(57)【要約】【課題】面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理装置、及び、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ウェーハ６０に照射する光３１を出射する光出射部３０と、ウェーハが載置される載置部１７を有する処理部１０と、制御部４０と、を備える。制御部は、ウェーハに光を照射する第１照射を実施した後、ウェーハの配置、載置部の主面上における光の強度の分布、及び、載置部によるウェーハの補助加熱温度の分布、の少なくともいずれかを変化させ、その後、ウェーハに光を照射する第２照射を実施する。第１照射及び第２照射の時間は、前記変化に必要な時間よりも短い。【選択図】図１
2011040544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハに照射する光を出射する光出射部と、
前記ウェーハが載置される載置部を有する処理部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記載置部に載置された前記ウェーハに前記光を照射する第１照射を実施し、
前記第１照射の後に、前記ウェーハの配置、前記載置部の主面上における前記光の強度の分布、及び、前記載置部による前記ウェーハの補助加熱温度の分布、の少なくともいずれかを変化させ、
前記変化させた後に、前記ウェーハに前記光を照射する第２照射を実施し、
前記第１照射及び前記第２照射の時間は、前記変化に必要な時間よりも短いことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記ウェーハの配置を検出する検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記ウェーハの配置の検出結果に基づいて、前記ウェーハの前記配置を変化させることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記光の強度の分布の変化は、前記載置部と前記光出射部との間に設けられるフィルタの配置、及び、前記光を前記載置部に向けて反射させる反射部の反射特性、の少なくともいずれかを変化させることを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記補助加熱温度の分布の変化は、前記載置部の主面上に設けられ前記ウェーハが載置されるサセプタの配置を変化させることを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱処理装置。
【請求項５】
ウェーハに光を照射する第１照射を実施し、
前記第１照射の後に、
前記ウェーハの配置、
前記ウェーハの前記主面上における前記光の強度の分布、及び、
前記ウェーハの補助加熱温度の分布、
の少なくともいずれかを変化させ、
前記変化させた後に、前記ウェーハに前記光を照射する第２照射を実施し、
前記第１照射及び前記第２照射の時間は、前記変化に必要な時間よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の素子の微細化に伴い、半導体装置に含まれるＭＯＳＦＥＴの寄生抵抗及びショートチャネル効果が大きくなる。このため、低抵抗で浅い活性層の形成が重要である。
【０００３】
活性層の抵抗を下げるためには、不純物の活性化熱処理を高温で行うことが必要であるが、従来のハロゲンランプを用いたＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）処理では、活性化熱処理の際に不純物が拡散し、拡散領域が拡大してしまうため、活性層の抵抗を下げることと、活性層を浅く形成することと、を両立させることは困難であった。
【０００４】
これに対し、熱エネルギーを瞬時に供給する、例えば、フラッシュランプやレーザを用いたアニール方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような超高速昇降温アニール方法においては、熱がウェーハ面内を十分に拡散しないので、ウェーハ面内における温度のばらつきが大きくなる。
【０００５】
従来のＲＴＡ処理や熱拡散炉処理では、熱処理中にウェーハを回転させることで面内温度ばらつきを低減することが可能であるが、これらの超高速昇降温アニールでは、例えば１〜１０ｍｓの極短時間のうちに熱処理が終了するため、ウェーハの回転によって面内温度分布を改善しようとすると１００，０００ｒｐｍ以上の回転数が必要になり、現実的でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２３８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理装置、及び、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成する半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ウェーハに照射する光を出射する光出射部と、前記ウェーハが載置される載置部を有する処理部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記載置部に載置された前記ウェーハに前記光を照射する第１照射を実施し、前記第１照射の後に、前記ウェーハの配置、前記載置部の主面上における前記光の強度の分布、及び、前記載置部による前記ウェーハの補助加熱温度の分布、の少なくともいずれかを変化させ、前記変化させた後に、前記ウェーハに前記光を照射する第２照射を実施し、前記第１照射及び前記第２照射の時間は、前記変化に必要な時間よりも短いことを特徴とする熱処理装置が提供される。
【０００９】
本発明の別の一態様によれば、ウェーハに光を照射する第１照射を実施し、前記第１照射の後に、前記ウェーハの配置、前記ウェーハの前記主面上における前記光の強度の分布、及び、前記ウェーハの補助加熱温度の分布、の少なくともいずれかを変化させ、前記変化させた後に、前記ウェーハに前記光を照射する第２照射を実施し、前記第１照射及び前記第２照射の時間は、前記変化に必要な時間よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理装置、及び、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成する半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る熱処理装置の構成を例示する模式図である。
【図２】熱処理装置の動作を例示するフローチャート図である。
【図３】熱処理装置の動作を例示する模式図である。
【図４】熱処理装置の特性の評価結果を例示する模式図である。
【図５】熱処理装置の特性の評価結果を例示するグラフ図である。
【図６】熱処理装置の光の特性を例示するグラフ図である。
【図７】第１の実施形態に係る熱処理装置及び比較例の熱処理装置の動作を例示するグラフ図である。
【図８】熱処理装置を用いた半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図９】熱処理装置を用いた半導体装置の別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係る別の熱処理装置の構成を例示する模式図である。
【図１１】第１の実施形態に係る別の熱処理装置の動作を例示する模式図である。
【図１２】熱処理装置の別の動作を例示するフローチャート図である。
【図１３】熱処理装置の別の動作を例示するフローチャート図である。
【図１４】第２の実施形態に係る熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。
【図１５】熱処理装置に用いられるフィルタを例示する模式図である。
【図１６】第２の実施形態に係る別の熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。
【図１７】第２の実施形態に係る別の熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。
【図１８】第３の実施形態に係る熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。
【図１９】熱処理装置に用いられるサセプタを例示する模式図である。
【図２０】熱処理装置に用いられる別のサセプタを例示する模式的断面図である。
【図２１】第４の実施形態に係る熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。
【図２２】第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。  
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置は、例えば、シリコンなどの半導体からなるウェーハに注入された不純物を活性化するための熱処理等に利用できる熱処理装置である。
【００１４】
図１は、第１の実施形態に係る熱処理装置の構成を例示する模式図である。  
図２は、第１の実施形態に係る熱処理装置の動作を例示するフローチャート図である。  図１に表したように、本実施形態に係る熱処理装置１１０は、光出射部３０と、処理部１０と、制御部４０と、を備える。
【００１５】
光出射部３０は、熱処理装置１１０によって熱処理が行われるウェーハ６０に照射する光３１を出射する。光３１は、例えば、パルス幅が０．１ｍｓ（ミリ秒）以上１００ｍｓ以下のパルス光である。
【００１６】
光出射部３０には、例えばキセノンフラッシュランプ等のランプ３０ａを用いることができる。この他、光出射部３０には、例えば、他の希ガス、水銀、及び、水素を用いた各種のランプや、例えばキセノンアーク放電ランプ等を用いることができる。なお、光出射部３０には、このようなランプ３０ａを複数並べたものを用いることができる。例えば、光出射部３０に用いられるランプ３０ａには、高輝度を実現するために、棒状ランプを使用することができる。
【００１７】
さらに、光出射部３０には、各種のパルス光を出射するパルス発光型のレーザを用いることもできる。この場合には、例えばレーザから出射されたレーザ光（光３１）は、ウェーハ６０の主面上を走査され、レーザパルスのそれぞれが照射されるウェーハ６０の表面部分のそれぞれにおいては、パルス幅が０．１ｍｓ以上１００ｍｓ以下の光３１が実質的に照射されることになる。
【００１８】
このようなレーザとしては、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、一酸化炭素ガスレーザ、及び、二酸化炭素レーザ等の各種のレーザを用いることができる。
【００１９】
以下では、光出射部３０に、複数の棒状のキセノンフラッシュランプのランプ３０ａを用いる場合として説明する。
【００２０】
なお、光出射部３０には、このようなランプ３０ａに、発光のための電力を供給する電源３２を設けることができる。なお、この電源３２は、制御部４０に含まれても良い。
【００２１】
処理部１０は、熱処理装置１１０によって熱処理が行われるウェーハ６０が載置されるステージ１７（載置部）を有する。  
本具体例では、処理部１０は、処理室１１と、前室１１ａと、を有する。  
そして、ステージ１７が、処理室１１の内部に設けられている。さらに、処理室１１には、光３１に対して透過性を有する窓部１５が設けられ、さらに必要に応じて、ガス導入口１１ｉと、ガス排出口１１ｏと、が設けられる。窓部１５は、光３１を透過して、ウェーハ６０に光３１を照射させると同時に、処理室１１を光出射部３０から隔離し、処理室１１の内部を気密にする。
【００２２】
前室１１ａは、例えば、ウェーハ６０の搬入部である。前室１１ａにおいては、例えばカセットに格納されたウェーハ６０が搬入され、前室ステージ１７ａの上にウェーハ６０が載置され、例えばウェーハ６０の位置が調整され、その後、そのウェーハ６０が前室１１ａから処理室１１へ搬送される。なお、処理部１０は、処理室１１において処理が終了したウェーハ６０を搬出するための搬出部をさらに有していても良い。
【００２３】
処理室１１の壁面には、例えば、ステンレススチール等の金属が用いられる。ステージ１７には、アルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、及び、石英等が用いられる。窓部１５には、例えば合成石英等を用いることができる。
【００２４】
ステージ１７の内部には、ウェーハ６０を補助的に加熱するためのヒータ１８が設けられている。本具体例では、ヒータ１８として、ステージ１７の主面の中央側の内側ヒータ１８ａと、周辺側の外側ヒータ１８ｂと、が設けられる。内側ヒータ１８ａは例えば円盤状の形状を有しており、外側ヒータ１８ｂは内側ヒータ１８ａの中心を中心とした円環状の形状を有している。ただし、これらの形状は任意である。
【００２５】
