(57)【要約】【課題】フラッシュ光照射時における基板の跳躍および割れを防止することができる熱処理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハーを支持するサセプターを振動可能に形設し、その固有振動数をフラッシュランプからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーが振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下としている。そのようなサセプターに半導体ウェハーを支持してフラッシュランプからフラッシュ光照射を行うと、フラッシュ加熱による急激な温度上昇にともなう半導体ウェハーの振動に追従するようにサセプターが振動する。従って、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーが振動したときにも半導体ウェハーの全域にわたってサセプターと衝突することが防がれ、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーの跳躍および割れを防止することができる。【選択図】図１０
2015088635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にフラッシュ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設置され、基板を載置して支持するサセプターと、
前記サセプターに支持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備え、
前記サセプターの固有振動数は、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下であることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
基板にフラッシュ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設置され、基板を載置して支持するサセプターと、
前記サセプターに支持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備え、
前記サセプターは、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときに、その振動に追従して振動するように形設され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、
前記サセプターは、石英の平板状のプレート部材を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の熱処理装置において、
前記サセプターは、前記チャンバーに前記プレート部材を支持するための支持片をさらに有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記基板の他方面に光を照射して予備加熱を行う連続点灯ランプをさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
基板にフラッシュ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、
チャンバー内に設置されたサセプターに基板を載置して支持する載置工程と、
前記基板の一方面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ光照射工程と、
前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときに、その振動に追従するように前記サセプターを振動させる振動追従工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の熱処理方法において、
前記サセプターの固有振動数は、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下であることを特徴とする熱処理方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の熱処理方法において、
前記基板の他方面に連続点灯ランプから光を照射して予備加熱を行う予備加熱工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）にフラッシュ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、石英製のサセプターの上面に複数のバンプ（支持ピン）を形成し、それらバンプによって点接触で支持した半導体ウェハーにフラッシュ加熱を行う技術が開示されている。特許文献１に開示の装置では、サセプター上に載置した半導体ウェハーの下面からハロゲンランプが光照射を行って予備加熱した後、ウェハー表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を行う。
【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】
しかしながら、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一方で裏面温度はそれ程には上昇しない。このため、半導体ウェハーの表面のみに急激な熱膨張が生じて半導体ウェハーが上面を凸として反るように変形する。そして、次の瞬間には反動で半導体ウェハーが下面を凸として反るように変形していた。
【０００８】
半導体ウェハーが上面を凸とするように変形したときには、ウェハーの端縁部がサセプターの衝突する。逆に、半導体ウェハーが下面を凸とするように変形したときには、ウェハーの中央部がサセプターの衝突することとなっていた。その結果、半導体ウェハーがサセプターから跳躍したり、衝撃で半導体ウェハーが割れるという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射時における基板の跳躍および割れを防止することができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板にフラッシュ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設置され、基板を載置して支持するサセプターと、前記サセプターに支持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、を備え、前記サセプターの固有振動数は、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、基板にフラッシュ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設置され、基板を載置して支持するサセプターと、前記サセプターに支持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、を備え、前記サセプターは、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときに、その振動に追従して振動するように形設され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