(57)【要約】【課題】スループットを高めつつ、チャンバー容積を小さくすることができる熱処理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハーを保持するサセプター７０はアーム７１とプレート７６とに分割されている。アーム７１はアーム駆動部２９によって昇降される。プレート７６はプレート駆動部２０によって昇降される。装置外部からチャンバー６内に挿入された搬送ハンドに対して半導体ウェハーの受け渡しを行うときには、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって当該搬送ハンドとウェハーの移載を行う。リフトピンを備えた移載機構が不要であるため、移載機構の動作も不要となってスループットを高めることができる。また、移載機構を設置しなくても良いため、チャンバー６内の容積を小さくすることができる。【選択図】図２
2014175637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に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、
内側部と外側部とに分割され、前記チャンバー内にて基板を保持するサセプターと、
前記サセプターに保持された基板に光を照射して加熱するハロゲンランプと、
前記サセプターの前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させる昇降駆動部と、
を備え、
前記昇降駆動部が前記内側部を前記外側部よりも相対的に上昇させることによって、前記チャンバー内に挿入された搬送ハンドと前記内側部との間で基板の移載を行う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、
前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設けることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項２記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部よりも前記外側部を低くすることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記第１の複数の支持ピンは、基板の周縁部を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項２記載の熱処理装置において、
前記外側部の上面に基板を下面から支持する第２の複数の支持ピンを設けることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の熱処理装置において、
前記第２の複数の支持ピンの高さは前記第１の複数の支持ピンの高さよりも大きく、
前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させて前記第２の複数の支持ピンによって基板の周縁部を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項６記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部と前記外側部との高さ位置関係を交互に入れ替えるようにして前記第１の複数の支持ピンによる基板の支持と前記第２の複数の支持ピンによる基板の支持とを交互に繰り返させ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、
前記ハロゲンランプによって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、
前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射するときに、前記昇降駆動部が前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンおよび前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項８記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプによって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、
前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射するときに、前記昇降駆動部が前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
請求項８記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプによって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、
前記第１の複数の支持ピンは前記第２の複数の支持ピンよりも基板の内側を支持し、
前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射するときに、前記昇降駆動部が前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記外側部には前記内側部とすれ違うための切り欠き部が形成され、
前記外側部に、前記切り欠き部の強度を増すための補強部を設けることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１３】
基板に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、
基板を収容するチャンバー内にて、内側部と外側部とに分割されたサセプターの前記内側部を前記外側部よりも相対的に上昇させることによって、前記チャンバー内に挿入された搬送ハンドと前記内側部との間で基板の移載を行う移載工程と、
前記サセプターに保持された基板にハロゲンランプから光を照射して加熱する加熱工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の熱処理方法において、
前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、
前記加熱工程では、前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の熱処理方法において、
前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、
前記加熱工程では、前記内側部よりも前記外側部を低くすることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の熱処理方法において、
前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、
前記外側部の上面に基板を下面から支持する第２の複数の支持ピンを設け、
前記第２の複数の支持ピンの高さは前記第１の複数の支持ピンの高さよりも大きく、
前記加熱工程では、前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させて前記第２の複数の支持ピンによって基板の周縁部を支持することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の熱処理方法において、
前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、
前記外側部の上面に基板を下面から支持する第２の複数の支持ピンを設け、
前記加熱工程では、前記内側部と前記外側部との高さ位置関係を交互に入れ替えるようにして前記第１の複数の支持ピンによる基板の支持と前記第２の複数の支持ピンによる基板の支持とを交互に繰り返すことを特徴とする熱処理方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の熱処理方法において、
前記加熱工程で加熱され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フラッシュ工程をさらに備え、
前記フラッシュ工程では、前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンおよび前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の熱処理方法において、
前記加熱工程で加熱され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フラッシュ工程をさらに備え、
前記フラッシュ工程では、前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２０】
請求項１７記載の熱処理方法において、
前記加熱工程で加熱され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フラッシュ工程をさらに備え、
前記第１の複数の支持ピンは前記第２の複数の支持ピンよりも基板の内側を支持し、
前記フラッシュ工程では、前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする熱処理方法。
【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および熱処理方法に関する。
