(57)【要約】【課題】チャンバー内にて処理ガスを均一に流すことができる熱処理装置を提供する。【解決手段】チャンバー６の側壁にはチャンバー６内の気体を排出するゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０が設けられる。チャンバー６には、ゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０を覆うように円環形状の排気リング９０が装着される。排気リング９０には複数の排気口が穿設される。複数の排気口の開口率は、排気リング９０の周方向に沿ったゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０からの距離が遠くなるほど高くなる。排気リング９０に設けられた複数の排気口の全てについて概ね同程度の強さの負圧が作用することとなり、排気リング９０の全周にわたって均一な流量にてチャンバー６内の気体が排気され、チャンバー６内にて処理ガスを均一に流すことができる。【選択図】図１
2019036645.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、
略円筒形状の側壁を有するチャンバーと、
前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板に光を照射する光照射部と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記側壁のうち前記チャンバーに対する前記基板の搬入出を行う炉口の側に設けられ、前記チャンバー内の気体を排出する第１排気ポートと、
前記側壁のうち前記第１排気ポートとは反対側に設けられ、前記チャンバー内の気体を排出する第２排気ポートと、
前記側壁に前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートを覆うように取り付けられ、前記チャンバー内の気体を前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートに導く円環形状の排気リングと、
を備え、
前記排気リングは、
前記チャンバー内の気体を吸引する複数の排気口と、
前記複数の排気口と前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートとを連通接続し、前記複数の排気口から吸引した気体を前記排気リングの周方向に沿って前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートに流す円環形状のバッファ部と、
を備え、
前記複数の排気口の開口率は、前記排気リングの周方向に沿った前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートからの距離が遠くなるほど高くな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、
前記複数の排気口の開口率は、前記排気リングの周方向に沿って前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートから９０°隔てた部位にて最も高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記載の熱処理装置において、
前記第１排気ポートに接続された第１排気配管と、
前記第２排気ポートに接続された第２排気配管と、
前記第１排気配管に設けられ、前記第１排気配管の圧力損失を調整する第１コンダクタンス調整バルブと、
前記第２排気配管に設けられ、前記第２排気配管の圧力損失を調整する第２コンダクタンス調整バルブと、
をさらに備え、
前記炉口を介して前記チャンバーに対する前記基板の搬入出を行う際には、前記第１コンダクタンス調整バルブおよび前記第２コンダクタンス調整バルブによって前記第１排気ポートからの排気流量を前記第２排気ポートからの排気流量よりも多くすることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
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、
略円筒形状の側壁を有するチャンバーと、
前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板に光を照射する光照射部と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記側壁の一部に設けられ、前記チャンバー内の気体を排出する排気ポートと、
前記側壁に前記排気ポートを覆うように取り付けられ、前記チャンバー内の気体を前記排気ポートに導く円環形状の排気リングと、
を備え、
前記排気リングは、
前記チャンバー内の気体を吸引する複数の排気口と、
前記複数の排気口と前記排気ポートとを連通接続し、前記複数の排気口から吸引した気体を前記排気リングの周方向に沿って前記排気ポートに流す円環形状のバッファ部と、
を備え、
前記複数の排気口の開口率は、前記排気リングの周方向に沿った前記排気ポートからの距離が遠くなるほど高くなることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。
【０００３】
そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。
【０００４】
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
キセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置においては、極めて高いエネルギーを有するフラッシュ光を瞬間的に半導体ウェハーの表面に照射するため、一瞬で半導体ウェハーの表面温度が急速に上昇する。その結果、半導体ウェハーの表面に急激な熱膨張が生じて変形し、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーがサセプタ上で振動、或いは跳躍する現象が生じていた。そして、半導体ウェハーの振動（或いは、跳躍）に伴うサセプタとの摺動や気流の乱れにより、チャンバー内にパーティクルが発生し、それが半導体ウェハーに付着して半導体ウェハーを汚染することとなる。
【０００６】
このため、特許文献１には、チャンバー内に供給する窒素ガスの流量を増大させることによって、発生したパーティクルを効率良くチャンバーから排出して半導体ウェハーにパーティクルが付着するのを防止する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２０７０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、チャンバー内に供給する窒素ガスの流量を増大させることは、パーティクル数を低減させるのには効果的であるものの、チャンバー内における処理ガスの流れが不均一となり、半導体ウェハーの温度分布の面内均一性を低下させるという問題が生じていた。
【０００９】
