(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の温度分布調整方法であって、
基板に光を照射して加熱する熱源をｎ分割（ｎは２以上の整数）した各分割領域の出力の組み合わせをｎ水準以上変化させたときに、それぞれの水準にてｎ個の温度計によって前記基板の異なる部位の温度を測定して各部位の温度変化を求める温度変化測定工程と、
前記温度変化測定工程での測定結果に基づいて、前記各分割領域の出力変化を前記ｎ個の温度計のそれぞれが測定する前記基板の部位の温度変化の関数として求める解析工程と、
前記解析工程にて求められた前記関数に基づいて、前記ｎ個の温度計のそれぞれが測定する前記基板の部位に要求される温度変化量から前記各分割領域の出力変化量を算定する算定工程と、
前記算定工程での算定結果に基づいて、前記各分割領域の出力変化を制御する出力制御工程と、
を備えることを特徴とする基板の温度分布調整方法。
【請求項２】
請求項１記載の基板の温度分布調整方法において、
前記熱源は複数のハロゲンランプを有することを特徴とする基板の温度分布調整方法。
【請求項３】
請求項２記載の基板の温度分布調整方法において、
フラッシュランプから前記基板にフラッシュ光を照射する前に前記複数のハロゲンランプが前記基板を予備加熱するときの前記基板の面内温度分布を調整することを特徴とする基板の温度分布調整方法。
【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）に光を照射して加熱するときの温度分布調整方法に関する。
【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】
フラッシュ加熱に限らず熱処理では半導体ウェハーの温度を適切に管理することが重要であり、特にウェハー面内の温度分布の均一性が強く要求される。半導体ウェハーの面内温度分布のバラツキが大きいと、デバイス特性の劣化や歩留まりの低下が懸念される。熱処理時における半導体ウェハーの温度を管理するためには、熱処理中の半導体ウェハーの温度を正確に測定する必要がある。典型的には、半導体ウェハーの熱処理では非接触の放射温度計によって温度測定が行われ、例えば特許文献１には、フラッシュ光照射前のハロゲンランプによる予備加熱時に放射温度計によって半導体ウェハーの温度を測定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２５６１３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、従来においては、半導体ウェハーの一部分のみの温度を測定していることが多く、放射温度計による測定によってウェハー面内全体の温度分布を把握することは困難であった。また、放射温度計によって半導体ウェハーの複数箇所の温度を測定していたとしても、その測定結果に基づいて半導体ウェハーの温度分布を調整することは行われていなかった。
【０００８】
このため、従来のフラッシュランプアニール装置においては、実際にイオンを注入した半導体ウェハー（ダミーウェハー）に対してハロゲンランプによる予備加熱とフラッシュランプからのフラッシュ光照射を行った処理後に、シート抵抗値を多点測定することによって事後的に半導体ウェハーの面内温度分布を評価し、その評価結果に基づいて半導体ウェハーの面内温度分布が均一となるようにハロゲンランプの出力を試行錯誤で調整していた。イオンを注入した半導体ウェハーは一度加熱処理を行うと再利用不可能であるため、半導体ウェハーの面内温度分布を調整するときには、試行錯誤の数だけダミーウェハーを消耗することとなっていた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の消耗を抑制しつつ、簡便に基板の面内温度分布を調整することができる基板の温度分布調整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、基板の温度分布調整方法において、基板に光を照射して加熱する熱源をｎ分割（ｎは２以上の整数）した各分割領域の出力の組み合わせをｎ水準以上変化させたときに、それぞれの水準にてｎ個の温度計によって前記基板の異なる部位の温度を測定して各部位の温度変化を求める温度変化測定工程と、前記温度変化測定工程での測定結果に基づいて、前記各分割領域の出力変化を前記ｎ個の温度計のそれぞれが測定する前記基板の部位の温度変化の関数として求める解析工程と、前記解析工程にて求められた前記関数に基づいて、前記ｎ個の温度計のそれぞれが測定する前記基板の部位に要求される温度変化量から前記各分割領域の出力変化量を算定する算定工程と、前記算定工程での算定結果に基づいて、前記各分割領域の出力変化を制御する出力制御工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板の温度分布調整方法において、前記熱源は複数のハロゲンランプを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る基板の温度分布調整方法において、フラッシュランプから前記基板にフラッシュ光を照射する前に前記複数のハロゲンランプが前記基板を予備加熱するときの前記基板の面内温度分布を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項３の発明によれば、熱源をｎ分割した各分割領域の出力の組み合わせをｎ水準以上変化させたときに、ｎ個の温度計によって基板の異なる部位の温度を測定して各部位の温度変化を求め、各分割領域の出力変化をｎ個の温度計のそれぞれが測定する基板の部位の温度変化の関数として求め、その関数に基づいて、ｎ個の温度計のそれぞれが測定する基板の部位に要求される温度変化量から各分割領域の出力変化量を算定するため、実際の基板を使用した試行錯誤の出力調整が不要となり、基板の消耗を抑制しつつ、簡便に基板の面内温度分布を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る温度分布調整方法を実施するための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】保持部を上面から見た平面図である。