、前記サセプターは、石英の平板状のプレート部材を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る熱処理装置において、前記サセプターは、前記チャンバーに前記プレート部材を支持するための支持片をさらに有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記基板の他方面に光を照射して予備加熱を行う連続点灯ランプをさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、基板にフラッシュ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、チャンバー内に設置されたサセプターに基板を載置して支持する載置工程と、前記基板の一方面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ光照射工程と、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときに、その振動に追従するように前記サセプターを振動させる振動追従工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る熱処理方法において、前記サセプターの固有振動数は、前記フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって前記基板が振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る熱処理方法において、前記基板の他方面に連続点灯ランプから光を照射して予備加熱を行う予備加熱工程をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、基板を載置して支持するサセプターの固有振動数は、フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板が振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下であるため、フラッシュ光照射時に基板が振動したときにもその振動に追従するようにサセプターが振動して基板とサセプターとの衝突が防がれ、フラッシュ光照射時における基板の跳躍および割れを防止することができる。
【００１９】
請求項２から請求項５の発明によれば、フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板が振動したときに、その振動に追従して振動するようにサセプターが形設されるため、フラッシュ光照射時に基板が振動したときにもサセプターとの衝突が防がれ、フラッシュ光照射時における基板の跳躍および割れを防止することができる。
【００２０】
請求項６から請求項８の発明によれば、フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって基板が振動したときに、その振動に追従するように前記サセプターを振動させるため、フラッシュ光照射時に基板が振動したときにもサセプターとの衝突が防がれ、フラッシュ光照射時における基板の跳躍および割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】サセプターを上面から見た平面図である。
【図３】サセプターの側面図である。
【図４】移載機構の平面図である。
【図５】移載機構の側面図である。
【図６】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図７】半導体ウェハーおよびサセプターの振動を示す図である。
【図８】フラッシュ光照射が行われる前の半導体ウェハーおよびサセプターの状態を模式的に示す図である。
【図９】フラッシュ光が照射された瞬間の半導体ウェハーおよびサセプターの状態を模式的に示す図である。
【図１０】半導体ウェハーおよびサセプターの変形を模式的に示す図である。
【図１１】半導体ウェハーおよびサセプターの変形を模式的に示す図である。
【図１２】サセプターの他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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を水平姿勢で載置して支持するサセプター７と、サセプター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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。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および反射リング６８，６９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。
【００２７】
チャンバー側部６１に反射リング６８，６９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６８，６９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、反射リング６９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を保持するサセプター７を囲繞する。
【００２８】
チャンバー側部６１および反射リング６８，６９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。また、反射リング６８，６９の内周面は電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。
【００２９】
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。
【００３０】
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（本実施形態では窒素ガス（Ｎ２））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の経路途中にはバルブ８４が介挿されている。バルブ８４が開放されると、ガス供給源８５から緩衝空間８２に窒素ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した窒素ガスは、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。なお、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。
【００３１】
一方、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ガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６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８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気部１９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、チャンバー６の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、ガス供給源８５および排気部１９０は、熱処理装置１に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１が設置される工場のユーティリティであっても良い。