ヒータ１８（例えば内側ヒータ１８ａ及び外側ヒータ１８ｂ）には、例えば、抵抗加熱線が埋め込まれた金属ヒータや、ハロゲンランプの赤外加熱ランプ等を用いることができる。ヒータ１８（例えば内側ヒータ１８ａ及び外側ヒータ１８ｂ）の温度は、例えば、制御部４０によって制御されることができる。この際、ステージ１７に設けられるヒータ１８の温度は、ステージの内部に埋め込まれた例えば熱電対式の温度計により検出され、その検出結果に基づいて、例えば制御部４０によって、制御される。
【００２６】
例えば、前室１１ａを経由して搬送されてきたウェーハ６０は、処理室１１のステージ１７の上に載置され、窓部１５を介して、光出射部３０から出射された光３１がウェーハ６０に照射され、ウェーハ６０の熱処理が行われる。
【００２７】
この時、制御部４０は、以下の動作を行う。  
すなわち、図２に表したように、まず、ステージ１７に載置されたウェーハ６０に光３１を照射する第１照射を実施する（ステップＳ１１０）。
【００２８】
そして、第１照射の後に、ウェーハ６０の配置、ステージ１７の主面上における光３１の強度の分布、及び、ステージ１７によるウェーハ６０の補助加熱温度の分布、の少なくともいずれかを変化させる（ステップＳ１２０）。
【００２９】
そして、この変化の後に、ウェーハ６０に光３１を照射する第２照射を実施する（ステップＳ１３０）。
【００３０】
この時、第１照射及び第２照射における光３１の照射の時間は、上記の変化に必要な時間よりも短い。
【００３１】
これにより、ウェーハ６０の面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施でき、また、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成する半導体装置が製造できる。
【００３２】
ここで、上記のウェーハ６０の配置としては、ウェーハ６０の方位角を採用することができる。
【００３３】
以下では、まず、ステップＳ１２０として、ウェーハ６０の方位角を第１照射の時から変化させる場合について説明する。
【００３４】
ウェーハ６０の方位角は、後述するように、ウェーハ６０の主面に対して垂直な方向を軸とした方位角であって、処理部１０に対するウェーハ６０の相対的な方位角である。
【００３５】
ここで、図１に表したように、ステージ１７の主面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。そして、Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。そして、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに垂直な方向をＹ軸方向とする。そして、Ｚ軸を中心にした回転の角度を方位角θとする。
【００３６】
ここで、ウェーハ６０がステージ１７に載置されている時は、ウェーハ６０の主面に対して垂直な方向は、Ｚ軸方向に平行である。そして、処理部１０に対するウェーハ６０の相対的な方位角は、例えば、処理部１０の任意の基準（例えば処理部１０の壁面などを基準とした基準）に対する、ウェーハ６０の方位角とすることができる。
【００３７】
図３は、第１の実施形態に係る熱処理装置の動作を例示する模式図である。  
すなわち、同図（ａ）は、ステップＳ１１０の第１照射が行われる時のウェーハ６０の配置を例示し、同図（ｂ）は、第１照射におけるウェーハ６０の温度の面内分布を例示し、同図（ｃ）は、ステップＳ１２０において変えられたウェーハ６０の配置を例示し、同図（ｄ）は、第２照射におけるウェーハ６０の温度の面内分布を例示し、同図（ｅ）は、第２照射を経た後の熱履歴のウェーハ６０内の分布を例示している。
【００３８】
図３（ａ）に表したように、第１照射の際には、ウェーハ６０は、第１ウェーハ方位角θＷ１で、ステージ１７の上に配置されている。すなわち、第１照射の際には、処理部１０を基準としたウェーハ６０の方位角（ウェーハ方位角θＷ）は、第１ウェーハ方位角θＷ１である。このとき、ウェーハ方位角θＷは、例えば、ウェーハ６０のノッチ部６０ｎや、オリエンテーションフラット部や、所定のマーキング等と、所定の基準と、の間の角度として定めることができる。
【００３９】
この状態で、ウェーハ６０に光３１を照射することで、図３（ｂ）に例示したような温度分布が形成される。すなわち、同図において、濃いハッチングは、相対的に高い温度の高温領域６０ａを示し、薄いハッチングは、相対的に低い温度の低温領域６０ｂを表している。本具体例では、９０度のウェーハ方位角θＷの周期で、高温領域６０ａと低温領域６０ｂとが形成されている。
【００４０】
このようなウェーハ６０の主面における温度の面内分布は、光出射部３０における発光強度の面内分布の他、処理室１１の壁面などの光反射特性や、窓部１５の光学特性、ステージ１７の温度の面内分布、及び、ステージ１７からウェーハ６０への熱伝導特性等の変動に起因したものであり、これらの各種の要素が複合されて形成される。ウェーハ６０の主面における温度の面内分布は、ウェーハ６０の主面の中心を中心とした円周に沿って温度が異なる分布を少なくとも含む。
【００４１】
そして、この温度の面内分布は、光出射部３０及び処理室１１の特性に起因したものであり、光３１の複数の照射において、実質的に一定である。
【００４２】
そして、図３（ｃ）に表したように、第１照射の後に、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを第２ウェーハ方位角θＷ２に設定し、ウェーハ方位角θＷを、第１照射の時から変化させる（ステップＳ１２０）。例えば、変更後の第２ウェーハ方位角θＷ２は、第１照射の時の第１ウェーハ方位角θＷ１との差が、例えば、４５度の角度とされる。例えば、ウェーハ６０のノッチ部６０ｎの位置が、第１照射の状態から４５度回転させられる。
【００４３】
そして、この第２ウェーハ方位角θＷ２の配置の状態で、ウェーハ６０に光３１を照射する（ステップＳ１３０）。これにより、図３（ｄ）に例示したような温度分布が形成される。すなわち、高温領域６０ａ及び低温領域６０ｂの配置は、処理部１０を基準にしてみると、第１照射の時と同じ配置である。そして、ウェーハ６０を基準にしてみると、高温領域６０ａ及び低温領域６０ｂは、第１照射とは異なった配置とされている。すなわち、ウェーハ６０を基準にしてみると、高温領域６０ａ及び低温領域６０ｂは、第１照射の時から４５度回転されて配置されている。
【００４４】
このため、図３（ｅ）に表したように、第１照射と第２照射とを経たウェーハ６０においては、高温領域６０ａと低温領域６０ｂとが平均化された状態になり、ウェーハ６０の面内において、熱履歴を均一化することができる。
【００４５】
図４は、第１の実施形態に係る熱処理装置の特性の評価結果を例示する模式図である。  すなわち、同図（ａ）は第１ウェーハ方位角θＷ１による第１照射の時のウェーハ６０の温度の面内分布を例示する模式図であり、すなわち、ステップＳ１１０の後のウェーハ６０の状態に相当する。同図（ｂ）は、第２ウェーハ方位角θＷ２で光３１を照射した時のウェーハ６０の温度の面内分布を例示している。同図（ｃ）は、第１ウェーハ方位角θＷ１による第１照射の後に、第２ウェーハ方位角θＷ２による第２照射を実施した時のウェーハ６０の実効的な温度の面内分布を例示する模式図であり、すなわち、ステップＳ１３０の後のウェーハ６０の状態に相当する。
【００４６】
これらの図は、それぞれの処理を施したウェーハ６０の主面の各部分のシート抵抗の面内分布を測定し、この結果から、光３１の照射の際のウェーハ６０の温度に相当する換算温度を求めた結果を例示している。すなわち、ウェーハ６０の熱処理温度が高温であるほどシート抵抗が低くなる傾向に基づいて、ウェーハ６０のシート抵抗から、光３１の照射の際の熱処理の換算温度が推定される。そして、図４（ｃ）に例示した複数回の光照射の場合には、光照射が１回であるものとして、換算温度が求められた。  
なお、これらの図において、濃いハッチングは相対的に高温であることを示し、薄いハッチングは相対的に低温であることを示している。
【００４７】
図５は、第１の実施形態に係る熱処理装置の特性の評価結果を例示するグラフ図である。
すなわち、同図（ａ）は第１ウェーハ方位角θＷ１による第１照射によるウェーハ６０の換算温度の面内分布を例示するグラフ図である。同図（ｂ）は、第２ウェーハ方位角θＷ２で光３１を照射した時のウェーハ６０の換算温度の面内分布を例示している。同図（ｃ）は、第１ウェーハ方位角θＷ１による第１照射の後に第２ウェーハ方位角θＷ２による第２照射を実施した時のウェーハ６０の換算温度の面内分布を例示する模式図である。すなわち、図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図４（ａ）〜（ｃ）に例示した換算温度の面内分布の測定結果から、ウェーハ６０の外周部の換算温度を抽出したグラフ図であり、図５（ａ）〜（ｃ）の横軸は、ウェーハ６０の面内における角度θＷＡ（度）を表す。縦軸は、換算温度と所定の基準温度との差である温度差ΔＴ（℃）を表している。
【００４８】
図４及び図５に例示した特性は、ウェーハ６０を基準にした特性であり、ウェーハ６０のノッチ部６０ｎが、角度θＷＡが１８０度（°）の位置に配置されているものとして、図示されている。
【００４９】
ここで、第１ウェーハ方位角θＷ１は５度とし、第２ウェーハ方位角θＷ２は１４０度とした。すなわち、この例では、第２ウェーハ方位角θＷ２と第１ウェーハ方位角θＷ１との角度の差は１３５度であり、４５度の倍数の角度の差で、第２ウェーハ方位角θＷ２は、第１ウェーハ方位角θＷ１から変えられた例である。
【００５０】
図４（ａ）及び図５（ａ）に表したように、第１ウェーハ方位角θＷ１でウェーハ６０に光３１を照射した第１照射では、ウェーハ６０の面内において、温度（換算温度）のばらつきは−８℃〜＋７℃であり、温度のばらつきが大きい。そして、図５（ａ）に表したように、高温領域６０ａの角度θＷＡと、低温領域６０ｂの角度θＷＡと、の差は、約４５度であり、この特性が繰り返されている。
【００５１】
また、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に表したように、第２ウェーハ方位角θＷ２でウェーハ６０に光３１を照射した際も、ウェーハ６０の面内において、温度（換算温度）のばらつきは、−５℃〜＋１２℃であり、温度のばらつきが大きい。そして、図５（ｂ）に表したように、高温領域６０ａの角度θＷＡと、低温領域６０ｂの角度θＷＡと、の差は、約４５度であり、この特性が繰り返されている。そして、図５（ｂ）における高温領域６０ａの角度θＷＡは、図５（ａ）における高温領域６０ａの角度θＷＡから４５度シフトしており、同様に、そして、図５（ｂ）における低温領域６０ｂの角度θＷＡは、図５（ａ）における低温領域６０ｂの角度θＷＡから４５度シフトしている。これらの角度θＷＡのシフトは、第２ウェーハ方位角θＷ２と第１ウェーハ方位角θＷ１との角度の差が１３５度であることに起因している。
【００５２】
そして、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に表したように、第１ウェーハ方位角θＷ１による第１照射の後に第２ウェーハ方位角θＷ２による第２照射を行った際には、ウェーハ６０の面内において、温度（換算温度）のばらつきは、−６℃〜＋３℃である。すなわち、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを変えて２回光照射を行った場合には、それぞれ１回の照射の図４（ａ）及び図５（ａ）、並びに、図４（ｂ）及び図５（ｂ）の場合に比べて、温度の面内ばらつきを小さくすることができる。
【００５３】
このように、本実施形態に係る熱処理装置１１０によれば、ウェーハ６０の面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【００５４】
すなわち、光出射部３０のランプ３０ａとして、例えば、棒状ランプを使用し、また、ステージ１７のヒータ１８として、低コストかつ高寿命を実現するために、同心円状に配置された複数のヒータ１８（内側ヒータ１８ａ及び外側ヒータ１８ｂ）を用いる場合、ランプ３０ａのパワー制御と、ヒータ１８のパワー制御と、によって温度制御がし易いのは、ウェーハ６０面内の中心部から外周部に向かう径方向である。これに対し、ウェーハ６０の中心を中心とした円周方向においては、温度制御は困難である。さらに、ウェーハ６０の外周部は、内側よりも周辺長が長く、また、温度も逃げ易い。そして、熱処理装置の幾何学構造による影響も受け、装置固有の対称性から温度分布も円周方向に沿って周期性をもつ傾向がある。このため、１回の光照射においては、ウェーハ６０の円周方向においては、温度のばらつきが大きくなる傾向にある。
【００５５】
これに対し、本実施形態に係る熱処理装置１１０及び本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、温度ばらつきの円周方向における周期性に着目して、ウェーハ方位角θＷを変えて複数回の光３１の照射を行うことで、ウェーハ６０の面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実現できる。
【００５６】
なお、第１照射と第２照射とで、照射時間、すなわち、光３１のパルス幅を変えても良く、また、第１照射と第２照射とで、光３１の強度を変えても良く、第１照射と第２照射とで、光３１の照射エネルギーを変えても良い。