【図４】保持部を側方から見た側面図である。
【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】半導体ウェハーの温度分布調整を説明するための図である。
【図９】半導体ウェハーの温度測定点の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明に係る温度分布調整方法を実施するための熱処理装置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。
【００１７】
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。また、熱処理装置１は、処理対象となる半導体ウェハーＷの異なる部位の温度を測定する２つの放射温度計１２０，１３０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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を保持する保持部７を囲繞する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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は窒素ガス供給源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、窒素ガス供給源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。
【００２４】
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、窒素ガス供給源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。
【００２５】
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。
【００２６】
図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。また、図３は保持部７を上面から見た平面図であり、図４は保持部７を側方から見た側面図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプター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。
【００２７】
基台リング７１は円環形状の石英部材である。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）。円環形状を有する基台リング７１の上面に、そ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。なお、基台リング７１の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。
【００２８】
平板状のサセプター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。サセプター７４は石英にて形成された略円形の平板状部材である。サセプター７４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、サセプター７４は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。サセプター７４の上面には複数個（本実施形態では５個）のガイドピン７６が立設されている。５個のガイドピン７６はサセプター７４の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。５個のガイドピン７６を配置した円の径は半導体ウェハーＷの径よりも若干大きい。各ガイドピン７６も石英にて形成されている。なお、ガイドピン７６は、サセプター７４と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター７４に溶接等によって取り付けるようにしても良い。
【００２９】
基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプター７４の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター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おり、保持部７は石英の一体成形部材となる。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、略円板形状のサセプター７４は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。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のサセプター７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーＷは、５個のガイドピン７６によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン７６の個数は５個に限定されるものではなく、半導体ウェハーＷの位置ずれを防止できる数であれば良い。