【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には、チャンバーの上側にフラッシュランプを配置するとともに下側にハロゲンランプを配置し、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に開示の熱処理装置においては、サセプターに保持された半導体ウェハーをハロゲンランプによってある程度の温度にまで予備加熱し、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している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２５６４５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１に記載の熱処理装置においては、チャンバー内にリフトピンを備えた移載機構を設け、それによって装置外部と半導体ウェハーの受け渡しを行っている。すなわち、装置外部の搬送ロボットによってチャンバー内に搬入された未処理の半導体ウェハーをリフトピンを上昇させて受け取っている。そして、そのリフトピンを下降させることによって半導体ウェハーをサセプター上に載置している。また、熱処理が終了したときには、再度リフトピンを上昇させてサセプターから処理後の半導体ウェハーを突き上げて装置外部の搬送ロボットに渡している。
【０００８】
このような移載機構がサセプターの下方に位置していると、チャンバーの下方に配置されたハロゲンランプからの光照射を移載機構の一部が遮ることとなり、半導体ウェハーの下面に影が生じて温度分布の面内均一性が低下する。このため、特許文献１に開示の装置では、熱処理時にはリフトピンを立設した移載アームをハロゲンランプからの光照射の障害とならない退避位置に退避させている。
【０００９】
しかしながら、このようにしても、装置外部との半導体ウェハーの受け渡しに際しては移載機構が半導体ウェハーの受け渡し動作と退避動作とを行うこととなるため、１枚の半導体ウェハーの処理に要する時間が長くなってスループットが低下する。また、チャンバー内に移載機構を設ける必要があるため、チャンバーの容積が増大するという問題も生じていた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スループットを高めつつ、チャンバー容積を小さくすることができる熱処理装置および熱処理方法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、内側部と外側部とに分割され、前記チャンバー内にて基板を保持するサセプターと、前記サセプターに保持された基板に光を照射して加熱するハロゲンランプと、前記サセプターの前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させる昇降駆動部と、を備え、前記昇降駆動部が前記内側部を前記外側部よりも相対的に上昇させることによって、前記チャンバー内に挿入された搬送ハンドと前記内側部との間で基板の移載を行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装置において、前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設けることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部よりも前記外側部を低くすることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明は、請求項２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、前記第１の複数の支持ピンは、基板の周縁部を支持することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記外側部の上面に基板を下面から支持する第２の複数の支持ピンを設けることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る熱処理装置において、前記第２の複数の支持ピンの高さは前記第１の複数の支持ピンの高さよりも大きく、前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させて前記第２の複数の支持ピンによって基板の周縁部を支持することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８の発明は、請求項６の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプから光照射を行うときに、前記昇降駆動部が前記内側部と前記外側部との高さ位置関係を交互に入れ替えるようにして前記第１の複数の支持ピンによる基板の支持と前記第２の複数の支持ピンによる基板の支持とを交互に繰り返させることを特徴とする。
【００１９】
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、前記ハロゲンランプによって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、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射するときに、前記昇降駆動部が前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンおよび前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、請求項８の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプによって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、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射するときに、前記昇降駆動部が前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１の発明は、請求項８の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプによって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、前記第１の複数の支持ピンは前記第２の複数の支持ピンよりも基板の内側を支持し、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射するときに、前記昇降駆動部が前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１２の発明は、請求項１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、前記外側部には前記内側部とすれ違うための切り欠き部が形成され、前記外側部に、前記切り欠き部の強度を増すための補強部を設けることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１３の発明は、基板に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、基板を収容するチャンバー内にて、内側部と外側部とに分割されたサセプターの前記内側部を前記外側部よりも相対的に上昇させることによって、前記チャンバー内に挿入された搬送ハンドと前記内側部との間で基板の移載を行う移載工程と、前記サセプターに保持された基板にハロゲンランプから光を照射して加熱する加熱工程と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１４の発明は、請求項１３の発明に係る熱処理方法において、前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、前記加熱工程では、前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１５の発明は、請求項１３の発明に係る熱処理方法において、前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、前記加熱工程では、前記内側部よりも前記外側部を低くすることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１６の発明は、請求項１３の発明に係る熱処理方法において、前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、前記外側部の上面に基板を下面から支持する第２の複数の支持ピンを設け、前記第２の複数の支持ピンの高さは前記第１の複数の支持ピンの高さよりも大きく、前記加熱工程では、前記内側部と前記外側部とを同じ高さに位置させて前記第２の複数の支持ピンによって基板の周縁部を支持することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１７の発明は、請求項１３の発明に係る熱処理方法において、前記内側部の上面に基板を下面から支持する第１の複数の支持ピンを設け、前記外側部の上面に基板を下面から支持する第２の複数の支持ピンを設け、前記加熱工程では、前記内側部と前記外側部との高さ位置関係を交互に入れ替えるようにして前記第１の複数の支持ピンによる基板の支持と前記第２の複数の支持ピンによる基板の支持とを交互に繰り返すことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１８の発明は、請求項１７の発明に係る熱処理方法において、前記加熱工程で加熱され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フラッシュ工程をさらに備え、前記フラッシュ工程では、前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンおよび前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１９の発明は、請求項１７の発明に係る熱処理方法において、前記加熱工程で加熱され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フラッシュ工程をさらに備え、前記フラッシュ工程では、前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第２の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする。
