(57)【要約】【課題】アニール処理において半導体基板の所望の温度分布が得られるアニール装置及びアニール方法を提供する。【解決手段】アニール装置１は、ウエハ４の上方のウエハ４に対応する第１の領域２０１に配置された上部ランプ部２２と、第１の領域２０１の周辺に位置する第２の領域２０２に配置された第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と、上部ランプ部２２と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を異なるタイミングで発光させるように制御する制御部８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上方の前記半導体基板に対応する第１の領域に配置された第１のフラッシュランプ部と、
前記第１の領域の周辺に位置する第２の領域に配置された第２のフラッシュランプ部と、
前記第１のフラッシュランプ部と前記第２のフラッシュランプ部を異なるタイミングで発光させるように制御する制御部と、
を備えたアニール装置。
【請求項２】
前記第２のフラッシュランプ部は、前記第１のフラッシュランプ部より前記半導体基板に近い位置に配置される請求項１に記載のアニール装置。
【請求項３】
前記第２のフラッシュランプ部は、複数の棒状フラッシュランプの長手方向が隣り合うように、垂直方向に並んで配置される請求項２に記載のアニール装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のフラッシュランプ部と前記第２のフラッシュランプ部を異なる発光強度で発光させるように制御する請求項３に記載のアニール装置。
【請求項５】
前記第２のフラッシュランプ部は、少なくとも３方向の各辺に沿って配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載のアニール装置。
【請求項６】
半導体基板の上方の前記半導体基板に対応する第１の領域に配置された第１のフラッシュランプ部と前記第１の領域の周辺に位置する第２の領域に配置された第２のフラッシュランプ部を異なるタイミングで発光させるアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニール装置及びアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、並べられた複数のフラッシュランプのうち、端部側のフラッシュランプをウエハ表面に近づけて配置する熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この熱処理装置によると、端部側のフラッシュランプがウエハ表面に近づけて配置されているので、アニール処理の際、端部側のフラッシュランプの照度が、他のフラッシュランプ側からの照度よりも相対的に強められ、ウエハの中央部と外周部の温度差が少なくなるとしている。
【０００４】
また、従来の技術として、ウエハの中央部と外周部で温度差を設けて加熱することで、アニール処理の際の中央部と外周部の温度差を少なくするホットプレートが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の熱処理装置では、各フラッシュランプは、同時に点灯されるため、ウエハ上における所望の温度分布を得られ難い。また、特許文献２に記載のホットプレートでは、ウエハの中央部と外周部で温度差を設けて加熱することは、非晶質化した不純物を注入した層において固相成長を助長することになり、フラッシュランプから発せられた光の反射率が増大し、外周部での高温化を阻害する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７８７５４号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、アニール処理において半導体基板の所望の温度分布が得られるアニール装置及びアニール方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、半導体基板の上方の前記半導体基板に対応する第１の領域に配置された第１のフラッシュランプ部と、前記第１の領域の周辺に位置する第２の領域に配置された第２のフラッシュランプ部と、前記第１のフラッシュランプ部と前記第２のフラッシュランプ部を異なるタイミングで発光させるように制御する制御部と、を備えたアニール装置を提供する。
【０００９】
本発明の他の一態様は、半導体基板の上方の前記半導体基板に対応する第１の領域に配置された第１のフラッシュランプ部と前記第１の領域の周辺に位置する第２の領域に配置された第２のフラッシュランプ部を異なるタイミングで発光させるアニール方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アニール処理において半導体基板の所望の温度分布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、（ｂ）は、アニール装置の側面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るアニール装置の構成ブロック図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が同じ場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が同じ場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が異なる場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が異なる場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光タイミングがΔｔ５の場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、発光タイミングがΔｔ５の場合の外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、（ｂ）は、アニール装置の側面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、（ｂ）は、アニール装置の側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態に係るアニール装置の模式図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るアニール装置の側面図であり、（ｂ）は、アニール装置の上面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る上部ランプ部と側部ランプ部の配置に関する概略図である。