【００３０】
また、図２および図３に示すように、サセプター７４には、上下に貫通して開口部７８および切り欠き部７７が形成されている。開口部７８および切り欠き部７７は、それぞれ放射温度計１２０および放射温度計１３０がサセプター７４に保持された半導体ウェハー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。放射温度計１２０および放射温度計１３０は、いずれも保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面側に設けられている。放射温度計１２０と放射温度計１３０とはサセプター７４を挟んで相対向する位置に設けるのが好ましい。放射温度計１２０および放射温度計１３０は、例えばパイロメータを用いて構成されており、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光を受光して当該下面の温度を測定する。但し、放射温度計１２０と放射温度計１３０とでは温度を測定する半導体ウェハーＷの部位が互いに異なる。放射温度計１２０は開口部７８に露出している半導体ウェハーＷの部位の温度を測定し、放射温度計１３０は切り欠き部７７に露出している半導体ウェハーＷの部位の温度を測定する。さらに、サセプター７４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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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の上端がサセプター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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
４０本のハロゲンランプＨＬのそれぞれは電力供給源４５から電力の供給を受けて発光する。本実施形態では、４０本のハロゲンランプＨＬのそれぞれの発光出力、すなわち各ハロゲンランプＨＬへの電力供給量は制御部３によって個別に制御される。従って、例えば、上段または下段の２０本のハロゲンランプＨＬの配列における右半分と左半分とを異なる発光出力とすることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
制御部３は、熱処理装置１に設けられた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。
【００４５】
また、制御部３には２つの放射温度計１２０，１３０および電力供給源４５が電気的に接続されている。制御部３は、２つの放射温度計１２０，１３０の測定結果に基づいて解析を行い、電力供給源４５から４０本のハロゲンランプＨＬへの電力供給量を制御するのであるがその詳細についてはさらに後述する。
【００４６】
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。
【００４７】
次に、上述の構成を有する熱処理装置１の動作について説明する。ここでは、まず処理対象となる半導体ウェハーＷの処理手順について簡単に説明した後、半導体ウェハーＷの面内温度分布の調整方法について説明する。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）が添加されたシリコン（Ｓｉ）の半導体基板である。その添加された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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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を通ってサセプター７４の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。
【００５１】
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のサセプター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、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。また、半導体ウェハーＷは、サセプター７４の上面にて５個のガイドピン７６の内側に保持される。サセプター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。
【００５２】
半導体ウェハーＷが石英にて形成された保持部７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およびサセプター７４を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。半導体ウェハーＷの裏面は、表面とは反対側の主面であり、一般的には半導体ウェハーＷの裏面にはパターンが形成されていない。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。
【００５３】
