(57)【要約】【課題】基板の面内温度分布を均一にすることができる熱処理装置を提供する。【解決手段】ハロゲンランプＨＬを備えたハロゲン加熱部４とチャンバー内の半導体ウェハーＷとの間に不透明な円筒形状のルーバー２１を設ける。ルーバー２１を設けることなく、ハロゲンランプＨＬから光照射を行った場合には、半導体ウェハーＷの内側領域よりも周縁部の温度が低下する傾向が生じる。不透明な円筒形状のルーバー２１を設け、ルーバー２１よりも外側に設けられたハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの内側領域に向かう光を遮光することにより、当該内側領域へと向かう光が減少し、内側領域の加熱が弱まることとなる。これにより、相対的に半導体ウェハーＷの周縁部が強く加熱されることとなり、半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一にすることができる。【選択図】図９
2014120509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板形状の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、
前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された基板の主面よりも広く当該主面に対向する領域に複数の棒状ランプを配置した光照射部と、
前記光照射部と前記保持部との間にて中心軸が前記基板の中心を通るように設けられ、前記光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の遮光部材と、
を備え、
前記光照射部には、前記保持部から近い順に第１段と第２段とのそれぞれに複数の棒状ランプが配置され、
前記第１段に配置された複数の棒状ランプと前記第２段に配置された複数の棒状ランプとは互いに直交するように設けられ、
前記遮光部材の円形の端部のうち前記第２段に配置された複数の棒状ランプの長手方向に沿った両端領域に切り欠き部を形成す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、
前記端部のうち前記第２段に配置された複数の棒状ランプの長手方向と直交する部位が最も深く、かつ、前記第１段に配置された複数の棒状ランプの長手方向と直交する部位が最も浅くなるように切り欠き部を形成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、
前記遮光部材の前記保持部に近い側の端部に切り欠き部を形成することを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記遮光部材の前記光照射部に近い側の端部に切り欠き部を形成することを特徴とする熱処理装置。
【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装置において、
前記遮光部材は不透明石英にて形成されることを特徴とする熱処理装置。
【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装置において、
前記光照射部に配置される複数の棒状ランプはハロゲンランプであり、
前記光照射部からの光照射によって予備加熱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をさらに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、円板形状の半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（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。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フラッシュ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。
【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
【特許文献３】特開２００７−５５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に開示されるようなホットプレートにて半導体ウェハーを予備加熱する場合は、プレート温度を正確に温調すればウェハー温度の面内分布を比較的均一なものとすることができる。特に、特許文献３のホットプレートは同心円状に複数のゾーンに区分けされており、ゾーンごとに温調可能であるためウェハー温度の面内分布を容易に均一にすることができる。一方、特許文献１，２に開示されるようなハロゲンランプにて予備加熱を行う場合には、比較的高い予備加熱温度にまで半導体ウェハーを短時間で昇温することができるというプロセス上のメリットが得られるものの、ウェハー周縁部の温度が中心部よりも低くなる問題が生じやすい。
【０００８】
このようなハロゲンランプによる予備加熱段階での周縁部における温度低下を解消するために、ハロゲンランプからウェハー周縁部に照射する光量を増やすと、周縁部の一部の温度が上昇するものの、逆に周縁部よりも内側領域の温度分布均一性が損なわれることとなる。しかも、半導体ウェハーの最も外周の端縁部における温度低下は十分には解消されないまま残存する。