【図１３】図１３は、本発明のアニール装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[第１の実施の形態]
（アニール装置の構成）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、（ｂ）は、アニール装置の側面図である。このアニール装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数のフラッシュランプ２０からなるランプ部２と、半導体基板としてのウエハ４を下側から加熱するホットプレート３とを備えて概略構成されている。
【００１３】
ランプ部２は、後述するチャンバの外側に設けられ、例えば、複数のフラッシュランプ２０が、ホットプレート３の上方に、長手方向が一定の間隔で隣り合うように並んで配置されている。また、ランプ部２は、ウエハ４の上方の、ウエハ４に対応する第１の領域２００に配置された第１のフラッシュランプ部としての上部ランプ部２２と、第１の領域２００の周辺に位置する第２の領域２０２に配置された第２のフラッシュランプ部としての第１及び第２の側部ランプ部２４、２６とを備えて構成される。
【００１４】
フラッシュランプ２０は、例えば、円筒形の細長い形状を有し、パルス状に発光することによってウエハ４の表面を加熱するＸｅランプである。Ｘｅランプは、ガラス管内部に絶縁性を有するＸｅガスが封入され、その両端部にコンデンサに接続された陽電極及び陰電極が配置されている。また、Ｘｅランプは、ガラス管外部に第１の電源部６と接続されたトリガ電極を有している。
【００１５】
Ｘｅランプは、第１の電源部６からトリガ電極に高電圧が付加されると、トリガ電極に沿ったガラス管内部のＸｅガスがイオン化する。Ｘｅガスがイオン化すると陽電極及び陰電極間の電気抵抗値が低下し導通状態になり、コンデンサに充電したエネルギーがＸｅランプを通じて放電する。Ｘｅランプは、この放電電流がＸｅガス中を流れる事で発光するものである。このフラッシュランプ２０を複数配列したランプ部２による加熱によって、ウエハ４の表面温度は、およそ１２００〜１３００℃に達する。
【００１６】
なお、フラッシュランプ２０は、Ｘｅランプに限定されず、例えば、他の希ガス、水銀及び水素を用いたフラッシュランプ、エキシマレーザ、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ、一酸化炭素ガスレーザ、及び二酸化炭素ガスレーザ等のレーザ、又はＸｅアーク放電ランプ等のような高輝度発光が可能な光源であっても良い。
【００１７】
第１の領域２００は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ホットプレート３に載せられたウエハ４を、ホットプレート３の表面の垂直方向に投影し、その投影したウエハが投影される複数のフラッシュランプ２０によって作られる領域である。第２の領域２０２は、第１の領域２００以外のフラッシュランプ２０によって形成される領域である。
【００１８】
上部ランプ部２２は、例えば、ウエハ４の表面対して垂直方向からウエハ４を見たとき、当該ウエハ４を中心とし、かつウエハ４全体が含まれるような正方形の領域内に、フラッシュランプ２０が並べて形成される。
【００１９】
第１の側部ランプ部２４は、例えば、図１（ｂ）に示す上部ランプ部２２の左側に配置された少なくとも１つのフラッシュランプ２０から構成される。同様に、第２の側部ランプ部２６は、例えば、図１（ｂ）に示す上部ランプ部２２の右側に配置された複数のフラッシュランプ２０から構成される。
【００２０】
ホットプレート３は、後述するチャンバ内に配置され、例えば、その内部にニクロム線等の電熱線、又はハロゲンランプ等の赤外線ランプ等が配置されている。ホットプレート３は、例えば、ウエハ４の表面温度をおよそ５００℃まで上昇させる。
【００２１】
本実施の形態におけるホットプレート３は、例えば、ウエハ４の中央部４０及び外周部４２が同じ温度となるようにウエハ４を加熱するように構成されている。なお、ホットプレート３は、例えば、非晶質化した不純物を注入した層において固相成長を助長しない範囲内で、ウエハ４の中央部４０及び外周部４２で温度差を付けて加熱するように構成しても良い。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るアニール装置の構成ブロック図である。アニール装置１は、図２に示すように、さらに、ランプ制御部５と、第１の電源部６と、第２の電源部７と、制御部８と、チャンバ１０とを備えている。
【００２３】
ランプ制御部５は、例えば、制御部８による制御に基づいて上部ランプ部２２、第１及び第２のランプ部２４、２６と第１の電源部６との接続を切り替えるものである。
【００２４】
第１の電源部６は、例えば、およそ０．５〜２．０ｍ秒のパルス幅で、ランプ制御部５を介してランプ部２を駆動する。
【００２５】
第２の電源部７は、制御部８の制御に基づいてホットプレート３に電力を供給する。
【００２６】
制御部８は、例えば、工程データ８０とタイミングデータ８１を備えている。工程データ８０は、例えば、第２の電源部７を介してホットプレート３に供給する電力量等のアニール処理に関するデータである。タイミングデータ８１は、例えば、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６に供給する電力のパルス幅、ランプ強度及び発光タイミング等に関するデータである。
【００２７】
制御部は、例えば、第１の電源部６を制御してランプ部２の駆動のためのパルス幅及びランプ強度を制御する。ランプ部２のランプ強度密度は、例えば、１５〜３０Ｊ／ｃｍ２である。また制御部８は、例えば、工程データ８０に基づいて第２の電源部７を制御してホットプレート３に供給する電力を制御することでホットプレート３の温度を調整する。
【００２８】
制御部８は、例えば、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５を制御して第１の電源部６から供給される電力をどのフラッシュランプ２０に供給するかを切り替える。
