(57)【要約】【課題】光照射加熱時における基板の温度の制御性を向上させ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】チャンバー６内には複数の支持ピン１２を備えた支持部１０が固定設置されている。石英のサセプター７０は支持部１０に対して相対的に昇降移動するように設けられている。支持ピン１２によって半導体ウェハーＷを支持した状態にて、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。サセプター７０を昇降させて半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を可変とすることにより、予備加熱の昇温工程および保温工程のそれぞれに適切な半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離とすることができ、光照射加熱時における半導体ウェハーＷの温度の制御性を向上させることができる。【選択図】図１
2014175630.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、
前記チャンバー内にて基板を支持する支持部と、
石英の板状部材と、
前記支持部に支持された基板に前記板状部材が近接または離間するように前記板状部材を前記支持部に対して相対的に昇降させる昇降駆動部と、
前記支持部に支持された基板に光を照射して加熱する連続点灯ランプと、
前記昇降駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記連続点灯ランプからの光照射によって前記支持部に支持された基板が一定昇温速度で昇温する昇温過程では前記基板と前記板状部材との距離が第１間隔になるとともに、前記基板の昇温速度が低下して前記基板が目標温度に保持される保温過程では前記基板と前記板状部材との距離が第２間隔となるように前記昇降駆動部を制御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、
前記目標温度が低くなるほど前記第２間隔が小さくなることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記第２間隔は前記第１間隔よりも小さいことを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記目標温度に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するパルス発光ランプをさらに備え、
前記制御部は、前記パルス発光ランプから前記基板にフラッシュ光を照射するときには前記基板と前記板状部材との距離を第３間隔とするように前記昇降駆動部を制御す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、
前記制御部は、前記パルス発光ランプの発光条件に基づいて前記第３間隔を規定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の熱処理装置において、
前記第３間隔は前記第２間隔よりも大きいことを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項４または請求項５に記載の熱処理装置において、
前記第３間隔は前記第２間隔と等しいことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
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、
チャンバー内にて支持部に支持された基板に連続点灯ランプから光を照射して前記基板を一定昇温速度にて昇温する昇温工程と、
前記基板の昇温速度を低下させて前記基板を目標温度に保持する保温工程と、
を備え、
前記昇温工程では前記基板と石英の板状部材との距離が第１間隔になるとともに、前記保温工程では前記基板と前記板状部材との距離が第２間隔となるように、前記板状部材を前記支持部に対して相対的に昇降させることを特徴とする熱処理方法。
【請求項９】
請求項８記載の熱処理方法において、
前記目標温度が低くなるほど前記第２間隔が小さくなることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の熱処理方法において、
前記第２間隔は前記第１間隔よりも小さいことを特徴とする熱処理方法。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記目標温度に保持された前記基板にパルス発光ランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱工程をさらに備え、
前記フラッシュ加熱工程では、前記基板と前記板状部材との距離が第３間隔となるように、前記板状部材を前記支持部に対して相対的に昇降させることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の熱処理方法において、
前記パルス発光ランプの発光条件に基づいて前記第３間隔を規定することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の熱処理方法において、
前記第３間隔は前記第２間隔よりも大きいことを特徴とする熱処理方法。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２に記載の熱処理方法において、
前記第３間隔は前記第２間隔と等しい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、半導体ウェハーの表面側にフラッシュランプを配置するとともに裏面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２００９−１６４４５１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、サセプター上に配置された複数のバンプに半導体ウェハーを載置してハロゲンランプによる予備加熱およびフラッシュランプによるフラッシュ加熱を行っている。複数のバンプの高さは一定である。従って、半導体ウェハーの下面からサセプターの上面までの距離も常に一定である。
