(57)【要約】【課題】フラッシュ光照射時における基板の厚さ方向の温度分布を調節することができる熱処理方法および熱処理装置を提供する。【解決手段】最初に長波長のフラッシュ光照射によって半導体ウェハーの表面を第１目標温度にまで昇温する。シリコンの吸収係数が低い長波長のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーの表面から厚さ方向に沿って深くなるにつれて、徐々に温度が低下する緩やかな温度勾配が形成される。次に、半導体ウェハーの表面に短波長のフラッシュ光照射を行うことによって当該表面を第２目標温度にまで昇温する。シリコンの吸収係数が高い短波長のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーの表面近傍のみを高温に加熱することができる。長波長のフラッシュ光照射と短波長のフラッシュ光照射とを組み合わせ、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーの厚さ方向の温度分布を調整することができる。【選択図】図１１
2014049704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にフラッシュ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、
基板の表面に第１の波長域のフラッシュ光を照射する第１フラッシュ工程と、
基板の表面に前記第１の波長域よりも短波長の第２の波長域のフラッシュ光を照射する第２フラッシュ工程と、
を備え、
前記第１フラッシュ工程および前記第２フラッシュ工程は少なくとも一部期間にて重なり合うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理方法において、
前記第１フラッシュ工程によって基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第２フラッシュ工程を開始することを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の熱処理方法において、
前記第２フラッシュ工程によって基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第１フラッシュ工程を開始することを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
基板にフラッシュ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、
前記チャンバー内に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の表面に第１の波長域のフラッシュ光を照射する第１フラッシュ光照射手段と、
前記基板の表面に前記第１の波長域よりも短波長の第２の波長域のフラッシュ光を照射する第２フラッシュ光照射手段と、
前記第１の波長域のフラッシュ光を照射する期間と前記第２の波長域のフラッシュ光を照射する期間とが少なくとも一部にて重なるように前記第１フラッシュ光照射手段および前記第２フラッシュ光照射手段の発光を制御する発光制御手段と、
を備え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の波長域のフラッシュ光照射によって前記基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第２フラッシュ光照射手段によるフラッシュ光照射を開始することを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
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２の波長域のフラッシュ光照射によって前記基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第１フラッシュ光照射手段によるフラッシュ光照射を開始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）にフラッシュ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】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧でシリコンの半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。
【０００３】
そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物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）に昇温させる熱処理技術である。
【０００４】
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、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、不純物の活性化率をさらに向上させるべく、半導体ウェハーの表面のみをより高温に加熱したいという要望がある。従来のフラッシュランプアニールによって半導体ウェハーの表面をより高温に加熱するためには、予備加熱温度からの上昇温度（ジャンプ温度）を大きくする必要があり、そのためにはフラッシュランプの発光強度を大きくする必要があった。
【０００８】
しかしながら、回路の抵抗や容量による制限によって短時間のうちに急激にフラッシュランプの発光強度を大きく上昇させることには限界がある。また、フラッシュランプの発光強度を強くした場合には、半導体ウェハーの表面のみならず裏面も相応に昇温するおそれがある。半導体ウェハーの裏面にもデバイスが形成されている場合、その裏面温度が上昇するとデバイスに熱ダメージを与えるという問題が生じる。或いは、半導体ウェハーの表面のみを高温に加熱できたとしても、表面に薄膜が形成されているような場合には、その薄膜が剥離するという問題も生じる。
【０００９】
このように、従来のフラッシュランプアニールでは、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーの厚さ方向の温度分布を適切に制御することができなかったために、裏面デバイスへのダメージや表面の膜剥離といった問題が生じることとなっていたのである。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射時における基板の厚さ方向の温度分布を調節する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】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板にフラッシュ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、基板の表面に第１の波長域のフラッシュ光を照射する第１フラッシュ工程と、基板の表面に前記第１の波長域よりも短波長の第２の波長域のフラッシュ光を照射する第２フラッシュ工程と、を備え、前記第１フラッシュ工程および前記第２フラッシュ工程は少なくとも一部期間にて重なり合うことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記第１フラッシュ工程によって基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第２フラッシュ工程を開始することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記第２フラッシュ工程によって基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第１フラッシュ工程を開始することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