【００２９】
チャンバ１０は、例えば、ランプ部２からの光を透過する窓１２を有している。ランプ部２は、この窓１２を介してホットプレート３上のウエハ４の表面温度を上昇させる。
【００３０】
以下に、本実施の形態のアニール装置１の動作の一例について説明する。
【００３１】
（アニール装置の動作）
まず、上部ランプ部２２と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６のランプ強度を同じにし、上部ランプ部２２よりも第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光タイミングをΔｔ１ｍ秒遅らせてアニール処理を行う場合について説明する。
【００３２】
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が同じ場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。図３（ａ）は、横軸が時間、縦軸がランプ強度であり、（ｂ）及び（ｃ）は、横軸が時間（ｍ秒）、縦軸が室温（例えば２７℃。）を原点としたウエハ表面温度である。なお、以下の各実施の形態において、ランプ強度は、例えば、１つのフラッシュランプ２０のランプ強度を示しており、中央部ウエハ表面温度は、ウエハ４の中央部４０の平均した表面温度を示し、外周部ウエハ表面温度は、ウエハ４の外周部４２の平均した表面温度を示している。
【００３３】
ここで以下の各実施の形態において、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の第１の電源部６から供給される電力のパルス幅は、同一のｔｍ秒（例えば、０．５〜２．０ｍ秒。）とする。また、以下の各実施の形態において、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６のランプ強度は、強い方をａＪ（例えば、２４Ｊ。）、弱い方をｆＪ（例えば、２２Ｊ。）とする。このランプ強度の差（＝ａ―ｆ）は、例えば、１０％以内であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。
【００３４】
まず、アニール装置１の制御部８は、工程データ８０に基づいて、ウエハ４がホットプレート３に載せられた後、第２の電源部７を制御してホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【００３５】
次に、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介し、例えば、上部ランプ部２２をｔｍ秒間、ランプ強度ａＪで駆動し、Δｔ１ｍ秒後に、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６をｔｍ秒間、ランプ強度ａＪで駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【００３６】
上部ランプ部２２を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、図３（ａ）に示すように、曲線１００となり、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、曲線１０２となる。
【００３７】
上部ランプ部２２の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図３（ｂ）に示すように、曲線１０４となる。また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図３（ｂ）に示すように、曲線１０６となる。
【００３８】
上部ランプ部２２の発光と、上部ランプ部２２よりもΔｔ１ｍ秒後の第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光によって、ウエハ４の中央部４０における表面温度は、最大温度ｂを頂点とする凸形状の曲線１０８となる。
【００３９】
また、上部ランプ部２２の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図３（ｃ）に示すように、曲線１１０となる。また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図３（ｃ）に示すように、曲線１１２となる。
【００４０】
上部ランプ部２２の発光と、上部ランプ部２２よりもΔｔ１ｍ秒後の第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光によって、ウエハ４の外周部４２における表面温度は、最大温度ｃを頂点とする凸形状の曲線１０８となる。
【００４１】
この最大温度ｂ及びｃは、例えば、１２００〜１３００℃であることが好ましく、１２２０〜１２７０℃であることがより好ましい。さらに、最大温度ｂとｃの差の絶対値は、例えば、０〜５０℃であることが好ましく、０〜２５℃であることがより好ましい。
【００４２】
この中央部ウエハ表面温度の最大温度ｂは、中央部４０における上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１０４と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１０６に基づいて設定される。外周部ウエハ表面温度の最大温度ｃは、外周部４２における上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１１０と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１１２に基づいて設定される。
【００４３】
続いて、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりも上部ランプ部２２の発光タイミングをΔｔ２ｍ秒遅らせてアニール処理を行う場合について説明する。
【００４４】
図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が同じ場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。図４（ａ）は、横軸が時間、縦軸がランプ強度であり、（ｂ）及び（ｃ）は、横軸が時間（ｍ秒）、縦軸が室温を原点としたウエハ表面温度である。
【００４５】
