照射が終了した半導体ウェハーＷの表面温度が１０００℃以上となるアニール時間ｔａを２０ミリ秒以上確保することができる。半導体ウェハーＷの表面温度が１０００℃以上に２０ミリ秒以上保持されることによって、第１フラッシュ加熱後にも残留しているＥＯＲ欠陥の回復をも十分に行うことができる。また、第１フラッシュ加熱によってシリコン基板１１１の表層のアモルファス状態を結晶化しているため、不純物の拡散は最小限に抑制される。なお、図１３においては、理解容易のため、第２のフラッシュ光照射後のウェハー表面温度履歴を誇張して記載しているが、実際には予備加熱を行っている時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間に比べてアニール時間ｔａは著しく短い。
【００９１】
第２フラッシュ加熱が終了した後、半導体ウェハーＷの表面温度が第２予備加熱温度近傍にまで降温する程度の時間が経過すると、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が第２予備加熱温度からの降温を開始する。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。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。
【００９２】
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、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。
【００９３】
本実施形態においては、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光を照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１０００℃以上とする第１フラッシュ加熱を行った後、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をさらに加熱して第２のフラッシュ光を照射して第２フラッシュ加熱を実行している。第１フラッシュ加熱を行うことによって、イオン注入時にアモルファス化されたシリコン基板１１１の表層を結晶化しているため、続く第２フラッシュ加熱での不純物の拡散を抑制することができる。そして、第２フラッシュ加熱においては、不純物の活性化、および、導入された結晶欠陥の回復が行われる。すなわち、本実施形態の如き２段階のフラッシュ加熱を行うことによって、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる。
【００９４】
また、第２フラッシュ加熱における予備加熱の温度（第２予備加熱温度）は７００℃以上であり、フラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光照射を行って半導体ウェハーＷの表面到達温度を１１００℃以上としているため、不純物の活性化、および、欠陥回復を確実なものとすることができる。
【００９５】
さらに、本実施形態においては、第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱でのフラッシュ光照射の前２秒以上はハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度を一定に維持して予備加熱を行っている。これにより、半導体ウェハーＷの全体を均一に予備加熱することができ、面内温度分布の均一性を向上させることができる。
【００９６】
また、本実施形態では第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱の２段階のフラッシュ加熱を行っているが、第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱までの時間間隔は数秒から数十秒である（第１フラッシュ加熱から第２フラッシュ加熱までのハロゲンランプＨＬによる昇温速度および第２予備加熱温度での保持時間に依存）。従来のように、スイッチング素子９６を使用することなくフラッシュランプＦＬを発光させた場合には、コンデンサ９３に蓄積されていた電荷が１回の発光（第１のフラッシュ光照射のみ）で消費され、第２のフラッシュ光照射を行うためにコンデンサ９３に再充電するには１分以上を要していた。従って、数秒から数十秒の時間間隔にて２段階のフラッシュ加熱を行うことは困難であった。本実施形態では、ＩＧＢＴのスイッチング素子９６を用いてフラッシュランプＦＬの発光を一旦停止することができるため、コンデンサ９３に蓄積された電荷を２分割して消費することができ、数秒から数十秒の時間間隔にてフラッシュランプＦＬを２回発光させて第１のフラッシュ光照射と第２のフラッシュ光照射とを行う２段階のフラッシュ加熱を実現することができる。
【００９７】
＜２．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の構成は第１実施形態と全く同じである。また、処理対象となる半導体ウェハーＷも第１実施形態と同じくソース・ドレイン領域およびエクステンション領域にイオン注入法によって不純物が導入された半導体基板である。さらに、第２実施形態の熱処理装置における処理手順も第１実施形態と概ね同じである。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは半導体ウェハーＷの熱処理パターンであり、第１実施形態では２段階のフラッシュ加熱を行っていたのに対して、第２実施形態では３段階のフラッシュ加熱を行っている。
【００９８】
図１４は、第２実施形態における半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。第２実施形態においては、第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間に、追加のフラッシュ加熱を行っている。具体的には、まず、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光を時刻ｔ１１に照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１０００℃以上とする第１フラッシュ加熱を行う。次に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によってさらに加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから時刻ｔ１２にフラッシュ光を照射する中間のフラッシュ加熱を行う。最後に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によってさらに７００℃以上に予備加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を時刻ｔ１３に照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１１００℃以上とする最終のフラッシュ加熱を行う。この最終のフラッシュ加熱は、第１実施形態における第２フラッシュ加熱と同じ条件である。
【００９９】
すなわち、図１４と図１１とを対比すると明らかなように、第２実施形態においては、第１実施形態の第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間にフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷにフラッシュ光照射を行って追加のフラッシュ加熱を行っている。このような３段階のフラッシュ光照射を実現するために、スイッチング素子９６のゲートに３つのパルスを入力するとともに、パルス信号がオンにタイミングと同期してトリガー電極９１にトリガー電圧を印加する。また、第１実施形態と同様に、各フラッシュ加熱でのフラッシュ光照射の前２秒以上はハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度を一定に維持して予備加熱を行うようにしても良い。