【０００８】
ハロゲンランプによる予備加熱時には、光を透過するがゆえに相対的に低温のサセプターが予備加熱される半導体ウェハーに熱影響を与えるのであるが、半導体ウェハーとサセプターとの距離が一定であると、熱影響の程度が調整できないために予備加熱時の半導体ウェハーの温度制御が困難となるおそれがある。一方、フラッシュ加熱時には、半導体ウェハーの表面近傍のみが極短時間に昇温された結果、表面のみが急激に熱膨張して半導体ウェハーが割れるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光照射加熱時における基板の温度の制御性を向上させ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】
【００１０】
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、前記チャンバー内にて基板を支持する支持部と、石英の板状部材と、前記支持部に支持された基板に前記板状部材が近接または離間するように前記板状部材を前記支持部に対して相対的に昇降させる昇降駆動部と、前記支持部に支持された基板に光を照射して加熱する連続点灯ランプと、前記昇降駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記連続点灯ランプからの光照射によって前記支持部に支持された基板が一定昇温速度で昇温する昇温過程では前記基板と前記板状部材との距離が第１間隔になるとともに、前記基板の昇温速度が低下して前記基板が目標温度に保持される保温過程では前記基板と前記板状部材との距離が第２間隔となるように前記昇降駆動部を制御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、前記目標温度が低くなるほど前記第２間隔が小さくな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、前記第２間隔は前記第１間隔よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記目標温度に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するパルス発光ランプをさらに備え、前記制御部は、前記パルス発光ランプから前記基板にフラッシュ光を照射するときには前記基板と前記板状部材との距離を第３間隔とするように前記昇降駆動部を制御することを特徴とする。
【００１４】
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、前記制御部は、前記パルス発光ランプの発光条件に基づいて前記第３間隔を規定することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記第３間隔は前記第２間隔よりも大きいことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記第３間隔は前記第２間隔と等しいことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８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、チャンバー内にて支持部に支持された基板に連続点灯ランプから光を照射して前記基板を一定昇温速度にて昇温する昇温工程と、前記基板の昇温速度を低下させて前記基板を目標温度に保持する保温工程と、を備え、前記昇温工程では前記基板と石英の板状部材との距離が第１間隔になるとともに、前記保温工程では前記基板と前記板状部材との距離が第２間隔となるように、前記板状部材を前記支持部に対して相対的に昇降させることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る熱処理方法において、前記目標温度が低くなるほど前記第２間隔が小さくなることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明に係る熱処理方法において、前記第２間隔は前記第１間隔よりも小さいことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１の発明は、請求項８から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記目標温度に保持された前記基板にパルス発光ランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱工程をさらに備え、前記フラッシュ加熱工程では、前記基板と前記板状部材との距離が第３間隔となるように、前記板状部材を前記支持部に対して相対的に昇降させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る熱処理方法において、前記パルス発光ランプの発光条件に基づいて前記第３間隔を規定することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３の発明は、請求項１１または請求項１２の発明に係る熱処理方法において、前記第３間隔は前記第２間隔よりも大きいことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１４の発明は、請求項１１または請求項１２の発明に係る熱処理方法において、前記第３間隔は前記第２間隔と等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１から請求項７の発明によれば、連続点灯ランプからの光照射によって支持部に支持された基板が一定昇温速度で昇温する昇温過程では基板と板状部材との距離が第１間隔になるとともに、基板の昇温速度が低下して基板が目標温度に保持される保温過程では基板と板状部材との距離が第２間隔となるように昇降駆動部を制御するため、昇温過程および保温過程のそれぞれに適切な基板と板状部材との距離とすることができ、光照射加熱時における基板の温度の制御性を向上させることができる。
【００２５】
特に、請求項２の発明によれば、目標温度が低くなるほど第２間隔が小さくなるため、保温過程にて基板から石英の板状部材に伝わる熱量を多くして基板のオーバーシュートを防止することができる。