【００３０】
また、請求項２０の発明は、請求項１７の発明に係る熱処理方法において、前記加熱工程で加熱され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フラッシュ工程をさらに備え、前記第１の複数の支持ピンは前記第２の複数の支持ピンよりも基板の内側を支持し、前記フラッシュ工程では、前記内側部および前記外側部の少なくともいずれか一方を昇降移動させて前記第１の複数の支持ピンによって基板を支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１から請求項１２の発明によれば、分割されたサセプターの内側部を外側部よりも相対的に上昇させることによって、チャンバー内に挿入された搬送ハンドと内側部との間で基板の移載を行うため、基板移載のための専用の機構が不要となって当該機構の動作時間も不要となり、スループットを高めつつ、チャンバー容積を小さくすることができる。
【００３２】
特に、請求項５の発明によれば、第１の複数の支持ピンが基板の周縁部を支持するため、周縁部より内側のパターン形成領域の温度分布が不均一となるのを防止することができる。
【００３３】
特に、請求項８の発明によれば、ハロゲンランプから光照射を行うときに、昇降駆動部が内側部と外側部との高さ位置関係を交互に入れ替えるようにして第１の複数の支持ピンによる基板の支持と第２の複数の支持ピンによる基板の支持とを交互に繰り返させるため、基板の特定の部位のみの温度低下を緩和して面内温度分布の低下を抑制することができる。
【００３４】
また、請求項１３から請求項２０の発明によれば、分割されたサセプターの内側部を外側部よりも相対的に上昇させることによって、チャンバー内に挿入された搬送ハンドと内側部との間で基板の移載を行うため、基板移載のための専用の機構が不要となって当該機構の動作時間も不要となり、スループットを高めつつ、チャンバー容積を小さくすることができる。
【００３５】
特に、請求項１７の発明によれば、加熱工程で内側部と外側部との高さ位置関係を交互に入れ替えるようにして第１の複数の支持ピンによる基板の支持と第２の複数の支持ピンによる基板の支持とを交互に繰り返すため、基板の特定の部位のみの温度低下を緩和して面内温度分布の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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】チャンバーの平面図である。
【図３】サセプターの断面図である。
【図４】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図５】図１の熱処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】アームが上昇して搬送ハンドから半導体ウェハーを受け取る状態を示す図である。
【図７】搬送ハンドの形状を示す図である。
【図８】第１実施形態にて半導体ウェハーが予備加熱される状態を模式的に示す図である。
【図９】第２実施形態にて半導体ウェハーが予備加熱される状態を模式的に示す図である。
【図１０】第３実施形態のチャンバーの平面図である。
【図１１】第４実施形態のチャンバーの平面図である。
【図１２】第４実施形態にて半導体ウェハーが予備加熱される状態を模式的に示す図である。
【図１３】第５実施形態のチャンバーの平面図である。
【図１４】プレートの昇降移動と半導体ウェハーの持ち替えとの関係を示すタイミングチャートである。
【図１５】プレートによって半導体ウェハーが支持されている状態を模式的に示す図である。
【図１６】プレートおよびアームの双方によって半導体ウェハーが支持されている状態を模式的に示す図である。
【図１７】アームによって半導体ウェハーが支持されている状態を模式的に示す図である。
【図１８】プレートの切り欠き部に補強部を設けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
＜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。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍ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。
【００３９】
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。また、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。
【００４０】
図２は、チャンバー６の平面図である。チャンバー６は、平面視で略矩形の筒状のチャンバー側壁部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。チャンバー側壁部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。チャンバー側壁部６１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。
【００４１】
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板状部材であり、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板状部材であり、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。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およびチャンバー側壁部６１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。
【００４２】
また、チャンバー側壁部６１の（＋Ｘ）側には、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、図示省略のゲートバルブによって開閉可能とされている。ゲートバルブが搬送開口部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。
【００４３】
また、熱処理装置１は、チャンバー６内部の熱処理空間６５に処理ガスを供給するためのガス供給部８０と、チャンバー６から排気を行う排気部８５と、を備える。ガス供給部８０は、ガス供給管８１にガス供給源８２と供給バルブ８３とを備える。ガス供給管８１の先端側はチャンバー６内の熱処理空間６５に連通され、基端側はガス供給源８２に接続される。ガス供給管８１の経路途中に供給バルブ８３が介挿されている。ガス供給源８２は、ガス供給管８１に処理ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ２））を送出する。供給バルブ８３を開放することによって、熱処理空間６５に処理ガスが供給される。なお、ガス供給源８２としては、熱処理装置１内に設けられた気体タンクと送給ポンプとで構成するようにしても良いし、熱処理装置１が設置される工場の用力を用いるにようにしても良い。また、処理ガスは窒素ガスに限定されるものではなく、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス、または、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）、オゾン（Ｏ３）、アンモニア（ＮＨ３）などの反応性ガスであっても良い。
【００４４】
排気部８５は、ガス排気管８６に排気装置８７と排気バルブ８８とを備える。ガス排気管８６の先端側はチャンバー６内の熱処理空間６５に連通され、基端側は排気装置８７に接続される。排気装置８７を作動させつつ、排気バルブ８８を開放することによって、熱処理空間６５の雰囲気が排気される。排気装置８７としては、真空ポンプや熱処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。
【００４５】
また、熱処理装置１は、チャンバー６内にて処理対象となる半導体ウェハーＷを載置して保持するサセプター７０を備える。サセプター７０全体としては平面視で略矩形である。サセプター７０の縦および横の長さは、処理対象となる半導体ウェハーＷの径よりも大きい（例えば、半導体ウェハーＷの径がφ４５０ｍｍであれば、サセプター７０の縦および横の長さは４５０ｍｍよりも大きい）。その一方、図２に示すように、サセプター７０の平面サイズはチャンバー６内の熱処理空間６５の平面サイズよりも小さい。