【００５７】
なお、ステップＳ１２０において、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを変える方法は任意である。  
例えば、図１に例示したように、前室ステージ１７ａの上において、ウェーハ方位角θＷを第１ウェーハ方位角θＷ１に設定し、その状態で、ウェーハ６０を処理室１１内に搬送し、ステージ１７の上にウェーハ６０を載置し、第１ウェーハ方位角θＷ１で第１照射を行う（ステップＳ１１０）。そして、その後、ウェーハ６０を前室１１ａに移動させ、前室ステージ１７ａの上において、ウェーハ方位角θＷを第２ウェーハ方位角θＷ２に設定し（ステップＳ１２０）、その状態で、ウェーハ６０を処理室１１内に搬送し、ステージ１７の上にウェーハ６０を載置する。そして、この第２ウェーハ方位角θＷ２で第２照射を行う（ステップＳ１３０）。このように、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを変化させる処理は、前室１１ａにおいて行うことができる。
【００５８】
すなわち、熱処理装置１１０においては、処理部１０の一部である前室１１ａ内に、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷ、すなわち、ウェーハ６０の配置を変化させることができるウェーハ配置制御部２０として、前室ステージ１７ａが設けられている。
【００５９】
このような、前室ステージ１７ａ（ウェーハ配置制御部２０）の動作、すなわち、ウェーハ方位角θＷを制御する動作は、例えば、制御部４０によって行われる。  
すなわち、例えば、制御部４０が保有する制御プログラムは、ウェーハ方位角θＷを第１ウェーハ方位角θＷ１に配置させる動作と、ウェーハ方位角θＷを第２ウェーハ方位角θＷ２に配置させる動作と、を、前室ステージ１７ａに実施させるプログラム（動作レシピ）を有する。  
なお、制御部４０が保有する制御プログラムは、ステップＳ１１０と、ステップＳ１２０と、ステップＳ１３０と、それらに付随する処理（例えば必要に応じて実施されるウェーハ６０の移動等）を順次実施させるプログラムを含む。
【００６０】
この際、前室１１ａの内部においては、前室ステージ１７ａの上に載置されたウェーハ６０のウェーハ方位角θＷ、すなわち、ウェーハ６０の配置を検出する検出部１６を設けても良い。すなわち、処理部１０は、ウェーハ６０の配置を検出する検出部１６をさらに有することができる。
【００６１】
そして、制御部４０は、検出部１６によって検出されたウェーハ６０の配置（例えばウェーハ方位角θＷ）の検出結果に基づいて、ウェーハ６０の配置（例えばウェーハ方位角θＷ）を変化させる。
【００６２】
この検出部１６は、例えば発光部と受光部とを有し、ウェーハ６０のノッチ部６０ｎやオリエンテーションフラット部等などを光学的検出する構成を用いることができ、この場合には、ウェーハ６０の特定の部分における反射光及び透過光の少なくともいずれかを利用して、ウェーハ方位角θＷを検出する。また、ピンとウェーハ６０の端部とを接触させ、ウェーハ６０の特定の部分の位置を機械的に検出する方法を採用しても良い。このように、検出部１６の構成は任意である。
【００６３】
また、後述するように、ウェーハ方位角θＷを変化させる処理は、処理室１１内で行っても良い。さらに、ウェーハ方位角θＷを変化させる処理は、前室１１ａ及び処理室１１の他に、任意の場所で行うことができ、例えば、ウェーハ６０を、前室１１ａ及び処理室１１を含む処理部１０とは別の任意の場所に配置し、ウェーハ方位角θＷを変化させても良い。
【００６４】
既に説明したように、光３１は、例えば、パルス幅が０．１ｍｓ以上１００ｍｓ以下のパルス光であるが、光３１のウェーハ６０への照射によって、ウェーハ６０の温度は、パルス幅と同程度の時間幅で、上昇し下降する。
【００６５】
図６は、第１の実施形態に係る熱処理装置の光の特性を例示するグラフ図である。  
同図の横軸は時間ｔ（ｍｓ：ミリ秒）を表し、縦軸は光３１が照射されたウェーハ６０の温度Ｔ（℃）を表す。そして、本具体例では、光出射部３０から出射された光３１のパルス幅が約１ｍｓの場合である。
【００６６】
図６に表したように、光３１の照射によってウェーハ６０の温度Ｔは、例えば、４５０℃から、最高到達値である約１３００℃に上昇する。そして、例えば４ｍｓ後には、温度Ｔは、元の温度に戻る。本具体例では、ウェーハ６０の温度Ｔの変化の半値幅ｔｈは、１ｍｓ程度である。
【００６７】
このように、キセノンフラッシュランプのランプ３０ａを用いた光出射部３０により、従来のＲＴＡで使用されるハロゲンランプ等の赤外線ランプに比べて急峻な温度上昇と温度降下とが実現できる。例えば、ハロゲンランプ光では、４５０℃〜１３００℃間の昇降温時間は１０秒以上であり、具体的には例えば約１５秒である。そして、９００℃〜１３００℃間における１００℃の温度差の昇降温時間には２〜３秒が必要である。これに対し、例えば、キセノンフラッシュランプ光を用いた場合には、４５０℃〜１３００℃間の昇降温時間は、０．１ｍｓ秒〜１００ｍｓ秒である。なお、ウェーハ６０の表面温度は、例えば、高速パイロメータにより測定される。
【００６８】
このように、光３１の照射によるウェーハ６０の温度の昇降温の半値幅ｔｈが、０．１ｍｓ以上、１００ｍｓ以下の短時間の昇降温を適用することによって、後述するように、ウェーハ６０において、低抵抗で浅い活性層を形成することができる。
【００６９】
すなわち、半値幅ｔｈが、０．１ｍｓよりも短い場合は、ウェーハ６０の最高到達温度を１０００℃以上にすることが困難となり、注入された不純物の活性化が不十分で、ウェーハ６０の抵抗の低減が不十分になる。一方、半値幅ｔｈが１００ｍｓよりも長い場合は、ウェーハ６０が１０００℃以上の高温になっている時間が長くなり、熱拡散が増大し、ウェーハ６０の深い領域に不純物が拡散し、所望の活性層のプロファイルが得られず、ウェーハ６０の表面近傍に浅いｐｎ接合を形成することが困難となる。
【００７０】
さらに、活性層の抵抗の低減と、活性層の形状の制御性と、を高い安定性で両立させるために、光３１の照射によるウェーハ６０の温度の昇降温の半値幅ｔｈは、０．５ｍｓ以上、５０ｍｓ以下がより望ましい。
【００７１】
光３１のパルス幅と、光３１が照射されたウェーハ６０の昇降温時間とは、実質的に対応する。従って、光３１のパルス幅は、０．１ｍｓ以上、１００ｍｓ以下に設定される。そして、より望ましくは、光３１のパルス幅は、０．５ｍｓ以上、５０ｍｓ以下に設定される。そして、このような光３１を用いて、第２照射を、第１照射とは異なるウェーハ方位角θＷで実施することで、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成することができる。
【００７２】
なお、ステージ１７のウェーハ６０が載置される部分において、光３１の照射エネルギー密度は、例えば、１０Ｊ／ｃｍ２〜１００Ｊ／ｃｍ２に設定される。
【００７３】
このような、光３１のパルス幅、及び、照射エネルギー密度は、制御部４０により、例えば電源３２を制御することで、制御される。
【００７４】
なお、第１照射及び第２照射の際に、ステージ１７に載置されたウェーハ６０は、ステージ１７のヒータ１８により、例えば３００℃〜７００℃の範囲で補助加熱されることができる。ヒータ１８によるウェーハ６０の補助加熱時間は、例えば１０秒〜１２０秒が望ましい。すなわち、補助加熱は、ウェーハ６０に熱応力ダメージを誘起させない温度及び時間に設定される。補助加熱温度が３００℃よりも低いと、熱応力を抑制しつつ最高到達温度を１０００℃以上の高温にすることが難しくなる。また、補助加熱温度が７００℃よりも高いと、ウェーハ６０が１０００℃以上の高温になっている時間が長くなり、ウェーハ６０の表面近傍に浅いｐｎ接合を形成することが困難になる。
【００７５】
図７は、第１の実施形態に係る熱処理装置及び比較例の熱処理装置の動作を例示するグラフ図である。  
ここで、比較例の熱処理装置は、ウェーハ６０を回転させながら光を照射するＲＴＡ処理装置である。比較例においては、光の照射時間は、例えば１秒以上であり、本実施形態に係る熱処理装置１１０における光３１のパルス幅よりも非常に長い時間である。
【００７６】
同図（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る熱処理装置１１０の動作を例示しており、同図（ａ）は、ウェーハ方位角θＷの変化の速度Ｓθの時間変化を表し、同図（ｂ）は、ウェーハ方位角θＷの時間変化を表し、同図（ｃ）は光３１の強度の時間変化を表している。これらの図の横軸は時間ｔを表し、同図（ａ）の縦軸は速度Ｓθを表し、同図（ｂ）の縦軸はウェーハ方位角θＷを表し、同図（ｃ）の縦軸は光３１の強度ＩＲを表している。
【００７７】
ウェーハ方位角θＷの変化の速度Ｓθは、例えば角速度とすることができる。すなわち、前室ステージ１７ａの上にウェーハ６０が載置され、ウェーハ方位角θＷが前室ステージ１７ａの回転によって変えられる場合は、前室ステージ１７ａの回転の角速度を速度Ｓθとすることができる。また、後述するように、ウェーハ６０が処理室１１の内部に配置されたままウェーハ方位角θＷが変えられる場合は、その変化を行うウェーハ配置制御部２０における回転の角速度を速度Ｓθとすることができる。
【００７８】
一方、同図（ｄ）〜（ｆ）は、比較例の熱処理装置の動作を例示しており、同図（ｄ）は、ウェーハ６０の回転の速度Ｓθａの時間変化を表し、同図（ｅ）は、ウェーハ方位角θＷの時間変化を表し、同図（ｆ）は光の強度の時間変化を表している。これらの図の横軸は時間ｔを表し、同図（ｄ）の縦軸は速度Ｓθａを表し、同図（ｅ）の縦軸はウェーハ方位角θＷを表し、同図（ｆ）の縦軸は光の強度ＩＲａを表している。
【００７９】
図７（ｃ）に表したように、本実施形態に係る熱処理装置１１０においては、まず、光３１が、時間ｔ６１で照射される。すなわち、ステップＳ１１０が実施される。
【００８０】
その後、ステップＳ１２０として、ウェーハ６０の配置（例えば、ウェーハ方位角θＷ）が変えられる。  
この時、図７（ａ）及び（ｂ）に表したように、時刻ｔ１からウェーハ方位角θＷが変化し始め、時刻ｔ４で変化が終了する。
【００８１】
この時、図７（ａ）に表したように、速度Ｓθは、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間に上昇し、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間は一定で、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間に減少する。  
すなわち、例えば、前室ステージ１７ａのようなウェーハ配置制御部２０においては、回転の始めにおいて速度Ｓθは低く、一定の時間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）の後に、最高の速度に達する。そして、回転の終了においては、速度Ｓθを減少するのに一定の時間（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）が必要である。
【００８２】
このため、図７（ｂ）に表したように、ウェーハ方位角θＷは最初の段階の時刻ｔ１〜時刻ｔ２においてはゆっくりと変化し、その後の段階の時刻ｔ２〜時刻ｔ３においては比較的速く変化し、その後、終わりの段階の時刻ｔ３〜時刻ｔ４においては、再度ゆっくりと変化する。なお、ウェーハ方位角θＷの変化は３６０度（プラスマイナス１８０度）未満である。
【００８３】
ウェーハ方位角θＷの変化は、このような時間特性を有する。すなわち、ウェーハ方位角θＷの変化に要する時間は、時刻ｔ１〜時刻ｔ４の間の時間ｔ５である。
【００８４】
そして、上記のステップＳ１２０が実施された後に、光３１が、時間ｔ６２で照射される。すなわち、ステップＳ１３０が実施される。
【００８５】
本実施形態に係る熱処理装置１１０においては、第１照射及び第２照射の時間、すなわち、上記の時間ｔ６１及び時間ｔ６２は、ウェーハの配置（ウェーハ方位角θＷ）の変化に要する時間（時間ｔ５）よりも短い。
【００８６】
一方、比較例の熱処理装置である、従来のＲＴＡ処理の場合は、一定の速度でウェーハ６０を回転させながら光をウェーハ６０に照射して、ウェーハ６０の温度の面内分布を均一にさせる。  
すなわち、図７（ｄ）に表したように、ウェーハの回転の速度Ｓθａは、時刻ｔ１ａから上昇し、時刻ｔ１ａ〜時刻ｔ２ａの時間に最高速度であり、時刻ｔ３ａから減少する。そして、時刻ｔ４ａにおいて回転が終了する。  
そして、図７（ｅ）に表したように、この時刻ｔ１ａ〜時刻ｔ４ａの時間ｔ５ａにおいて、ウェーハ６０は回転され、ウェーハ方位角θＷの値は、０度〜３６０度の間を複数回繰り返す。  
そして、図７（ｆ）に表したように、ウェーハ６０が回転している間に、光が照射される。この時、光の照射の時間ｔ６ａは、ウェーハ６０の１回転に要する時間よりも長い。ここで、ウェーハ６０の配置が３６０度回転することは、最初の配置に戻ることになるので、ウェーハ６０が複数回回転される時は、３６０度未満の回転が実質的に配置の変化となる。そして、比較例の熱処理装置においては、配置の変化である３６０度未満の回転に要する時間よりも長い時間で、光が照射される。このように、比較例においては、光は、ウェーハ６０の一回転（３６０度）の時間よりも長い時間照射される。