【００３２】
また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気部１９０に接続されている。バルブ１９２を開放することによって、搬送開口部６６を介してチャンバー６内の気体が排気される。
【００３３】
図２は、サセプター７を上面から見た平面図である。また、図３は、サセプター７の側面図である。サセプター７は、プレート７１、複数の支持ピン７２および支持片７３を備える。
【００３４】
プレート７１は、石英にて形成された円形の平板状の部材である。円形のプレート７１の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。また、プレート７１の厚さは適宜のものとすることができるが、例えば３ｍｍ程度である。
【００３５】
プレート７１の上面には、複数の支持ピン７２が立設されている。本実施形態においては、円形のプレート７１の外周円と同心円の周上に沿って６０°毎に計６本の支持ピン７２が立設されている。６本の支持ピン７２を配置した円の径（対向する支持ピン７２間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さい。それぞれの支持ピン７２は石英にて形成されている。複数の支持ピン７２は、例えばプレート７１の上面に穿設された凹部に嵌着して立設すれば良い。
【００３６】
また、プレート７１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７４が穿設されている。さらに、プレート７１の上面には、支持ピン７２に支持された半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するためのガイドピンが立設されていても良い。
【００３７】
一方、４枚の支持片７３はチャンバー６の内壁面に取り付けられている。具体的には、本実施形態では、チャンバー６の内壁面の一部を構成する下側の反射リング６９の上部に各支持片７３の基端側が固設されている。支持片７３は金属材料にて形成される。４枚の支持片７３は、円環状の反射リング６９の周方向に沿って等間隔（９０°間隔）で設けられる。そして、チャンバー６の内壁面に固設された４枚の支持片７３の先端側に石英のプレート７１が載置される。４枚の支持片７３がプレート７１の下面周縁部を支持することによって、プレート７１は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）にてチャンバー６内に設置されることとなる。４枚の支持片７３の先端側とプレート７１とは固定されておらず、単に支持片７３の先端側にプレート７１が載置されているだけである。
【００３８】
このようにしてチャンバー６内に設置されたサセプター７に半導体ウェハーＷを載置するときには、プレート７１の上面に立設された６本の支持ピン７２によって半導体ウェハーＷの下面が点接触で支持される。よって、プレート７１の上面と半導体ウェハーＷの下面との間に所定の間隔（支持ピン７２の高さ）を隔てて半導体ウェハーＷは支持されることとなる。なお、水平姿勢のプレート７１によって支持される半導体ウェハーＷも水平姿勢となる。
【００３９】
図４は、移載機構１０の平面図である。また、図５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。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をサセプター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４の実線位置）とサセプター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４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。
【００４０】
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がサセプター７のプレート７１に穿設された貫通孔７４（図２参照）を通過し、リフトピン１２の上端がプレート７１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７４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。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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サセプター７に支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。
【００４３】
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。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。
【００４４】
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。
【００４５】
チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４の内部には複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬが内蔵されている。複数のハロゲンランプＨＬはチャンバー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。図６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サセプター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。
【００４６】
また、図６に示すように、上段、下段ともにサセプター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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。さらに、熱処理装置１には、サセプター７に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定する温度センサー（放射温度計および／または接触式温時計）が設けられている。
【００５１】
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。
【００５２】
まず、給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９，１９２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。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、バルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６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。なお、サセプター７のプレート７１は４枚の支持片７３によって支持されているため、サセプター７の上方から供給された窒素ガスはプレート７１の周囲を通過してサセプター７の下方へと流れることができる（図２参照）。