【００２６】
特に、請求項４の発明によれば、パルス発光ランプから基板にフラッシュ光を照射するときには基板と板状部材との距離を第３間隔とするため、フラッシュ光照射に適切な基板と板状部材との距離とすることができ、基板と板状部材との接触を防止することができる。
【００２７】
特に、請求項７の発明によれば、第３間隔が第２間隔と等しいため、保温過程終了後に直ちにパルス発光ランプからフラッシュ光を照射することができ、スループットを向上させることができる。
【００２８】
また、請求項８から請求項１４の発明によれば、チャンバー内にて支持部に支持された基板に連続点灯ランプから光を照射して基板を一定昇温速度にて昇温する昇温工程では基板と石英の板状部材との距離が第１間隔になるとともに、基板の昇温速度を低下させて基板を目標温度に保持する保温工程では基板と板状部材との距離が第２間隔となるため、昇温工程および保温工程のそれぞれに適切な基板と板状部材との距離とすることができ、光照射加熱時における基板の温度の制御性を向上させることができる。
【００２９】
特に、請求項９の発明によれば、目標温度が低くなるほど第２間隔が小さくなるため、保温工程にて基板から石英の板状部材に伝わる熱量を多くして基板のオーバーシュートを防止することができる。
【００３０】
特に、請求項１１の発明によれば、目標温度に保持された基板にパルス発光ランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱工程では、基板と板状部材との距離が第３間隔となるため、フラッシュ光照射に適切な基板と板状部材との距離とすることができ、基板と板状部材との接触を防止することができる。
【００３１】
特に、請求項１４の発明によれば、第３間隔が第２間隔と等しいため、保温工程終了後に直ちにフラッシュ加熱工程に移行することができ、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】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】支持部の平面図である。
【図５】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図６】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７】支持ピンに半導体ウェハーが載置された状態を示す図である。
【図８】サセプターが昇温位置に移動した状態を示す図である。
【図９】サセプターが保温位置に移動した状態を示す図である。
【図１０】サセプターがフラッシュ位置に移動した状態を示す図である。
【図１１】半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３４】
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。
【００３５】
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、熱処理装置１は、サセプター７０および昇降駆動部２０を備える。サセプター７０は、石英にて形成された略矩形の平板状部材である。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。
【００４２】
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、サセプター７０の上面中央には、円形の凹部７１が形成されており、その径は半導体ウェハーＷの径よりも若干大きい。凹部７１の周縁部はテーパ面とされている（図３）。また、サセプター７０には４個の貫通孔７３が穿設されている。それぞれの貫通孔７３は、サセプター７０を上下に貫通するように設けられている。４個の貫通孔７３は凹部７１の内側に設けられている。貫通孔７３は、後述する支持部１０の支持ピン１２が貫通するための孔である。
【００４３】
本発明に係る熱処理装置１においては、サセプター７０が昇降駆動部２０によってチャンバー６内にて昇降される。昇降駆動部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。すなわち、２個の昇降駆動部２０によってサセプター７０を両持ちで支持して昇降させるのである。
【００４４】
各昇降駆動部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、その先端部はサセプター７０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、サセプター７０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。
【００４５】
図１に示すように、昇降駆動部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の内側に昇降駆動部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、昇降駆動部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。
【００４６】
チャンバー６の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側に設けられた２個の昇降駆動部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個の昇降駆動部２０によって鉛直方向に沿って昇降されることとなる。
【００４７】
また、熱処理装置１は、チャンバー６内にて半導体ウェハーＷを支持する支持部１０を備える。図４は、支持部１０の平面図である。支持部１０は、２本の支持アーム１１を備える。それぞれの支持アーム１１には、２本の支持ピン１２が立設されている。よって、支持部１０は計４本の支持ピン１２を有する。２本の支持アーム１１はチャンバー６内に固定設置されている。従って、チャンバー６内における４本の支持ピン１２の水平面内位置および高さ位置も固定されている。
【００４８】