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１２０および放射温度計１３０によって測定されている。すなわち、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された放射光を放射温度計１２０および放射温度計１３０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１２０および放射温度計１３０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となるように電力供給源４５をフィードバック制御してハロゲンランプＨＬの出力を調整する。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℃）。
【００５４】
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１２０および放射温度計１３０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。なお、半導体ウェハーＷの温度が室温から予備加熱温度Ｔ１に到達するまでの時間および予備加熱温度Ｔ１に維持される時間はいずれも数秒程度である。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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の温度も放射温度計１２０および放射温度計１３０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をサセプター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。
【００５８】
ところで、上述したハロゲンランプＨＬによる予備加熱時に放射温度計１２０および放射温度計１３０が測定した温度が異なっていた場合、すなわち半導体ウェハーＷの面内温度分布が均一でない場合には、ハロゲンランプＨＬの出力を制御して面内温度分布が均一となるように半導体ウェハーＷの温度分布を調整する必要がある。このような半導体ウェハーＷの温度分布調整は、処理対象となる半導体ウェハーＷを予備加熱する都度実行するようにしても良いし、熱処理装置１のメンテナンス時等に行うようにしても良い。以下、放射温度計１２０および放射温度計１３０の温度測定結果に基づく、半導体ウェハーＷの温度分布調整について説明を続ける。
【００５９】
図８は、半導体ウェハーＷの温度分布調整を説明するための図である。まず、半導体ウェハーＷの温度分布調整のための準備工程として、２つの放射温度計１２０，１３０の測定結果に基づいて解析を行い、半導体ウェハーＷの温度変化とハロゲンランプＨＬの出力変化との相関関係を求めておく。この準備工程は、例えば熱処理装置１のメンテナンス時等にパターン形成もイオン注入もなされていない半導体ウェハーＷ（いわゆるベアウェハー）を用いて行うようにすれば良い。
【００６０】
上述したように、熱処理装置１には保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面の温度を測定する２つの放射温度計１２０，１３０が設けられており、放射温度計１２０と放射温度計１３０とは半導体ウェハーＷの異なる部位の温度を測定する。具体的には、放射温度計１２０はサセプター７４の開口部７８に露出している半導体ウェハーＷの部位の温度を測定し、放射温度計１３０は切り欠き部７７に露出している半導体ウェハーＷの部位の温度を測定する。ここでは、放射温度計１２０が測定する半導体ウェハーＷの部位を部位Ａとし、放射温度計１３０が測定する半導体ウェハーＷの部位を部位Ｂとする。
【００６１】
一方、予備加熱時に半導体ウェハーＷに光を照射して加熱する熱源であるハロゲン加熱部４には、４０本のハロゲンランプＨＬが配置されている。本実施形態においては、ハロゲン加熱部４を２分割し、相対的に放射温度計１２０に近い方を分割領域４０ａとし、放射温度計１３０に近い方を分割領域４０ｂとする。４０本のハロゲンランプＨＬの発光出力は個別に制御可能であるため、制御部３は分割領域４０ａの出力と分割領域４０ｂの出力とを互いに独立に制御することができる。なお、本実施形態においては、４０本のハロゲンランプＨＬが格子状に交差するように配列されているため、例えば上段の２０本のハロゲンランプＨＬまたは下段の２０本のハロゲンランプＨＬのうちのいずれか一方を１０本ずつに分割して分割領域４０ａ，４０ｂとし、他方については分割を行わずに均等な発光出力とすれば良い。
【００６２】
相対的に放射温度計１２０に近い分割領域４０ａの出力は半導体ウェハーＷの部位Ａの温度に強い影響を与え、放射温度計１３０に近い分割領域４０ｂの出力は部位Ｂの温度に強い影響を与える。もっとも、分割領域４０ａの出力も部位Ｂの温度に影響を与えるとともに、分割領域４０ｂの出力も部位Ａの温度に影響を与えており、上記準備工程では分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化を半導体ウェハーＷの部位Ａ，Ｂの温度変化の多変数関数として求めるのである。
【００６３】
準備工程では、まず熱源であるハロゲン加熱部４を２分割した各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを制御部３が２段階の水準で変化させる。このときの、水準変化の態様は任意であり、例えば分割領域４０ａの出力を上昇させる一方で分割領域４０ｂの出力を低下させるようにしても良い。逆に、分割領域４０ａの出力を低下させて分割領域４０ｂの出力を上昇させるようにしても良いし、或いは分割領域４０ａおよび分割領域４０ｂの出力をともに上昇または低下させるようにしても良い。さらには、分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせは、最低２段階の水準で変化させれば良く、３段階以上の水準で変化させても良い。
【００６４】