まず、アニール装置１の制御部８は、ホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【００４６】
次に、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介し、例えば、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６をｔｍ秒間、ランプ強度ａＪで駆動し、Δｔ２ｍ秒後に、上部ランプ部２２をｔｍ秒間、ランプ強度ａＪで駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【００４７】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、図４（ａ）に示すように、曲線１１６となり、上部ランプ部２２を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、曲線１１８となる。
【００４８】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図４（ｂ）に示すように、曲線１２０となる。また上部ランプ部２２の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図４（ｂ）に示すように、曲線１２２となる。
【００４９】
また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりもΔｔ２ｍ秒後の上部ランプ部２２の発光によって、ウエハ４の中央部４０における表面温度は、最大温度ｄを頂点とする凸形状の曲線１２４となる。
【００５０】
また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図４（ｃ）に示すように、曲線１２６となる。上部ランプ部２２の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図４（ｃ）に示すように、曲線１２８となる。
【００５１】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりもΔｔ２ｍ秒後の上部ランプ部２２の発光によって、ウエハ４の外周部４２における表面温度は、最大温度ｅを頂点とする凸形状の曲線１３０となる。
【００５２】
この最大温度ｄ及びｅは、上記の最大温度ｂ及びｃと同様の温度範囲が好ましい。
【００５３】
また、この中央部ウエハ表面温度の最大温度ｄは、中央部４０における第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１２０と上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１２２に基づいて設定される。外周部ウエハ表面温度の最大温度ｅは、外周部４２における第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１２６と上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１２８に基づいて設定される。
【００５４】
続いて、発光タイミングとランプ強度を変えてアニール処理を行う場合について説明する。発光タイミングは、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の方が、上部ランプ部２２よりも遅く、ランプ強度は、上部ランプ部２２の方が、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりも強くなっている。
【００５５】
図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が異なる場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。図５（ａ）は、横軸が時間、縦軸がランプ強度であり、（ｂ）及び（ｃ）は、横軸が時間（ｍ秒）、縦軸が室温を原点としたウエハ表面温度である。
【００５６】
まず、アニール装置１の制御部８は、ホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【００５７】
次に、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介し、例えば、上部ランプ部２２をｔｍ秒間、ランプ強度ａＪで駆動し、Δｔ３ｍ秒後に、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６をｔｍ秒間、ランプ強度ｆＪで駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。このアニール処理において、ランプ強度は、上部ランプ部２２の方が、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりも強く設定されている。
【００５８】
上部ランプ部２２を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、図５（ａ）に示すように、曲線１３２となり、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、曲線１３４となる。
【００５９】
上部ランプ部２２の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図５（ｂ）に示すように、曲線１３６となる。また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図５（ｂ）に示すように、曲線１３８となる。
【００６０】
上部ランプ部２２の発光と、上部ランプ部２２よりもΔｔ３ｍ秒後の第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光によって、ウエハ４の中央部４０における表面温度は、最大温度ｇを頂点とする凸形状の曲線１４０となる。
【００６１】
また、上部ランプ部２２の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図５（ｃ）に示すように、曲線１４２となる。また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図５（ｃ）に示すように、曲線１４４となる。
【００６２】