【００４６】
サセプター７０は、アーム（内側部）７１とプレート（外側部）７６とに分割されている。アーム７１およびプレート７６は、ともに石英にて形成された板状部材である。図２に示すように、アーム７１は、サセプター７０の中央の円板状部材７１ａとそれを支持する板状部材である支持部材７１ｂとを備えている。アーム７１の円板状部材７１ａの直径は半導体ウェハーＷの直径よりも小さい。一方、プレート７６は、アーム７１の周囲を取り囲む略Ｃ字形状の板状部材である。
【００４７】
図３は、サセプター７０の断面図である。図２および図３に示すように、アーム７１の円板状部材７１ａの上面には、半導体ウェハーＷを下面から支持するための複数の支持ピン７２が立設されている。第１実施形態においては、アーム７１の円板状部材７１ａと同心円の周上に沿って６０°毎に計６本の支持ピン７２が立設されている。６本の支持ピン７２を配置した円の径（対向する支持ピン７２間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さい。それぞれの支持ピン７２は石英にて形成されている。処理対象となる半導体ウェハーＷは、アーム７１に立設された複数の支持ピン７２によって点接触にて支持されてサセプター７０に保持されることとなる。なお、複数の支持ピン７２とアーム７１とを一体に加工するようにしても良いし、別に形成した支持ピン７２をアーム７１に溶着するようにしても良い。
【００４８】
また、プレート７６の上面には、テーパ面７７が形成されている。テーパ面７７の一部はアーム７１の支持部材７１ｂの上面にも形成されている。テーパ面７７の傾斜角度は適宜の値とすることができる。図２に示すように、アーム７１とプレート７６とが同じ高さに位置しているときには、双方に形成されたテーパ面７７が円環形状となる。テーパ面７７によって形成される円環の内径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。アーム７１とプレート７６とが同じ高さに位置しているときには、図３に示すように、テーパ面７７によってサセプター７０の上面に円形の凹部が形成されることとなる。
【００４９】
第１実施形態においては、サセプター７０のアーム７１がアーム駆動部２９によって昇降されるとともに、プレート７６がプレート駆動部２０によって昇降される。アーム７１およびプレート７６は、ともにチャンバー６内の熱処理空間６５にて昇降移動される。アーム７１とプレート７６とが同じ高さに位置しているときには、双方の間に隙間が設けられている（図２参照）。このため、アーム７１とプレート７６とは、双方の高さ位置関係が入れ替わるようにすれ違うことができる。
【００５０】
プレート７６を昇降させるプレート駆動部２０は、チャンバー６の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側にそれぞれ１個ずつ設けられている（図１，２参照）。すなわち、２個のプレート駆動部２０によってプレート７６を両持ちで支持して昇降させるのである。
【００５１】
各プレート駆動部２０は、駆動モータ２１、支持板２２および支持軸２３を備える。支持板２２は、金属製の板であり、その先端部はプレート７６の端部とボルトおよびナットによって締結されている。支持板２２の下面には支持軸２３が連結されている。駆動モータ２１は、支持軸２３を昇降させることによって、支持板２２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させる。駆動モータ２１が支持軸２３を昇降させる機構としては、例えば支持軸２３の下端に連結される部材に螺合するボールネジを駆動モータ２１が回転させるボールネジ機構などを用いることができる。駆動モータ２１としては、正確な位置決め制御が可能なパルスモータを用いるのが好ましい。また、プレート７６の高さ位置を検出するために、駆動モータ２１にエンコーダを付設するのが好ましい。
【００５２】
図１に示すように、プレート駆動部２０は、支持板２２の先端の一部を除いてチャンバー６のチャンバー側壁部６１よりも外側に設けられている。支持板２２は、チャンバー側壁部６１の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側に形成された開口部を貫通するように設けられている。熱処理空間６５の気密性を維持するために、支持板２２が貫通するチャンバー側壁部６１の両端開口部は筐体２４によって覆われており、その筐体２４の内側にプレート駆動部２０が収納されている。このため、熱処理装置１外部と熱処理空間６５とは雰囲気遮断されている。なお、プレート駆動部２０自体の発塵によって生じたパーティクルが熱処理空間６５に流入するのを防止するために、支持軸２３等を蛇腹によって覆っておくことが好ましい。
【００５３】
チャンバー６の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側に設けられた２個のプレート駆動部２０の駆動モータ２１は同期して支持板２２を昇降させる。従って、サセプター７０は、チャンバー６内にて水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）のまま、２個のプレート駆動部２０によって鉛直方向に沿って昇降されることとなる。
【００５４】
また、アーム７１を昇降させるアーム駆動部２９は、チャンバー６の（−Ｘ）側に１個だけ設けられている。すなわち、アーム駆動部２９は、アーム７１を片持ちで支持して昇降させるのである。アーム駆動部２９の構成は、概ねプレート駆動部２０の構成と同様であり、駆動モータおよび支持軸を備えたボールネジ機構などが用いられている。その駆動モータとしては正確な位置決め制御が可能なパルスモータを用い、アーム７１の高さ位置を検出するために駆動モータにエンコーダを付設するのが好ましい。また、プレート駆動部２０と同様に、アーム駆動部２９もチャンバー６のチャンバー側壁部６１よりも外側にて筐体の内側に収納されて設けられている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
図４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。
【００６１】
また、図４に示すように、上段、下段ともにサセプター７０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。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【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。
【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、チャンバー側壁部６１には水冷管（図示省略）が設けられている。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。また、チャンバー６には、サセプター７０に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定する温度センサ（例えば、非接触で温度測定する放射温度計）が設けられている。
【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。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。
【００６７】
図５は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。まず、チャンバー６の搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介してイオン注入後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される（ステップＳ１）。このときには、当該搬送ロボットが搬送ハンドに半導体ウェハーＷを保持し、その搬送ハンドを搬送開口部６６からチャンバー６内に挿入する。搬送ハンドは、半導体ウェハーＷがサセプター７０のアーム７１の直上となる位置にまで前進して停止する。
【００６８】
続いて、アーム駆動部２９がアーム７１を上昇させて搬送ハンドから半導体ウェハーＷを受け取る（ステップＳ２）。図６は、アーム７１が上昇して搬送ハンドＴＨから半導体ウェハーＷを受け取る状態を示す図である。また、図７は、搬送ハンドＴＨの形状を示す図である。搬送ロボットの搬送ハンドＴＨには、アーム７１よりも大きな切り欠きが形成されている。搬送ハンドＴＨの切り欠きの端縁には鍔部１５が形成されている。搬送ハンドＴＨは、鍔部１５にて半導体ウェハーＷの周縁部を支持する。
【００６９】
半導体ウェハーＷがアーム７１の円板状部材７１ａの直上となる位置にて搬送ハンドＴＨが停止しているときに、アーム駆動部２９がアーム７１を上昇させると、搬送ハンドＴＨにはアーム７１より大きな切り欠きが形成されているため、アーム７１はその切り欠きを通過して搬送ハンドＴＨよりも上方にまで上昇する。アーム７１が搬送ハンドＴＨの切り欠きを通過するときに、半導体ウェハーＷは搬送ハンドＴＨからアーム７１に渡される。アーム７１に渡された半導体ウェハーＷは６本の支持ピン７２によって支持される。なお、アーム７１が上昇して半導体ウェハーＷを受け取る際には、プレート７６は停止している。
【００７０】