また、フラッシュランプアニールの処理内容によっては、チャンバー内にアンモニア（ＮＨ３）やフォーミングガス等の反応性ガスを供給することがある。典型的には、反応性ガスは比較的小さな流量にてチャンバー内に供給されるのであるが、半導体ウェハーの面内における反応均一性を維持するためには、小流量での供給であってもチャンバー内にて処理ガスが均一に流れることが望ましい。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバー内にて処理ガスを均一に流すことができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【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、略円筒形状の側壁を有するチャンバーと、前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板に光を照射する光照射部と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記側壁のうち前記チャンバーに対する前記基板の搬入出を行う炉口の側に設けられ、前記チャンバー内の気体を排出する第１排気ポートと、前記側壁のうち前記第１排気ポートとは反対側に設けられ、前記チャンバー内の気体を排出する第２排気ポートと、前記側壁に前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートを覆うように取り付けられ、前記チャンバー内の気体を前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートに導く円環形状の排気リングと、を備え、前記排気リングは、前記チャンバー内の気体を吸引する複数の排気口と、前記複数の排気口と前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートとを連通接続し、前記複数の排気口から吸引した気体を前記排気リングの周方向に沿って前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートに流す円環形状のバッファ部と、を備え、前記複数の排気口の開口率は、前記排気リングの周方向に沿った前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートからの距離が遠くなるほど高くなることを特徴とする。
【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、前記複数の排気口の開口率は、前記排気リングの周方向に沿って前記第１排気ポートおよび前記第２排気ポートから９０°隔てた部位にて最も高くなることを特徴とする。
【００１３】
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１排気ポートに接続された第１排気配管と、前記第２排気ポートに接続された第２排気配管と、前記第１排気配管に設けられ、前記第１排気配管の圧力損失を調整する第１コンダクタンス調整バルブと、前記第２排気配管に設けられ、前記第２排気配管の圧力損失を調整する第２コンダクタンス調整バルブと、をさらに備え、前記炉口を介して前記チャンバーに対する前記基板の搬入出を行う際には、前記第１コンダクタンス調整バルブおよび前記第２コンダクタンス調整バルブによって前記第１排気ポートからの排気流量を前記第２排気ポートからの排気流量よりも多くする。
【００１４】
また、請求項４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、略円筒形状の側壁を有するチャンバーと、前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板に光を照射する光照射部と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記側壁の一部に設けられ、前記チャンバー内の気体を排出する排気ポートと、前記側壁に前記排気ポートを覆うように取り付けられ、前記チャンバー内の気体を前記排気ポートに導く円環形状の排気リングと、を備え、前記排気リングは、前記チャンバー内の気体を吸引する複数の排気口と、前記複数の排気口と前記排気ポートとを連通接続し、前記複数の排気口から吸引した気体を前記排気リングの周方向に沿って前記排気ポートに流す円環形状のバッファ部と、を備え、前記複数の排気口の開口率は、前記排気リングの周方向に沿った前記排気ポートからの距離が遠くなるほど高くなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項３の発明によれば、複数の排気口の開口率は、排気リングの周方向に沿った第１排気ポートおよび第２排気ポートからの距離が遠くなるほど高くなるため、複数の排気口の全てについて概ね同程度の強さの負圧が作用することとなり、排気リングの全周にわたって均一な流量にてチャンバー内の気体が排気され、チャンバー内にて処理ガスを均一に流すことができる。
【００１６】
特に、請求項３の発明によれば、炉口を介してチャンバーに対する基板の搬入出を行う際には、第１コンダクタンス調整バルブおよび第２コンダクタンス調整バルブによって第１排気ポートからの排気流量を第２排気ポートからの排気流量よりも多くするため、基板の搬入出にともなって炉口から流入したパーティクルを効果的に排出することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、複数の排気口の開口率は、排気リングの周方向に沿った排気ポートからの距離が遠くなるほど高くなるため、複数の排気口の全てについて概ね同程度の強さの負圧が作用することとなり、排気リングの全周にわたって均一な流量にてチャンバー内の気体が排気され、チャンバー内にて処理ガスを均一に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】保持部の全体外観を示す斜視図である。
【図３】サセプタの平面図である。
【図４】サセプタの断面図である。
【図５】移載機構の平面図である。
【図６】移載機構の側面図である。
【図７】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図８】排気リングの外観を示す斜視図である。
【図９】排気リングによるチャンバーからの排気の流れを模式的に示す図である。
【図１０】他の形状の排気口を設けた排気リングを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。図１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（本実施形態ではφ３００ｍｍ）。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。
【００２１】
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、チャンバー６の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と装置外部との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。さらに、熱処理装置１は、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。