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の面内温度分布を均一に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、円板形状の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、前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された基板の主面よりも広く当該主面に対向する領域に複数の棒状ランプを配置した光照射部と、前記光照射部と前記保持部との間にて中心軸が前記基板の中心を通るように設けられ、前記光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の遮光部材と、を備え、前記光照射部には、前記保持部から近い順に第１段と第２段とのそれぞれに複数の棒状ランプが配置され、前記第１段に配置された複数の棒状ランプと前記第２段に配置された複数の棒状ランプとは互いに直交するように設けられ、前記遮光部材の円形の端部のうち前記第２段に配置された複数の棒状ランプの長手方向に沿った両端領域に切り欠き部を形成す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、前記端部のうち前記第２段に配置された複数の棒状ランプの長手方向と直交する部位が最も深く、かつ、前記第１段に配置された複数の棒状ランプの長手方向と直交する部位が最も浅くなるように切り欠き部を形成す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、前記遮光部材の前記保持部に近い側の端部に切り欠き部を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４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、前記遮光部材の前記光照射部に近い側の端部に切り欠き部を形成することを特徴とする。
【００１４】
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装置において、前記遮光部材は不透明石英にて形成されることを特徴とする。
【００１５】
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装置において、前記光照射部に配置される複数の棒状ランプはハロゲンランプであり、前記光照射部からの光照射によって予備加熱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をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１から請求項６の発明によれば、光照射部と保持部との間にて中心軸が基板の中心を通るように設けられ、光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の遮光部材を備えるため、光照射部から基板の内側領域に向かう光の一部を遮光して基板の面内温度分布を均一にすることができる。また、遮光部材の円形の端部のうち保持部から遠い第２段に配置された複数の棒状ランプの長手方向に沿った両端領域に切り欠き部を形成するため、遮光部材から第１段の棒状ランプまでの距離と第２段の棒状ランプまでの距離との差に起因した照度分布の不均一を解消して基板の面内温度分布を均一にすることができる。
【００１７】
特に、請求項２の発明によれば、遮光部材の端部のうち第２段に配置された複数の棒状ランプの長手方向と直交する部位が最も深く、かつ、第１段に配置された複数の棒状ランプの長手方向と直交する部位が最も浅くなるように切り欠き部を形成するため、基板の周方向での照度分布をより均一にすることができる。
【００１８】
また、請求項６の発明によれば、ハロゲンランプによる予備加熱時における基板の面内温度分布を均一にすることができ、その結果フラッシュ光照射時における基板の面内温度分布も均一にすることができる。
【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】第１実施形態のルーバーの全体概観を示す斜視図である。
【図９】第１実施形態のルーバーによる遮光を模式的に示す図である。
【図１０】第２実施形態のルーバーの全体概観を示す斜視図である。
【図１１】第２実施形態のルーバーが設置された状態を示す図である。
【図１２】第２実施形態のルーバーによる遮光を模式的に示す図である。
【図１３】第２実施形態のルーバーによる遮光を模式的に示す図である。
【図１４】第２実施形態のルーバーが設置された状態の他の例を示す図である。
【図１５】切り欠き部の形状の他の例を示す図である。
【図１６】切り欠き部の形状の他の例を示す図である。
【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。
【００２１】
＜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。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、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。
【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、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。ハロゲン加熱部４とチャンバー６との間にはルーバー２１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、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】
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、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。
【００４１】
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熱処理空間６５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。
【００４２】
チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４は、筐体４１の内側に複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。ハロゲン加熱部４は、複数のハロゲンランプＨＬによってチャンバー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への光照射を行う光照射部である。
【００４３】
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。第１実施形態では、保持部７に保持された円板形状の半導体ウェハーＷの主面（つまり、直径３００ｍｍの円）よりも広い領域に複数のハロゲンランプＨＬが配置されている。また、当該半導体ウェハーＷの主面のうち下面と対向する領域に複数のハロゲンランプＨＬが配置されている。