【００８７】
一方、本発明の目的とする熱処理においては、低抵抗で浅い活性層の形成を形成するために、非常に短いパルス幅の光３１を用いるため、１回の光３１の照射の間に、ウェーハ６０を３６０度以上回転させることは実用的には困難である。例えば、ウェーハ６０を回転させる場合は、一定の時間で回転速度を上昇させ、その後、回転速度が最高になり、その後一定の時間で回転速度を減少させるが、回転速度が最高の時においても、光３１の照射時間は１回転に要する時間よりも短く、このために、ウェーハ６０の温度の面内むらが発生する。すなわち、実用的な装置の設計範囲において、光３１の照射時間内で、ウェーハ６０を１回転以上回転させることが困難である。
【００８８】
これに対して、本実施形態に係る熱処理装置１１０においては、ウェーハの配置であるウェーハ方位角θＷを互いに変えた複数の照射を行うことで、ウェーハ６０の温度の面内むらを抑制できる。そして、この時のウェーハ方位角θＷの変化は３６０度未満である。すなわち、第１照射及び第２照射の時間ｔ６１及び時間ｔ６２は、ウェーハの配置（ウェーハ方位角θＷ）の変化に要する時間（時間ｔ５）よりも短い。
【００８９】
そして、第１照射及び第２照射の時間ｔ６１及び時間ｔ６２は、例えば、ウェーハ方位角θＷの変化の最高の速度Ｓθ（時刻ｔ２〜時刻ｔ３における速度Ｓθ）でウェーハ６０を１回転させるのに必要な時間よりも短い。そして、本具体例では、時間ｔ６１及び時間ｔ６２は、０．１ｍｓ以上１００ｍｓ以下である。
【００９０】
これにより、実用的な装置の設計範囲において、低抵抗で浅い活性層の形成が可能な短いパルス幅の光３１を用いて、ウェーハ６０の温度の面内むらを抑制できる。
【００９１】
以下、本実施形態に係る熱処理装置１１０を用いたウェーハ６０の熱処理を含む、半導体装置の製造方法の一例について説明する。  
図８は、第１の実施形態に係る熱処理装置を用いた半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。  
なお、以下では、簡単のため、ウェーハ６０の主面に形成される１つのＭＯＳトランジスタの部分について説明する。
【００９２】
図８（ａ）に表したように、例えばシリコン等の半導体からなるウェーハ６０の主面に素子分離領域６１と、ゲート絶縁膜６２ａと、ゲート電極６２ｂと、を形成する。  
なお、ウェーハ６０には、例えば、バルクの単結晶シリコンウェーハ、エピタキシャルウェーハ、及び、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェーハ等を用いることができる。
【００９３】
次に、図８（ｂ）に表したように、フォトリソグラフィにより所定のパターン形状のレジスト膜６３ｂを形成し、レジスト膜６３ｂと、ゲート電極６２ｂと、をマスクとして、ウェーハ６０の主面の例えばソースドレインエクステンション領域となる領域に、不純物イオン６４ａを、例えばイオン注入法により注入して、不純物注入層６４ｂを形成する。
【００９４】
そして、図８（ｃ）に表したように、レジスト膜６３ｂを剥離して除去する。
【００９５】
次に、図８（ｄ）に表したように、ウェーハ６０を熱処理装置１１０のステージ１７の上に第１ウェーハ方位角θＷ１で載置し、光３１を照射する第１照射を行う。この時、ステージ１７のヒータ１８により、ウェーハ６０の温度は、補助的に、例えば、３００℃から７００℃程度に加熱される。この時、ステージ１７に設けられる例えば、内側ヒータ１８ａと外側ヒータ１８ｂとの適切な制御によって、ウェーハ６０の温度は、ウェーハ６０の中心から外周に到る方向で、一定の範囲内になるように制御されることができ、ウェーハ６０の中心から外周に向けての方向に沿ったウェーハの温度分布を所望の範囲内に設定することができる。そして、ガス導入口１１ｉとガス排出口１１ｏとを利用して、処理室１１内を、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス等で充満させ、この状態で、ウェーハ６０に光３１を照射して、ウェーハ６０の上面を０．１ｍｓ〜１００ｍｓで加熱する。例えば、光３１のエネルギー密度は、ウェーハ６０の上面で、２５Ｊ／ｃｍ２である。
【００９６】
このような第１照射によって、ウェーハ６０の上面の温度は１１００℃以上となる。このような熱処理により、不純物注入層６４ｂの不純物が実質的に拡散することなく、１回目の活性化が実施される。
【００９７】
そして、その後、既に説明したように、ウェーハ方位角θＷを第２ウェーハ方位角θＷ２に設定する。
【００９８】
そして、図８（ｂ）に表したように、第２ウェーハ方位角θＷ２でステージ１７に載置されたウェーハ６０に、光３１を照射して第２照射を行う。この第２照射の時の条件は、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷの変更を除いて、例えば第１照射と同じ条件とする。この第２照射によって、不純物注入層６４ｂの不純物が実質的に拡散することなく、２回目の活性化が実施される。これにより、低抵抗で浅い活性層６８が形成される。この時の活性層６８のウェーハ６０の上面からの深さは、例えば２０ｎｍ（ナノメートル）以下である。
【００９９】
このように、第１照射とは異なるウェーハ６０のウェーハ方位角θＷで第２照射を行うことで、第１照射におけるウェーハ６０の温度の面内分布が補償され、ウェーハ６０の主面において、均一な温度履歴が得られ、低抵抗で浅い活性層６８が形成できる。
【０１００】
すなわち、熱処理装置１１０及び上記の製造方法により、従来のＲＴＡ処理では困難であった、低抵抗かつ浅い活性層６８を、均一に形成することができる。
【０１０１】
このように、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理を行うことで、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成することができる。
【０１０２】
なお、活性層６８の抵抗値は、光３１の照射、及び、ステージ１７による加熱に基づくウェーハ６０の温度によって決まり、ウェーハ６０の温度が高いと抵抗値が下がる。
【０１０３】
なお、図８（ｂ）に例示したウェーハ６０に注入される不純物イオン６４ａとしては、ボロンイオン、リンイオン、及び、砒素イオン等の各種のイオンを用いることができる。
【０１０４】
以下、本実施形態に係る熱処理装置１１０を用いたウェーハ６０の処理を含む半導体装置の製造方法の別の例として、半導体装置のＬＳＩの素子となるＣＭＯＳトランジスタの製造方法を例に説明する。  
図９は、第１の実施形態に係る熱処理装置を用いた半導体装置の別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。  
まず、図９（ａ）に表したように、例えば、ｐ型のシリコン基板６０１（ウェーハ）のｎＭＯＳ領域内にｐウェル層６０２を形成し、ｐＭＯＳ領域内にｎウェル層６０３を形成する。さらに、ｐウェル層６０２の周囲と、ｎウェル層６０３の周囲と、に素子分離領域６０４を形成する。
【０１０５】
そして、図９（ｂ）に表したように、ｐウェル層６０２、ｎウェル層６０３及び素子分離領域６０４の上に、ゲート絶縁膜６０５となるシリコン酸化膜を成膜し、その上に、ゲート電極６０６となる多結晶シリコン膜を成膜する。そして、上記の多結晶シリコン膜及びシリコン酸化膜を、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法によって選択的にエッチングし、ゲート電極６０６及びゲート絶縁膜６０５を形成する。
【０１０６】
次に、図９（ｃ）に表したように、ゲート電極６０６をマスクとして、イオン注入を行う。  
すなわち、例えば、ｐＭＯＳ領域をフォトレジスト膜でマスクして、露出しているｎＭＯＳ領域のｐウェル層６０２の表面に、イオン注入法により、ｎ型不純物となるＶ族原子として、例えばＡｓを注入する。Ａｓのイオン注入の条件は、例えば加速エネルギーが２ｋｅＶで、ドーズ量が１×１０１５ｃｍ−２である。
【０１０７】
次に、ｐＭＯＳ領域のフォトレジスト膜を除去して、ｎＭＯＳ領域をフォトレジスト膜でマスクして、露出しているｐＭＯＳ領域のｎウェル層６０３の表面に、イオン注入法により、ｐ型不純物となるIII族原子として、例えばＢを注入する。Ｂのイオン注入の条件は、例えば加速エネルギーが０．５ｅＶで、ドーズ量が１×１０１５ｃｍ−２である。
【０１０８】
このようにして、ゲート絶縁膜６０５の両端と、素子分離領域６０４と、のそれぞれの間に、ｐウェル層６０２及びｎウェル層６０３の表面から約１２ｎｍの深さの第１不純物注入層６０７が形成される。
【０１０９】
次に、図９（ｄ）に表したように、熱処理装置１１０によって熱処理を行う。具体的には、ｎＭＯＳ領域の上記のフォトレジスト膜を除去した後、シリコン基板６０１を、熱処理装置１１０のステージ１７に載置し、活性化のための熱処理を行う。この熱処理では、ステージ１７のヒータ１８により、シリコン基板６０１を、裏面側から、例えば５００℃で補助的に加熱する。そして、シリコン基板６０１の温度を５００℃の補助加熱温度に維持しながら、光出射部３０からの光３１をシリコン基板６０１の表面側から照射する。
【０１１０】
この時、既に説明したように、第１照射と、ウェーハであるシリコン基板６０１のウェーハ方位角θＷの変更と、その変更されたウェーハ方位角θＷを用いた第２照射と、が実施される。なお、第１照射及び第２照射において、光３１のパルス幅は例えば１ｍｓであり、照射エネルギーは例えば２５Ｊ／ｃｍ２である。
【０１１１】
この活性化熱処理により、第１不純物注入層６０７に注入されたＡｓとＢとが、格子位置に置換して取り込まれ、活性化する。これにより、ゲート絶縁膜６０５の両端と、素子分離領域６０４と、のそれぞれの間に、ｎ型及びｐ型の第１活性層６０８が形成される。
【０１１２】
次に、図９（ｅ）に表したように、第１側壁スペーサ６０９及び第２側壁スペーサ６１０となる、それぞれ酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と、を、例えば減圧気相成長（ＬＰＣＶＤ：Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法により順次堆積する。ＲＩＥ法により、この酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜をエッチングし、ゲート電極６０６及びゲート絶縁膜６０５の側面に、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を選択的に残し、第１側壁スペーサ６０９及び第２側壁スペーサ６１０を形成する。
【０１１３】
次に、図９（ｆ）に表したように、ゲート電極６０６、第１側壁スペーサ６０９及び第２側壁スペーサ６１０をマスクとして、図９（ｃ）で説明した方法と同様の方法によってイオン注入を行う。  
すなわち、ｐウェル層６０２の表面にｎ型不純物となるＶ族原子として、例えばＡｓをイオン注入する。この時のＡｓのイオン注入条件は、例えば加速エネルギーが２０ｋｅＶで、ドーズ量が４×１０１５ｃｍ−２である。次に、ｎウェル層６０３の表面にｐ型不純物となるIII族原子として、例えばＢをイオン注入する。Ｂのイオン注入の条件は、例えば加速エネルギーが２ｋｅＶで、ドーズ量が４×１０１５ｃｍ−２である。これにより、ゲート電極６０６の端部から離間し、素子分離領域６０４に接したソース・ドレイン領域となる第２不純物注入層６１１が、シリコン基板６０１の内部に形成される。この第２不純物注入層６１１は、第１不純物注入層６０７よりも、ｐウェル層６０２及びｎウェル層６０３の表面から深い領域に形成される。
【０１１４】
なお、これらのイオン注入により、ゲート電極６０６中にも対応する不純物イオンが注入される。
【０１１５】
そして、図９（ｇ）に表したように、熱処理装置１１０によって熱処理を実施する。具体的には、シリコン基板６０１をステージ１７に載置し、ヒータ１８によりシリコン基板６０１の裏面側からシリコン基板６０１を例えば５００℃で補助加熱し、光出射部３０の光３１を、シリコン基板６０１の表面側からシリコン基板６０１に照射する。
【０１１６】
この時、既に説明したように、第１照射と、ウェーハであるシリコン基板６０１のウェーハ方位角θＷの変更と、その変更されたウェーハ方位角θＷを用いた第２照射と、が実施される。なお、第１照射及び第２照射において、光３１のパルス幅は例えば１ｍｓであり、照射エネルギーは例えば２５Ｊ／ｃｍ２である。
【０１１７】
この活性化熱処理により、第２不純物注入層６１１に注入されたＡｓとＢとが、格子位置に置換して取り込まれ、活性化する。これにより、ゲート絶縁膜６０５の両端と、素子分離領域６０４と、のそれぞれの間に、ｎ型及びｐ型の第２活性層６１２が形成される。この第２活性層６１２は、第１活性層６０８よりも、ｐウェル層６０２及びｎウェル層６０３の表面から深い領域に形成される。
【０１１８】