【００２２】
チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部６１は上下が開口された概略円筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射されたフラッシュ光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部４からの光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。
【００２３】
また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には排気リング９０が装着されている。排気リング９０および反射リング６８は、ともに円環状に形成されている。チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１、反射リング６８および排気リング９０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。
【００２４】
チャンバー側部６１に反射リング６８および排気リング９０が装着されることによって、チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８および排気リング９０が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、排気リング９０の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。チャンバー側部６１および反射リング６８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。
【００２５】
また、チャンバー側部６１には、チャンバー６に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（炉口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、ゲートバルブ１８５によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は凹部６２の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を閉鎖するとチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
【００２６】
さらに、チャンバー側部６１には、貫通孔６１ａが穿設されている。チャンバー側部６１の外壁面の貫通孔６１ａが設けられている部位には放射温度計２０が取り付けられている。貫通孔６１ａは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を放射温度計２０に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａは、その貫通方向の軸がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。貫通孔６１ａの熱処理空間６５に臨む側の端部には、放射温度計２０が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓２１が装着されている。
【００２７】
また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガスを供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。ガス供給管８３は処理ガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中には供給バルブ８４が介挿されている。供給バルブ８４が開放されると、処理ガス供給源８５から緩衝空間８２に処理ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。処理ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）等の反応性ガス、或いはそれらを混合した混合ガスを用いることができる（本実施形態では窒素ガス）。
【００２８】
チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気する２つの排気口であるゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０が形設されている。ゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０は、いずれも凹部６２よりも下側位置に形設されている。ゲートバルブ側排気ポート（第１排気ポート）１５０は、チャンバー側部６１のうち搬送開口部６６の側に設けられている。一方、メイン排気ポート（第２排気ポート）１６０は、チャンバー側部６１のうちゲートバルブ側排気ポート１５０とは反対側に設けられている。すなわち、ゲートバルブ側排気ポート１５０とメイン排気ポート１６０とは円筒形状のチャンバー側部６１の径方向両端に相対向するように１８０°離れて設けられている。
【００２９】
ゲートバルブ側排気ポート１５０には、第１排気配管１５１が接続されている。メイン排気ポート１６０には、第２排気配管１６１が接続されている。第１排気配管１５１と第２排気配管１６１とは合流して排気部１９０に接続される。すなわち、ゲートバルブ側排気ポート１５０とメイン排気ポート１６０とは共通の排気部１９０に接続されて負圧が付与される。排気部１９０としては、例えば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。
【００３０】
第１排気配管１５１の経路途中には、第１排気バルブ１５２と第１コンダクタンス調整バルブ１５３とが介挿されている。第１排気バルブ１５２は、例えば電磁弁等の第１排気配管１５１の経路を開閉するためのバルブである。第１コンダクタンス調整バルブ１５３は、第１排気配管１５１の圧力損失を調整するための圧力制御バルブである。第１コンダクタンス調整バルブ１５３によって、排気部１９０からゲートバルブ側排気ポート１５０に付与される負圧を調整することができる。なお、第１排気バルブ１５２および第１コンダクタンス調整バルブ１５３の設置位置は、いずれが第１排気配管１５１の上流側であっても良い。
【００３１】
第２排気配管１６１の経路途中には、第２排気バルブ１６２と第２コンダクタンス調整バルブ１６３とが介挿されている。第２排気バルブ１６２は、第１排気バルブ１５２と同じく、第２排気配管１６１の経路を開閉するためのバルブである。第２コンダクタンス調整バルブ１６３は、第２排気配管１６１の圧力損失を調整するための圧力制御バルブである。第２コンダクタンス調整バルブ１６３によって、排気部１９０からメイン排気ポート１６０に付与される負圧を調整することができる。なお、第２排気バルブ１６２および第２コンダクタンス調整バルブ１６３の設置位置は、いずれが第２排気配管１６１の上流側であっても良い。