半導体ウェハーＷの受け渡しは、アーム７１の上昇に限定されるものではなく、プレート７６が下降することによって行っても良い。この場合は、プレート７６が下降することによってアーム７１がプレート７６よりも相対的に上方に位置することとなる。そして、アーム７１がプレート７６よりも上方に位置した状態にて搬送ロボットの搬送ハンドＴＨが下降することにより、アーム７１が搬送ハンドＴＨの切り欠きを通過する。これにより、上記と同様に、半導体ウェハーＷが搬送ハンドＴＨからアーム７１に渡されて６本の支持ピン７２によって支持される。要するに、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、チャンバー６内に挿入された搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行ってアーム７１に半導体ウェハーＷを渡すようにすれば良い。
【００７１】
半導体ウェハーＷがアーム７１に渡された後、搬送ハンドＴＨがチャンバー６内の熱処理空間６５から退出し、搬送開口部６６がゲートバルブによって閉鎖される。そして、第１実施形態においては、アーム７１とプレート７６とが同じ高さとなるように昇降移動する。このときには、アーム駆動部２９によってアーム７１を下降させるようにしても良いし、プレート駆動部２０によってプレート７６を上昇させるようにしても良い。或いは、アーム７１およびプレート７６の双方を昇降させるようにしても良い。また、アーム７１およびプレート７６を後述するハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱に適切な高さ位置とするのが好ましい。
【００７２】
第１実施形態では、アーム７１とプレート７６とが同じ高さとなるサセプター７０によって半導体ウェハーＷが保持される（ステップＳ３）。サセプター７０はアーム７１の上面に立設された６本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷを保持する。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サセプター７０に保持される。
【００７３】
サセプター７０に半導体ウェハーＷが保持された後、ガス供給部８０および排気部８５によってチャンバー６内の雰囲気置換が行われる。ガス供給部８０の供給バルブ８３が開放されると、チャンバー６内の熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。そして、排気部８５の排気装置８７を作動させつつ、排気バルブ８８が開放されると、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が大気雰囲気から窒素雰囲気へと置換される。なお、半導体ウェハーＷの搬入にともなう外部雰囲気の流入を最小限に抑制すべく、搬送開口部６６を開放する前からチャンバー６内への窒素ガス供給を開始するようにしても良い。
【００７４】
次に、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（ステップＳ４）。図８は、第１実施形態にて半導体ウェハーＷが予備加熱される状態を模式的に示す図である。第１実施形態においては、アーム７１とプレート７６とが同じ高さに位置している状態にてハロゲンランプＨＬから光が照射されて半導体ウェハーＷの予備加熱が行われる。より厳密には、アーム７１の上面とプレート７６の上面のうちテーパ面７７よりも内側とが面一となる状態にてハロゲンランプＨＬによる予備加熱が行われる。
【００７５】
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７０を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。
【００７６】
このときに、石英のサセプター７０は、ハロゲンランプＨＬから出射された光をほとんど透過する。石英も多少はハロゲンランプＨＬからの光を吸収するのであるが、そのような波長域の成分は同じく石英の下側チャンバー窓６４によって吸収されるため、サセプター７０はハロゲンランプＨＬからの光をほとんど吸収しない。従って、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が急速に昇温する一方でサセプター７０はほとんど昇温しない。半導体ウェハーＷはサセプター７０に近接保持されており、相対的に低温のサセプター７０が予備加熱中の半導体ウェハーＷに温度影響を与えることは避けられない。
【００７７】
第１実施形態においては、アーム７１とプレート７６とを同じ高さ位置として予備加熱を行っている。アーム７１の円板状部材７１ａの直径は半導体ウェハーＷの直径よりも小さく、半導体ウェハーＷの中央部近傍はアーム７１に対向する一方で周縁部はプレート７６に対向する。アーム７１とプレート７６とが同じ高さ位置であるため、アーム７１から半導体ウェハーＷの中央部近傍までの距離とプレート７６から半導体ウェハーＷの周縁部までの距離は等しい。従って、サセプター７０が予備加熱中の半導体ウェハーＷに与える温度影響は半導体ウェハーＷの全面について均一となる。その結果、予備加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布の均一性を向上させることができる。
【００７８】
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の温度が図示省略の温度センサによって測定されている。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℃）。
【００７９】
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、温度センサ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に到達した時点で制御部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。
【００８０】
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。
【００８１】
特に、第１実施形態においては、アーム７１とプレート７６とを同じ高さに位置させて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っている。このため、予備加熱時にサセプター７０が半導体ウェハーＷに与える温度影響を半導体ウェハーＷの全面にわたって均一にすることができ、半導体ウェハーＷの面内温度分布均一性を良好なものとすることができる。
【００８２】
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後、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（ステップＳ５）。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。なお、フラッシュ加熱時にも予備加熱時と同様にアーム７１とプレート７６とは同じ高さに位置している。
【００８３】
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。
【００８４】
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の温度も温度センサによって測定されている。半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、アーム駆動部２９が半導体ウェハーＷを載置するアーム７１を上昇させる（ステップＳ６）。このとき、プレート７６は停止したままである。
【００８５】
その後、チャンバー６の搬送開口部６６が開放され、搬送ロボットが搬送ハンドＴＨを搬送開口部６６を介してチャンバー６内に挿入する。搬送ハンドＴＨは、アーム７１に支持されている半導体ウェハーＷの直下にまで前進して停止する。この状態にて、アーム駆動部２９がアーム７１を下降させると、アーム７１は搬送ハンドＴＨの切り欠きを通過し、アーム７１から搬送ハンドＴＨに処理後の半導体ウェハーＷが渡される。続いて、半導体ウェハーＷを受け取った搬送ハンドＴＨが後退してチャンバー６から退出することによって半導体ウェハーＷがチャンバー６から搬出され、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（ステップＳ７）。
【００８６】
半導体ウェハーＷの搬入時と同様に、プレート７６が下降することによってアーム７１から搬送ハンドＴＨに半導体ウェハーＷを渡すようにしても良い。この場合は、プレート７６が下降することによって半導体ウェハーＷを載置するアーム７１がプレート７６よりも相対的に上方に位置することとなる。そして、この状態にて、半導体ウェハーＷの直下にまで前進した搬送ハンドＴＨが上昇することにより、アーム７１が搬送ハンドＴＨの切り欠きを通過してアーム７１から搬送ハンドＴＨに処理後の半導体ウェハーＷが渡される。すなわち、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、チャンバー６内に挿入された搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行うようにすれば良い。
【００８７】
第１実施形態においては、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行っている。このため、熱処理装置１には、従来の装置では必須であったリフトピンを備えた移載機構が不要である。