この後、ｐウェル層６０２、ｎウェル層６０３、ゲート電極６０６、第１側壁スペーサ６０９及び第２側壁スペーサ６１０を覆うように、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜を形成し、ゲート電極６０６と、ソース・ドレイン領域に対応するｐ型の第２活性層６１２と、の上の層間絶縁膜に、コンタクトホールをそれぞれ開口し、それぞれのコンタクトホールを介して、ゲート電極６０６と、ｐ型の第２活性層６１２と、に配線を接続する。このようにして、半導体装置が製造される。
【０１１９】
このように、本実施形態に係る熱処理装置１１０を用いて製造した半導体装置においては、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施され、これにより、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成でき、高性能な半導体装置を高生産性で製造できる。
【０１２０】
すなわち、シリコン基板６０１（ウェーハ６０）の主面内に配置される複数の半導体チップを含めてプロセスウィンドウが拡大し、また、歩留まりの高い安定した電気特性を有する高性能な微細ＭＯＳＦＥＴを容易に製造することができる。
【０１２１】
なお、上記の製造方法においては、第１不純物注入層６０７から第１活性層６０８を形成する１回目の熱処理と、第２不純物注入層６１１から第２活性層６１２を形成する２回目の熱処理と、が実施され、その両方の熱処理において、第１処理と、第１処理とは異なるウェーハ方位角θＷを用いた第２処理と、が実施されたが、本発明はこれに限らない。
【０１２２】
例えば、第１不純物注入層６０７から第１活性層６０８を形成する１回目の熱処理において、第１ウェーハ方位角θＷ１による第１照射を行い、第２不純物注入層６１１から第２活性層６１２を形成する２回目の熱処理において、第２ウェーハ方位角θＷ２による第２照射を行っても良い。このように、ウェーハ６０に光３１を複数回照射する場合に、それぞれの照射の際のウェーハ方位角θＷを変えても良い。
【０１２３】
また、例えば、第１不純物注入層６０７から第１活性層６０８を形成する１回目の熱処理と、第２不純物注入層６１１から第２活性層６１２を形成する２回目の熱処理と、の熱処理の少なくともいずれかに、本実施形態に係る熱処理装置１１０を用い、図２に関して説明した本発明の実施形態に係る製造方法を適用しても良い。
【０１２４】
すなわち、例えば、１回目の熱処理において、従来のハロゲンランプを用いたスパイクＲＴＡによる熱処理を実施しても良く、その際には、第１不純物注入層６０７の拡散を抑制するために、活性化よりも欠陥回復に主眼をおいた、より低温での熱処理、少なくともフラッシュランプアニールで想定されるアニール温度よりも低温になる熱処理温度を採用することが好ましい。
【０１２５】
また、例えば、２回目の熱処理において、従来のハロゲンランプを用いたスパイクＲＴＡによる熱処理を実施しても良く、この時も、より低温での熱処理、少なくともフラッシュランプアニールで想定されるアニール温度よりも低温になる熱処理温度を採用することが好ましい。
【０１２６】
図１０は、第１の実施形態に係る別の熱処理装置の構成を例示する模式図である。  
図１０に表したように、本実施形態に係る別の熱処理装置１１１においては、処理部１０の処理室１１内に、ウェーハ６０の方位角、すなわちウェーハ方位角θＷを変化させることができるウェーハ配置制御部２０として、ピン１７ｐが設けられている。
【０１２７】
このピン１７ｐは、例えば、ステージ１７の内側ヒータ１８ａと外側ヒータ１８ｂとの間に設けられた間隙の部分に設けられ、ピン１７ｐとステージ１７とが相対的に移動できるように設計されている。すなわち、ピン１７ｐとステージ１７とが相対的に上下方向（Ｚ軸方向）に移動でき、さらに、ピン１７ｐとステージ１７との相対的な配置が、Ｚ軸方向を軸として回転可能なように、設計されている。
【０１２８】
例えば、ピン１７ｐの上端が、ステージ１７の上面よりも上側に位置する時には、ピン１７ｐの上端でウェーハ６０を支持できる。そして、例えば、ピン１７ｐの上端が、ステージ１７の上面よりも下側に位置する時には、ステージ１７の上面にウェーハ６０が載置される。
【０１２９】
そして、例えば、内側ヒータ１８ａと外側ヒータ１８ｂとの間に設けられた間隙は、ステージの中心を中心とした円周に沿って設けられており、これにより、この隙間に沿って、ステージ１７（内側ヒータ１８ａ及び外側ヒータ１８ｂ）と、ピン１７ｐと、は、相対的に配置の角度が変更可能に設計されている。
【０１３０】
このようなピン１７ｐを用いることで、例えば、ピン１７ｐの上端を、ステージ１７の上面よりも下側に位置させて、ステージ１７の上面にウェーハ６０を第１ウェーハ方位角θＷ１で載置し、第１照射を実施した後、ピン１７ｐの上端を、ステージ１７の上面よりも上側に位置させて、ピン１７ｐの上端でウェーハ６０を支持し、ステージ１７の上面からウェーハ６０を離間させる。そして、この状態で、ピン１７ｐと供にウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを、第２ウェーハ方位角θＷ２に変更する。
【０１３１】
そして、再び、ピン１７ｐの上端を、ステージ１７の上面よりも下側に位置させて、ステージ１７の上面にウェーハ６０を第２ウェーハ方位角θＷ２で載置し、第２照射を実施する。
【０１３２】
このように、処理部１０の処理室１１内に、ピン１７ｐ（ウェーハ配置制御部２０）を設けることで、第１処理の後に、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを処理室１１の内部で変化させることができるので、熱処理に必要な時間が短縮でき、有利である。
【０１３３】
なお、このような、ピン１７ｐ及びステージ１７の動作、すなわち、ウェーハ方位角θＷを制御する動作は、例えば、制御部４０によって行われる。例えば、制御部４０が保有する制御プログラムは、ピン１７ｐとステージ１７とを相対的にＺ軸方向に移動させ、また、回転させる動作に関するプログラム（動作レシピ）を有することができる。
【０１３４】
また、このように、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷを変化させる処理を処理室１１内で行う場合には、既に説明した検出部１６を、処理室１１内に設けることができる。
【０１３５】
図１１は、第１の実施形態に係る別の熱処理装置の動作を例示する模式図である。  
すなわち、同図（ａ）及び（ｂ）は、別の熱処理装置１１２の構成及びその動作を例示し、同図（ｃ）及び（ｄ）は、さらに別の熱処理装置１１３の構成及びその動作を例示している。そして、同図（ａ）及び（ｃ）は、第１照射の際のウェーハ６０の配置を例示し、同図（ｂ）及び（ｄ）は、第２照射の際のウェーハ６０の配置を例示している。
【０１３６】
図１１（ａ）及び（ｂ）に表したように、熱処理装置１１２においては、ステージ１７に４枚のウェーハ６０が載置される。そして、第１照射及び第２照射はこれら４枚のウェーハ６０に一括して行われる。この時も、ウェーハ６０の配置が、第１照射の時から変えられて、第２照射が行われる。すなわち、ウェーハ６０の主面に垂直な方向を軸とした方位角であって、処理部１０に対するウェーハ６０の相対的なウェーハ方位角θＷが、第１照射の時から変えられて、第２照射が行われる。
【０１３７】
ただし、この場合には、４枚のウェーハ６０の配置が、４枚のウェーハ６０の配置の中心（すなわち、ステージ１７の中心）を中心として、回転される。  
すなわち、この場合、ウェーハ６０のそれぞれのウェーハ方位角θＷは、ウェーハ６０の基準となる例えばノッチ部６０ｎと、４枚のウェーハ６０の配置の中心と、を結ぶ線と、処理部１０の所定の基準と、の相対的な角度とすることができ、この場合も、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷは、第１照射と第２照射とで変えられる。
【０１３８】
すなわち、図３に例示したように、ステージ１７の中心とウェーハ６０の中心とが一致した状態でステージ１７にウェーハ６０が配置される場合には、ウェーハ６０は、ウェーハ６０の中心（すなわちステージ１７の中心）を中心として回転され、ウェーハ方位角θＷが変えられるが、図１１（ａ）及び（ｂ）に例示したように、ステージ１７の中心以外の部分にウェーハ６０の中心が配置される場合には、ウェーハ６０は、ウェーハ６０の中心ではなく、ステージ１７の中心を中心として、回転される。ただし、この場合も、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷは、ウェーハ６０の主面に垂直な方向を軸とした方位角でありつつ、処理部１０に対するウェーハ６０の相対的なウェーハ方位角θＷであり、このウェーハ方位角θＷが第１照射の時から変えられて、第２照射が行われる。
【０１３９】
このように、ウェーハ６０のウェーハ方位角θＷの基準は、ウェーハ６０の配置と、処理部１０の基準と、相対的な関係によって変化し得る。
【０１４０】
例えば、図１１（ｃ）及び（ｄ）に、熱処理装置１１３においては、ステージ１７に７枚のウェーハ６０が載置される。すなわち、ステージ１７の中心部に、１枚の中心部ウェーハ６０ｃが配置され、ステージ１７の周辺部に６枚の周辺部ウェーハ６０ｐが配置されている。そして、第１照射及び第２照射はこれら６枚のウェーハ６０に一括して行われる。
【０１４１】
このときも、ウェーハ６０の配置が第１照射の時から変えられて、第２照射が行われる。すなわち、第１ウェーハ６０の主面に垂直な方向を軸とした方位角であって、処理部１０に対するウェーハ６０の相対的なウェーハ方位角θＷが、第１照射の時から変えられて、第２照射が行われる。
【０１４２】
ただし、この場合には、中心部ウェーハ６０ｃは、中心部ウェーハ６０ｃの中心を中心として回転され、ウェーハ方位角θＷが変えられる。そして、周辺部ウェーハ６０ｐは、ステージ１７の中心を中心として、回転される。
【０１４３】
そして、このような中心部ウェーハ６０ｃ及び周辺部ウェーハ６０ｐにおいても、ウェーハ６０の主面に垂直な方向を軸とした方位角でありつつ、処理部１０に対する相対的なウェーハ方位角θＷが第１照射の時から変えられて、第２照射が行われる。
【０１４４】
なお、上記においては、第１照射と第２照射との２回の照射を行う場合を説明したが、本発明はこれに限らない。すなわち、互いに異なるウェーハ方位角θＷで、複数の照射が実施されれば良く、照射の回数は任意である。なお、複数の照射においては、照射の回数に応じて、ウェーハ方位角θＷは、ウェーハ６０の温度履歴がウェーハ６０の主面上において均一になるように、適宜適切に設定される。
【０１４５】
以下、複数のウェーハの熱処理を行う場合の熱処理装置の動作について説明する。  
図１２は、第１の実施形態に係る熱処理装置の別の動作を例示するフローチャート図である。  
図１２に表したように、本具体例では、ステップＳ１１０〜ステップＳ１３０の処理がそれぞれのウェーハ６０に連続して行われる。
【０１４６】
例えば、まず、整数Ｎを１に設定し（ステップＳ１０１）、Ｎ番目のウェーハ６０への第１照射を行う（ステップＳ１１０）。引き続き、Ｎ番目のウェーハ６０の配置（ウェーハ方位角θＷ）を変化させる（ステップＳ１２０）。そして、Ｎ番目のウェーハ６０への第２照射を行う（ステップＳ１３０）。
【０１４７】
この後、整数Ｎと、所定の数Ａ０と、を比較し（ステップＳ１０２）、整数Ｎが数Ａ０よりも大きければ終了する。そして、整数Ｎが数Ａ０以下の場合は、整数Ｎを１増加させ（ステップＳ１０３）、ステップＳ１１０に戻り、上記を繰り返す。
【０１４８】
なお、上記のステップＳ１２０は、後述するように、Ｎ番目のウェーハ６０の配置（例えばウェーハ方位角θＷ）、光３１の強度の分布（例えば強度の方位角依存性）、及び、予備加熱温度の分布（例えば予備加熱温度の方位角依存性）、の少なくともいずれかを変化させる処理とすることができる。
【０１４９】
図１３は、第１の実施形態に係る熱処理装置の別の動作を例示するフローチャート図である。  
図１３に表したように、本具体例では、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０の処理がそれぞれ複数のウェーハ６０においてまとめて実施される。
【０１５０】
例えば、まず、整数Ｎを１に設定して初期化し（ステップＳ１１１）、Ｎ番目のウェーハ６０への第１照射を行い（ステップＳ１１０）、整数Ｎと所定の数Ａ１とを比較し（ステップＳ１１２）、整数Ｎが数Ａ１よりも大きければ終了する。そして、整数Ｎが数Ａ１以下の場合は、整数Ｎを１増加させ（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１０に戻り、上記を繰り返す。これにより、複数のウェーハ６０に対してステップＳ１１０をまとめて行う。
【０１５１】
この後、同様にして、ステップＳ１２１、ステップＳ１２０、ステップＳ１２２、及び、ステップＳ１２３を経て、複数のウェーハ６０に対してステップＳ１２０をまとめて行う。
【０１５２】
さらに、同様にして、ステップＳ１３１、ステップＳ１３０、ステップＳ１３２、及び、ステップＳ１３３を経て、複数のウェーハ６０に対してステップＳ１３０をまとめて行う。
【０１５３】