昇降駆動部２０によってサセプター７０が下降すると、４本の支持ピン１２がサセプター７０に穿設された貫通孔７３を通過し、支持ピン１２の上端がサセプター７０の上面から突き出る。昇降駆動部２０は、少なくとも支持ピン１２の上端がサセプター７０の上面から突き出る範囲（つまり、貫通孔７３を支持ピン１２が通過する範囲）でサセプター７０を昇降移動させることができる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図５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。
【００５５】
また、図５に示すように、上段、下段ともに支持部１０に支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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、支持部１０に支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。
【００６０】
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。
【００６１】
図６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。また、図７から図１０は、図６のいずれかの工程における状態を模式的に示す図である。
【００６２】
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、サセプター７０が下降して支持部１０の４本の支持ピン１２が貫通孔７３を通過し、支持ピン１２の上端がサセプター７０の上面から突き出ている。
【００６３】
搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷはサセプター７０の凹部７１の直上位置にまで進出して停止する。そして、搬送ロボットが下降することにより、半導体ウェハーＷが搬送ロボットから４本の支持ピン１２に渡されて載置される（ステップＳ２）。図７は、支持ピン１２に半導体ウェハーＷが載置された状態を示す図である。このときには、支持ピン１２に載置された半導体ウェハーＷと支持アーム１１との間の高さ位置にサセプター７０が位置しており、貫通孔７３を支持ピン１２が貫通している。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支持ピン１２に支持される。
【００６４】
半導体ウェハーＷが支持ピン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、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、昇降駆動部２０によってサセプター７０が昇温位置に移動される（ステップＳ３）。昇温位置とは、後述するハロゲンランプＨＬによる予備加熱時に半導体ウェハーＷが一定昇温速度で昇温するときのサセプター７０の高さ位置である。
【００６５】
図８は、サセプター７０が昇温位置に移動した状態を示す図である。サセプター７０が昇温位置に移動したときには、支持部１０の４本の支持ピン１２によって支持される半導体ウェハーＷの下面とサセプター７０の上面との距離が第１間隔Ｌ１となる。このような昇温位置は予め制御部３の記憶部に記憶されており、制御部３はサセプター７０がその昇温位置に移動するように昇降駆動部２０を制御する。或いは、熱処理装置１の動作手順および処理条件等を記述したレシピにて昇温位置を指定するようにしても良い。
【００６６】
また、サセプター７０が昇温位置に移動するとともに、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。
【００６７】
半導体ウェハーＷが支持部１０によって支持され、サセプター７０が昇温位置に移動した後、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７０を透過して半導体ウェハーＷの下面（本実施形態では半導体ウェハー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が昇温する。
【００６８】
図１１は、半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。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、温度センサの測定結果に基づいて、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。制御部３による半導体ウェハーＷの温度制御は例えばＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。
【００６９】
図１１に示すように、時刻ｔ１にハロゲンランプＨＬが点灯して予備加熱が開始され、半導体ウェハーＷが室温から昇温する（ステップＳ４）。制御部３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは半導体ウェハーＷが一定昇温速度（例えば、５０℃／秒）にて昇温するように、つまり半導体ウェハーＷの温度が予備加熱開始からの経過時間に比例して上昇するように、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。時刻ｔ２は、半導体ウェハーＷが目標温度である予備加熱温度Ｔ１よりも所定値だけ低い温度に到達する時刻である。
【００７０】
このような、支持部１０に支持された半導体ウェハーＷがハロゲンランプＨＬからの光照射によって一定昇温速度で昇温する時刻ｔ１から時刻ｔ２までの段階が昇温工程である。昇温工程においては、サセプター７０が昇温位置に位置しており、支持部１０に支持される半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離は第１間隔Ｌ１である。
【００７１】
制御部３は、時刻ｔ２以降の半導体ウェハーＷの昇温速度が低下するように時刻ｔ２にハロゲンランプＨＬの出力を調整する。上記の昇温工程と同じ昇温速度にて半導体ウェハーＷを予備加熱温度（目標温度）Ｔ１にまで昇温するとウェハー温度が目標温度を超えて上昇するため（いわゆるオーバーシュート）、時刻ｔ２以降は昇温速度を徐々に低下させるのである。