【００８８】
ウェハー受け渡しのための移載機構が存在しなければ、予備加熱時にハロゲンランプＨＬから照射される光を遮る部材が無いため、半導体ウェハーＷの裏面に影が生じて温度分布の均一性が損なわれることを防止できる。
【００８９】
また、ハロゲンランプＨＬからの光照射の障害とならないようにウェハー搬入時にリフトピンを退避させる退避動作も不要となり、アーム７１を昇降させるだけで搬送ハンドＴＨから未処理の半導体ウェハーＷを受け取って熱処理を開始することができるため、１枚の半導体ウェハーＷの処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。同様に、ウェハー搬出時にも移載機構の動作は不要であり、アーム７１を昇降させるだけで搬送ハンドＴＨに処理済みの半導体ウェハーＷを渡すことができるため、スループットを向上させることができる。
【００９０】
さらに、移載機構が存在しなければ、チャンバー６の容積を従来よりも小さくすることができる。その結果、チャンバー６内の雰囲気置換を行う際に、必要となる処理ガス（本実施形態では窒素ガス）の消費量を低減することができ、置換効率も高めることができる。
【００９１】
＜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実施形態の熱処理装置１と全く同じである。また、第２実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても第１実施形態と概ね同様である（図５）。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、予備加熱時（ステップＳ４）のアーム７１とプレート７６との高さ位置関係である。
【００９２】
図９は、第２実施形態にて半導体ウェハーＷが予備加熱される状態を模式的に示す図である。第２実施形態においては、半導体ウェハーＷがアーム７１に渡された後、プレート７６がアーム７１よりも低くなるようにアーム７１および／またはプレート７６が昇降移動する。そして、アーム７１よりもプレート７６が低くなっている状態にてハロゲンランプＨＬから光が照射されて半導体ウェハーＷの予備加熱が行われる。より厳密には、アーム７１の上面よりもプレート７６の上面のうちテーパ面７７よりも内側が低くなっている状態にてハロゲンランプＨＬによる予備加熱が行われる。
【００９３】
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が予備加熱されて昇温する。その一方、サセプター７０はほとんど昇温しないため、第１実施形態と同様に、相対的に低温のサセプター７０が予備加熱中の半導体ウェハーＷに温度影響を与えることとなる。
【００９４】
第２実施形態においては、アーム７１よりもプレート７６が低くなっている状態でハロゲンランプＨＬから光を照射して半導体ウェハーＷの予備加熱を行っている。アーム７１の円板状部材７１ａの直径は半導体ウェハーＷの直径よりも小さく、半導体ウェハーＷの中央部近傍はアーム７１に対向する一方で周縁部はプレート７６に対向する。第２実施形態ではアーム７１よりプレート７６が低いため、半導体ウェハーＷの中央部近傍からアーム７１までの距離よりも半導体ウェハーＷの周縁部からプレート７６までの距離の方が長い。従って、低温のサセプター７０が予備加熱中の半導体ウェハーＷに与える温度影響は、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部において軽減される。その結果、サセプター７０のプレート７６によって半導体ウェハーＷの周縁部が冷却される程度を軽減して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なものとすることができる。
【００９５】
第１実施形態のようにアーム７１とプレート７６とを同じ高さとするか第２実施形態のようにアーム７１よりもプレート７６を低くするかは、予備加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布によって決めるのが好ましい。すなわち、半導体ウェハーＷの周縁部の温度低下傾向が著しい場合には、第２実施形態のようにアーム７１よりプレート７６を低くし、周縁部の温度低下が生じない場合には、第１実施形態のようにアーム７１をプレート７６と同じ高さとするのが好ましい。
【００９６】
予備加熱終了後、アーム７１よりもプレート７６を低くしたまま、フラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が行われる。このときに、フラッシュ光照射時の衝撃に起因した半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれを防ぐため、アーム７１とプレート７６との高さ位置関係は、アーム７１の支持ピン７２によって支持される半導体ウェハーＷがプレート７６のテーパ面７７の上端よりも低くなるようにするのが好ましい。
【００９７】
予備加熱時およびフラッシュ加熱時におけるアーム７１とプレート７６との高さ位置関係を除く第２実施形態の残余の点は第１実施形態と同様である。第２実施形態においても、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行っている。このため、従来の装置では必須であったリフトピンを備えた移載機構が不要となり、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
＜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。図１０は、第３実施形態のチャンバー６の平面図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第３実施形態の熱処理装置が第１実施形態と相違するのは、アーム７１に複数の支持ピン７２を設ける位置である。
【００９９】
第１実施形態ではアーム７１の円板形状部材７１ａの円内に支持ピン７２を設けていたが、第３実施形態においては、アーム７１の円板形状部材７１ａの外周に石英の突設部７３を設け、その突設部７３の上面に石英の支持ピン７２を立設している。より具体的には、アーム７１の円板形状部材７１ａの外周に沿って６０°毎に５個の突設部７３を設けている。なお、円板形状部材７１ａの外周のうち支持部材７１ｂと接続されている部位には必然的に突設部７３は設けられない。また、アーム７１とプレート７６とがすれ違えるように、５個の突設部７３に対応した５箇所の切り欠きがプレート７６に形成されている。そして、５個の突設部７３のそれぞれの上面に１本の支持ピン７２を立設している。また、支持部材７１ｂの上面にも１本の支持ピン７２を立設している。その結果、アーム７１の円板状部材７１ａと同心円の周上に沿って６０°毎に計６本の支持ピン７２が立設されることとなる。
【０１００】
第３実施形態においては、６本の支持ピン７２を配置した円の径は第１実施形態のそれよりも大きいが半導体ウェハーＷの径よりは小さく、６本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷの周縁部の下面が支持されることとなる。半導体ウェハーＷの周縁部は、デバイス製造のためのパターンが形成されたパターン形成領域よりも外側の領域である。支持ピン７２の立設位置を除く第３実施形態の残余の構成は第１実施形態と同じである。また、第３実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても第１実施形態と同様である（図５）。
【０１０１】
第３実施形態においては、アーム７１の上面に立設された６本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷの周縁部を支持し、その状態でハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が行われる。加熱時のアーム７１とプレート７６との高さ位置関係は、第１実施形態のように同じであっても良いし、第２実施形態のようにプレート７６がアーム７１より低くても良い。
【０１０２】
既述したように、相対的に低温のサセプター７０は予備加熱中の半導体ウェハーＷに温度影響を与えるのであるが、特に支持ピン７２と直接接触する半導体ウェハーＷの部位における温度低下が顕著である。半導体ウェハーＷの周縁部にはパターンが形成されておらず、そのようなウェハー周縁部に支持ピン７２を接触させて半導体ウェハーＷを支持するようにすれば、予備加熱時にパターン形成領域の温度分布が不均一となるのを防止することができる。その結果、半導体ウェハーＷが処理不良となるのを防止することができる。
【０１０３】
また、第３実施形態においても、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行っている。このため、従来の装置では必須であったリフトピンを備えた移載機構が不要となり、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
＜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。図１１は、第４実施形態のチャンバー６の平面図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第４実施形態の熱処理装置が第１実施形態と相違するのは、アーム７１に設けた複数の支持ピン７２に加えて、プレート７６にも複数の支持ピン７８を設けている点である。