【０１００】
このような３段階のフラッシュ加熱を行っても、第１実施形態と同様に、第１フラッシュ加熱を行うことによって、イオン注入時にアモルファス化されたシリコン基板１１１の表層を結晶化しているため、続く追加のフラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱での不純物の拡散を抑制することができる。そして、追加のフラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱によって、不純物の活性化、および、導入された結晶欠陥の回復を行うことができる。その結果、第１実施形態と同様に、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる。また、フラッシュ加熱の回数が増えることによって、より良好な不純物の活性化が行われ、結晶欠陥の回復も促進される。
【０１０１】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。また、処理対象となる半導体ウェハーＷも第１実施形態と同じくソース・ドレイン領域およびエクステンション領域にイオン注入法によって不純物が導入された半導体基板である。さらに、第３実施形態の熱処理装置における処理手順も第１実施形態と概ね同じである。第３実施形態が第１実施形態と相違するのは半導体ウェハーＷの熱処理パターンであり、第３実施形態では第２フラッシュ加熱が終了した後にハロゲンランプＨＬによってさらに半導体ウェハーＷを加熱している。
【０１０２】
図１５は、第３実施形態における半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。第３実施形態においても２段階のフラッシュ加熱を行っており、これについては第１実施形態と同じである。すなわち、まず、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光を時刻ｔ２１に照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１０００℃以上とする第１フラッシュ加熱を行う。次に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって７００℃以上の第２予備加熱温度に加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光を時刻ｔ２２に照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１１００℃以上とする第２フラッシュ加熱を行う。第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱でのフラッシュ光照射の前２秒以上はハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度を一定に維持して予備加熱を行うようにしても良い。
【０１０３】
第３実施形態においては、第２のフラッシュ光照射が終了した後、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をさらに加熱している。そして、半導体ウェハーＷが第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上のアニール温度に到達した時刻ｔ２３に制御部３がハロゲンランプＨＬを制御して半導体ウェハーＷをそのアニール温度に維持している。半導体ウェハーＷは時刻ｔ２３から時刻ｔ２４まで当該アニール温度に維持される。時刻ｔ２４にてハロゲンランプＨＬが消灯し、これにより半導体ウェハーＷが急速に降温する。
【０１０４】
第３実施形態においては、第２フラッシュ加熱が終了した後にさらにハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを第２予備加熱温度よりも高温の１０００℃以上に加熱しており、これは第１実施形態と同様の２段階のフラッシュ加熱の後にハロゲンランプＨＬによるスパイクアニールを行っているのと同じである。単にハロゲンランプＨＬを用いたスパイクアニールのみによって不純物の活性化を行うと、不純物の拡散が顕著となり浅い接合を実現することが困難となる。その一方、ハロゲンランプＨＬを用いたスパイクアニールは欠陥回復には有効である。
【０１０５】
第３実施形態は、欠陥回復に有効なハロゲンランプアニールの利点と、不純物の拡散を抑制しつつ活性化を行うことができるフラッシュランプアニールの利点とを組み合わせたものである。すなわち、第１実施形態と同様の２段階のフラッシュ加熱を行うことによって、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物の良好な活性化を行うことができる。しかも、第１フラッシュ加熱を行うことによって、イオン注入時にアモルファス化されたシリコン基板１１１の表層を結晶化しているため、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１０００℃以上の高温に加熱したとしても不純物の拡散を抑制することができる。そして、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１０００℃以上に加熱することにより、十分な欠陥回復が可能となる。
【０１０６】
＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。また、処理対象となる半導体ウェハーＷも第１実施形態と同じくソース・ドレイン領域およびエクステンション領域にイオン注入法によって不純物が導入された半導体基板である。さらに、第４実施形態の熱処理装置における処理手順も第１実施形態と概ね同じである。第４実施形態が第１実施形態と相違するのは半導体ウェハーＷの熱処理パターンであり、第４実施形態では第２フラッシュ加熱が終了した後にハロゲンランプＨＬによるリカバリーアニールを実行している。
【０１０７】
図１６は、第４実施形態における半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。第４実施形態においても２段階のフラッシュ加熱を行っている。まず、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって６５０℃以下の第１予備加熱温度に加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光を時刻ｔ３１に照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１０００℃以上とする第１フラッシュ加熱を行う。次に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって７００℃以上の第２予備加熱温度に加熱した半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光を時刻ｔ３２に照射して半導体ウェハーＷの表面到達温度を１１００℃以上とする第２フラッシュ加熱を行う。第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱でのフラッシュ光照射の前２秒以上はハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷの温度を一定に維持して予備加熱を行うようにしても良い。