【００３２】
図１に示すように、チャンバー６の内壁下部には、ゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０を覆うように排気リング９０が装着される。図８は、排気リング９０の外観を示す斜視図である。説明の便宜上、図８には円環形状の排気リング９０の半円部分を示している。概略円筒形状のチャンバー側部６１の内壁面下部に装着される排気リング９０は円環形状を有する。円環形状の排気リング９０をその径方向に沿って切断した断面はコの字形状を有する。排気リング９０がチャンバー６に装着された状態においては、排気リング９０のコの字形状の内側部分とチャンバー側部６１の内壁面との間にバッファ部９５が形成される。バッファ部９５は、排気リング９０とチャンバー側部６１との間に形成される円筒形状の空間である。
【００３３】
また、図８に示すように、排気リング９０には複数の排気口９６が穿設されている。本実施形態では、複数の排気口９６のそれぞれは丸穴である。複数の排気口９６は、排気リング９０の周方向に沿って排気リング９０の壁面に一列に設けられる。複数の排気口９６は、チャンバー６内の熱処理空間６５に臨むように設けられる。複数の排気口９６とゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０とはバッファ部９５を介して連通接続されることとなる。従って、排気部１９０によってゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０に付与された負圧はバッファ部９５を介して複数の排気口９６に作用することとなる。これにより、チャンバー６内の気体は排気リング９０の複数の排気口９６から吸引される。複数の排気口９６から吸引された気体は、排気リング９０の周方向に沿って円環形状のバッファ部９５内を流れてゲートバルブ側排気ポート１５０および／またはメイン排気ポート１６０に流入する。
【００３４】
複数の排気口９６の開口率は、排気リング９０の周方向に沿ったゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０からの距離が遠くなるほど高くなる。複数の排気口９６の開口率とは、排気リング９０の壁面における単位面積当たりの排気口９６の面積である。複数の排気口９６が高い密度で設けられているほど、複数の排気口９６の開口率も高くなる。本実施形態においては、ゲートバルブ側排気ポート１５０とメイン排気ポート１６０とがチャンバー６の径方向両端に相対向するように１８０°離れて設けられており、排気リング９０の周方向に沿ってゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０から９０°隔てた部位における複数の排気口９６の開口率が最も高くなる。
【００３５】
図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。
【００３６】
基台リング７１は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構１０の移載アーム１１と基台リング７１との干渉を防ぐために設けられている。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図１参照）。基台リング７１の上面に、その円環形状の周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。
【００３７】
サセプタ７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。図３は、サセプタ７４の平面図である。また、図４は、サセプタ７４の断面図である。サセプタ７４は、保持プレート７５、ガイドリング７６および複数の基板支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート７５の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート７５は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。
【００３８】
保持プレート７５の上面周縁部にガイドリング７６が設置されている。ガイドリング７６は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーＷの直径がφ３００ｍｍの場合、ガイドリング７６の内径はφ３２０ｍｍである。ガイドリング７６の内周は、保持プレート７５から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング７６は、保持プレート７５と同様の石英にて形成される。ガイドリング７６は、保持プレート７５の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート７５に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート７５とガイドリング７６とを一体の部材として加工するようにしても良い。
【００３９】
保持プレート７５の上面のうちガイドリング７６よりも内側の領域が半導体ウェハーＷを保持する平面状の保持面７５ａとされる。保持プレート７５の保持面７５ａには、複数の基板支持ピン７７が立設されている。本実施形態においては、保持面７５ａの外周円（ガイドリング７６の内周円）と同心円の周上に沿って３０°毎に計１２個の基板支持ピン７７が立設されている。１２個の基板支持ピン７７を配置した円の径（対向する基板支持ピン７７間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、半導体ウェハーＷの径がφ３００ｍｍであればφ２７０ｍｍ〜φ２８０ｍｍ（本実施形態ではφ２７０ｍｍ）である。それぞれの基板支持ピン７７は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン７７は、保持プレート７５の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート７５と一体に加工するようにしても良い。
【００４０】
図２に戻り、基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプタ７４の保持プレート７５の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されている。このような保持部７の基台リング７１がチャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７がチャンバー６に装着される。保持部７がチャンバー６に装着された状態においては、サセプタ７４の保持プレート７５は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。すなわち、保持プレート７５の保持面７５ａは水平面となる。
【００４１】
チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー６に装着された保持部７のサセプタ７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーＷは保持プレート７５上に立設された１２個の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。より厳密には、１２個の基板支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。１２個の基板支持ピン７７の高さ（基板支持ピン７７の上端から保持プレート７５の保持面７５ａまでの距離）は均一であるため、１２個の基板支持ピン７７によって半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持することができる。
【００４２】
また、半導体ウェハーＷは複数の基板支持ピン７７によって保持プレート７５の保持面７５ａから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン７７の高さよりもガイドリング７６の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれはガイドリング７６によって防止される。
【００４３】
また、図２および図３に示すように、サセプタ７４の保持プレート７５には、上下に貫通して開口部７８が形成されている。開口部７８は、放射温度計２０が半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。すなわち、放射温度計２０が開口部７８およびチャンバー側部６１の貫通孔６１ａに装着された透明窓２１を介して半導体ウェハーＷの下面から放射された光を受光して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。さらに、サセプタ７４の保持プレート７５には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。
【００４４】
図５は、移載機構１０の平面図である。また、図６は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。移載アーム１１およびリフトピン１２は石英にて形成されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。
【００４５】
また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプタ７４に穿設された貫通孔７９（図２，３参照）を通過し、リフトピン１２の上端がサセプタ７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー６の外部に排出されるように構成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。複数のフラッシュランプＦＬが配列される領域は半導体ウェハーＷの平面サイズよりも大きい。
【００４８】
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円筒形状のガラス管（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。なお、フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
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への光照射を行って半導体ウェハーＷを加熱する光照射部である。
【００５１】
図７は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。４０本のハロゲンランプＨＬは上下２段に分けて配置されている。保持部７に近い上段に２０本のハロゲンランプＨＬが配設されるとともに、上段よりも保持部７から遠い下段にも２０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。
【００５２】
また、図７に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。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。
【００５３】
また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向と下段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向とが互いに直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
【００５４】
ハロゲンランプＨＬは、円筒形状の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。
【００５５】
また、ハロゲン加熱部４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図１）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
【００５６】
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回路である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。
【００５７】
上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー６の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部５は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓６３とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部５および上側チャンバー窓６３を冷却する。
【００５８】
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。
【００５９】
まず、給気のための供給バルブ８４が開放されるとともに、排気用の第１排気バルブ１５２および第２排気バルブ１６２が開放されてチャンバー６内に対する給排気が開始される。供給バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。また、第１排気バルブ１５２および第２排気バルブ１６２が開放されると、排気リング９０の複数の排気口９６からチャンバー６内の気体が排気される。これにより、チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。複数の排気口９６から吸引された気体は円環形状のバッファ部９５内を流れてゲートバルブ側排気ポート１５０および／またはメイン排気ポート１６０に流入し、第１排気配管１５１および／または第２排気配管１６１を経て熱処理装置１の外部に排出される。なお、排気リング９０によるチャンバー６内の気体の排気についてはさらに後述する。
【００６０】