上部ランプ部２２の発光と、上部ランプ部２２よりもΔｔ３ｍ秒後の第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光によって、ウエハ４の外周部４２における表面温度は、最大温度ｈを頂点とする凸形状の曲線１４６となる。
【００６３】
この最大温度ｇ及びｈは、上記の最大温度ｂ及びｃと同様の温度範囲が好ましい。
【００６４】
また、この中央部ウエハ表面温度の最大温度ｇは、中央部４０における上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１３６と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１３８に基づいて設定される。外周部ウエハ表面温度の最大温度ｈは、外周部４２における上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１４２と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１４４に基づいて設定される。
【００６５】
続いて、ランプ強度は、上記と同じで、発光タイミングが、上部ランプ部２２の方が、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりも遅い場合について説明する。
【００６６】
図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る上部ランプ部と第１及び第２の側部ランプ部のランプ強度が異なる場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、中央部ウエハ表面温度と時間のグラフであり、（ｃ）は、外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。図６（ａ）は、横軸が時間、縦軸がランプ強度であり、（ｂ）及び（ｃ）は、横軸が時間（ｍ秒）、縦軸が室温を原点としたウエハ表面温度である。
【００６７】
まず、アニール装置１の制御部８は、ホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【００６８】
次に、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介し、例えば、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６をｔｍ秒間、ランプ強度ｆＪで駆動し、Δｔ４ｍ秒後に、上部ランプ部２２をｔｍ秒間、ランプ強度ａＪで駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【００６９】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、図６（ａ）に示すように、曲線１４８となり、上部ランプ部２２を構成するフラッシュランプ２０のランプ強度は、例えば、曲線１５０となる。
【００７０】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図６（ｂ）に示すように、曲線１５２となる。また上部ランプ部２２の発光により変化する中央部ウエハ表面温度は、例えば、図６（ｂ）に示すように、曲線１５４となる。
【００７１】
また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりもΔｔ４ｍ秒後の上部ランプ部２２の発光によって、ウエハ４の中央部４０における表面温度は、最大温度ｉを頂点とする凸形状の曲線１５６となる。
【００７２】
また、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図６（ｃ）に示すように、曲線１５８となる。上部ランプ部２２の発光により変化する外周部ウエハ表面温度は、例えば、図６（ｃ）に示すように、曲線１６０となる。
【００７３】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６よりもΔｔ４ｍ秒後の上部ランプ部２２の発光によって、ウエハ４の外周部４２における表面温度は、最大温度ｊを頂点とする凸形状の曲線１６２となる。
【００７４】
この最大温度ｉ及びｊは、上記の最大温度ｂ及びｃと同様の温度範囲が好ましい。
【００７５】
また、この最大温度ｉは、中央部４０における第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１５２と上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１５４に基づいて設定される。外周部ウエハ表面温度の最大温度ｊは、中央部４０における第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の温度プロファイルである曲線１５８と上部ランプ部２２の温度プロファイルである曲線１６０に基づいて設定される。
【００７６】
次に、発光タイミングの範囲について説明する。
【００７７】
図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光タイミングがΔｔ５の場合のランプ強度と時間のグラフであり、（ｂ）は、発光タイミングがΔｔ５の場合の外周部ウエハ表面温度と時間のグラフである。図７（ａ）及び（ｂ）は、上部ランプ部２２に続いて第１及び第２のランプ部２４、２６が発光する場合を示している。
【００７８】
図７（ａ）に示すように、ランプ強度の曲線１６４と曲線１６６が交差しない発光タイミングで上部ランプ部２２と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を駆動する。発光タイミングが離れていることから、ランプ強度の曲線１６４に基づく外周部ウエハ温度の曲線１６８とランプ強度の曲線１６６に基づく外周ウエハ温度の曲線１７０とに重なり合う部分が無くなる。
【００７９】
この際の外周部４２の温度プロファイルは、例えば、２つの凸形状を有する曲線１７２となる。この２つの凸部の頂点が、目標とする表面温度となるようにアニール処理を行うと、中央部４０と外周部４２の熱ストレスが顕著となり、ウエハ４にダメージが残る。よって、上部ランプ部２２の発光と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光は、上部ランプ部２２の発光によるランプ強度の曲線と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光によるランプ強度の曲線が、少なくとも重なり合う発光タイミングで行われることが好ましい。