、基板にフラッシュ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、前記チャンバー内に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の表面に第１の波長域のフラッシュ光を照射する第１フラッシュ光照射手段と、前記基板の表面に前記第１の波長域よりも短波長の第２の波長域のフラッシュ光を照射する第２フラッシュ光照射手段と、前記第１の波長域のフラッシュ光を照射する期間と前記第２の波長域のフラッシュ光を照射する期間とが少なくとも一部にて重なるように前記第１フラッシュ光照射手段および前記第２フラッシュ光照射手段の発光を制御する発光制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、前記第１の波長域のフラッシュ光照射によって前記基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第２フラッシュ光照射手段によるフラッシュ光照射を開始することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６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２の波長域のフラッシュ光照射によって前記基板の表面が所定温度に昇温した時点にて前記第１フラッシュ光照射手段によるフラッシュ光照射を開始す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、基板の表面に第１の波長域のフラッシュ光を照射する第１フラッシュ工程と、基板の表面に第１の波長域よりも短波長の第２の波長域のフラッシュ光を照射する第２フラッシュ工程と、が少なくとも一部期間にて重なり合うため、基板の吸収係数が異なる第１の波長域のフラッシュ光と第２の波長域のフラッシュ光とが組み合わされることとなり、フラッシュ光照射時における基板の厚さ方向の温度分布を調節することができる。
【００１８】
また、請求項４から請求項６の発明によれば、第１の波長域のフラッシュ光を照射する期間と前記第２の波長域のフラッシュ光を照射する期間とが少なくとも一部にて重なるようにしているため、基板の吸収係数が異なる第１の波長域のフラッシュ光と第２の波長域のフラッシュ光とが組み合わされることとなり、フラッシュ光照射時における基板の厚さ方向の温度分布を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】保持部の全体外観を示す斜視図である。
【図３】保持部を上面から見た平面図である。
【図４】保持部を側方から見た側面図である。
【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】フラッシュランプの発光回路を示す図である。
【図９】第１実施形態における複数のフラッシュランプの配置構成を示す図である。
【図１０】半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。
【図１１】第１実施形態における長波長および短波長のフラッシュランプの発光強度プロファイルを示す図である。
【図１２】フラッシュ光照射時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１３】第１実施形態における半導体ウェハーの厚さ方向の温度分布である。
【図１４】シリコンの吸収係数の波長依存性を示す図である。
【図１５】第２実施形態における長波長および短波長のフラッシュランプの発光強度プロファイルを示す図である。
【図１６】第２実施形態における半導体ウェハーの厚さ方向の温度分布である。
【図１７】フラッシュランプの配置構成の他の例を示す図である。
【図１８】フラッシュランプの配置構成の他の例を示す図である。
【図１９】フラッシュランプにフィルターを設けた例を示す図である。
【図２０】フラッシュランプにフィルターを設けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００２１】
＜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に対してフラッシュ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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から出射されたフラッシュ光をチャンバー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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。また、図３は保持部７を上面から見た平面図であり、図４は保持部７を側方から見た側面図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。
【００３２】
基台リング７１は円環形状の石英部材である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図１参照）。円環形状を有する基台リング７１の上面に、その周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。なお、基台リング７１の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。
【００３３】
平板状のサセプター７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。サセプター７４は石英にて形成された略円形の平板状部材である。サセプター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、サセプター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。サセプター７４の上面には複数個（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はサセプター７４の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。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も石英にて形成されている。なお、ガイドピン７６は、サセプター７４と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター７４に溶接等によって取り付けるようにしても良い。
【００３４】
基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプター７４の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されており、保持部７は石英の一体成形部材となる。このような保持部７の基台リング７１がチャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７がチャンバー６に装着される。保持部７がチャンバー６に装着された状態においては、略円板形状のサセプター７４は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー６に装着された保持部７のサセプター７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーＷは、５個のガイドピン７６によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン７６の個数は５個に限定されるものではなく、半導体ウェハーＷの位置ずれを防止できる数であれば良い。
【００３５】