【０１０５】
第１実施形態と同様に、アーム７１の円板状部材７１ａの上面には複数の支持ピン７２が立設されている。第４実施形態においては、アーム７１の円板状部材７１ａと同心円の周上に沿って６０°毎に計６本の支持ピン７２が立設されている。
【０１０６】
また、第４実施形態においては、プレート７６の上面にも、半導体ウェハーＷを下面から支持するための複数の支持ピン７８が立設されている。第４実施形態では、アーム７１の円板状部材７１ａと同心円の周上に沿って６０°毎に計６本の支持ピン７８がプレート７６に立設されている。それぞれの支持ピン７８は石英にて形成されている。プレート７６の支持ピン７８の高さ（プレート７６の上面から支持ピン７８の上端までの長さ）は、アーム７１の支持ピン７２の高さ（アーム７１の上面から支持ピン７２の上端までの長さ）よりも大きい。
【０１０７】
また、６本の支持ピン７８を配置した円の径は６本の支持ピン７２を配置した円の径よりも大きいが半導体ウェハーＷの径よりは小さく、６本の支持ピン７８によって半導体ウェハーＷの周縁部の下面が支持されることとなる。プレート７６にも支持ピン７８を設けている点を除く第４実施形態の残余の構成は第１実施形態と同じである。また、第４実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても第１実施形態と概ね同様である（図５）。
【０１０８】
第４実施形態においても、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、チャンバー６内に挿入された搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行ってアーム７１に半導体ウェハーＷを渡す。このときには、アーム７１に立設された６本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷが支持される。
【０１０９】
次に、アーム７１とプレート７６とが同じ高さとなるように昇降移動する。より正確には、アーム７１の上面とプレート７６の上面のうちテーパ面７７よりも内側とが面一となるように、アーム７１および／またはプレート７６が昇降移動する。このとき、プレート７６の支持ピン７８の高さは、アーム７１の支持ピン７２の高さより大きいため、半導体ウェハーＷは６本の支持ピン７２から６本の支持ピン７８に移載され、プレート７６によって支持されることとなる。
【０１１０】
図１２は、第４実施形態にて半導体ウェハーＷが予備加熱される状態を模式的に示す図である。第４実施形態では、アーム７１とプレート７６とが同じ高さに位置している状態にてハロゲンランプＨＬから光が照射されて半導体ウェハーＷの予備加熱が行われる。また、プレート７６の上面に立設された６本の支持ピン７８によって半導体ウェハーＷの周縁部を支持し、その状態でハロゲンランプＨＬによる予備加熱が行われる。
【０１１１】
アーム７１とプレート７６とを同じ高さに位置させて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っているため、予備加熱時にサセプター７０が半導体ウェハーＷに与える温度影響を半導体ウェハーＷの全面にわたって均一にすることができ、半導体ウェハーＷの面内温度分布均一性を良好なものとすることができる。また、半導体ウェハーＷの周縁部に支持ピン７８を接触させて半導体ウェハーＷを支持しているため、予備加熱時にパターン形成領域の温度分布が不均一となるのを防止することができる。
【０１１２】
予備加熱終了後、アーム７１とプレート７６とを同じ高さに位置させたまま、フラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が行われる。第４実施形態においても、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行っている。このため、従来の装置では必須であったリフトピンを備えた移載機構が不要となり、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１３は、第５実施形態のチャンバー６の平面図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第５実施形態では、アーム７１に複数の支持ピン７２を設けるとともに、プレート７６に複数の支持ピン７８を設けている。
【０１１４】
アーム７１の円板形状部材７１ａの外周には２個の石英の突設部７３が設けられている。２個の突設部７３のそれぞれの上面には１本の支持ピン７２が立設されている。支持部材７１ｂの上面にも１本の支持ピン７２が立設されている。その結果、アーム７１の円板状部材７１ａと同心円の周上に沿って１２０°毎に計３本の支持ピン７２が立設されることとなる。なお、アーム７１とプレート７６とがすれ違えるように、２個の突設部７３に対応して２箇所の切り欠きがプレート７６に形成されている。
【０１１５】
また、第５実施形態においては、プレート７６の上面にも、半導体ウェハーＷを下面から支持するための複数の支持ピン７８が立設されている。第５実施形態では、アーム７１の円板状部材７１ａと同心円の周上に沿って１２０°毎に計３本の支持ピン７８がプレート７６の上面に立設されている。第５実施形態では、プレート７６の支持ピン７８の高さ（プレート７６の上面から支持ピン７８の上端までの長さ）と、アーム７１の支持ピン７２の高さ（アーム７１の上面から支持ピン７２の上端までの長さ）とが等しい。
【０１１６】
アーム７１に設けられた３本の支持ピン７２およびプレート７６に設けられた３本の支持ピン７８は、同一の円周上に沿って設けられている。３本の支持ピン７２と３本の支持ピン７８とは６０°毎に交互に設けられる。３本の支持ピン７２および３本の支持ピン７８を配置した円の径は半導体ウェハーＷの径よりも小さい。３本の支持ピン７２および３本の支持ピン７８によって半導体ウェハーＷの周縁部の下面が支持される。支持ピン７２および支持ピン７８の立設を除く第５実施形態の残余の構成は第１実施形態と同じである。また、第５実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても第１実施形態と概ね同様である（図５）。
【０１１７】
第５実施形態においても、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、チャンバー６内に挿入された搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行ってアーム７１に半導体ウェハーＷを渡す。このときには、アーム７１に立設された３本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷが支持される。
【０１１８】
次に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって予備加熱が行われるのであるが、第５実施形態においては、アーム７１およびプレート７６の少なくともいずれか一方を昇降させることによってそれらの高さ位置関係を入れ替え、予備加熱時に半導体ウェハーＷの持ち替えを行っている。第５実施形態では、プレート駆動部２０によってプレート７６を往復昇降移動させることにより、アーム７１とプレート７６との高さ位置関係を入れ替えている。
【０１１９】
図１４は、プレート７６の昇降移動と半導体ウェハーＷの持ち替えとの関係を示すタイミングチャートである。プレート７６の支持ピン７８の高さとアーム７１の支持ピン７２の高さとは等しく、プレート７６とアーム７１とが同じ高さに位置しているときには、プレート７６の３本の支持ピン７８およびアーム７１の３本の支持ピン７２の双方によって半導体ウェハーＷが支持される。
【０１２０】
プレート７６が上昇してアーム７１よりも高くなると、プレート７６の３本の支持ピン７８のみによって半導体ウェハーＷが支持される（図１４の「プレート支持」の段階）。図１５は、プレート７６によって半導体ウェハーＷが支持されている状態を模式的に示す図である。半導体ウェハーＷはプレート７６とともに上昇し、半導体ウェハーＷとアーム７１との間隔は大きくなる。一方、半導体ウェハーＷとプレート７６との間隔は一定である。この段階では、半導体ウェハーＷの周縁部下面の３箇所がプレート７６の３本の支持ピン７８と接触する。
【０１２１】
図１５の状態からプレート７６が下降してアーム７１と同じ高さになると、プレート７６の３本の支持ピン７８およびアーム７１の３本の支持ピン７２の双方によって半導体ウェハーＷが支持される。図１６は、プレート７６およびアーム７１の双方によって半導体ウェハーＷが支持されている状態を模式的に示す図である。この瞬間には、半導体ウェハーＷの周縁部下面の６箇所が３本の支持ピン７８および３本の支持ピン７２と接触する。
【０１２２】
プレート７６がさらに下降してアーム７１よりも低くなると、アーム７１の３本の支持ピン７２のみによって半導体ウェハーＷが支持される（図１４の「アーム支持」の段階）。すなわち、半導体ウェハーＷの支持がプレート７６からアーム７１に切り替えられるのである。図１７は、アーム７１によって半導体ウェハーＷが支持されている状態を模式的に示す図である。プレート支持からアーム支持に切り替えられるときに半導体ウェハーＷはプレート７６からアーム７１に移載され、半導体ウェハーＷがアーム７１に支持されたままプレート７６が下降する。半導体ウェハーＷとプレート７６との間隔は大きくなる一方、半導体ウェハーＷとアーム７１との間隔は一定である。この段階では、半導体ウェハーＷの周縁部下面の３箇所がアーム７１の３本の支持ピン７２と接触する。半導体ウェハーＷの周縁部において、３本の支持ピン７２が接触する箇所と３本の支持ピン７８が接触する箇所とは当然に異なる。