【００８０】
（第１の実施の形態の効果）
本発明の第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）上部ランプ部２２と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６との発光タイミングを異なるものとするので、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を同時に発光させる場合と比べて、容易にウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。
（２）上部ランプ部２２と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６との発光タイミングを異なるものとするので、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を同時に発光させる場合と比べて、最大出力が小さい第１の電源部６を用いることができ、アニール装置１の製造コストを抑制することができる。
（３）発光タイミングに加え、上部ランプ部２２と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６のランプ強度に差を設けることで、上部ランプ部２２と第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の発光タイミングとランプ強度に差を設けないものに比べ、容易にウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。
（４）フラッシュランプ２０の数や配置を変更しないので、既存のアニール装置を用いることが可能となり、既存のアニール装置によって製造される半導体装置の性能を向上させ、また、半導体装置の製造コストを抑制することができる。
【００８１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６に加えて第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を備える点で第１の実施の形態と異なっている。なお、以下において、第１の実施の形態と同様の機能及び構成を有する部分については、第１の実施の形態と同様の符号を付し、その説明は省略する。
【００８２】
（アニール装置の構成）
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、（ｂ）は、アニール装置の側面図である。
【００８３】
本実施の形態のアニール装置１は、図８（ａ）に示すように、上部ランプ部２２と第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０を有するランプ部２を備える。
【００８４】
第３の側部ランプ部２８は、例えば、少なくとも１つのフラッシュランプ２０からなり、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０の長手方向の一方端部下側に設けられている。
【００８５】
また第４の側部ランプ部３０は、例えば、少なくとも１つのフラッシュランプ２０からなり、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０の長手方向の他端部下側に設けられている。第３の側部ランプ部２８は、第４の側部ランプ部３０と対向して設けられている。
【００８６】
この第３及び第４の側部ランプ部２８、３０は、図８（ａ）に示すように、主に、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の端部の下側に対応するウエハ４の領域４００、４０１の表面温度を上昇させるために設置される。
【００８７】
この領域４００、４０１は、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の端部の下側に位置するため、第１の実施の形態におけるフラッシュランプ２０の配置では、十分に表面温度が上昇しない可能性がある領域である。
【００８８】
（第２の実施の形態の動作）
まず、アニール装置１の制御部８は、工程データ８０に基づいて、ウエハ４がホットプレート３に載せられた後、第２の電源部７を制御してホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【００８９】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と第３及び第４の側部ランプ部２８、３０の駆動を遅らせる場合の動作は、まず、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介して上部ランプ部２２を駆動する。続いて、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【００９０】
上部ランプ部２２の駆動を遅らせる場合の動作は、まず、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介して第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を駆動する。続いて、制御部８は、上部ランプ部２２を駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【００９１】
ここで、第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０は、ランプ強度を上部ランプ部２２と異なるものとしても良い。
【００９２】
（第２の実施の形態の効果）
本発明の第２の実施の形態によれば、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６に加え、第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を設けるので、第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を設けない場合と比べ、上部ランプ部２２、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を構成するフラッシュランプ２０の短手方向の端部に対応するウエハ４の領域４００、４０１の表面温度を所望の表面温度とすることができ、ウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。