また、図２および図３に示すように、サセプター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がサセプター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。さらに、サセプター７４には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。
【００３６】
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。
【００３７】
また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプター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の上端がサセプター７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー６の外部に排出されるように構成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図８は、フラッシュランプＦＬの発光回路を示す図である。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コンデンサ９３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）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（充電電圧）に応じた電荷が蓄積される。また、コンデンサ９３とガラス管９２の両端電極とを接続する回路にはコイル９４が設けられている。
【００４１】
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９３に電荷が蓄積されてガラス管９２の両端電極に高電圧が印加されたとしても、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、トリガースイッチＳＷをＯＮ状態にしてトリガー電極９１に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、両端電極間の放電によってコンデンサ９３に蓄えられた電気がガラス管９２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。つまり、キセノンフラッシュランプＦＬの発光開始タイミングはトリガースイッチＳＷをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えるタイミングで定まる。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９３に蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、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。なお、トリガースイッチＳＷとしては例えばサイリスター等の電気的なスイッチ素子を用いる。
【００４２】
ところで、本実施形態においては、３０本のフラッシュランプＦＬが設けられており、これらが１５本ずつの２つのフラッシュランプ群に区分されている。２つのフラッシュランプ群のうち、第１のフラッシュランプ群は、出射するフラッシュ光の分光分布が相対的に長波長域に偏在している１５本の長波長のフラッシュランプＦＬ１にて構成される。一方、第２のフラッシュランプ群は、出射するフラッシュ光の分光分布が相対的に短波長域に偏在している１５本の短波長のフラッシュランプＦＬ２にて構成される。ここで、「相対的に」としているのは、長波長のフラッシュランプＦＬ１と短波長のフラッシュランプＦＬ２との比較における長短という意味である。具体的には、長波長のフラッシュランプＦＬ１から出射されるフラッシュ光の分光分布は、短波長のフラッシュランプＦＬ２との比較において、より長波長側に強い強度を有している。逆に、短波長のフラッシュランプＦＬ２から出射されるフラッシュ光の分光分布は、長波長のフラッシュランプＦＬ１との比較において、より短波長側に強い強度を有している。長波長のフラッシュランプＦＬ１の放射分光分布と短波長のフラッシュランプＦＬ２の放射分光分布とは一部波長域においてオーバーラップしていても良い。
【００４３】
このように、フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２とでフラッシュ光の放射分光分布を異ならせるためには、例えば、石英ガラスのガラス管９２に金属の不純物を含有させることにより短波長域または長波長域の光成分を吸収させるようにすれば良い。フラッシュランプＦＬ１のガラス管９２が短波長域の成分を吸収することにより、フラッシュランプＦＬ１の放射分光分布は相対的に長波長域に偏在することとなる。一方、フラッシュランプＦＬ２のガラス管９２が長波長域の成分を吸収することにより、フラッシュランプＦＬ２の放射分光分布は相対的に短波長域に偏在することとなる。
【００４４】
また、金属の不純物を含有させるのに代えて、ガラス管９２の表面にフィルター成分を塗布して焼結させることによってフラッシュランプＦＬの放射分光分布を異ならせるようにしても良い。或いは、ガラス管９２に封入されているキセノンガスの圧力を調整することによって、フラッシュ光の放射分光分布を異ならせるようにしても良い。フラッシュランプＦＬ１のガラス管９２の内部に封入されているキセノンガスのガス圧を低くすると、放射分光分布が長波長側にシフトする。その結果、フラッシュランプＦＬ１の放射分光分布は相対的に長波長域に偏在することとなる。逆に、フラッシュランプＦＬ２のガラス管９２の内部に封入されているキセノンガスのガス圧を高くすると、放射分光分布が短波長側にシフトする。その結果、フラッシュランプＦＬ２の放射分光分布は相対的に短波長域に偏在することとなる。もっとも、キセノンガスのガス圧を変化させると、フラッシュ光の強度が低くなったり、或いはフラッシュランプＦＬ（長波長のフラッシュランプＦＬ１と短波長のフラッシュランプＦＬ２とを特に区別して示す必要のないときは単に「フラッシュランプＦＬ」と総称する）自体にダメージを与えることがあるため、上記のようにガラス管９２によって所定の波長域の光成分を吸収するのが望ましい。
【００４５】
また、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれについて、図８の如き発光回路が１つ設けられている。フラッシュランプＦＬの発光時間はコンデンサ９３のキャパシタンス（容量）およびコイル９４のインダクタンスによって定まる。フラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光のパルスの周期、すなわちフラッシュ光照射１回あたりのフラッシュランプＦＬの発光時間は、コンデンサ９３の容量とコイル９４のインダクタンスとの積の１／２乗に比例することが知られており、コンデンサ９３の容量が大きくなるほど、またコイル９４のインダクタンスが大きくなるほど、フラッシュランプＦＬの発光時間は長くなる。
【００４６】
本実施形態においては、コイル９４のインダクタンスが異なる２種類の発光回路を使用しており、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれは２種のうちのいずれかの発光回路に接続されている。図９は、本実施形態における複数のフラッシュランプＦＬの配置構成を示す図である。図９に示すように、１５本の長波長のフラッシュランプＦＬ１のそれぞれは第１パルス回路ＰＬ１に接続されている。一方、１５本の短波長のフラッシュランプＦＬ２のそれぞれは第２パルス回路ＰＬ２に接続されている。
【００４７】