【００４４】
図１および図７に示すように、第１実施形態では、４０本のハロゲンランプＨＬが上下２段に分けて配置されている。保持部７に近い上段（第１段）に２０本のハロゲンランプＨＬが配設されるとともに、上段よりも保持部７から遠い下段（第２段）にも２０本のハロゲンランプ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。
【００４５】
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、上段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向と下段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向とが互いに直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。本実施形態においては、上段ではランプ長手方向がＹ軸方向に沿うように２０本のハロゲンランプＨＬが平行に配列され、下段ではランプ長手方向がＸ軸方向に沿うように２０本のハロゲンランプＨＬが平行に配列されている。
【００４６】
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周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。
【００４７】
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。
【００４８】
また、ハロゲン加熱部４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図１）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
【００４９】
第１実施形態においては、ハロゲン加熱部４とチャンバー６の下側チャンバー窓６４との間にルーバー２１が設けられている。図８は、第１実施形態のルーバー２１の全体概観を示す斜視図である。第１実施形態のルーバー２１は上下に開放端を有する円筒形状の部材である。ルーバー２１は、ハロゲン加熱部４のハロゲンランプＨＬから出射される光に対して不透明な材質にて形成されており、例えば石英ガラスに微細な気泡を多数内包させた不透明石英にて形成されている。ルーバー２１のサイズはチャンバー６およびハロゲン加熱部４の配置構成に応じた適宜のものとすることができる。ルーバー２１の円筒の外径はハロゲンランプＨＬが配置される領域よりも小さければ良く、例えば第１実施形態ではルーバー２１の外径を半導体ウェハーＷの直径と同じ３００ｍｍとし、内径を２９４ｍｍとしている。また、ルーバー２１の高さは、例えば１５ｍｍ〜２５ｍｍとすれば良い（第１実施形態では１６ｍｍとしている）。
【００５０】
図１に示すように、ハロゲン加熱部４の筐体４１の上端にはルーバーステージ２２が設けられている。ルーバーステージ２２は、ハロゲンランプＨＬから出射される光に対して透明な石英ガラスにて形成された平板状部材である。このルーバーステージ２２の上面にルーバー２１が設置される。ルーバー２１は、その円筒の中心軸ＣＸが保持部７に保持された半導体ウェハーＷの中心を通るように設けられる。ハロゲン加熱部４の複数のハロゲンランプＨＬは、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面と対向する領域に配列されている。よって、ルーバー２１の中心軸ＣＸは、複数のハロゲンランプＨＬの配列の中心をも通ることとなる。
【００５１】
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。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。その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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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て下方より保持される。半導体ウェハーＷは、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上面として保持部７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。
【００５８】
半導体ウェハーＷが石英にて形成された保持部７によって水平姿勢にて下方より保持された後、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ルーバーステージ２２、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（表面とは反対側の主面）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、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。
【００５９】
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の下面にサセプター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。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６００℃程度とされる（本実施の形態では６００℃）。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。
【００６０】
ところで、予備加熱中の半導体ウェハーＷには中心部分に比較して周縁部の温度が低くなりやすい傾向が認められる。このような現象が生じる原因としては、半導体ウェハーＷの周縁部からの熱放射、或いは半導体ウェハーＷの周縁部から比較的低温のサセプター７４への熱伝導などが考えられる。
【００６１】