【００７２】
昇温速度が低下して時刻ｔ３には半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達する。温度センサの測定結果から半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１に到達したことを検出した制御部３は、その後数秒程度半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１を維持するように、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。なお、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℃程度とされる（本実施の形態では７００℃）。
【００７３】
このような、半導体ウェハーＷの昇温速度が低下して半導体ウェハーＷが予備加熱温度（目標温度）Ｔ１に保持される時刻ｔ２から時刻ｔ４までの段階が保温工程である。すなわち、時刻ｔ２に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷが一定昇温速度で昇温する昇温工程から予備加熱温度Ｔ１に保持される保温工程に移行するのである（ステップＳ５）。
【００７４】
また、昇温工程から保温工程に移行する時刻ｔ２には、制御部３が昇降駆動部２０を制御してサセプター７０を保温位置に移動させる（ステップＳ６）。図９は、サセプター７０が保温位置に移動した状態を示す図である。サセプター７０が保温位置に移動したときには、支持部１０の４本の支持ピン１２によって支持される半導体ウェハーＷの下面とサセプター７０の上面との距離が第２間隔Ｌ２となる。すなわち、保温工程においては、サセプター７０が保温位置に位置しており、支持部１０に支持される半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離が第２間隔Ｌ２となる状態でハロゲンランプＨＬからの光照射加熱が行われる。本実施形態においては、昇温工程から保温工程に移行するときにサセプター７０が上昇しており、第２間隔Ｌ２は第１間隔Ｌ１よりも小さい。なお、このような保温位置も予め制御部３の記憶部に記憶されており、制御部３はサセプター７０がその保温位置に移動するように昇降駆動部２０を制御する。
【００７５】
昇温工程および保温工程からな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。
【００７６】
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ｔ４に制御部３が昇降駆動部２０を制御してサセプター７０をフラッシュ位置に移動させる（ステップＳ７）。図１０は、サセプター７０がフラッシュ位置に移動した状態を示す図である。サセプター７０がフラッシュ位置に移動したときには、支持部１０の４本の支持ピン１２によって支持される半導体ウェハーＷの下面とサセプター７０の上面との距離が第３間隔Ｌ３となる。本実施形態においては、予備加熱の保温工程からフラッシュ加熱工程に移行するときにサセプター７０が下降しており、第３間隔Ｌ３は第２間隔Ｌ２よりも大きい。このようなフラッシュ位置も予め制御部３の記憶部に記憶されており、制御部３はサセプター７０がそのフラッシュ位置に移動するように昇降駆動部２０を制御する。
【００７７】
サセプター７０がフラッシュ位置に移動した後、時刻ｔ５にフラッシュ加熱部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Ｓ８）。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。
【００７８】
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。このようなフラッシュ加熱工程においては、サセプター７０がフラッシュ位置に位置しており、支持部１０に支持される半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離は第３間隔Ｌ３である。
【００７９】
フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間が経過した時刻ｔ６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。また、支持部１０の４本の支持ピン１２によって半導体ウェハーＷを支持したまま、サセプター７０はフラッシュ位置からさらに下降する。このときの状態は、半導体ウェハーＷをチャンバー６内に搬入したときの図７と同様である。
【００８０】
その後、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、チャンバー６の搬送開口部６６が開放され、支持ピン１２に載置されている半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットによりチャンバー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Ｓ９）。
【００８１】
本実施形態においては、支持部１０の４本の支持ピン１２によって半導体ウェハーＷを支持した状態のまま、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。石英の板状部材であるサセプター７０は昇降可能とされており、予備加熱およびフラッシュ加熱を行うときには支持ピン１２に支持された半導体ウェハーＷの下方にてサセプター７０が昇降する。すなわち、半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離は可変である。
【００８２】
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱は昇温工程とそれに続く保温工程とで構成される。ハロゲンランプＨＬからの光照射によって支持部１０に支持された半導体ウェハーＷが一定昇温速度で昇温する昇温工程では、半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離が第１間隔Ｌ１とされる。そして、半導体ウェハーＷの昇温速度が低下して半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１に保持される保温工程では、半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離が第２間隔Ｌ２とされる。本実施形態においては、第２間隔Ｌ２は第１間隔Ｌ１よりも小さい。