【００５３】
また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からもチャンバー６内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスが熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。
【００５４】
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。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７のプレート７１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７４を通ってプレート７１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はサセプター７の支持ピン７２の上端よりも上方にまで上昇する。
【００５５】
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からサセプター７に載置されて水平姿勢にて下方より支持される。
【００５６】
半導体ウェハーＷは、プレート７１の上面に立設された６本の支持ピン７２によって点接触にて支持されてサセプター７に載置される。半導体ウェハーＷは、その中心が円形のプレート７１の中心軸と一致するように（つまり、プレート７１の上面の中央に）、６本の支持ピン７２によって支持される。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サセプター７に支持される。複数の支持ピン７２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）とプレート７１の上面との間には所定の間隔が形成され、半導体ウェハーＷはプレート７１の上面と平行に支持される。サセプター７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によって退避位置に退避する。
【００５７】
半導体ウェハーＷがサセプター７によって水平姿勢にて下方より支持された後、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およびプレート７１を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は退避位置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。
【００５８】
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の温度が図示を省略する温度センサーによって測定されている。測定された半導体ウェハーＷの温度は当該温度センサーから制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし６００℃程度とされる（本実施の形態では６００℃）。
【００５９】
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、温度センサー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の出力を制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に所定時間維持している。
【００６０】
このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている（図６参照）。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。さらに、チャンバー側部６１に装着された反射リング６９の内周面は鏡面とされているため、この反射リング６９の内周面によって半導体ウェハーＷの周縁部に向けて反射する光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布をより均一なものとすることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
ところで、このフラッシュ光照射によって、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にまで上昇する一方、その瞬間の裏面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の表面と裏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の表面のみに急激な熱膨張が生じ、裏面はほとんど熱膨張しないために、半導体ウェハーＷが表面を凸面とするように瞬間的に反る。
【００６４】
そのような瞬間的な反りが生じたときには、半導体ウェハーＷの端縁部がサセプター７のプレート７１上面に衝突する。続いて、次の瞬間には、半導体ウェハーＷの表面から裏面側にも熱が伝導するとともに、上記の表面を凸面とする反りの反動によって裏面を凸面とするように反る。以降、半導体ウェハーＷは表面と裏面とが交互に凸面となるような反りを繰り返して振動することとなる。このときに、従来のサセプターであれば、半導体ウェハーＷの端縁部および中央部が繰り返してサセプターに衝突することとなり、その結果半導体ウェハーＷがサセプターから跳躍したり、ウェハー割れが生じるおそれがあったことは既述した通りである。
【００６５】
そこで、本発明に係る熱処理装置１においては、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときに、その振動に追従してサセプター７が振動するように構成している。具体的には、フラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動するときの振動数にサセプター７の固有振動数を近づけるようにしている。
【００６６】
サセプター７のプレート７１は石英の板状部材であり、支持片７３も板状の金属片であるため、チャンバー６の内壁面に対して支持片７３を含むサセプター７の全体が振動可能である。サセプター７が外部から力を受けることなく振動するときの固有振動数ｆは、次に式（１）にて表される。
【００６７】
【数１】
2015088635.tif 000003
【００６８】
式（１）において、ｋは支持片７３を含むサセプター７全体のバネ定数であり、ｍはサセプター７全体の質量である。サセプター７のプレート７１や支持片７３の形状を調整することによって式（１）で示されるサセプター７の固有振動数ｆを変化させることができる。例えば、プレート７１の厚さを厚くすると、サセプター７の質量ｍが増加するとともに、バネ定数ｋも変化する。このため、式（１）で示されるサセプター７の固有振動数ｆも小さくなる。
【００６９】