このため、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るように構成されており、半導体ウェハーＷの中心部よりも周縁部に向かう光量が多くなるようにしている。また、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の内周面によっても半導体ウェハーＷの周縁部に向けて反射する光量が多くなる。
【００６２】
このようにして半導体ウェハーＷの中心部よりも周縁部に照射されるハロゲン光量を多くしたとしても、なお半導体ウェハーＷの周縁部における温度低下を解消することは困難であった。この傾向は、ハロゲンランプＨＬと保持部７に保持された半導体ウェハーＷとの距離が大きくなるにつれて顕著となる。
【００６３】
このため、第１実施形態においては、ハロゲン加熱部４とチャンバー６との間に不透明な円筒形状のルーバー２１を設け、ハロゲン加熱部４から保持部７に保持された半導体ウェハーＷへと向かう光を一部遮光している。図９は、ルーバー２１による遮光を模式的に示す図である。同図は、円筒形状のルーバー２１の直径がＸ軸方向と一致する位置にて切断したＸＺ断面である。
【００６４】
上述したように、本実施形態では、円板形状の半導体ウェハーＷの主面よりも広い領域に複数のハロゲンランプＨＬを配置しており、ルーバー２１の外径は半導体ウェハーＷの直径と同じである。従って、円筒形状のルーバー２１より外側にもハロゲンランプＨＬが存在しており、第１実施形態では上段および下段のそれぞれにおいて、複数のハロゲンランプＨＬの配列の両端から３本ずつがルーバー２１の円筒外壁よりも外側に設けられている。
【００６５】
ルーバー２１を設けることにより、図９に点線矢印で示すように、ルーバー２１よりも外側に設けられたハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの中心部近傍を含む内側領域（周縁部よりも内側の領域）に向かう光が不透明なルーバー２１の壁面によって遮光される。その一方、図９の実線矢印で示すように、ルーバー２１よりも外側に設けられたハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの周縁部に向かう光は遮光されない。その結果、ルーバー２１を設けることにより、ハロゲン加熱部４から半導体ウェハーＷの周縁部に向かう光はほとんど減少しないのに対して、内側領域へと向かう光が減少し、内側領域の加熱が弱まることとなる。これにより、相対的に半導体ウェハーＷの周縁部が強く加熱されることとなり、予備加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布の不均一を効果的に解消することができる。なお、図９から明らかなように、ルーバー２１の壁面よりも内側に設けられているハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの裏面へと向かう光はルーバー２１による影響を受けない（遮光されるのは半導体ウェハーＷの外方へと向かう光）。
【００６６】
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点にてフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬが半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。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チャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６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。
【００６７】
フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（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。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに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ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下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からのフラッシュ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℃以上の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに注入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に注入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、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１００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。
【００６８】
第１実施形態では、ルーバー２１によってハロゲン加熱部４から半導体ウェハーＷの内側領域に向かう光の一部を遮光して予備加熱段階での半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一にしているため、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷ表面の面内温度分布も均一にすることができる。
【００６９】
フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度は接触式温度計１３０または放射温度計１２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、測定結果より半導体ウェハー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。
【００７０】