これにより、例えば１カセットの複数のウェーハ６０に熱処理を行う場合に、１カセット分のウェーハ６０にまず、ステップＳ１１０を行い、その後、まとめてステップＳ１２０を行い、さらに、まとめてステップＳ１３０を行う。
【０１５４】
さらに、１カセットごとではなく、複数のカセットに対して、まとめて、ステップＳ１１０、Ｓ１２０、及びＳ１３０の処理を行っても良い。
【０１５５】
なお、上記のステップＳ１２０は、後述するように、Ｎ番目のウェーハ６０の配置（例えばウェーハ方位角θＷ）、光３１の強度の分布（例えば強度の方位角依存性）、及び、予備加熱温度の分布（例えば予備加熱温度の方位角依存性）、の少なくともいずれかを変化させる処理とすることができる。
【０１５６】
（第２の実施の形態）
図１４は、第２の実施形態に係る熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。  すなわち、同図（ａ）は、熱処理装置１２０の構成を例示しており、同図（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ第１処理及び第２処理の際の動作を例示している。  
図１４（ａ）に表したように、本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置１２０においては、ステージ１７と光出射部３０との間に、光３１を減衰させるフィルタ５１が設けられている。
【０１５７】
そして、このフィルタ５１を用いて、第１照射の後に、ステージ１７の主面上における光３１の強度の分布が変えられ、第２照射が行われる。すなわち、例えば、光３１の強度のステージ１７の主面に対して垂直な方向を軸とした方位角依存性が変えられ、第２照射が行われる。この時の軸としては、ステージ１７の主面の中心を通り、ステージ１７の主面に対して垂直な方向を採用することができる。
【０１５８】
例えば、図１４（ｂ）に表したように、第１照射の際には、フィルタ５１の方位角（フィルタ方位角θＦ）は、第１フィルタ方位角θＦ１に設定されている。この状態で第１照射を行うと、例えば、図３（ｂ）に関して説明したようなウェーハ６０の温度の面内分布、すなわち、温度ばらつきが大きい面内分布が得られる。
【０１５９】
この時、図１４（ｃ）に表したように、第１照射の後に、フィルタ方位角θＦを変えて、第２フィルタ方位角θＦ２に設定し、この状態で、第２照射を実施すると、結果として、ウェーハ６０の温度履歴の面内分布が補償され、ウェーハ６０の面内で均一な温度履歴を得ることができる。
【０１６０】
すなわち、第１照射と第２照射とで、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えることで、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【０１６１】
なお、図１４においては、フィルタ５１の主面の形状が長方形である場合として描かれているが、フィルタ５１の形状は任意である。
【０１６２】
図１５は、第２の実施形態に係る熱処理装置に用いられるフィルタを例示する模式図である。  
図１５（ａ）に表したように、本実施形態に係る熱処理装置１２０に用いられるフィルタ５１ａは、高透過領域５１Ｈと低透過領域５１Ｌとを有する。  
すなわち、フィルタ５１ａは、フィルタ５１ａの主面の中心を中心とする円周に沿って配置され、光３１の透過率が互いに異なる複数の領域（高透過領域５１Ｈ及び低透過領域５１Ｌ）を有する。
【０１６３】
本具体例では、高透過領域５１Ｈと低透過領域５１Ｌとは、それぞれ９０度の方位角θの間隔で４つずつ配置されており、隣接する高透過領域５１Ｈと低透過領域５１Ｌとは、４５度の方位角θの差で配置されている。
【０１６４】
フィルタ５１ａには、例えば石英ガラスを用いることができる。フィルタ５１ａの透過率は、石英ガラスの厚み、石英ガラスの枚数、表面凹凸度、不純物密度、不純物粒子径、及び、気泡径等を変えることで調整可能である。例えば、フィルタ５１ａの複数の領域で、石英ガラスの厚みを調整することで、透過率の異なる複数の領域が形成できる。
【０１６５】
このようなフィルタ５１ａを用いて、第１フィルタ方位角θＦ１で第１照射を行い、第２フィルタ方位角θＦ２で第２照射を実施することで、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えることができ、ウェーハ６０の温度履歴の面内分布が補償され、ウェーハ６０の面内で均一な温度履歴を得ることができる。
【０１６６】
例えば、フィルタ５１ａによって、高透過領域５１Ｈと低透過領域５１Ｌとで、ウェーハ６０に照射される光３１のエネルギー密度の差を１Ｊ／ｃｍ２程度にすることができ、これにより、ウェーハ６０の面内の温度ばらつきの６σ値を、フィルタ５１ａを用いない場合の３０℃から、１０℃にまで低減でき、すなわち、半減以下にすることができる。
【０１６７】
なお、フィルタ５１ａにおいて設けられる光３１の透過率が互いに異なる複数の領域は、例えば１回の光３１の照射において形成されるウェーハ６０の面内の温度分布と、複数行われる光３１の照射の回数と、等に基づいて設定できる。
【０１６８】
なお、本具体例では、フィルタ方位角θＦを変えることで、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えたが、本発明はこれに限らない。例えば、光３１に対する透過率が異なる複数の領域が円周に沿って配置されたフィルタを用い、例えば、第１照射と第２照射とで、フィルタを光出射部３０とステージ１７との間に挿入するかしないかを切り替えても良い。
【０１６９】
図１５（ｂ）に表したように、別のフィルタ５１ｂは、遮光部５１Ｓと開口部５１Ｏとを有する。開口部５１Ｏは、ウェーハ６０の主面よりも小さい面積を有する。このようなフィルタ５１ｂを、光出射部３０とステージ１７との間に配置し、開口部５１Ｏの円周方向における位置を変えて、複数の照射を行っても良い。なお、この時、複数の照射において、光３１のエネルギー密度及び照射時間（パルス幅、または、後述するレーザを用いる場合は走査速度に基づく単位長さ当たりの照射時間）の少なくともいずれかを変えても良い。
【０１７０】
すなわち、ウェーハ６０の主面の面積より小さい開口部５１Ｏを有するフィルタ５１ｂの開口部５１Ｏの位置を移動させて、光３１の強度を調整して、ウェーハ６０に光３１を複数回照射することができる。
【０１７１】
すなわち、複数の照射において、光３１のエネルギー密度及び照射時間の少なくともいずれかを変えることで、ウェーハ６０の主面に一括して光３１を照射した場合に発生し易い温度むらに対し、照射領域を特定の領域に限定することで、照射条件の調整幅が拡大でき、ウェーハ６０の面内の温度ばらつきが改善し易くなる。
【０１７２】
このように、本実施形態に係る熱処理装置１２０及び本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、ステージ１７のヒータ１８による温度調整機能が不十分なウェーハ６０の円周方向において温度調整機能を発揮できるフィルタを設け、このフィルタを用いて、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えることで、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【０１７３】
図１６は、第２の実施形態に係る別の熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。  
すなわち、同図（ａ）は、熱処理装置１２０ａの構成を例示しており、同図（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ第１処理及び第２処理の際の動作を例示している。  
図１６（ａ）に表したように、本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置１２０ａにおいては、ステージ１７と光出射部３０との間に、光３１を減衰させるフィルタ５１ｃが設けられている。
【０１７４】
図１６（ｂ）及び（ｃ）に表したように、このフィルタ５１ｃは、ウェーハ６０が載置される領域よりも外側の領域において、光３１の透過率が互いに異なる領域を有している。例えば、フィルタ５１ｃは、ウェーハ６０の円周方向に沿って、高透過領域５１Ｈと低透過領域５１Ｌとを有する。この場合も、フィルタ５１ｃは、フィルタ５１ｃの主面の中心を中心とする円周に沿って配置され、光３１の透過率が互いに異なる複数の領域（高透過領域５１Ｈ及び低透過領域５１Ｌ）を有する。そして、この複数の領域は、ステージ１７の主面のうちで、ウェーハ６０が載置される領域よりも外側の領域に対向するように配置される。
【０１７５】
この場合にも、フィルタ５１ｃには、例えば石英ガラスを用いることができ、フィルタ５１ｃの透過率は、石英ガラスの厚み、石英ガラスの枚数、表面凹凸度、不純物密度、不純物粒子径、及び、気泡径等を変えることで調整可能である。なお、例えば、フィルタ５１ｃの複数の領域（高透過領域５１Ｈ及び低透過領域５１Ｌ）は、円周方向に沿って配置される他、円周方向以外の方向（例えば中心から外側に向かう方向）に沿って配置されても良い。
【０１７６】
そして、このようなフィルタ５１ｃを用いて、第１照射の後に、ステージ１７の主面上における光３１の強度の分布が変えられ、第２照射が行われる。すなわち、例えば、光３１の強度のステージ１７の主面に対して垂直な方向を軸とした方位角依存性が変えられ、第２照射が行われる。
【０１７７】
例えば、図１６（ｂ）に表したように、第１照射の際には、フィルタ５１ｃの方位角（フィルタ方位角θＦｃ）は、第１フィルタ方位角θＦ１ｃに設定されている。この状態で第１照射を行うと、例えば、図３（ｂ）に関して説明したようなウェーハ６０の温度の面内分布、すなわち、温度ばらつきが大きい面内分布が得られる。
【０１７８】
この時、図１６（ｃ）に表したように、第１照射の後に、フィルタ方位角θＦｃを変えて、第２フィルタ方位角θＦ２ｃに設定し、この状態で、第２照射を実施すると、結果として、ウェーハ６０の温度履歴の面内分布が補償され、ウェーハ６０の面内で均一な温度履歴を得ることができる。
【０１７９】
すなわち、第１照射と第２照射とで、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えることで、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【０１８０】
なお、図１６においては、フィルタ５１ｃの主面の形状が円形である場合として描かれているが、フィルタ５１ｃの形状は任意である。
【０１８１】
このように、透過率が互いに異なる複数の領域（高透過領域５１Ｈ及び低透過領域５１Ｌ）を、ウェーハ６０が占有する領域よりも外側に配置することで、ウェーハ６０が占有する領域の内側に配置する場合（例えば既に説明したフィルタ５１ａ及び５１ｂ）に比べて、光３１の制御がし易くなり、ウェーハ６０に照射される光量の微調整が可能になる。これにより、実効的なアニール温度を精密に制御することが可能となる。
【０１８２】
なお、上記のフィルタ５１ａ、５１ｂ及び５１ｃのうちの２つ以上を同時に設けても良く、また、ウェーハ６０の占有領域の内側と外側の両方において、光３１の透過率が互いに異なる複数の領域（高透過領域５１Ｈ及び低透過領域５１Ｌ）を有する１つのフィルタを用いても良い。
【０１８３】
図１７は、第２の実施形態に係る別の熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。  
すなわち、同図（ａ）は、熱処理装置１２１の構成を例示しており、同図（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ第１処理及び第２処理の際の動作を例示している。  
図１７（ａ）に表したように、本発明の第２の実施形態に係る別の熱処理装置１２１においては、光出射部３０が、反射部３３を有している。反射部３３は、例えば、ランプ３０ａの背面側（処理部１０とは反対の側）に設けられている。
【０１８４】
そして、この反射部３３を用いて、第１照射の後に、ステージ１７の主面上における光３１の強度の分布が変えられ、第２照射が行われる。すなわち、例えば、ステージ１７の主面に対して垂直な方向を軸とした方位角依存性が、変えられ、第２照射が行われる。この時の軸としては、ステージ１７の主面の中心を通り、ステージ１７の主面に対して垂直な方向を採用することができる。
【０１８５】
例えば、図１７（ｂ）に表したように、第１照射の際には、反射部３３の方位角（反射部方位角θＲ）は、第１反射部方位角θＲ１に設定されている。この状態で第１照射を行うと、例えば、図３（ｂ）に関して説明したようなウェーハ６０の温度の面内分布、すなわち、温度ばらつきが大きい面内分布が得られる。
【０１８６】
この時、図１７（ｃ）に表したように、第１照射の後に、反射部方位角θＲを変えて、第２反射部方位角θＲ２に設定し、この状態で、第２照射を実施すると、結果として、ウェーハ６０の温度履歴の面内分布が補償され、ウェーハ６０の面内で均一な温度履歴を得ることができる。
【０１８７】