第１パルス回路ＰＬ１および第２パルス回路ＰＬ２は、いずれも図８の構成を有する発光回路であるが、コイル９４のインダクタンスが異なる。第１実施形態においては、第１パルス回路ＰＬ１のコイル９４のインダクタンスは、第２パルス回路ＰＬ２のコイル９４のインダクタンスよりも大きい。よって、第１パルス回路ＰＬ１におけるコンデンサ９３の容量とコイル９４のインダクタンスとの積の１／２乗は、第２パルス回路ＰＬ２におけるそれよりも大きい。このため、第１パルス回路ＰＬ１に接続された長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光時間は、第２パルス回路ＰＬ２に接続された短波長のフラッシュランプＦＬ２（理解の容易のために図９にはハッチングを付している）の発光時間よりも長い。なお、コイル９４のインダクタンスに代えて、または、それに加えて第１パルス回路ＰＬ１および第２パルス回路ＰＬ２におけるコンデンサ９３の容量を異ならせるようにしても良い。
【００４８】
ここで、本実施形態においては、図９に示すように、第１パルス回路ＰＬ１に接続された長波長のフラッシュランプＦＬ１と第２パルス回路ＰＬ２に接続された短波長のフラッシュランプＦＬ２とが交互に一列に配列されている。このため、１５本のフラッシュランプＦＬ１により構成されるフラッシュランプ群から保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射されるとともに、１５本のフラッシュランプＦＬ２により構成されるフラッシュランプ群からも半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射される。なお、図９では図示の便宜上、１５本のフラッシュランプＦＬ１が１つの第１パルス回路ＰＬ１に接続され、１５本のフラッシュランプＦＬ２が１つの第２パルス回路ＰＬ２に接続されているが、上述のように１つのフラッシュランプＦＬには１つの発光回路が設けられており、図９の第１パルス回路ＰＬ１および第２パルス回路ＰＬ２はそれぞれ１５個の発光回路を包括して記載したものである。
【００４９】
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いる。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１における処理が進行する。また、制御部３は、図示省略のトリガー制御回路を制御することによって、所定のタイミングにて第１パルス回路ＰＬ１および第２パルス回路ＰＬ２のそれぞれのトリガースイッチＳＷをＯＮ状態とする。すなわち、制御部３は、第１パルス回路ＰＬ１に接続されたフラッシュランプＦＬ１および第２パルス回路ＰＬ２に接続されたフラッシュランプＦＬ２のそれぞれを所定のタイミングにて発光させる。制御部３と第１パルス回路ＰＬ１および第２パルス回路ＰＬ２とによって、フラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の発光を制御する発光制御手段が構成される。
【００５６】
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。
【００５７】
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）が導入されたシリコンの半導体基板である。その導入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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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を通ってサセプター７４の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。
【００６１】
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のサセプター７４に受け渡されて水平姿勢に保持される。半導体ウェハーＷは、イオン注入がなされた表面を上面としてサセプター７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、サセプター７４の上面にて５個のガイドピン７６の内側に保持される。サセプター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。
【００６２】
半導体ウェハーＷが保持部７のサセプター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が一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプター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。
【００６３】
図１０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が搬入されてサセプター７４に載置された後、制御部３が時刻ｔ０に４０本のハロゲンランプＨＬを点灯させてハロゲン光照射によって半導体ウェハーＷを８００℃以下の予備加熱温度Ｔ１（本実施形態では５００℃）にまで昇温している。
【００６４】
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がサセプター７４に保持された半導体ウェハーＷの下面に切り欠き部７７を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、接触式温度計１３０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御している。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。
【００６５】
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、接触式温度計１３０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時刻ｔ１にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。
【００６６】
このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部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。
【００６７】
次に、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時刻ｔ２にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することによるフラッシュ加熱処理を実行する。なお、半導体ウェハーＷの温度が室温から予備加熱温度Ｔ１に到達するまでの時間（時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間）および予備加熱温度Ｔ１に到達してからフラッシュランプＦＬが発光するまでの時間（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間）はいずれも数秒程度である。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の制御によってトリガースイッチＳＷがＯＮ状態となる。
【００６８】
図１１は、第１実施形態におけるフラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の発光強度の時間波形（強度プロファイル）を示す図である。同図において、実線は長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光強度を示し、点線は短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光強度を示す。第１実施形態においては、制御部３がまず第１パルス回路ＰＬ１のトリガースイッチＳＷをＯＮ状態として時刻ｔ２１に長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光を開始させる。上述したように、フラッシュランプＦＬ１の発光時間は、第１パルス回路ＰＬ１のコンデンサ９３の容量とコイル９４のインダクタンスとによって規定されており、長波長のフラッシュランプＦＬ１は時刻ｔ２１から時刻ｔ２４まで発光する。長波長のフラッシュランプＦＬ１から出射されたフラッシュ光は、保持部７のサセプター７４に載置された半導体ウェハーＷの表面に照射される。上述したように、長波長のフラッシュランプＦＬ１と短波長のフラッシュランプＦＬ２とが交互に一列に配列されているため、１５本のフラッシュランプＦＬ１からは半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射される。