【０１０８】
第４実施形態においては、第２フラッシュ加熱が終了した後にさらにハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持している。すなわち、第２フラッシュ加熱が終了した後も時刻ｔ３３までハロゲンランプＨＬが点灯を継続し、半導体ウェハーＷの全体を８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下維持する。そして、時刻ｔ３３にてハロゲンランプＨＬが消灯し、これにより半導体ウェハーＷが急速に降温する。
【０１０９】
このような第４実施形態の熱処理は、第１実施形態と同様の２段階のフラッシュ加熱の後にハロゲンランプＨＬによるリカバリーアニールを行っているものである。すなわち、第１実施形態と同様の２段階のフラッシュ加熱を行うことによって、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる。ところが、第１フラッシュ加熱および第２フラッシュ加熱において、極めて短い時間に強いフラッシュ光を照射したときに半導体ウェハーＷの表層にフラッシュ光照射に起因した欠陥が導入されることがある。第４実施形態においては、第２フラッシュ加熱が終了した後にハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを８５０℃以上９５０℃以下に１秒以上３０秒以下保持するリカバリーアニールを行っているため、フラッシュ光照射時に導入された欠陥をも回復することができる。
【０１１０】
＜５．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、第２実施形態においては、第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間に、追加のフラッシュ加熱を１回行って３段階のフラッシュ加熱を行うようにしていたが、第１フラッシュ加熱と第２フラッシュ加熱との間に追加のフラッシュ加熱を２回以上行って合計４段階以上のフラッシュ加熱を行うようにしても良い。フラッシュ加熱の回数が多くなるほど、より良好な不純物の活性化が行われ、結晶欠陥の回復も促進される。
【０１１１】
また、第３および第４実施形態において、第２実施形態と同様の３段階以上のフラッシュ加熱が終了した後にハロゲンランプＨＬによる熱処理を行うようにしても良い。このようにしても第３および第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
また、上記各実施形態においては、後段のフラッシュ加熱ほど半導体ウェハーＷの表面到達温度が高くなっていたが（図１１、図１４〜図１６）、これに限定されるものではなく、複数のフラッシュ加熱における半導体ウェハーＷの表面到達温度は同じであっても良いし、前段の方が高くても良い。
【０１１３】
また、上記実施形態においては、１回のフラッシュ光照射を行うに際してスイッチング素子９６のゲートに単一のパルスを入力するようにしていたが、これを複数のパルスを断続的に入力するようにしても良い。スイッチング素子９６のゲートに複数のパルスが断続的に入力されることによって、フラッシュランプＦＬを含む回路にノコギリ波形の電流が流れてフラッシュランプＦＬが発光する。この場合、発光出力の出力波形こそ上記実施形態とは異なるものの、連続してフラッシュランプＦＬが発光してフラッシュ光照射が実行される。これにより、上記実施形態と同様のフラッシュ加熱が実行される。なお、複数のパルスの間隔（オフ時間）が短い場合には全てのパルスについてトリガー電圧を印加する必要は無く、最初のパルスがスイッチング素子９６のゲートに入力されるときのみトリガー電極９１にトリガー電圧を印加すれば、その後はトリガー電圧を印加せずともフラッシュランプＦＬに電流が継続して流れる。
【０１１４】
また、上記各実施形態においては、半導体ウェハーＷをバンプ７５によって点接触にて支持するようにしていたが、フラッシュ光照射によって加熱された後の半導体ウェハーＷからの熱伝導を十分抑制することができれば、他の手段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。例えば、熱伝導率が十分に小さい部材であれば半導体ウェハーＷを面接触にて支持するようにしても良い。また、いわゆるベルヌーイチャックなどによって半導体ウェハーＷを非接触で支持するようにしても良い。
【０１１５】
また、上記実施形態においては、熱処理空間６５に供給する処理ガスを窒素ガス（Ｎ2）としていたが、これに限定されるものではなく、例えば、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）ガスや清浄エアであっても良い。もっとも、熱処理空間６５にて加熱される半導体ウェハーＷは数百℃から１０００℃以上の高温に昇温されるため、処理ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが好ましく、特にコスト面からは安価な窒素ガスが好ましい。
【０１１６】
また、パルス信号の波形の設定は、入力部３３から逐一パルス幅等のパラメータを入力することに限定されるものではなく、例えば、オペレータが入力部３３から波形を直接グラフィカルに入力するようにしても良いし、以前に設定されて磁気ディスク等の記憶部に記憶されていた波形を読み出すようにしても良いし、或いは熱処理装置１の外部からダウンロードするようにしても良い。
【０１１７】
また、上記実施形態においては、スイッチング素子９６としてＩＧＢＴを使用していたが、これに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ以外の他のトランジスタであっても良いし、入力されたパルス信号の波形に応じて回路をオンオフできる素子であれば良い。もっとも、フラッシュランプＦＬの発光には相当に大きな電力が消費されるため、大電力の取り扱いに適したＩＧＢＴやＧＴＯ(Gate Turn Off)サイリスタをスイッチング素子９６として採用するのが好ましい。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。
【符号の説明】
【０１２０】
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
３１  パルス発生器
３２  波形設定部
３３  入力部
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
７４  保持プレート
７５  バンプ
９１  トリガー電極
９２  ガラス管
９３  コンデンサ
９４  コイル
９６  スイッチング素子
９７  トリガー回路
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】
0005507274.tif 000002
【図２】
0005507274.tif 000003
【図３】
0005507274.tif 000004
【図４】
0005507274.tif 000005
【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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【図１５】
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【図１６】
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