本実施形態においては、サセプター７の固有振動数の調整に先立って、予めフラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの振動数を求めている。半導体ウェハーＷの振動数を求める手法としては、例えば、従来の石英サセプターに半導体ウェハーＷを載置してその表面にフラッシュ光を照射し、実際に半導体ウェハーＷをサセプターから跳躍させる。そして、半導体ウェハーＷが跳躍している様子をハイスピードカメラによって撮像し、その撮像結果を解析することによって半導体ウェハーＷの振動数を求めれば良い。半導体ウェハーＷが跳躍しているときは、外部から拘束されることなく振動しており、そのときの振動数がフラッシュ光照射時の半導体ウェハーＷの振動数である。
【００７０】
フラッシュ光照射時において外部から拘束されることなく振動する半導体ウェハーＷの振動数は、その半導体ウェハーＷの固有振動数であり、半導体ウェハーＷの径に応じた一定の値となる。すなわち、同じ径であればフラッシュ光照射の条件や予備加熱温度によって半導体ウェハーＷの振動数は変化しない。なお、半導体ウェハーＷの厚さは規格によって径ごとに固定された値である（例えば、φ３００ｍｍの半導体ウェハーＷであれば厚さは０．７７５ｍｍ）。従って、φ３００ｍｍやφ４５０ｍｍなどの半導体ウェハーＷの径ごとに、上述のようにして実際に跳躍させて振動数を求めておけば、その値をフラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの振動数として採用することができる。
【００７１】
次に、サセプター７の固有振動数が以上のようにして求めたフラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内となるように調整を行う。具体的には、例えば、サセプター７のプレート７１の厚さを調整することによってサセプター７の質量ｍおよびバネ定数ｋを変化させて固有振動数を調整する。そして、固有振動数がフラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内に調整されたサセプター７が熱処理装置１のチャンバー６内に装着される。
【００７２】
以上のようにして固有振動数が調整されたサセプター７に支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と、半導体ウェハーＷが振動するとともに、サセプター７も振動する。図７は、半導体ウェハーＷおよびサセプター７の振動を示す図である。図７の上段には半導体ウェハーＷの中央部の変位を示し、下段にはサセプター７のプレート７１の中央部の変位を示す。
【００７３】
まず、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されるよりも前の段階（時刻ｔ１よりも前の段階）では、半導体ウェハーＷもサセプター７も振動していない。図８は、フラッシュ光照射が行われる前の状態を模式的に示す図である。このときには、静止状態のサセプター７のプレート７１に半導体ウェハーＷが静止状態で支持されている。この状態においては、半導体ウェハーＷとサセプター７との衝突は当然に生じない。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱時には、図８の静止状態が維持される。
【００７４】
次に、時刻ｔ１に、予備加熱後の半導体ウェハーＷに対してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射される。図９は、フラッシュ光が照射された瞬間の状態を模式的に示す図である。上述したように、フラッシュ光が照射された瞬間、半導体ウェハーＷの表面が急激に処理温度Ｔ２にまで昇温する一方、裏面は予備加熱温度Ｔ１からさほどには上昇しない。その結果、図９に示すように、半導体ウェハーＷの表面のみに急激な熱膨張が生じ、半導体ウェハーＷが表面を凸面とするように瞬間的に反る。これにより、半導体ウェハーＷの中央部が上側に変位する一方で端縁部は下側に変位する。
【００７５】
また、フラッシュ光が照射された瞬間の時刻ｔ１の時点では、フラッシュ光を吸収しないサセプター７にはいかなる応力も作用しておらず、サセプター７は変形していない。但し、図９に示すように、半導体ウェハーＷの端縁部が下側に変位した結果、当該端縁部がサセプター７のプレート７１の上面に衝突する。これにより、半導体ウェハーＷの変形がサセプター７に力を作用させることとなる。
【００７６】
表面を凸面とするように反った半導体ウェハーＷは、その反動で裏面を凸面とするように反る。そして、半導体ウェハーＷは、再びその反動で表面を凸面とするように反り、以降これを繰り返して振動する。
【００７７】
一方、フラッシュ光照射の瞬間における半導体ウェハーＷの変形によって外力を受けたサセプター７は、その外力によって変形を開始する。サセプター７もプレート７１の上面を凸とするような変形と下面を凸とするような変形とを繰り返して振動する。ここで、サセプター７の固有振動数は、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの振動数の２分の１以上２倍以下となるように調整されている。従って、半導体ウェハーＷとサセプター７とは概ね同程度の振動数で振動することとなる。その結果、図７に示すように、半導体ウェハーＷの振動に追従するようにサセプター７も振動するのである。
【００７８】
フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射された後の時刻ｔ２には、フラッシュ光照射の瞬間に表面を凸面とするように反った半導体ウェハーＷが反動で裏面を凸面とするように反り、半導体ウェハーＷの中央部の下側への変位が最高値となる。図７に示すように、時刻ｔ２では、サセプター７のプレート７１中央部の変位も下側に最高値となる。その結果、図１０に示すように、半導体ウェハーＷおよびサセプター７のプレート７１ともに下側を凸とするように変形し、双方は衝突しない。
【００７９】
さらに、その後の時刻ｔ３には、半導体ウェハーＷが再び表面を凸面とするように反り、半導体ウェハーＷの中央部の上側への変位が最高値となる。図７に示すように、時刻ｔ３では、サセプター７のプレート７１中央部の変位も上側に最高値となる。その結果、図１１に示すように、半導体ウェハーＷおよびサセプター７のプレート７１ともに上側を凸とするように変形し、双方は衝突しない。
【００８０】
以降、半導体ウェハーＷおよびサセプター７は変形を繰り返して振動することとなるが、半導体ウェハーＷの振動数とサセプター７の固有振動数とが近いため、図１０および図１１に示すように双方が同じ向きに変形することとなり、半導体ウェハーＷの端縁部および中央部がサセプター７に衝突することは防がれる。その結果、半導体ウェハーＷのサセプター７からの跳躍を防ぐことができるとともに、半導体ウェハーＷの割れも防止することができる。
【００８１】
半導体ウェハーＷおよびサセプター７の振動は比較的短時間のうちに減衰して停止し、フラッシュ加熱が完了する。そして、フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度も温度センサーによって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、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がサセプター７のプレート７１の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプター７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の一連の加熱処理が完了する。