【００８３】
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。このため、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱時には、相対的に低温のサセプター７０が半導体ウェハーＷに熱影響を与えることとなり、その程度は半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離に依存する。
【００８４】
予備加熱の昇温工程にて半導体ウェハーＷとサセプター７０とが近接していると、昇温される半導体ウェハーＷから低温のサセプター７０に伝わる熱量が多くなり、半導体ウェハーＷの昇温速度が低下するおそれがある。よって、昇温工程における半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離である第１間隔Ｌ１は所定値以上の大きさとしておくのが好ましい。
【００８５】
続いて、予備加熱の保温工程に移行したときには、条件（予備加熱温度Ｔ１および昇温速度）によっては半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１を超えて上昇するオーバーシュートが生じるおそれがある。特に、予備加熱温度Ｔ１が低く、かつ、昇温工程での昇温速度が高い場合にはオーバーシュートが生じやすい。昇温工程から保温工程に移行したときに、半導体ウェハーＷとサセプター７０とが近接していると、予備加熱温度Ｔ１の近傍にまで昇温した半導体ウェハーＷから低温のサセプター７０に伝わる熱量が多くなり、昇温速度を急速に低下させてオーバーシュートを防止することができる。
【００８６】
保温工程における半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離である第２間隔Ｌ２は、オーバーシュートが生じる程度に応じた値とするのが好ましい。すなわち、予備加熱温度Ｔ１が低く、かつ、昇温工程での昇温速度が高いほど大きなオーバーシュートが生じやすいため、第２間隔Ｌ２を小さくして半導体ウェハーＷからサセプター７０に伝わる熱量を多くする。逆に、予備加熱温度Ｔ１が高く、かつ、昇温工程での昇温速度が低いほどオーバーシュートが生じにくいため、第２間隔Ｌ２を大きくして半導体ウェハーＷからサセプター７０に伝わる熱量を少なくする。
【００８７】
このように、支持ピン１２によって半導体ウェハーＷを支持し、サセプター７０を昇降させて半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を可変とすることにより、上記実施形態のように、昇温工程および保温工程のそれぞれに適切な半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離とすることができる。その結果、光照射加熱時における半導体ウェハーＷの温度の制御性を向上させることができる。
【００８８】
次に、予備加熱温度Ｔ１に保持された半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射するフラッシュ加熱工程では、半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離が第３間隔Ｌ３とされる。本実施形態においては、第３間隔Ｌ３は第２間隔Ｌ２よりも大きい。フラッシュ加熱工程におけるフラッシュ光の照射時間は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時間であり、そのような短時間で半導体ウェハーＷからサセプター７０に伝わる熱量はほとんど問題とならない程度に小さい。
【００８９】
但し、フラッシュ加熱時には、フラッシュ光照射によって、半導体ウェハーＷの上面の温度は瞬間的に１０００℃以上の処理温度Ｔ２にまで上昇する一方、その瞬間の下面の温度は予備加熱温度Ｔ１からさほどには上昇しない。すなわち、半導体ウェハーＷの上面と下面とに瞬間的に大きな温度差が発生するのである。その結果、半導体ウェハーＷの上面のみに急激な熱膨張が生じ、下面はほとんど熱膨張しないために、半導体ウェハーＷが上面を凸とするように瞬間的に反る。このような瞬間的な反りが生じたときに、半導体ウェハーＷとサセプター７０とが近接していると、半導体ウェハーＷの端部（エッジ）とサセプター７０の上面とが接触し、サセプター７０の石英が削られたり、半導体ウェハーＷが割れるおそれがある。このため、フラッシュ加熱工程における半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離である第３間隔Ｌ３は、フラッシュ光照射時に上面を凸とするように反った半導体ウェハーＷの端部がサセプター７０と接触しない大きさとしておくのが好ましい。
【００９０】
フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの反りの程度は、フラッシュランプＦＬの発光条件（電圧および電流の大きさ、通電時間等）によって変化する。フラッシュランプＦＬに印加する電圧および流れる電流が大きいほど、照射エネルギーも大きくなってフラッシュ光照射時に半導体ウェハーＷの表面が急激に大きく昇温し、反りの程度も大きくなる。このため、フラッシュランプＦＬの発光条件に基づいて、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーＷの端部がサセプター７０と接触しない程度の第３間隔Ｌ３を制御部３が規定しておくのが好ましい。これにより、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷとサセプター７０との接触を防止して、サセプター７０の石英が削られたり、半導体ウェハーＷが割れたりするのを防止することができる。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、フラッシュ加熱工程での第３間隔Ｌ３を保温工程の第２間隔Ｌ２よりも大きくしていたが、第３間隔Ｌ３を第２間隔Ｌ２と等しくするようにしても良い。フラッシュ加熱時おける半導体ウェハーＷの割れが大きな問題とならない場合には、保温工程での半導体ウェハーＷのオーバーシュートを防止できる最適な第２間隔Ｌ２に第３間隔Ｌ３を一致させると良い。逆に、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの割れが問題となる場合には、適切な第３間隔Ｌ３に第２間隔Ｌ２を一致させると良い。