【００９３】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、第１及び第２の側部ランプ２４、２６が、上部ランプ部２２の端部下側に設けられた点で上記の各実施の形態と異なっている。
【００９４】
図９（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、（ｂ）は、アニール装置の側面図である。
【００９５】
本実施の形態のアニール装置１は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部ランプ部２２と、上部ランプ部２２を構成するフラッシュランプ２０の短手方向の一方端部下側に設けられた第１の側部ランプ部２４と、他方端部下側に設けられた第２の側部ランプ部２６と、を有するランプ部２を備えている。
【００９６】
アニール装置１は、上部ランプ部２２と、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６との発光タイミング、又は発光タイミングとランプ強度が異なる。
【００９７】
（第３の実施の形態の動作）
まず、アニール装置１の制御部８は、工程データ８０に基づいて、ウエハ４がホットプレート３に載せられた後、第２の電源部７を制御してホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【００９８】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６の駆動を遅らせる場合の動作は、まず、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介して上部ランプ部２２を駆動する。続いて、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【００９９】
上部ランプ部２２の駆動を遅らせる場合の動作は、まず、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介して第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を駆動する。続いて、制御部８は、上部ランプ部２２を駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【０１００】
ここで、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６は、ランプ強度を上部ランプ部２２と異なるものとしても良い。
【０１０１】
（第３の実施の形態の効果）
本発明の第３の実施の形態によれば、上部ランプ部２２の側部下側に、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を設けるので、上部ランプ部２２の側部下側に、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６を設けないものに比べて、ウエハ４の外周部４２の表面温度を所望の表面温度にし易く、ウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。
【０１０２】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態は、第１〜第４の側部ランプ２４、２６、２８、３０が、上部ランプ部２２の各側面の下側に設けられた点で上記の各実施の形態と異なっている。
【０１０３】
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係るアニール装置の模式図であり、図１１（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るアニール装置の側面図であり、（ｂ）は、アニール装置の上面図である。
【０１０４】
本実施の形態のアニール装置１は、上部ランプ部２２と、上部ランプ部２２の各側面の下側に配置された第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０と、を有するランプ部２を備えている。
【０１０５】
第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０は、図１０、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、それぞれが、少なくとも１つのフラッシュランプ２０から構成される。また、第１の側部ランプ部２４は、第２の側部ランプ部２６と対向し、第３の側部ランプ部２８は、第４の側部ランプ部３０と対向している。
【０１０６】
このアニール装置１は、例えば、上部ランプ部２２と、第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０との発光タイミング、又は発光タイミングとランプ強度が異なる。
【０１０７】
第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０は、図１１（ｂ）に示すように、ウエハ４の表面対して垂直方向からウエハ４を見たとき、当該ウエハ４を中心とし、かつウエハ４全体が含まれるような正方形状に配置される。第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０は、ウエハ４を囲むように配置されることから、例えば、図８（ａ）に示した領域４００、４０１を生じることなく、アニール処理を行うことができる。
【０１０８】
また、第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０がウエハ４を囲むようにして配置されることで、外周部４２の表面温度にむらが生じ難くなり、外周部４２の表面温度の制御が容易となるため、上部ランプ部２２と同じ発光タイミングで発光しても良く、発光タイミングを同一とし、ランプ強度を異なるものとしても良い。
【０１０９】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る上部ランプ部と側部ランプ部の配置に関する概略図である。以下において、第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０を代表して側部ランプ部２Ａとし、上部ランプ部２２に対する配置について説明する。