【００６９】
図１２は、フラッシュ光照射時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。時刻ｔ２１に発光を開始した長波長のフラッシュランプＦＬ１からの第１のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーＷの表面は予備加熱温度Ｔ１から第１目標温度Ｔ２にまで昇温される。この第１目標温度Ｔ２は、フラッシュランプＦＬ１からのフラッシュ光照射によるウェハー表面の最高到達温度である。
【００７０】
次に、半導体ウェハーＷの表面温度が第１目標温度Ｔ２に到達した時刻ｔ２２に、制御部３が第２パルス回路ＰＬ２のトリガースイッチＳＷをＯＮ状態としてフラッシュランプＦＬ２の発光を開始させる。フラッシュランプＦＬ２の発光時間は、第２パルス回路ＰＬ２のコンデンサ９３の容量とコイル９４のインダクタンスとによって規定されており、短波長のフラッシュランプＦＬ２は時刻ｔ２２から時刻ｔ２３まで発光する。上述したように、第１実施形態では長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光時間は、短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光時間よりも長く、フラッシュランプＦＬ１による第１のフラッシュ光照射を行っている間に、フラッシュランプＦＬ２による第２のフラッシュ光照射が開始されて完了する。１５本のフラッシュランプＦＬ２から出射されたフラッシュ光もサセプター７４に載置された半導体ウェハーＷの表面の全領域に照射される。
【００７１】
フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２とは相互に隣り合うように配置されているため、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３の間は半導体ウェハーＷの表面の全領域において、フラッシュランプＦＬ１から照射された長波長のフラッシュ光とフラッシュランプＦＬ２から照射された短波長のフラッシュ光とが相互に均一に重なり合う。これにより、半導体ウェハーＷの表面は第１目標温度Ｔ２から第２目標温度Ｔ３にまで昇温される。第２目標温度Ｔ３は、フラッシュランプＦＬ２からの第２のフラッシュ光照射によるウェハー表面の最高到達温度である。半導体ウェハーＷの表面が第２目標温度Ｔ３にまで昇温されることによって、その表面に注入されていた不純物が活性化される。
【００７２】
図１３は、半導体ウェハーＷの表面温度が第２目標温度Ｔ３に到達した時刻ｔ２５における半導体ウェハーＷの厚さ方向の温度分布である。同図において、実線は長波長のフラッシュランプＦＬ１からの寄与による温度分布を示し、点線は短波長のフラッシュランプＦＬ２からの寄与による温度分布を示す。第１実施形態においては、まず長波長のフラッシュランプＦＬ１からの第１のフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面は第１目標温度Ｔ２にまで昇温される。そして、第１目標温度Ｔ２にまで昇温された半導体ウェハーＷの表面に短波長のフラッシュランプＦＬ２から第２のフラッシュ光照射を行うことによって当該表面は第２目標温度Ｔ３にまで昇温される。
【００７３】
図１４は、シリコンの吸収係数の波長依存性を示す図である。同図に示すように、半導体ウェハーＷの基材であるシリコンは波長が短くなるほど吸収係数が大きくなる。このことは、波長の短い光は半導体ウェハーＷの表面近傍のみで吸収され、逆に波長の長い光は表面から相当の深さにまで到達することを意味している。従って、半導体ウェハーＷの表面に短波長のフラッシュランプＦＬ２からフラッシュ光照射を行ったときには、表面近傍のみを加熱することができる。一方、半導体ウェハーＷの表面に長波長のフラッシュランプＦＬ１からフラッシュ光照射を行ったときには、表面から相当の深さ位置まで加熱することができ、加熱によって生じる温度勾配は短波長のフラッシュランプＦＬ２によるよりも緩やかとなる。
【００７４】
第１実施形態においては、最初に長波長のフラッシュランプＦＬ１から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の表面が第１目標温度Ｔ２にまで昇温される。この長波長のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーＷの表面から厚さ方向に沿って深くなるにつれて、第１目標温度Ｔ２から徐々に温度が低下する緩やかな温度勾配が形成される。次に、半導体ウェハーＷの表面に短波長のフラッシュランプＦＬ２からフラッシュ光照射を行うことによって当該表面が第２目標温度Ｔ３にまで昇温される。この短波長のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーＷの表面近傍のみを高温に加熱することができる。
【００７５】
ここで、２段階のフラッシュ光照射を全て短波長とすれば、第１実施形態よりもさらに半導体ウェハーＷの表面近傍のみを高温に加熱することはできる。しかしながら、短波長のフラッシュ光の吸収率は、長波長のフラッシュ光に比較して、半導体ウェハーＷの表面に形成されたパターンに対する依存性が大きいことが知られている。よって、短波長のフラッシュ光照射のみによって半導体ウェハーＷを加熱した場合には、半導体ウェハーＷの表面温度分布が不均一となるおそれがある。また、短波長のフラッシュ光照射のみによって半導体ウェハーＷを加熱すると、表面近傍のみが過度に加熱された結果、表面に形成された薄膜の剥離が生じることもある。
【００７６】
一方、２段階のフラッシュ光照射を全て長波長とすれば、第１実施形態よりも半導体ウェハーＷの厚さ方向に形成される温度勾配をさらに緩やかなものとすることができる。しかし、この場合、半導体ウェハーＷの表面近傍のみを加熱することが難しくなるため、表面温度を第２目標温度Ｔ３にまで昇温させるのにより大きなエネルギーが必要となる。また、第１実施形態と比較して、半導体ウェハーＷの全体がより高温に加熱されることとなるため、フラッシュ光照射後の表面における冷却も遅くなる。
【００７７】
第１実施形態では、長波長のフラッシュ光照射と短波長のフラッシュ光照射とを組み合わせ、長波長のフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面を第１目標温度Ｔ２にまで昇温してから短波長のフラッシュ光照射によって当該表面を第２目標温度Ｔ３にまで昇温している。このため、パターン依存性の影響を少なくしつつも半導体ウェハーＷの表面近傍のみを均一に高温に加熱することができる。また、第１のフラッシュ光照射を長波長のフラッシュ光にて行っているため、半導体ウェハーＷの表面近傍のみが過度に加熱されることも防がれる。また、第２のフラッシュ光照射を短波長のフラッシュ光にて行っているため、比較的小さなエネルギーで半導体ウェハーＷの表面を第２目標温度Ｔ３にまで昇温することができる。さらに、半導体ウェハーＷの表面近傍よりも深い領域はそれほど昇温していないため、この領域がヒートシンクとして機能し、フラッシュ光照射後の表面における冷却速度を高めることができる。その結果、フラッシュ光照射後の不純物の不要な拡散を抑制することができる。
【００７８】