いずれの態様であってもハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを２水準以上（本実施形態では２水準）で変化させたときの、それぞれの水準における半導体ウェハーＷの部位Ａおよび部位Ｂの温度を放射温度計１２０および放射温度計１３０によって測定する。放射温度計１２０，１３０の温度測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、放射温度計１２０，１３０の測定結果から、各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを２水準で変化させたときの、半導体ウェハーＷの異なる部位Ａおよび部位Ｂの温度変化を求める。
【００６５】
ハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを２水準で変化させたときの、半導体ウェハーＷの部位Ａの温度変化ΔＴＡは次の式（１）で表される。式（１）において、ΔＰＡは分割領域４０ａの出力変化であり、ΔＰＢは分割領域４０ｂの出力変化であり、ａ，ｂは定数である。定数ａ，ｂは、例えばΔＰＡおよびΔＰＢを適宜変化させたときの重回帰分析等によって予め求めておけば良い。半導体ウェハーＷの部位Ａには分割領域４０ｂよりも分割領域４０ａからの影響の方が相対的に強いため、典型的にはａ＞ｂとなる。
【００６６】
【数１】
0006618336.tif 000002
【００６７】
同様に、ハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを２水準で変化させたときの、半導体ウェハーＷの部位Ｂの温度変化ΔＴＢは次の式（２）で表される。式（２）において、ｃ，ｄは定数である。定数ｃ，ｄも、例えばΔＰＡおよびΔＰＢを適宜変化させたときの重回帰分析等によって予め求めておけば良い。半導体ウェハーＷの部位Ｂには分割領域４０ａよりも分割領域４０ｂからの影響の方が相対的に強いため、典型的にはｃ＜ｄとなる。
【００６８】
【数２】
0006618336.tif 000003
【００６９】
式（１）および式（２）より、分割領域４０ａの出力を２水準で変化させたときの出力変化ΔＰＡは次の式（３）で表される。すなわち、分割領域４０ａの出力変化ΔＰＡが半導体ウェハーＷの部位Ａの温度変化ΔＴＡおよび部位Ｂの温度変化ΔＴＢの関数（より正確には、多変数関数）として求められる。
【００７０】
【数３】
0006618336.tif 000004
【００７１】
また、式（１）および式（２）より、分割領域４０ｂの出力を２水準で変化させたときの出力変化ΔＰＢは次の式（４）で表される。すなわち、分割領域４０ｂの出力変化ΔＰＢが半導体ウェハーＷの部位Ａの温度変化ΔＴＡおよび部位Ｂの温度変化ΔＴＢの関数として求められる。
【００７２】
【数４】
0006618336.tif 000005
【００７３】
以上のようにして準備工程においては、ハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを２水準で変化させたときの半導体ウェハーＷの部位Ａの温度変化ΔＴＡおよび部位Ｂの温度変化ΔＴＢを２個の放射温度計１２０，１３０によって測定し、その測定結果に基づいて、分割領域４０ａの出力変化ΔＰＡおよび分割領域４０ｂの出力変化ΔＰＢを温度変化ΔＴＡおよび温度変化ΔＴＢの関数として求めている。半導体ウェハーＷの温度分布を調整するときには、式（３）（４）で表される関数に基づいて、半導体ウェハーＷの部位Ａおよび部位Ｂに必要とされる温度変化量からハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化量を算定する。
【００７４】
例えば、上述した予備加熱時に放射温度計１２０によって測定される半導体ウェハーＷの部位Ａの温度が予備加熱温度Ｔ１よりも１０℃低く、放射温度計１３０によって測定される部位Ｂの温度が予備加熱温度Ｔ１であった場合には、制御部３は式（３）（４）のΔＴＡに＋１０℃を投入し、ΔＴＢには０℃を投入する。これにより、部位Ｂの温度を予備加熱温度Ｔ１に維持しつつ部位Ａの温度を１０℃上昇させるのに必要な各分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化量ΔＰＡおよびΔＰＢが算定される。
【００７５】
また、例えば、部位Ａの温度が予備加熱温度Ｔ１よりも１０℃高く、部位Ｂの温度が予備加熱温度Ｔ１よりも１０℃低かった場合には、制御部３は式（３）（４）のΔＴＡに−１０℃を投入し、ΔＴＢには＋１０℃を投入する。これにより、部位Ａの温度を１０℃低下させ、かつ、部位Ｂの温度を１０℃上昇させるのに必要な各分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化量ΔＰＡおよびΔＰＢが算定される。
【００７６】
いずれの場合であっても、式（３）（４）から算定されたハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化量ΔＰＡおよびΔＰＢに従って、制御部３が電力供給源４５を制御して各分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化を調整することにより、半導体ウェハーＷの部位Ａおよび部位Ｂともに予備加熱温度Ｔ１となり、半導体ウェハーＷの面内温度分布が均一となる。
【００７７】
このように、本実施形態においては、ハロゲン加熱部４の各分割領域４０ａ，４０ｂの出力の組み合わせを２水準で変化させたときの半導体ウェハーＷの部位Ａの温度変化ΔＴＡおよび部位Ｂの温度変化ΔＴＢを解析してそれら温度変化と分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化との相関関係を求めている。そして、その相関関係から半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一するのに必要な各分割領域４０ａ，４０ｂの出力変化量を算定してハロゲン加熱部４の出力制御を行っている。従って、従来のようなダミーウェハーを用いての試行錯誤の温度分布調整が不要となり、無駄なダミーウェハーの消耗を抑制しつつ、簡便に半導体ウェハーＷの面内温度分布を調整することができる。