【０１２３】
図１７の状態からプレート７６が上昇し、アーム７１と同じ高さとなる図１６の状態を経て再び図１５の状態に移行する。このようなプレート７６の往復昇降移動によって、アーム７１とプレート７６との高さ位置関係が交互に入れ替わり、３本の支持ピン７２による半導体ウェハーＷの支持と３本の支持ピン７８による半導体ウェハーＷの支持とが交互に繰り返される。
【０１２４】
第５実施形態においては、３本の支持ピン７２による半導体ウェハーＷの支持と３本の支持ピン７８による半導体ウェハーＷの支持とを交互に切り替えつつ、ハロゲンランプＨＬから光を照射して半導体ウェハーＷの予備加熱を行っている。既述したように、予備加熱中に石英の支持ピン７２，７８と直接接触する半導体ウェハーＷの部位では温度低下が生じやすい。予備加熱時に３本の支持ピン７２による半導体ウェハーＷの支持と３本の支持ピン７８による半導体ウェハーＷの支持とを交互に切り替えるようにすれば、半導体ウェハーＷの特定の部位のみが連続して支持ピン７２（または支持ピン７８）と接触することが避けられる。すなわち、プレート７６が上昇した図１５の状態で３本の支持ピン７８と接触していた半導体ウェハーＷの部位は、プレート７６が下降した図１７の状態ではいかなる支持ピンとも非接触である。一方、図１７の状態で３本の支持ピン７２と接触していた半導体ウェハーＷの部位は、図１５の状態ではいかなる支持ピンとも非接触である。その結果、支持ピン７２および支持ピン７８と接触する半導体ウェハーＷの部位が連続して石英から冷却されることはなく、それらの部位における予備加熱時の温度低下を緩和することができ、半導体ウェハーＷの面内温度分布の低下を抑制することができる。
【０１２５】
予備加熱時に半導体ウェハーＷの持ち替えは、プレート７６の往復昇降移動によるものに限定されず、アーム７１の往復昇降移動によって行っても良いし、プレート７６およびアーム７１の双方を昇降させることによって行っても良い。すなわち、アーム７１およびプレート７６の少なくともいずれか一方を昇降させることによってそれらの高さ位置関係を入れ替えるようにすれば良い。
【０１２６】
予備加熱終了後、フラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が実行される。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射するときのアーム７１とプレート７６との高さ位置関係は適宜のものとすることができる。すなわち、アーム７１およびプレート７６の少なくともいずれか一方を昇降移動させ、プレート７６の３本の支持ピン７８によって半導体ウェハーＷを支持した状態でフラッシュ加熱を行うようにしても良いし、アーム７１の３本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷを支持した状態でフラッシュ加熱を行うようにしても良い。或いは、アーム７１およびプレート７６の少なくともいずれか一方を昇降移動させ、プレート７６の３本の支持ピン７８およびアーム７１の３本の支持ピン７２の双方によって支持した半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射しても良い。
【０１２７】
但し、フラッシュ加熱は、大きなエネルギーを有するフラッシュ光を０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンド程度の極めて短い時間に照射して行われるため、半導体ウェハーＷの表面が急激に昇温して熱膨張し、支持ピンにも衝撃を与えることとなる。このため、プレート７６の３本の支持ピン７８およびアーム７１の３本の支持ピン７２の計６本の支持ピンによって半導体ウェハーＷを支持している方が３本の支持ピンで支持するよりも１本当たりに与える衝撃が軽減される。その結果、フラッシュ光照射時の支持ピンの欠損を確実に防止することができるので好適である。
【０１２８】
第５実施形態においても、サセプター７０のアーム７１をプレート７６よりも相対的に上昇させることによって、搬送ハンドＴＨとアーム７１との間で半導体ウェハーＷの移載を行っている。このため、従来の装置では必須であったリフトピンを備えた移載機構が不要となり、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、第５実施形態においては、予備加熱時に３本の支持ピン７２による半導体ウェハーＷの支持と３本の支持ピン７８による半導体ウェハーＷの支持とを交互に切り替えているため、半導体ウェハーＷの局所的な温度低下を緩和して面内温度分布の低下を抑制することができる。
【０１２９】
＜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４実施形態の熱処理装置にて第５実施形態と同様の処理を行うようにしても良い。すなわち、配置した円の径が異なる複数の支持ピン７２および複数の支持ピン７８によって予備加熱時の半導体ウェハーＷの持ち替えを行うようにしても良い。この場合、予備加熱時に半導体ウェハーＷの周縁部を支持する複数の支持ピン７８の温度がより内側を支持する複数の支持ピン７２の温度よりも低くなる。これは、半導体ウェハーＷからの熱影響によって加熱される程度がプレート７６よりもウェハー中央に対向するアーム７１の方が大きいためである。従って、フラッシュ光照射時には、より温度が高い（半導体ウェハーＷの温度に近い）アーム７１の複数の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷを支持するようにすれば、支持ピンによる半導体ウェハーＷの温度低下を緩和することができるため好ましい。
【０１３０】
また、プレート７６にはアーム７１の支持部材７１ｂが通過するための切り欠き部を設けておく必要があるが、その切り欠き部の強度が十分でない場合には補強部を設けるようにしても良い。図１８は、プレート７６の切り欠き部７５に補強部７９を設けた状態を示す図である。プレート７６にはアーム７１とすれ違うときに支持部材７１ｂが通過するための切り欠き部７５が設けられている。このため、プレート７６の平面形状は略Ｃ字となる。図１８に示す例では、プレート７６の切り欠き部７５を挟む両側を連結する補強部７９を設けている。補強部７９は石英にて形成され、プレート７６に溶着される。補強部７９を設けることによって、プレート７６の切り欠き部７５の強度を増すことができる。但し、補強部７９を設けた場合にはアーム７１の支持部材７１ｂが補強部７９を超えて下降することはできない。このため、補強部７９の形状は、図１８にも示すように、ある程度アーム７１がプレート７６よりも下降できるようなマージンを設けたものとするのが好ましい。
【０１３１】
また、上記各実施形態においては、アーム駆動部２９およびプレート駆動部２０を設けてアーム７１およびプレート７６の双方を昇降移動するようにしていたが、いずれか一方のみを昇降移動する構成であっても各実施形態の動作を行うことができる。すなわち、サセプター７０のアーム７１およびプレート７６の少なくともいずれか一方を昇降移動できる構成であれば良い。
【０１３２】
また、アーム７１およびプレート７６の双方を昇降移動できるのであれば、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱時およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷとランプとの距離を適宜に調整するようにしても良い。さらに、予備加熱時には半導体ウェハーＷを保持するサセプター７０の全体を往復昇降移動させるようにしても良い。
【０１３３】
また、上記各実施形態においては、チャンバー６の上側にフラッシュ加熱部５を設け、下側にハロゲン加熱部４を設けるようにしていたが、これを逆にしても良い。また、半導体ウェハーＷの表裏を反転させてチャンバー６内に搬入するようにしても良い。これらの場合、半導体ウェハーＷの表面に対してハロゲンランプＨＬによる光照射が行われ、裏面にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されることとなる。さらには、フラッシュランプＦＬを設けることなく、ハロゲンランプＨＬからのウェハー裏面または表面への光照射によって半導体ウェハーＷを加熱する熱処理装置にも本発明に係る技術は適用することが可能である。
【０１３４】
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、任意の数とすることができる。
【０１３５】
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。
【符号の説明】
【０１３６】
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
２０  プレート駆動部
２９  アーム駆動部
７０  サセプター
７１  アーム
７１ａ  円板状部材
７１ｂ  支持部材
７２，７８  支持ピン
７３  突設部
７５  切り欠き部
７６  プレート
７７  テーパ面
７９  補強部
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】
2014175637.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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