すなわち、この場合も、第１照射と第２照射とで、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えることで、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【０１８８】
なお、本具体例では、反射部方位角θＲを変えることで、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えたが、本発明はこれに限らない。例えば、光３１に対する反射率が異なる複数の領域が配置された反射部３３を用い、例えば、第１照射と第２照射とで、反射部３３を光出射部３０の例えば背面側に設置するかしないかを切り替えても良い。
【０１８９】
なお、図１７においては、反射部３３の主面の形状が長方形である場合として描かれているが、反射部３３の形状は任意である。
【０１９０】
また、上記においては、反射部３３が、ランプ３０ａの処理部１０とは反対の側に設けられる場合として説明したが、反射部３３の配置は任意である。例えば、反射部３３は、光出射部３０とステージ１７との間の空間における任意の場所に設けることができる。例えば、反射部３３は、光出射部３０とステージ１７との間の空間において、Ｚ軸方向の軸を取り囲むように配置されていても良く、また、反射部３３は、例えば、処理部１０の内部のステージ１７の斜め上方に設けられていても良い。
【０１９１】
なお、上記の例えば、フィルタ５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び反射部３３の少なくともいずれかによる、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）の変化は、制御部４０によって実施されることができる。
【０１９２】
熱処理装置１２０、１２０ａ及び１２１のように、本実施形態に係る熱処理装置は、透過率が互いに異なる複数の領域を有するフィルタ、及び、反射率が高いに異なる複数の領域を有する反射部、の少なくともいずれかをさらに備えることができる。そして、これらのフィルタ及び反射部の配置が可変とされることができる。
【０１９３】
そして、光３１の強度の方位角度依存性の変化は、ステージ１７と光出射部３０との間に設けられるフィルタの配置、及び、光３１をステージ１７に向けて反射させる反射部３３の反射特性、の少なくともいずれかを変化させることを含む。上記のフィルタの配置は、フィルタの主面に垂直な方向を軸とした方位角（フィルタ方位角θＦ）を含む。上記の反射特性の変化は、反射部３３の方位角（反射部方位角θＲ）の変化を含む。
【０１９４】
この時、上記のフィルタは、ステージ１７の主面のうちで、ウェーハ６０が載置される領域の内側及び外側の少なくともいずれかに配置された、光３１の透過率が互いに異なる複数の領域を有することができる。また、上記の反射部３３は、ステージ１７の主面のうちで、ウェーハ６０が載置される領域の外側に対向して設けることができる。
【０１９５】
なお、上記では、フィルタ５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び反射部３３の少なくともいずれかを用いて、光３１の強度の分布（例えば方位角依存性）を変えて複数回の光３１の照射を行う例であるが、フィルタ５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び反射部３３の少なくともいずれかを用いて、１回の光３１の照射において、ウェーハ６０の加熱温度を均一にすることもできる。すなわち、１回の光３１の照射において、ウェーハ６０に発生する温度分布を補償するように、フィルタ５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び反射部３３の透過率または反射率の分布を制御することで、１回の光３１の照射においてウェーハ６０に発生する温度分布を均一化できる。この場合には、光３１の照射は１回で良い。
【０１９６】
（第３の実施の形態）
図１８は、第３の実施形態に係る熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。  すなわち、同図（ａ）は、熱処理装置１３０の構成を例示しており、同図（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ第１処理及び第２処理の際の動作を例示している。  
図１８（ａ）に表したように、本発明の第３の実施形態に係る熱処理装置１３０においては、ステージ１７の主面上にサセプタ１７ｓが設けられており、ウェーハ６０はサセプタ１７ｓの主面上に載置される。
【０１９７】
そして、このサセプタ１７ｓを用いて、第１照射の後に、ステージ１７によるウェーハ６０の補助加熱温度の分布が変えられ、第２照射が行われる。すなわち、例えば、ステージ１７の主面に対して垂直な方向を軸とした補助加熱温度の方位角依存性が変えられ、第２照射が行われる。この時の軸としては、ステージ１７の主面の中心を通り、ステージ１７の主面に対して垂直な方向を採用することができる。
【０１９８】
すなわち、サセプタ１７ｓの例えば熱伝導率などの特性により、ウェーハ６０の温度は、ウェーハ６０の主面内において分布を持つことができる。例えば、サセプタ１７ｓの主面上の円周方向に沿って、ウェーハ６０とサセプタ１７ｓとの間に形成さえる微小な間隙の分布が変化する。これにより、サセプタ１７ｓの方位角（サセプタ方位角θＳ)に基づいて、ウェーハ６０の補助加熱温度が、ウェーハ６０の円周方向に沿って変動する。
【０１９９】
例えば、図１８（ｂ）に表したように、第１照射の際には、サセプタ方位角θＳは、第１サセプタ方位角θＳ１に設定されている。この状態で第１照射を行うと、例えば、図３（ｂ）に関して説明したようなウェーハ６０の温度の面内分布、すなわち、温度ばらつきが大きい面内分布が得られる。
【０２００】
この時、図１８（ｃ）に表したように、第１照射の後に、サセプタ方位角θＳを変えて、第２フィルタ方位角θＦ２に設定し、この状態で、第２照射を実施すると、結果として、ウェーハ６０の温度履歴の面内分布が補償され、ウェーハ６０の面内で均一な温度履歴を得ることができる。
【０２０１】
すなわち、第１照射と第２照射とで、ウェーハ６０の補助加熱温度の分布（例えば方位角依存性）を変えることで、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【０２０２】
さらに、サセプタ１７ｓとして、サセプタ１７ｓの主面において、熱的な特性を所望の状態に制御しても良い。  
図１９は、第３の実施形態に係る熱処理装置に用いられるサセプタを例示する模式図である。  
図１９に表したように、本実施形態に係る熱処理装置１３０に用いられるサセプタ１７ｓ１は、高熱伝導率領域１７ｓＨと低熱伝導率領域１７ｓＬとを有する。
【０２０３】
すなわち、サセプタ１７ｓ１は、サセプタ１７ｓ１の主面の中心を中心とする円周に沿って配置され、熱伝導率が互いに異なる複数の領域（高熱伝導率領域１７ｓＨ及び低熱伝導率領域１７ｓＬ）を有する。
【０２０４】
本具体例では、高熱伝導率領域１７ｓＨと低熱伝導率領域１７ｓＬとは、それぞれ９０度の方位角θの間隔で４つずつ配置されており、隣接する高熱伝導率領域１７ｓＨと低熱伝導率領域１７ｓＬとは、４５度の方位角θの差で配置されている。
【０２０５】
例えば、石英板からなるサセプタ母体に、高熱伝導率領域１７ｓＨとなる、石英よりも熱伝導率が高いＳｉＣやＡｌＮ等からなる補助サセプタを配置することで、熱伝導率が互いに異なる高熱伝導率領域１７ｓＨ及び低熱伝導率領域１７ｓＬを設けることができる。
【０２０６】
このようなサセプタ１７ｓ１を用いて、第１サセプタ方位角θＳ１で第１照射を行い、第２サセプタ方位角θＳ２で第２照射を実施することで、ウェーハ６０の補助加熱温度の分布（例えば方位角依存性）を変えることができ、ウェーハ６０の温度履歴の面内分布が補償され、ウェーハ６０の面内で均一な温度履歴を得ることができる。
【０２０７】
なお、サセプタ１７ｓ１において設けられる熱伝導率が互いに異なる複数の領域は、例えば１回の光３１の照射において形成されるウェーハ６０の面内の温度分布と、複数行われる光３１の照射の回数と、に基づいて設定できる。
【０２０８】
熱処理装置１３０のように、本実施形態に係る熱処理装置は、熱伝導率が互いに異なる複数の領域を有するサセプタをさらに備えることができる。そして、このサセプタの配置が可変とされることができる。
【０２０９】
なお、ウェーハ６０の温度は、サセプタを介したステージ１７による補助加熱と、光３１による加熱と、の両方に基づいて決まる。従って、１回の光３１の照射におけるウェーハ６０の温度の面内分布を補償するように、サセプタの形状やサセプタに用いる材料を部分的に変えることによって、１回の光３１の照射におけるウェーハ６０の温度の面内ばらつきを抑制することができる。この場合には、１回の照射のみでウェーハ６０の熱処理が完了できる。
【０２１０】
例えば、１回の光３１の照射におけるウェーハ６０の温度が低い領域で、サセプタの熱伝導率を相対的に高めることで、ウェーハ６０の補助加熱の温度を制御する。これにより、補助加熱と、光３１の照射と、の両方に基づいて上昇するウェーハ６０の温度を均一にすることもできる。
【０２１１】
図２０は、第３の実施形態に係る熱処理装置に用いられる別のサセプタを例示する模式的断面図である。  
すなわち、同図は、サセプタの主面に垂直な方向を含む平面でサセプタを切断した時の模式的断面図である。  
図２０（ａ）〜（ｃ）に例示したように、本実施形態に係る熱処理装置に用いられる別のサセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４においては、上面１７ｕと下面１７ｄとで、凹部１９ｂと凸部１９ａとが互いに対応する位置に設けられる。
【０２１２】
ここで、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４のステージ１７に対向する面を下面１７ｄとし、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４のステージ１７とは反対の側であり、ウェーハ６０が載置される面を上面１７ｕとする。
【０２１３】
すなわち、図２０（ａ）に例示したサセプタ１７ｓ２においては、上面１７ｕの中心部に凹部１９ｂが設けられ、下面１７ｄの中心部に凸部１９ａが設けられている。  
そして、図２０（ｂ）に例示したサセプタ１７ｓ３においては、上面１７ｕの中心部に凸部１９ａが設けられ、下面１７ｄの中心部に凹部１９ｂが設けられている。  
そして、図２０（ｃ）に例示したサセプタ１７ｓ４においては、上面１７ｕの中心部及び周辺部に凸部１９ａが設けられ、下面１７ｄの中心部及び周辺部に凹部１９ｂが設けられている。
【０２１４】
このように、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４においては、主面に略平行な平面内において、上面１７ｕに設けられた凹部１９ｂに対応した位置の下面１７ｄに凸部１９ａが設けられ、または、上面１７ｕに設けられた凸部１９ａに対応した位置の下面１７ｄに凹部１９ｂが設けられている。これにより、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４の厚みは実質的にどの分部においても実質的に一定でありつつ、上面１７ｕまたは下面１７ｄのいずれかに凹部１９ｂまたは凸部１９ａを設けることができる。すなわち、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４の上面１７ｕと下面１７ｄとは、逆形状を有する。
【０２１５】
このようなサセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４を用いて、第１照射と第２照射とで、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４のサセプタ方位角θＳを変化させることで、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施できる。
【０２１６】
すなわち、補助加熱温度の方位角依存性の変化は、ステージ１７の主面上に設けられウェーハ６０が載置されるサセプタの配置を変化させることを含む。このサセプタの配置の変化は、サセプタの主面に垂直な方向を軸とした方位角の変化を含む。
【０２１７】
なお、上記のサセプタにおける熱伝導率が互いに異なる高熱伝導率領域１７ｓＨ及び低熱伝導率領域１７ｓＬは、ステージ１７の主面のうちで、ウェーハ６０が載置される領域の内側及び外側の少なくともいずれかに対向して配置されることができる。
【０２１８】
なお、上記においては、サセプタ１７ｓ、１７ｓ１〜１７ｓ４を用いて、第１照射の後に、ステージ１７によるウェーハ６０の補助加熱温度の分布（例えば方位角依存性）が変える例であるが、例えば、ヒータ１８が円周方向において複数の部分に分離されており、その複数の部分において、独立して温度が制御できる構成であれば、ヒータ１８の温度分布を第１照射と第２照射とで変えることで、補助加熱温度の分布（例えば方位角依存性）を変え、ウェーハ６０の温度分布を抑制することもできる。
【０２１９】