第１実施形態においては、ハロゲン加熱部４とチャンバー６との間に不透明な円筒形状のルーバー２１を設け、ルーバー２１よりも外側に設けられたハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの内側領域に向かう光を遮光している。ルーバー２１を設けることなく、ハロゲン加熱部４によって予備加熱を行った場合には、半導体ウェハーＷの内側領域よりも周縁部の温度が低下する傾向が認められる。そこで、不透明な円筒形状のルーバー２１を設け、ハロゲン加熱部４から半導体ウェハーＷの内側領域に向かう光の一部をルーバー２１によって遮光することにより、予備加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一にすることができる。その結果、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷ表面の面内温度分布も均一にすることができる。
【００７１】
＜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全体構成は第１実施形態と概ね同様である。また、第２実施形態の熱処理装置における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と同じである。第２実施形態が第１実施形態と相違するのはルーバーの形状である。
【００７２】
図１０は、第２実施形態のルーバー１２１の全体概観を示す斜視図である。第２実施形態のルーバー１２１は、第１実施形態と同様の円筒形状部材の上端に２箇所の切り欠き部１２３を形成している。ルーバー１２１は、ハロゲン加熱部４のハロゲンランプＨＬから出射される光に対して不透明な材質にて形成されており、例えば石英ガラスに微細な気泡を多数内包させた不透明石英にて形成されている。
【００７３】
ルーバー１２１は、ハロゲン加熱部４とチャンバー６の下側チャンバー窓６４との間に設けられており、具体的にはハロゲン加熱部４の上端に設けられたルーバーステージ２２の上面に設置される。ルーバー１２１は、その中心軸ＣＸが保持部７に保持された半導体ウェハーＷの中心を通るように設けられる。また、ルーバー２１の中心軸ＣＸは、複数のハロゲンランプＨＬの配列の中心を通る。
【００７４】
ルーバー１２１の上端（つまり、保持部７に近い側の端部）には、その円形の径方向に沿って相対向するように切り欠き部１２３が形成されている。第２実施形態では、２箇所の切り欠き部１２３がＸ軸方向に沿って相対向するように、ルーバー１２１がルーバーステージ２２上に設置される。換言すれば、図１１に示すように、ルーバー１２１の円形の上端において、ハロゲン加熱部４の下段に配置された複数のハロゲンランプＨＬの長手方向に沿った両端領域に切り欠き部１２３が形成されている。
【００７５】
第２実施形態においても、ハロゲン加熱部４とチャンバー６との間に不透明な円筒形状のルーバー１２１を設け、予備加熱時にハロゲン加熱部４から保持部７に保持された半導体ウェハーＷへと向かう光を一部遮光している。図１２および図１３は、第２実施形態のルーバー１２１による遮光を模式的に示す図である。図１２はルーバー１２１の直径がＸ軸方向と一致する位置にて切断したＸＺ断面であり、図１３はルーバー１２１の直径がＹ軸方向と一致する位置にて切断したＹＺ断面である。
【００７６】
第１実施形態と同様に、上段および下段のそれぞれにおいて、複数のハロゲンランプＨＬの配列の両端から３本ずつがルーバー１２１の円筒外壁よりも外側に設けられている。図１３に示すように、上段のハロゲンランプＨＬと平行なＹＺ面においては、切り欠き部１２３が形成されていないため、ルーバー１２１の高さがＸＺ面よりも高くなっている。ここで、下段に配置されたハロゲンランプＨＬからルーバー１２１までの距離は上段に配置されたハロゲンランプＨＬからルーバー１２１までの距離よりも当然に長い。このため、下段のハロゲンランプＨＬからルーバー１２１の壁面を高さ方向に見込む角αは、その直上の上段のハロゲンランプＨＬからルーバー１２１の壁面を高さ方向に見込む角βよりも小さくなる。従って、半導体ウェハーＷの裏面において、ルーバー１２１の壁面によって遮光される領域は、上段のハロゲンランプＨＬよりも下段のハロゲンランプＨＬの方が小さい。
【００７７】
半導体ウェハーＷのＹ軸方向の照度分布については、それと垂直なＸ軸方向に沿って配列された下段のハロゲンランプＨＬによる光照射が支配的となる。下段のハロゲンランプＨＬからの光照射については、ルーバー１２１の壁面によって遮光される領域が相対的に小さいため、ルーバー１２１の高さが高くても比較的多くの光量が半導体ウェハーＷの裏面のＹ軸方向について照射されることとなる。
【００７８】
一方、図１２に示すように、下段のハロゲンランプＨＬと平行なＸＺ面においては、切り欠き部１２３が形成されているため、ルーバー１２１の高さがＹＺ面よりも低くなっている。半導体ウェハーＷのＸ軸方向の照度分布については、それと垂直なＹ軸方向に沿って配列された上段のハロゲンランプＨＬによる光照射が支配的となる。上段のハロゲンランプＨＬからの光照射については、ルーバー１２１の壁面によって遮光される領域が相対的に大きくなるものの、ＸＺ面ではルーバー１２１の高さがＹＺ面よりも低くなっている。このため、ＸＺ面にて上段のハロゲンランプＨＬからの光照射がルーバー１２１の壁面によって遮光される領域は、ＹＺ面にて下段のハロゲンランプＨＬからの光照射がルーバー１２１の壁面によって遮光される領域と概ね同程度となる。よって、上段のハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの裏面のＸ軸方向について照射される光量は、下段のハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの裏面のＹ軸方向について照射される光量と同程度となる。
【００７９】
その結果、予備加熱時における半導体ウェハーＷの裏面の周方向での照度分布も均一となり、半導体ウェハーＷの面内温度分布の不均一をより効果的に解消することができる。なお、ルーバー１２１を設けることによって、第１実施形態と同様に、ハロゲン加熱部４から半導体ウェハーＷの内側領域へと向かう光を減少させて半導体ウェハーＷの裏面の径方向での照度分布を均一にする効果が得られることは勿論である。