続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介してイオン注入後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。このときには、半導体ウェハーＷの搬入にともなって装置外部の雰囲気を巻き込むおそれがあるが、チャンバー６には窒素ガスが供給され続けているため、搬送開口部６６から窒素ガスが流出して、そのような外部雰囲気の巻き込みを最小限に抑制することができる。
【００６１】
搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通ってサセプタ７４の保持プレート７５の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。このとき、リフトピン１２は基板支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。
【００６２】
半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプタ７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７５上に立設された複数の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上面として保持部７に保持される。複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）と保持プレート７５の保持面７５ａとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。
【００６３】
半導体ウェハーＷが石英にて形成された保持部７のサセプタ７４によって水平姿勢にて下方より保持された後、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプタ７４を透過して半導体ウェハーＷの下面に照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。
【００６４】
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の温度が放射温度計２０によって測定されている。すなわち、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から開口部７８を介して放射された赤外光を透明窓２１を通して放射温度計２０が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、放射温度計２０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御する。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℃）。
【００６５】
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、放射温度計２０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に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を調整し、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。
【００６６】
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、基板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。
【００６７】
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬがサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。
【００６８】
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。
【００６９】
フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度は放射温度計２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、放射温度計２０の測定結果より半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプタ７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプタ７４から受け取る。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。
【００７０】
ところで、フラッシュ加熱時には極めて高いエネルギーを有するフラッシュ光を瞬間的に半導体ウェハーＷの表面に照射するため、一瞬で半導体ウェハーＷの表面温度が急速に上昇する。その結果、半導体ウェハーＷの表面に急激な熱膨張が生じて変形し、半導体ウェハーＷの下面とサセプタ７４との摺動や気流の乱れが生じてチャンバー６内にパーティクルが発生することがあった。このようなパーティクルは半導体ウェハーＷを汚染する原因となるため、チャンバー６内にガス供給孔８１から供給する窒素ガスの流量を例えば１００リットル／分に増大させることによって、発生したパーティクルを効率良くチャンバー６から排出するのが効果的である。なお、窒素ガスの流量を増大させるタイミングは、特に限定されるものではなく、適宜の時点（例えば、フラッシュ光照射の直前または直後）とすることができる。しかし、チャンバー６内に供給する窒素ガスの流量を増大させると、チャンバー６内における窒素ガスの流れが不均一となり、熱処理中の半導体ウェハーＷの温度分布の面内均一性が低下するおそれがある。
【００７１】
このため、本実施形態においては、複数の排気口９６を設けた排気リング９０によってチャンバー６内の処理ガスを均一に排気するようにしている。図９は、排気リング９０によるチャンバー６からの排気の流れを模式的に示す図である。図９は、チャンバー６内を上方から見た図である。
【００７２】
排気部１９０にて発生した負圧は直接的にはゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０に作用する。よって、排気リング９０に設けられた複数の排気口９６のうちゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０に近い排気口９６ほど強い負圧が作用することとなる。強い負圧が作用する排気口９６からは弱い負圧が作用する排気口９６からよりも大きな流量にて気体が排気される。なお、ゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０のそれぞれに付与される負圧の大きさは第１コンダクタンス調整バルブ１５３および第２コンダクタンス調整バルブ１６３によって調整可能であるが、本実施形態ではゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０に等しい負圧が付与されている。
【００７３】