図１１に戻り、時刻ｔ２３に短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光が停止する。フラッシュランプＦＬ２の発光が停止することにより、半導体ウェハーＷの表面温度は第２目標温度Ｔ３から降温を開始する。このとき、半導体ウェハーＷの表面近傍よりも深い領域はそれほど昇温していないため、表面から当該領域への熱伝導によって表面の冷却速度を高いものとすることができる。
【００７９】
その後、時刻ｔ２４に長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光が停止する。フラッシュランプＦＬ１の発光が停止することにより、半導体ウェハーＷの表面温度は第１目標温度Ｔ２からも急速に降温する。このようにしてフラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の発光が停止することによって、フラッシュ加熱処理が終了する。なお、図１０の時刻スケールは秒であるのに対して、図１１の時刻スケールはミリ秒であるため、図１１のｔ２１からｔ２４はいずれも図１０では概ねｔ２に重ねて表示されるものである。
【００８０】
フラッシュランプＦＬ１の発光が停止した後、所定時間が経過した時刻ｔ３にハロゲンランプＨＬが消灯する（図１０）。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から降温を開始する。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。
【００８１】
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、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面からサセプター７４の開口部７８を介して放射された赤外光の強度を放射温度計１２０が測定して降温中の半導体ウェハーＷの温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。
【００８２】
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、放射温度計１２０は外乱光の影響を受けることなく、サセプター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。
【００８３】
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。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプター７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプター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。
【００８４】
＜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１実施形態では、長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光時間が短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光時間よりも長かったが、第２実施形態では逆に長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光時間が短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光時間よりも短い。具体的には、長波長のフラッシュランプＦＬ１に接続された第１パルス回路ＰＬ１のコイル９４のインダクタンスが、短波長のフラッシュランプＦＬ２に接続された第２パルス回路ＰＬ２のコイル９４のインダクタンスよりも小さい。よって、第１パルス回路ＰＬ１におけるコンデンサ９３の容量とコイル９４のインダクタンスとの積の１／２乗は、第２パルス回路ＰＬ２におけるそれよりも小さい。このため、第１パルス回路ＰＬ１に接続された長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光時間は、第２パルス回路ＰＬ２に接続された短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光時間よりも短くなる。第２実施形態における熱処理装置の残余の構成は第１実施形態と同様であり、フラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の配置も図９と同様である。
【００８５】
第２実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順も概ね第１実施形態と同じである（図１０参照）。但し、第２実施形態では、フラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の発光タイミングと発光時間が第１実施形態とは異なる。図１５は、第２実施形態におけるフラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の発光強度の時間波形（強度プロファイル）を示す図である。同図において、実線は長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光強度を示し、点線は短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光強度を示す。
【００８６】
第２実施形態においては、制御部３がまず第２パルス回路ＰＬ２のトリガースイッチＳＷをＯＮ状態として時刻ｔ１２１に短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光を開始させる。短波長のフラッシュランプＦＬ２は時刻ｔ１２１から時刻ｔ１２４まで発光する。１５本のフラッシュランプＦＬ２からはサセプター７４に載置された半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射される。
【００８７】
次に、半導体ウェハーＷの表面温度が第１目標温度Ｔ２に到達した時刻ｔ１２２に、制御部３が第１パルス回路ＰＬ１のトリガースイッチＳＷをＯＮ状態として長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光を開始させる。長波長のフラッシュランプＦＬ１は時刻ｔ１２２から時刻ｔ１２３まで発光する。第２実施形態では長波長のフラッシュランプＦＬ１の発光時間が短波長のフラッシュランプＦＬ２の発光時間よりも短く、フラッシュランプＦＬ２によるフラッシュ光照射を行っている間に、フラッシュランプＦＬ１によるフラッシュ光照射が開始されて完了する。１５本のフラッシュランプＦＬ１から出射されたフラッシュ光も半導体ウェハーＷの表面の全領域に照射される。
【００８８】
フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２とは相互に隣り合うように配置されているため、時刻ｔ１２２から時刻ｔ１２３の間は半導体ウェハーＷの表面の全領域において、フラッシュランプＦＬ１から照射された長波長のフラッシュ光とフラッシュランプＦＬ２から照射された短波長のフラッシュ光とが相互に均一に重なり合う。これにより、半導体ウェハーＷの表面は第１目標温度Ｔ２から第２目標温度Ｔ３にまで昇温される。半導体ウェハーＷの表面が第２目標温度Ｔ３にまで昇温されることによって、その表面に注入されていた不純物が活性化される。なお、第１目標温度Ｔ２および第２目標温度Ｔ３は、第１実施形態と異なる値であっても良い。
【００８９】