【００８２】
本実施形態においては、半導体ウェハーＷを支持するサセプター７を振動可能に形設し、その固有振動数をフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下としている。そのようなサセプター７に半導体ウェハーＷを支持してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行うと、フラッシュ加熱による急激な温度上昇にともなう半導体ウェハーＷの振動に追従するようにサセプター７が振動する。従って、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーＷが振動したときにも半導体ウェハーＷの全域（中央部および端縁部を含む）にわたってサセプター７と衝突することが防がれ、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの跳躍および割れを防止することができる。その結果、フラッシュランプＦＬからより大きな光エネルギーにてフラッシュ光を照射して半導体ウェハーＷの表面温度をより高温にまで昇温することができる。
【００８３】
半導体ウェハーＷおよびサセプター７の振動が長時間におよぶ場合には、双方の振動数が僅かでも異なると何れかの時点で半導体ウェハーＷの中央部が下向きに変位しているときにサセプター７の中央部が上向きに変位して衝突することとなる。しかしながら、上記実施形態のようなフラッシュ光照射に起因する半導体ウェハーＷおよびサセプター７の振動は短時間のうちに減衰する。短時間の振動であるならば、サセプター７の固有振動数が半導体ウェハーＷの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内であれば、双方の振動数が近いために半導体ウェハーＷとサセプター７とが逆向きに振動して衝突することは避けられる。このため、サセプター７の固有振動数は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内としている。衝突を防ぐためにより好ましくは、サセプター７の固有振動数は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときの振動数の４分の３以上１．５倍以下である。
【００８４】
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、上記実施形態のサセプター７においては、４枚の支持片７３によってプレート７１の周縁部を支持するようにしていたが、これに代えて石英のプレートをチャンバー６の内壁面に直接取り付けるようにしても良い。図１２は、サセプター７の他の例を示す平面図である。このサセプター７は、プレート７７および複数の支持ピン７２を備える。すなわち、上記実施形態における金属の支持片７３に相当する要素は存在していない。
【００８５】
図１２に示す例では、チャンバー６の内壁面６７が平面視で概略矩形となる筒形状を有する。また、サセプター７のプレート７７は、石英にて形成された板状部材であり、矩形の平板の四隅から支持片が突き出た形状を有している。上記実施形態と同様に、プレート７７の上面には、６０°間隔で６本の石英の支持ピン７２が立設されている。６本の支持ピン７２を配置した円の径は半導体ウェハーＷの径よりも小さい。よって、６本の支持ピン７２によって点接触で半導体ウェハーＷを支持することができる。
【００８６】
サセプター７のプレート７７は四隅の支持片を介してチャンバー６の内壁面６７に水平姿勢にて取り付けられる。サセプター７は、単に内壁面６７に載置されているだけであり、自由に振動することが可能である。そして、サセプター７が外力を受けることなく振動するときの固有振動数は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内である。なお、このサセプター７の固有振動数ｆも上記の式（１）にて表される。
【００８７】
図１２に示すようなサセプター７に半導体ウェハーＷを支持してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行った場合にも、フラッシュ加熱による急激な温度上昇にともなう半導体ウェハーＷの振動に追従するようにサセプター７が振動する。従って、上記実施形態と同様に、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーＷが振動したときにも半導体ウェハーＷの全域にわたってサセプター７と衝突することが防がれ、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーＷの跳躍および割れを防止することができる。
【００８８】
また、上記実施形態においては、４枚の支持片７３の基端側をチャンバー６の内壁面に固設し、先端側にプレート７１を載置するようにしていたが、これに代えて、４枚の支持片７３の先端側をプレート７１に固定して基端側をチャンバー６の内壁面に単に載置するようにしても良い。或いは、円環状の支持片によってプレート７１を支持するようにしても良い。要するに、サセプター７が自由に振動することができ、その固有振動数がフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内であれば良い。
【００８９】
また、上記実施形態においては、サセプター７を石英にて形成していたが、これに限定されるものではなく、サセプター７を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）にて形成するようにしても良い。この場合であっても、サセプター７の固有振動数をフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷが振動したときの振動数の２分の１以上２倍以下の範囲内とする。
【００９０】
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。
【００９１】
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】
【００９２】
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  サセプター
１０  移載機構
６５  熱処理空間
７１，７７  プレート
７２  支持ピン
７３  支持片
ＨＬ  ハロゲンランプ
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
2015088635.tif 000004
【図２】
2015088635.tif 000005
【図３】
2015088635.tif 000006
【図４】
2015088635.tif 000007
【図５】
2015088635.tif 000008
【図６】
2015088635.tif 000009
【図７】
2015088635.tif 000010
【図８】
2015088635.tif 000011
【図９】
2015088635.tif 000012
【図１０】
2015088635.tif 000013
【図１１】
2015088635.tif 000014
【図１２】
2015088635.tif 000015