【０１１０】
図１２（ａ）に示すように、上部ランプ部２２の端部のフラッシュランプ２０と、側部ランプ部２Ａの最上部のフラッシュランプ２０との水平方向の距離Ｗは、例えば、大きくなるにつれ、側部ランプ部２Ａの発光による外周部４２の温度上昇幅が小さくなり、距離Ｗが小さくなるにつれ、側部ランプ部２Ａの発光による外周部４２の温度上昇幅が大きくなる。
【０１１１】
図１２（ｂ）に示すように、垂直方向を基準とした側部ランプ部２Ａの角度θは、例えば、角度θが大きくなるにつれ、側部ランプ部２Ａの発光による外周部４２の外周部４２の温度上昇幅が小さくなり、角度θが０°に近づくにつれ、側部ランプ部２Ａの発光による外周部４２の温度上昇幅が大きくなる。ここで、上部ランプ部２２の直下に側部ランプ部２Ａが配置される角度θであるとき、上部ランプ部２２の端部に位置するフラッシュランプ２０の発光が側部ランプ部２Ａに遮られることから、外周部４２の表面温度が上昇し難くなり好ましくない。
【０１１２】
図１２（ｃ）に示すように、上部ランプ部２２の端部のフラッシュランプ２０と、側部ランプ部２Ａの最上部のフラッシュランプ２０との垂直方向の距離Ｈは、例えば、大きくなるにつれ、側部ランプ部２Ａの発光による外周部４２の温度上昇幅が大きくなり、距離Ｈが小さくなるにつれ、側部ランプ部２Ａの発光による外周部４２の温度上昇幅が小さくなる。
【０１１３】
上記の各実施の形態において、発光タイミングやランプ強度に加えて、第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０の距離Ｗ、Ｈ及び角度θを変化させることで、例えば、ウエハ４の外周部４２の表面温度が調整される。
【０１１４】
（第４の実施の形態の動作）
まず、アニール装置１の制御部８は、工程データ８０に基づいて、ウエハ４がホットプレート３に載せられた後、第２の電源部７を制御してホットプレート３を介してウエハ４をおよそ５００℃まで加熱する。
【０１１５】
第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と第３及び第４の側部ランプ部２８、３０の駆動を遅らせる場合の動作は、まず、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介して上部ランプ部２２を駆動する。続いて、第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【０１１６】
上部ランプ部２２の駆動を遅らせる場合の動作は、まず、制御部８は、工程データ８０及びタイミングデータ８１に基づいてランプ制御部５及び第１の電源部６を介して第１及び第２の側部ランプ部２４、２６と第３及び第４の側部ランプ部２８、３０を駆動する。続いて、制御部８は、上部ランプ部２２を駆動し、ウエハ４のアニール処理を終了する。
【０１１７】
ここで、第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０は、ランプ強度を上部ランプ部２２と異なるものとしても良い。
【０１１８】
（第４の実施の形態の効果）
本発明の第４の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）上部ランプ部２２の各側面の下側に第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０が配置されるので、本構成を採用しない場合と比べ、ウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。
（２）ウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができるので、ウエハ４の所望の温度分布を得られない場合に比べ、アニール処理による不純物の活性化が、ウエハ４の中央部４０と外周部４２とで偏り無く行われ、半導体装置の性能を向上させることができ、また、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
（３）上部ランプ部２２と第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０との距離Ｗ、Ｈ及び角度θを変化させることができるので、距離Ｗ、Ｈ及び角度θを変化させることができない場合と比べて、ウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。
（４）上部ランプ部２２と第１〜第４の側部ランプ部２４、２６、２８、３０とで発光タイミングを同時にすることができるので、発光タイミングを異なるものとする場合に比べて、ランプ部２の制御が容易となる。
【０１１９】
（変形例）
図１３は、本発明のアニール装置の変形例を示す概略図である。この変形例における第１〜第６の側部ランプ部２４、２６、２８、３０、３２、３４は、６方向の辺に沿うように並べて配置されている。
【０１２０】
この第１〜第６の側部ランプ部２４、２６、２８、３０、３２、３４は、上部ランプ部２２の下側に位置している。この構成を備えることによって、側部ランプ部の数が少ない場合に比べて、ウエハ４の外周部４２の表面温度を所望の表面温度とすることが容易に可能となり、ウエハ４の温度分布を所望の温度分布とすることができる。また、少なくとも３つの辺を有する対称図形の各辺に沿ってフラッシュランプ２０を配置するので、対称にフラッシュランプ２０を配置しない場合比べて、偏りのない温度分布を得ることができる。なお、配置は、６角形に限定されず、他の多角形でも良い。
【０１２１】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形および組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１…アニール装置、４…ウエハ、８…制御部、２０…フラッシュランプ、２２…上部ランプ部、２４…第１の側部ランプ部、２６…第２の側部ランプ部、２８…第３の側部ランプ部、３０…第４の側部ランプ部、２０１…第１の領域、２０２…第２の領域
【図１】
2011060897.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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