【００８０】
このように、第２実施形態においても、ルーバー１２１によってハロゲン加熱部４から半導体ウェハーＷの内側領域に向かう光の一部を遮光して予備加熱段階での半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一にしているため、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷ表面の面内温度分布も均一にすることができる。
【００８１】
特に、第２実施形態では、下段に配置された複数のハロゲンランプＨＬの長手方向に沿ったルーバー１２１の両端領域に切り欠き部１２３を設けることにより、ルーバー１２１から上段のハロゲンランプＨＬまでの距離と下段のハロゲンランプＨＬまでの距離との差に起因した照度分布の不均一をも解消している。このため、ハロゲン加熱部４による予備加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布をより均一にすることができる。
【００８２】
＜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実施形態ではルーバー１２１の上端に切り欠き部１２３を形成していたが、図１４に示すように、ルーバー１２１の下端に切り欠き部１２３を形成するようにしても良い。図１４の例では、ルーバー１２１の下端、すなわちハロゲン加熱部４に近い側の端部に切り欠き部１２３を形成している。第２実施形態と同じく、２箇所の切り欠き部１２３がＸ軸方向に沿って相対向するように形成されている。換言すれば、ルーバー１２１の円形の下端において、ハロゲン加熱部４の下段に配置された複数のハロゲンランプＨＬの長手方向に沿った両端領域に切り欠き部１２３が形成されている。
【００８３】
ルーバー１２１の下端に切り欠き部１２３を形成しても、第２実施形態と同様に、上段のハロゲンランプＨＬからの光照射がルーバー１２１の壁面によって遮光される領域は、下段のハロゲンランプＨＬからの光照射がルーバー１２１の壁面によって遮光される領域と概ね同程度となる。このため、予備加熱時における半導体ウェハーＷの裏面の周方向での照度分布も均一となり、半導体ウェハーＷの面内温度分布の不均一をより効果的に解消することができる。
【００８４】
また、ルーバー１２１に形成する切り欠き部の形状は図１５または図１６に示すようなものであっても良い。図１５に示す例では、切り欠き部２２３の形状をサインカーブとしている。また、図１６に示す例では、切り欠き部３２３の形状を三角形としている。
【００８５】
上述したように、予備加熱時における半導体ウェハーＷのＹ軸方向の照度分布については下段のハロゲンランプＨＬによる光照射が支配的であり、Ｘ軸方向の照度分布については上段のハロゲンランプＨＬによる光照射が支配的となる。他の方向の照度分布については、上段および下段のハロゲンランプＨＬに光照射による影響が混合し、その程度はＸ軸方向からの角度に応じてＸ軸方向の照度分布とＹ軸方向の照度分布との間となる。そして、第２実施形態で切り欠き部１２３を形成しているのは、ルーバー１２１の壁面を高さ方向に見込む角がより大きな上段のハロゲンランプＨＬからの光照射がルーバー１２１の壁面によって遮光される領域を小さくするためである。
【００８６】
従って、切り欠き部の形状としては、ルーバー１２１の端部のうち下段に配置された複数のハロゲンランプＨＬの長手方向（Ｘ軸方向）と直交する部位が最も深く、かつ、上段に配置された複数のハロゲンランプＨＬの長手方向（Ｙ軸方向）と直交する部位が最も浅く、その間は連続的になだらかに深さを変化させるのが好ましい。図１５に示したサインカーブの切り欠き部２２３および図１６に示した三角形の切り欠き部３２３は、このような形状を実現したものである。図１５の切り欠き部２２３または図１６の切り欠き部３２３を形成すれば、ルーバー１２１の全周にわたって、上段のハロゲンランプＨＬおよび下段のハロゲンランプＨＬから半導体ウェハーＷの裏面に照射される光量の総和が均一となる。その結果、予備加熱時における半導体ウェハーＷの裏面の周方向での照度分布をより均一なものとすることができる。
【００８７】
また、上記各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、上段および下段に複数する配置する形態であれば任意の数とすることができる。
【００８８】
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。また、本発明に係る技術は、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。
【００８９】
また、本発明に係る熱処理技術は、フラッシュランプアニール装置に限定されるものではなく、ハロゲンランプを使用した枚葉式のランプアニール装置やＣＶＤ装置などのフラッシュランプ以外の熱源の装置にも適用することができる。特に、チャンバーの下方にハロゲンランプを配置し、半導体ウェハーの裏面から光照射を行って熱処理を行うバックサイドアニール装置に本発明に係る技術は好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  熱処理装置
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
２１，１２１  ルーバー
２２  ルーバーステージ
６５  熱処理空間
１２３，２２３，３２３  切り欠き部
ＣＸ  中心軸
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】
2014120509.tif 000003
【図２】
2014120509.tif 000004
【図３】
2014120509.tif 000005
【図４】
2014120509.tif 000006
【図５】
2014120509.tif 000007
【図６】
2014120509.tif 000008
【図７】
2014120509.tif 000009
【図８】
2014120509.tif 000010
【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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