図１６は、半導体ウェハーＷの表面温度が第２目標温度Ｔ３に到達した時点における半導体ウェハーＷの厚さ方向の温度分布である。同図において、実線は長波長のフラッシュランプＦＬ１からの寄与による温度分布を示し、点線は短波長のフラッシュランプＦＬ２からの寄与による温度分布を示す。第２実施形態においては、まず短波長のフラッシュランプＦＬ２からの第１のフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面は第１目標温度Ｔ２にまで昇温される。そして、第１目標温度Ｔ２にまで昇温された半導体ウェハーＷの表面に長波長のフラッシュランプＦＬ１から第２のフラッシュ光照射を行うことによって当該表面は第２目標温度Ｔ３にまで昇温される。
【００９０】
第２実施形態では、第１のフラッシュ光照射を短波長のフラッシュランプＦＬ２により行っている。この短波長のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーＷの表面から厚さ方向に沿って深くなるにつれて第１目標温度Ｔ２から徐々に温度が低下する温度勾配が形成されるのであるが、その温度勾配の傾斜は第１実施形態よりも大きい（図１３参照）。これは、シリコンの吸収係数に波長依存性があるため、短波長のフラッシュ光に比較して長波長のフラッシュ光の方がウェハー表面から深くまで到達しやすいことによるものである。
【００９１】
次に、第２のフラッシュ光照射を長波長のフラッシュランプＦＬ１により行う。この長波長のフラッシュ光照射によって、半導体ウェハーＷの表面を第２目標温度Ｔ３にまで昇温するとともに、表面近傍に第１実施形態と比較して緩やかな温度勾配を形成することができる。その結果、半導体ウェハーＷの表面におけるデバイス形成領域を均一に加熱することができる。
【００９２】
第２実施形態は、長波長のフラッシュ光照射と短波長のフラッシュ光照射とを組み合わせる点は第１実施形態と同じであるが、第１実施形態とは逆に短波長のフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面を第１目標温度Ｔ２にまで昇温してから長波長のフラッシュ光照射によって当該表面を第２目標温度Ｔ３にまで昇温している。第２のフラッシュ光照射を長波長のフラッシュ光にて行っているため、パターン依存性の影響をより抑制しつつ半導体ウェハーＷの表面を第２目標温度Ｔ３にまで昇温することができる。また、第１実施形態と比較して半導体ウェハーＷの表面近傍における温度勾配を緩やかなものとしてデバイス形成領域を均一に加熱するとともに、薄膜の剥離を確実に防止することができる。
【００９３】
フラッシュランプＦＬ１およびフラッシュランプＦＬ２の発光タイミングと発光時間を除く残余の点については、第２実施形態は第１実施形態と同様である。
【００９４】
＜３．本発明の意義＞
以上のように、第１実施形態では第１のフラッシュ光照射を長波長のフラッシュ光にて行い、第２のフラッシュ光照射を短波長のフラッシュ光にて行うことにより、図１３のような温度分布を形成している。一方、第２実施形態では第１のフラッシュ光照射を短波長のフラッシュ光にて行い、第２のフラッシュ光照射を長波長のフラッシュ光にて行うことにより、図１６のような温度分布を形成している。
【００９５】
第１実施形態および第２実施形態のそれぞれの利点については既述した通りであるが、本発明は、長波長のフラッシュ光照射と短波長のフラッシュ光照射とを組み合わせ、長波長のフラッシュ光照射期間と短波長のフラッシュ光照射期間とが少なくとも一部期間にて重なり合うようにすることにより、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの厚さ方向の温度分布を制御している。このような温度分布の制御が可能となるのは、半導体ウェハーＷの基材であるシリコンの吸収係数に図１４の如き波長依存性が存在するためである。
【００９６】
すなわち、吸収係数の低い長波長のフラッシュ光は半導体ウェハーＷの表面から相当深さまで到達するため、照射時に半導体ウェハーＷの表面から緩やかな温度勾配を形成することができる。一方、吸収係数の高い短波長のフラッシュ光は半導体ウェハーＷの表面近傍のみで吸収されるため、照射時に半導体ウェハーＷの表面近傍のみを昇温することができる。本発明は、このような長波長および短波長のフラッシュ光の性質を組み合わせて半導体ウェハーＷの厚さ方向の温度分布を適宜に調節しているのである。
【００９７】
＜４．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、長波長のフラッシュ光照射と短波長のフラッシュ光照射との組み合わせの形態は第１実施形態（図１１）および第２実施形態（図１５）に限定されるものではない。第１実施形態において、短波長のフラッシュ光照射の停止時刻ｔ２３は長波長のフラッシュ光照射の停止時刻ｔ２４より後であっても良いし、短波長のフラッシュ光照射の開始時刻ｔ２２は長波長のフラッシュ光照射の開始時刻ｔ２１と同じであっても良い。また、短波長のフラッシュ光照射の最高強度は長波長のフラッシュ光照射の最高強度より大きくても良い。同様に、第２実施形態において、長波長のフラッシュ光照射の停止時刻ｔ１２３は短波長のフラッシュ光照射の停止時刻ｔ１２４より後であっても良いし、長波長のフラッシュ光照射の開始時刻ｔ１２２は短波長のフラッシュ光照射の開始時刻ｔ１２１と同じであっても良い。また、長波長のフラッシュ光照射の最高強度は短波長のフラッシュ光照射の最高強度より大きくても良い。
【００９８】
このように、長波長のフラッシュ光照射と短波長のフラッシュ光照射との組み合わせ形態を変更することによって、半導体ウェハーＷの厚さ方向の温度分布も図１３および図１６とは異なるものとなる。要するに、本発明は、長波長のフラッシュ光照射期間と短波長のフラッシュ光照射期間とが少なくとも一部期間にて重なり合うようにすることによって、半導体ウェハーＷの厚さ方向の温度分布を調整するものであれば良い。
【００９９】
また、複数のフラッシュランプＦＬの配置態様は図９の例に限定されるものではない。図１７は、複数のフラッシュランプＦＬの配置構成の他の例を示す図である。図１７の例においては、長波長のフラッシュランプＦＬ１と短波長のフラッシュランプＦＬ２とが井桁状に交差して配列されている。すなわち、複数のフラッシュランプＦＬを同数の２つのフラッシュランプ群に区分し、そのうちの一方を構成する長波長のフラッシュランプＦＬ１を第１パルス回路ＰＬ１に接続するとともに、他方を構成する短波長のフラッシュランプＦＬ２を第２パルス回路ＰＬ２に接続する。複数の長波長のフラッシュランプＦＬ１は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。また、複数の短波長のフラッシュランプＦＬ２も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。そして、フラッシュランプＦＬ１の配列面とフラッシュランプＦＬ２の配列面とを、フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２とが井桁状に交差するように重ねるて配置するのである。なお、フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２との配列の上下関係はいずれが上であっても良い。
【０１００】
このようにしても、複数の長波長のフラッシュランプＦＬ１から半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射されるとともに、複数の短波長のフラッシュランプＦＬ２からも半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射される。このため、上記実施形態と同様の処理を行って同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
また、複数のフラッシュランプＦＬの配置態様は図１８のようにしても良い。図９および図１７ではフラッシュランプＦＬを円筒状のガラス管９２を備えた棒状ランプとしていたが、図１８の例においてはフラッシュランプＦＬを点光源ランプ（例えば球状ランプ）としている。点光源ランプである複数のフラッシュランプＦＬを同数の２つのフラッシュランプ群に区分し、そのうちの一方を構成する長波長のフラッシュランプＦＬ１を第１パルス回路ＰＬ１に接続するとともに、他方を構成する短波長のフラッシュランプＦＬ２を第２パルス回路ＰＬ２に接続している。そして、図１８の配置構成においては、フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２とを縦方向および横方向の双方について交互に配列している。すなわち、長波長のフラッシュランプＦＬ１と短波長のフラッシュランプＦＬ２とを市松模様に配列しているのである。