本実施形態においては、排気リング９０の周方向に沿ったゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０からの距離が遠くなるほど開口率が高くなるように複数の排気口９６が設けられている。より具体的には、複数の排気口９６の開口率は、排気リング９０の周方向に沿ってゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０から９０°隔てた部位において最も高くなる。従って、排気リング９０に設けられた複数の排気口９６の全てについて概ね同程度の強さの負圧が作用することとなる。その結果、図９に示すように、円環形状の排気リング９０の全周にわたって（つまり、半導体ウェハーＷの外周の全体にわたって）均一な流量にてチャンバー６内の気体が排気され、チャンバー６内に供給する処理ガスの流量を増大させてもチャンバー６内に処理ガスを均一に流すことが可能となる。これにより、熱処理時の半導体ウェハーＷの温度分布の面内均一性も維持することができる。
【００７４】
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、排気リング９０に丸穴の排気口９６を設けていたが、排気口９６の形状は丸穴に限定されるものではなく、種々の形態を採用することができる。図１０は、他の形状の排気口を設けた排気リング９０を示す斜視図である。図１０に示す例では、複数の長穴の排気口１９６を排気リング９０に穿設している。また、図１０に示す例においても、複数の排気口１９６の開口率は、排気リング９０の周方向に沿ったゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０からの距離が遠くなるほど高くなる。排気口１９６の形状を除く図１０に示す排気リング９０の残余の構成は上記実施形態（図８）と同様である。図１０に示すような排気リング９０であっても半導体ウェハーＷの外周の全体にわたって均一な流量にてチャンバー６内の気体を排気することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、排気リング９０に設ける排気口の形状は他の形状の穴や切り欠きであっても良い。
【００７５】
また、上記実施形態においては、ゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０に等しい負圧が付与されていたが、第１コンダクタンス調整バルブ１５３および第２コンダクタンス調整バルブ１６３によってゲートバルブ側排気ポート１５０とメイン排気ポート１６０とに異なる大きさの負圧を作用させるようにしても良い。例えば、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が開放され、搬送開口部６６を介してチャンバー６に対する半導体ウェハーＷの搬入出を行う際には、搬送開口部６６からパーティクルが流入しやすくなる。そこで、第１コンダクタンス調整バルブ１５３および第２コンダクタンス調整バルブ１６３によってゲートバルブ側排気ポート１５０に作用する負圧をメイン排気ポート１６０に作用する負圧よりも大きくする。これにより、ゲートバルブ側排気ポート１５０からの排気流量がメイン排気ポート１６０からの排気流量よりも多くなり、搬送開口部６６から流入したパーティクルを効果的に排出することができる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、チャンバー６にゲートバルブ側排気ポート１５０およびメイン排気ポート１６０の２つの排気ポートが設けられていたが、これに限定されるものではなく、チャンバー６に設ける排気ポートの数は１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。チャンバー６に設ける排気ポートの数にかかわらず、排気リング９０の周方向に沿った排気ポートからの距離が遠くなるほど開口率が高くなるように複数の排気口９６を設けることにより、複数の排気口９６の全てについて概ね同程度の強さの負圧を作用させることができる。その結果、チャンバー６内に処理ガスを均一に流すことができる。
【００７７】
また、本発明に係る技術は、チャンバー６内に大流量にて処理ガスを供給する場合のみならず、チャンバー６内に比較的小さな流量にて処理ガスを供給する場合にも好適に適用することができる。例えば、アンモニアやフォーミングガス等の反応性ガスをチャンバー６内に比較的小さな流量（例えば、５リットル／分）にて供給する場合に本発明に係る技術を適用すれば、チャンバー６内に反応性ガスを均一に流すことができ、半導体ウェハーＷの面内における反応均一性を向上させることができる。さらに、本発明に係る技術は、チャンバー６内を減圧雰囲気（例えば、５ｋＰａ）として半導体ウェハーＷの処理を行う場合にも適用することが可能であり、チャンバー６内に存在する処理ガスを均一に半導体ウェハーＷの面内に流すことができる。
【００７８】
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。
【００７９】
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、本発明に係る熱処理装置により、高誘電率ゲート絶縁膜（High-k膜）の熱処理、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化を行うようにしても良い。
【００８０】
また、本発明に係る技術は、フラッシュランプアニール装置に限定されるものではなく、ハロゲンランプを使用した枚葉式のランプアニール装置やＣＶＤ装置などのチャンバー内に所定の処理ガスを供給するとともに、チャンバー内の気体を排気する装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  熱処理装置
３  制御部
４  ハロゲン加熱部
５  フラッシュ加熱部
６  チャンバー
７  保持部
１０  移載機構
６３  上側チャンバー窓
６４  下側チャンバー窓
６５  熱処理空間
７４  サセプタ
８１  ガス供給孔
８５  処理ガス供給源
９０  排気リング
９５  バッファ部
１５０  ゲートバルブ側排気ポート
１５１  第１排気配管
１５２  第１排気バルブ
１５３  第１コンダクタンス調整バルブ
１６０  メイン排気ポート
１６１  第２排気配管
１６２  第２排気バルブ
１６３  第２コンダクタンス調整バルブ
１９０  排気部
９６，１９６  排気口
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】
2019036645.tif 000003
【図２】
2019036645.tif 000004
【図３】
2019036645.tif 000005
【図４】
2019036645.tif 000006
【図５】
2019036645.tif 000007
【図６】
2019036645.tif 000008
【図７】
2019036645.tif 000009
【図８】
2019036645.tif 000010
【図９】
2019036645.tif 000011
【図１０】
2019036645.tif 000012