【００７８】
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、２個の放射温度計１２０，１３０によって半導体ウェハーＷの２点を測定して解析を行っていたが、これに限定されるものではなく、３個以上の放射温度計を設けて半導体ウェハーＷの３箇所以上を測定するようにしても良い。例えば、図９に示す例では、９個の放射温度計を設けて半導体ウェハーＷの異なる９箇所の部位を測定する。温度測定の箇所としては、図９に示すように、半導体ウェハーＷの中心とそれを囲む同心円の周上に位置する等間隔（４５°間隔）の８点を設定するのが好ましい。温度測定点を図９のように設定すれば、高精度にて半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一にすることができる。
【００７９】
放射温度計を９個設ける場合には、熱源であるハロゲン加熱部４を９分割し、上記準備工程にて各分割領域の出力の組み合わせを９水準以上に変化させる。そして、それぞれの水準にて９個の放射温度計によって図９に示す如き半導体ウェハーＷの９箇所の測定点の温度を測定して各測定点の温度変化を求める。続いて、その測定結果に基づいて、９分割した各分割領域の出力変化を半導体ウェハーＷの９箇所の測定点における温度変化の関数として求める。半導体ウェハーＷの温度分布を調整するときには、求めた関数に各測定点における必要な温度変化量を投入して各分割領域の出力変化量を算定し、ハロゲン加熱部４の出力制御を行う。このようにすれば、より高い精度にて半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一することが可能となる。
【００８０】
集約すれば、本発明に係る技術は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の温度計を設ける場合に適用可能である。ｎ個の温度計を設けた場合、熱源であるハロゲン加熱部４をｎ分割し、各分割領域の出力の組み合わせをｎ水準以上変化させたときに、それぞれの水準にてｎ個の温度計によって半導体ウェハーＷの異なる部位の温度を測定して各部位の温度変化を求める。そして、その測定結果に基づいて、次の式（５）に示すように、ｎ個の各分割領域の出力変化をｎ個の温度計のそれぞれが測定する半導体ウェハーＷの部位の温度変化の関数として求める。
【００８１】
【数５】
0006618336.tif 000006
【００８２】
このようにして関数が求められれば、当該関数に基づいて、ｎ個の温度計のそれぞれが測定する半導体ウェハーＷの部位に要求される温度変化量から各分割領域の出力変化量を算定し、各分割領域の出力変化を制御する。このようにしても、無駄なダミーウェハーの消耗を抑制しつつ、簡便に半導体ウェハーＷの面内温度分布を調整することができる。
【００８３】
より多くの温度計を設けて測定点を増やすほど、面内温度分布の調整の精度を高めることができるものの、チャンバー６内に多数の温度計を設置しなければならず、演算処理も煩雑化する。よって、必要な調整精度と利便性とのバランスを考慮して、温度計の設置数を決定するのが望ましい。
【００８４】
また、上記実施形態においては、放射温度計１２０，１３０によって半導体ウェハーＷの温度を非接触で測定していたが、これに限定されるものではなく、例えば熱電対を使用した接触式温度計によって半導体ウェハーＷの温度を測定するようにしても良い。
【００８５】
また、上記実施形態においては、４０本のハロゲンランプＨＬのそれぞれの発光出力が個別に制御可能であったが、少なくともハロゲン加熱部４を分割した各分割領域の単位で個別に制御可能であれば良い。
【００８６】
また、放射温度計が石英を透過する波長域にて測定可能であれば、サセプター７４に赤外光を通過させるための開口部７８や切り欠き部７７を設けなくても良い。
【００８７】
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。
【００８８】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱後に半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する熱処理装置１にて本発明に係る温度分布調整方法を実施していたが、本発明に係る技術はハロゲンランプのみによって半導体ウェハーＷを加熱する装置（例えば、スパイクアニール装置）に適用しても良い。
【符号の説明】
【００８９】
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
４０ａ，４０ｂ  分割領域
４５  電力供給源
６５  熱処理空間
７４  サセプター
１２０，１３０  放射温度計
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】
0006618336.tif 000007
【図２】
0006618336.tif 000008
【図３】
0006618336.tif 000009
【図４】
0006618336.tif 000010
【図５】
0006618336.tif 000011
【図６】
0006618336.tif 000012
【図７】
0006618336.tif 000013
【図８】
0006618336.tif 000014
【図９】
0006618336.tif 000015