【０１０２】
このようにしても、複数の長波長のフラッシュランプＦＬ１から半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射されるとともに、複数の短波長のフラッシュランプＦＬ２からも半導体ウェハーＷの表面の全領域にフラッシュ光が照射される。このため、上記実施形態と同様の処理を行って同様の効果を奏することができる。
【０１０３】
また、フラッシュランプＦＬの配列態様は図９，１７，１８のパターンに限定されるものではなく、種々のパターンを採用することが可能である。但し、長波長のフラッシュランプＦＬ１または短波長のフラッシュランプＦＬ２が偏在する配置（例えば、図９において紙面右側半分にフラッシュランプＦＬ１のみを配置し、左側半分にフラッシュランプＦＬ２のみを配置）とすると、それぞれからのフラッシュ光が半導体ウェハーＷの表面の全領域に均一に照射されないこととなる。このため、フラッシュランプＦＬ１とフラッシュランプＦＬ２とを均等な密度で配置した図９，１７，１８の如きランプ配置とする方が好ましい。
【０１０４】
また、上記各実施形態においては、長波長のフラッシュランプＦＬ１と短波長のフラッシュランプＦＬ２とを同数としていたが、これに限定されるものではなく、いずれかの数が多くても良い。
【０１０５】
また、上記各実施形態においては、フラッシュランプＦＬのガラス管９２に金属の不純物を含有させることにより放射分光分布を調整するようにしていたが、これに代えて、フィルターを設けることによって半導体ウェハーＷに照射されるフラッシュ光の分光分布を調整するようにしても良い。具体的には、図１９に示すように、平面状に配列された複数のフラッシュランプＦＬの下方に近接してフィルター３５を設ける。フィルター３５は石英ガラスにて形成されており、これに金属の不純物を含有させることによって、短パス領域ＰＰ１（図１９にはハッチングを付している）と長パス領域ＰＰ２とを交互に縞状に形成している。短パス領域ＰＰ１は、長波長域の光成分を吸収することによって透過するフラッシュ光の分光分布を相対的に短波長域に偏在させる。逆に、長パス領域ＰＰ２は、短波長域の光成分を吸収することによって透過するフラッシュ光の分光分布を相対的に長波長域に偏在させる。短パス領域ＰＰ１および長パス領域ＰＰ２の幅はフラッシュランプＦＬの配列間隔と整合する。このようにしても、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面の全領域に、長波長のフラッシュ光および短波長のフラッシュ光を照射することができる。なお、図１９の例の場合、複数のフラッシュランプＦＬ自体の放射分光特性は全て共通である。また、短パス領域ＰＰ１直上のフラッシュランプＦＬは第１パルス回路ＰＬ１に接続され、長パス領域ＰＰ２直上のフラッシュランプＦＬは第２パルス回路ＰＬ２に接続される。
【０１０６】
また、短波長域および長波長域の双方をカットすることに限定されず、いずれか一方の波長域をカットすることによってフラッシュ光の分光分布を相対的に異ならせるようにしても良い。すなわち、フラッシュランプＦＬ１のみについて短波長域の成分をカットする（フラッシュランプＦＬ２については放射分光分布の調整を行わない）ことにより、フラッシュランプＦＬ１の分光分布を相対的に長波長域に偏在させるようにしても良い。逆に、フラッシュランプＦＬ２のみについて長波長域の成分をカットすることにより、フラッシュランプＦＬ２の分光分布を相対的に短波長域に偏在させるようにしても良い。
【０１０７】
このような手法に沿えば、図２０に示すような構成としても良い。図２０の例では、複数のフラッシュランプＦＬを上下２段に配置し、上段の配列と下段の配列との間にフィルター３６を設ける。フィルター３６は短波長域の光成分を吸収する。このため、上段のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光からは、フィルター３６によって短波長域の光成分が吸収され、フィルター３６を透過したフラッシュ光の分光分布は相対的に長波長域に偏在する。一方、下段のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光はそのまま半導体ウェハーＷに照射される。その結果、上段のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光は下段のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光に比較して相対的に長波長域に偏在することとなる。なお、図２０の例においても、複数のフラッシュランプＦＬの放射分光特性は全て共通である。また、上段のフラッシュランプＦＬは第１パルス回路ＰＬ１に接続され、下段のフラッシュランプＦＬは第２パルス回路ＰＬ２に接続される。
【０１０８】
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。
【０１０９】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプＨＬからのハロゲン光照射によって半導体ウェハーＷを予備加熱するようにしていたが、予備加熱の手法はこれに限定されるものではなく、ホットプレートに載置することによって半導体ウェハーＷを予備加熱するようにしても良い。
【０１１０】
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や太陽電池用の基板であっても良い。特に、ガラス基板や樹脂基板のようにシリコンに比較して耐熱性に乏しい基板をフラッシュ加熱する場合には、本発明に係る技術によって基板上に形成された薄膜のみを所定温度に加熱することができる。さらに、基板の両面に回路が形成されている場合、本発明に係る技術によれば片面のみを所定温度に加熱することができるため好適である。
【符号の説明】
【０１１１】
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
３５，３６  フィルター
６５  熱処理空間
ＦＬ，ＦＬ１，ＦＬ２  フラッシュランプ
ＨＬ  ハロゲンランプ
ＰＬ１  第１パルス回路
ＰＬ２  第２パルス回路
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
2014049704.tif 000003
【図２】
2014049704.tif 000004
【図３】
2014049704.tif 000005
【図４】
2014049704.tif 000006
【図５】
2014049704.tif 000007
【図６】
2014049704.tif 000008
【図７】
2014049704.tif 000009
【図８】
2014049704.tif 000010
【図９】
2014049704.tif 000011
【図１０】
2014049704.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014049704.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2014049704.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2014049704.tif 000018
【図１７】
2014049704.tif 000019
【図１８】
2014049704.tif 000020
【図１９】
2014049704.tif 000021
【図２０】
2014049704.tif 000022