さらに、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４によって、１回の光３１の照射におけるウェーハ６０の温度の面内分布を減少させることもできる。  
サセプタの上面１７ｕは必ずしも平面ではない。例えば、ウェーハ６０をサセプタに載置した時のウェーハ６０の割れの抑制、熱応力の抑制、ウェーハ６０の裏面におけるダスト付着の抑制のために、サセプタの上面１７ｕには、凹凸がある場合がある。例えば、サセプタの上面１７ｕには、突起や、エンボスや、凹部が設けられる。このように、サセプタの上面１７ｕに凹凸がある場合には、ウェーハ６０とサセプタとが互いに接触する面積が小さくなり、ステージ１７によるウェーハ６０の補助加熱における温度むらの原因になることがある。
【０２２０】
そして、１回の光３１の照射におけるウェーハ６０の温度分布が、ステージ１７によるウェーハ６０の補助加熱における温度むらに起因する場合は、補助加熱における温度むらを低減することで、一回の光３１の照射におけるウェーハ６０の温度分布を抑制することができる。
【０２２１】
すなわち、サセプタ１７ｓ２〜１７ｓ４のように、上面１７ｕに設けられた凹部１９ｂに対応した位置の下面１７ｄに凸部１９ａを設け、上面１７ｕに設けられた凸部１９ａに対応した位置の下面１７ｄに凹部１９ｂを設けることで、ウェーハ６０がサセプタの上面１７ｕと接触しない領域の下面１７ｄを、ステージ１７の上面と接触させることで、ウェーハ６０の補助加熱の温度の面内分布を平均化することができる。
【０２２２】
上記の第１〜第３の実施形態は組み合わせて実施することができ、本発明の実施形態に係る熱処理装置は、上記の、ウェーハ配置制御部２０、検出部１６、フィルタ５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、反射部３３及びサセプタ１７ｓ、１７ｓ１〜１７ｓ４の少なくともいずれか２つ以上をさらに備えることもできる。
【０２２３】
（第４の実施の形態）
図２１は、第４の実施形態に係る熱処理装置の構成及び動作を例示する模式図である。  すなわち、同図（ａ）は、熱処理装置１４０の構成を例示しており、同図（ｂ）は、光３１の照射状態を例示している。  
図２１（ａ）に表したように、本発明の第４の実施形態に係る熱処理装置１４０においては、光出射部３０にはレーザ３０ｂが用いられている。
【０２２４】
図２１（ｂ）に表したように、このレーザ３０ｂから出射された光３１は、走査される。すなわち、光３１は、ウェーハ６０の主面上を走査されるレーザ光である。
【０２２５】
この時も、第１照射及び第２照射の時間は、ステップＳ１２０の変化に必要な時間よりも短い。  
例えば、レーザ３０ｂがパルス発光型のレーザである場合には、レーザ３０ｂから出射される光３１のパルス幅は、ステップＳ１２０の変化に必要な時間よりも短い。
【０２２６】
すなわち、パルス型のレーザである場合、レーザ３０ｂは、パルス幅が０．１ｍｓ以上１００ｍｓ以下のレーザ光（光３１）を出射する。そして、レーザ３０ｂから出射された光３１（レーザパルス）のそれぞれが照射されるウェーハ６０の表面部分のそれぞれにおいては、パルス幅が０．１ｍｓ以上１００ｍｓ以下の光３１が実質的に照射されることになる。この場合には、第１〜第３の実施形態に関して説明した例えばキセノンフラッシュランプ等のランプ３０ａを用いる場合と実質的に同様の動作が実施され、同様の効果が得られる。
【０２２７】
さらに、レーザ３０ｂには、連続発光型のレーザを用いることもできる。この場合には、レーザ３０ｂから出射した光３１は、ウェーハ６０内に設けられる複数の半導体装置のそれぞれの大きさに相当する距離を通過する時間が、ステップＳ１２０の変化に必要な時間よりも短くなるように走査され。すなわち、走査される光３１が、ウェーハ６０内に設けられる複数の半導体装置のそれぞれの大きさに相当する距離を通過する時間は、０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下である。このときの半導体装置は、ウェーハ６０に複数設けられる半導体チップとしても良く、また、それぞれの半導体チップ内に設けられる複数の素子のそれぞれとしても良い。
【０２２８】
このように、連続発光型のレーザ３０ｂを用いた場合にも、レーザ光（光３１）が照射されるウェーハ６０の主面の各場所においては、実質的に、パルス幅が０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下のパルス光が照射されたのと同等の加熱処理が行われる。従って、この場合にも、第１〜第３の実施形態に関して説明した例えばキセノンフラッシュランプ等のランプ３０ａを用いる場合と実質的に同様の動作が実施され、同様の効果が得られる。
【０２２９】
なお、既に説明したように、レーザ３０ｂによる光３１の波長は、５００ｎｍ〜１１μｍであることが望ましい。また、レーザ３０ｂとしては、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、一酸化炭素ガスレーザ、及び、二酸化炭素レーザ等の各種のレーザを用いることができる。
【０２３０】
このような、レーザ光を用いる熱処理装置１４０においても、制御部４０は、第１の実施形態に係る熱処理装置１１０〜１１３に関して説明したのと同様の動作を行うことができる。
【０２３１】
また、レーザ光を用いる熱処理装置１４０においても、制御部４０は、第２の実施形態に係る熱処理装置１２０、１２０ａ及び１２１、並びに、第３の実施形態に係る熱処理装置１３０に関して説明したのと同様の動作を行うことができる。
【０２３２】
このように熱処理装置１４０によれば、面内温度ばらつきを低減した超高速昇降温の熱処理が実施され、これにより、低抵抗で浅い活性層を均一性良く形成され、高性能な半導体装置を高生産性で製造できる。
【０２３３】
なお、上記の熱処理装置１１１〜１１３、１２０、１２０ａ、１２１、１３０及び１４０を用いて、図８及び図９に関して説明した処理を実施することができ、これにより、半導体装置を製造することができる。
【０２３４】
なお、上記の熱処理装置１１０〜１１３、１２０、１２０ａ、１２１、１３０及び１４０においては、熱処理装置が１つの処理部１０を有する場合として説明したが、１つの熱処理装置に複数の処理部１０を設けても良い。これにより、より生産性の高い熱処理が実施できる。なお、複数の処理部１０を設ける際には、それぞれの処理部１０に対応させる複数の光出射部３０を設けることができる。なお、このように、複数の処理部１０と複数の光出射部３０とを設ける際においても、制御部４０は１つでも良い。
【０２３５】
（第５の実施の形態）
図２２は、第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図２２に表したように、まず、ウェーハ６０に、光３１を照射する第１照射を実施する（ステップＳ２１０）。  
ウェーハ６０には、例えば、不純物が注入されている。
【０２３６】
そして、この第１照射の後に、ウェーハの配置（例えば、ウェーハ６０の主面に対して垂直な方向を軸としたウェーハ６０の方位角であるウェーハ方位角θＷ）、ウェーハ６０の主面上における光３１の強度の分布（例えば、ウェーハ６０の主面に対して垂直な方向を軸とした方位角依存性）、及び、ウェーハ６０の補助加熱温度の分布（例えば、ウェーハ６０の主面に対して垂直な方向を軸とした方位角依存性）、の少なくともいずれかを第１照射の時から変化させる（ステップＳ２２０）。
【０２３７】
そして、この変化の後に、その状態で、ウェーハ６０に光３１を照射する第２照射を実施する（ステップＳ２３０）。
【０２３８】
そして、上記の第１照射及び第２照射の時間は、ステップＳ１２０において実施される変化に必要な時間よりも短い。  
すなわち、光３１は、０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下で照射される。  
すなわち、例えば、図８及び図９に関して説明した処理を実施する。
【０２３９】
なお、上記においては、ウェーハ６０にイオン注入された不純物の活性化熱処理に関して説明したが、本発明はこれに限らない。すなわち、上記の各種の実施形態に係る熱処理装置及び半導体製造方法は、例えば、各種の酸化膜及び各種の窒化膜等の絶縁膜形成の際の熱処理、並びに、アモルファスシリコンまたはポリシリコンの単結晶化もしくは大粒径化、等の各種の熱処理に適用でき、同様の効果を発揮できる。
【０２４０】
また、上記においては、方位角が、ウェーハ６０の主面の中心、及び、ステージ１７の主面の中心、の少なくともいずれかを中心とした軸における方位角である場合として説明したが、方位角の基準となる中心は任意である。すなわち、ウェーハ方位角θＷ、光３１の強度の方位角依存性、及び、補助加熱温度の方位角依存性、の方位の中心は、例えば、ウェーハ６０の主面の中心や、ステージ１７の主面の中心以外であっても良い。従って、ウェーハ６０の配置が、Ｘ−Ｙ平面内で任意の位置に移動されても良い。また、光３１の強度の方位角依存性は、光３１の強度のＸ−Ｙ平面内の任意の方向に沿った依存性でも良く、この依存性が変えられれば良い。そして同様に、補助加熱温度の方位角依存性は、ウェーハ６０の補助加熱による温度のＸ−Ｙ平面内の任意の方向に沿った依存性でも良く、この依存性が変えられれば良い。
【０２４１】
このように、本発明の実施形態に係る熱処理装置及び半導体装置の製造方法においては、光出射部３０及びヒータ１８などの熱源からの直接的な温度制御が困難である方向に沿って温度を調整する機能が付加される。
【０２４２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、熱処理装置を構成する光出射部、ランプ、レーザ、電源、反射部、フィルタ、処理部、処理室、前室、載置部、サセプタ、ヒータ、制御部等、各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０２４３】
その他、本発明の実施の形態として上述した熱処理装置及び半導体装置の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての熱処理装置及び半導体装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０２４４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【符号の説明】
【０２４５】
１０…処理部、  １１…処理室、  １１ａ…前室、  １１ｉ…ガス導入口、  １１ｏ…ガス排出口、  １５…窓部、  １６…検出部、  １７…ステージ（載置部）、  １７ａ…前室ステージ、  １７ｄ…下面、  １７ｐ…ピン、  １７ｓ、１７ｓ１〜１７ｓ４…サセプタ、  １７ｓＨ…高熱伝導率領域、  １７ｓＬ…低熱伝導率領域、  １７ｕ…上面、  １８…ヒータ、  １８ａ…内側ヒータ、  １８ｂ…外側ヒータ、  １９ａ…凸部、  １９ｂ…凹部、  ２０…ウェーハ配置制御部、  ３０…光出射部、  ３０ａ…ランプ、  ３０ｂ…レーザ、  ３１…光、  ３２…電源、  ３３…反射部、  ４０…制御部、  ５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ…フィルタ、  ５１Ｈ…高透過領域、  ５１Ｌ…低透過領域、  ５１Ｏ…開口部、  ５１Ｓ…遮光部、  ６０…ウェーハ、  ６０ａ…高温領域、  ６０ｂ…低温領域、  ６０ｃ…中心部ウェーハ、  ６０ｎ…ノッチ部、  ６０ｐ…周辺部ウェーハ、  ６１…素子分離領域、  ６２ａ…ゲート絶縁膜、  ６２ｂ…ゲート電極、  ６３ｂ…レジスト膜、  ６４ａ…不純物イオン、  ６４ｂ…不純物注入層、  ６８…活性層、  θ…方位角、  θＦ…フィルタ方位角、  θＦ１、θＦ１ｃ…第１フィルタ方位角、  θＦ２、θＦ２ｃ…第２フィルタ方位角、  θＲ…反射部方位角、  θＲ１…第１反射部方位角、  θＲ２…第２反射部方位角、  θＳ…サセプタ方位角、  θＳ１…第１サセプタ方位角、  θＳ２…第２サセプタ方位角、  θＷ…ウェーハ方位角、  θＷ１…第１ウェーハ方位角、  θＷ２…第２ウェーハ方位角、  θＷＡ…角度、  １１０、１１１、１１２、１１３、１２０、１２０ａ、１２１、１３０、１４０…熱処理装置、  ６０１…シリコン基板、  ６０２…ｐウェル層、  ６０３…ｎウェル層、  ６０４…素子分離領域、  ６０５…ゲート絶縁膜、  ６０６…ゲート電極、  ６０７…第１不純物注入層、  ６０８…第１活性層、  ６０９…第１側壁スペーサ、  ６１０…第２側壁スペーサ、  ６１１…第２不純物注入層、  ６１２…第２活性層、  Ａ０、Ａ１…数、  ＩＲ、ＩＲａ…強度、  Ｎ…整数、  Ｓθ、Ｓθａ…速度、  ｔ１〜ｔ４、ｔ１ａ〜ｔ４ａ…時刻、  ｔ、ｔ５、ｔ５ａ、ｔ６１、ｔ６２、ｔ６ａ…時間、  ｔｈ…半値幅
【図１】
2011040544.tif 000003
【図２】
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【図３】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図４】
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