【００９２】
フラッシュ加熱工程での第３間隔Ｌ３と保温工程での第２間隔Ｌ２とが等しければ、予備加熱からフラッシュ加熱工程に移行するときに、サセプター７０を昇降させる必要がないため、予備加熱の保温工程終了後直ち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ができる。すなわち、上記実施形態における時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間差を無くすことができる。従って、半導体ウェハーＷの１枚当たりの処理時間を短くして熱処理装置１のスループットを向上させることができる。
【００９３】
また、上記実施形態においては、保温工程での第２間隔Ｌ２を昇温工程での第１間隔Ｌ１よりも小さくしていたが、第２間隔Ｌ２と第１間隔Ｌ１とが等しくても良いし、第２間隔Ｌ２が第１間隔Ｌ１より大きくても良い。予備加熱の昇温工程から保温工程に移行したときに、条件によっては半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達しにくいアンダーシュートが生じることもある。特に、予備加熱温度Ｔ１が顕著に高い場合にはアンダーシュートが生じやすい。このようなアンダーシュートが生じる場合には、昇温工程から保温工程への移行時にサセプター７０を下降させて第１間隔Ｌ１よりも第２間隔Ｌ２を大きくし、半導体ウェハーＷから低温のサセプター７０に伝わる熱量をさらに少なくしてアンダーシュートを防止する。
【００９４】
また、フラッシュ加熱処理が終了してハロゲンランプＨＬが消灯した時刻ｔ６以降にサセプター７０を上昇させて半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を第３間隔Ｌ３からさらに小さくするようにしても良い。このようにすれば、サセプター７０がヒートシンクとして作用し、半導体ウェハーＷからサセプター７０に伝わる熱量が多くなって半導体ウェハーＷの冷却効率を高めることができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、サセプター７０を昇降させて半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を調整していたが、これに代えて、半導体ウェハーＷを支持する支持部１０の支持ピン１２を昇降させて半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を調整するようにしても良い。具体的には、支持部１０に支持アーム１１を昇降させるための昇降駆動部（アクチュエータなど）を設ける。そして、半導体ウェハーＷを支持する支持ピン１２を昇降させることによって、上記実施形態と同様に半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を調整する。このようにしても、昇降工程および保温工程のそれぞれに適切な半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離とすることができ、光照射加熱時における半導体ウェハーＷの温度の制御性を向上させることができる。
【００９６】
さらには、サセプター７０および支持ピン１２の双方を昇降させて半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離を調整するようにしても良い。要するに、支持部１０に支持された半導体ウェハーＷに石英のサセプター７０が近接または離間するようにサセプター７０を支持部１０に対して相対的に昇降させる構成であれば良い。
【００９７】
また、上記実施形態においては、支持部１０が支持アーム１１に支持ピン１２を立設していたが、これに代えて、石英の下側チャンバー窓６４の上面に４本の支持ピン１２を直接立設するようにしても良い。
【００９８】
また、上記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のみ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。この場合であっても、ハロゲンランプＨＬからの光照射加熱における昇温工程および保温工程のそれぞれに適切な半導体ウェハーＷとサセプター７０との距離とすることができ、光照射加熱時における半導体ウェハーＷの温度の制御性を向上させることができる。
【００９９】
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。
【０１００】
また、上記実施形態においては、１秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプＨＬを採用し、発光時間が１秒未満のパルス発光ランプとしてフラッシュランプＦＬを用いていたが、連続点灯ランプとしては放電によって発光する例えばキセノンアークランプを用いるようにしても良い。
【０１０１】
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】
【０１０２】
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
１０  支持部
１２  支持ピン
２０  昇降駆動部
７０  サセプター
ＦＬ  フラッシュランプ
ＨＬ  ハロゲンランプ
Ｌ１  第１間隔
Ｌ２  第２間隔
Ｌ３  第３間隔
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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