(57)【要約】【課題】フラッシュランプを使用した熱処理装置であっても容易に照射強度を調節することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】複数のフラッシュランプ６９を備える光源５から閃光を照射することによって、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷに対するフラッシュ加熱を行う。このときの半導体ウェハーＷを保持する熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の照射距離は予め定められた照射強度が得られるように調整される。また、熱拡散板７３および加熱プレート７４を昇降させることによってそれらと光源５との間の照射距離を変更或いは補正することもできる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して閃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、
複数のフラッシュランプを有する光源と、
基板を保持するとともに、該基板の予備加熱を行うアシスト加熱機構を備える保持手段と、
前記光源から閃光を照射するときの基板を保持している前記保持手段と前記光源との間の照射距離を調整する調整手段と、
を備え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、
前記調整手段は、基板を保持している前記保持手段の位置を調整することを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の熱処理装置において、
前記調整手段は、前記光源の位置を調整することを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光源から閃光を照射したときの当該基板表面の照射強度と前記照射距離とを対応付けた相関テーブルを保持するテーブル保持手段をさらに備え、
前記調整手段は予め定められた照射強度に相当する照射距離を前記相関テーブルから求め、基板を保持した前記保持手段と前記光源との間の距離が当該照射距離となるようにすることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の熱処理装置において、
照射距離の補正量の入力を受け付ける入力手段をさらに備え、
前記調整手段は、基板を保持した前記保持手段と前記光源との間の距離が前記相関テーブルから求められた照射距離に前記入力手段から入力された補正量を加算した距離となるようにすることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に閃光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置等の熱処理装置が使用されている。このような熱処理装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する熱処理装置を使用して半導体ウェハーのイオン活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまる、すなわち、熱によりイオンが拡散してしまうという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、半導体ウェハーの表面にイオンを高濃度で注入しても、注入後のイオンが拡散してしまうことから、イオンを必要以上に注入しなければならないという問題が生じていた。
【０００４】
上述した問題を解決するため、キセノンフラッシュランプ等を使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオン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（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている。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、イオンが拡散するための十分な時間がないため、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルをなまらせることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなキセノンフラッシュランプを使用する熱処理装置においても、従来のランプアニール装置と同様に、プロセスにおける最適条件を得るためにプロセス条件を変える必要がある。光照射による熱処理装置の場合、最も重要なプロセス条件の１つは照射強度である。従来のハロゲンランプを使用したランプアニール装置の場合、ランプに供給する電力を制御することによって照射強度を比較的容易に調節することができた。
【０００６】
しかしながら、キセノンフラッシュランプを使用する熱処理装置の場合は、ランプに印加する主放電電圧を変化させて照射強度を調節する手法には種々のデメリットが伴う。具体的には、キセノンフラッシュランプに印加する主放電電圧を変化させると発光量−時間の波形が変化するとともに、放電電圧の変化に起因してスペクトル分布も異なってくるという現象が生じる。すなわち、ランプに印加する主放電電圧を単純に変化させるだけでは照射強度のみではなく閃光の光学特性も異なるものとなり、その結果照射強度とウェハー温度との相関が崩れて温度制御が極めて困難になっていたのである。
【０００７】
また、キセノンフラッシュランプに印加する主放電電圧を変化させるとランプの劣化特性も変わるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュランプを使用した熱処理装置であっても容易に照射強度を調節することができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して閃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、複数のフラッシュランプを有する光源と、基板を保持するとともに、該基板の予備加熱を行うアシスト加熱機構を備える保持手段と、前記光源から閃光を照射するときの基板を保持している前記保持手段と前記光源との間の照射距離を調整する調整手段と、を備えている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明にかかる熱処理装置において、前記調整手段に、基板を保持している前記保持手段の位置を調整させている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明にかかる熱処理装置において、前記調整手段に、前記光源の位置を調整させている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記光源から閃光を照射したときの当該基板表面の照射強度と前記照射距離とを対応付けた相関テーブルを保持するテーブル保持手段をさらに備え、前記調整手段に予め定められた照射強度に相当する照射距離を前記相関テーブルから求め、基板を保持した前記保持手段と前記光源との間の距離が当該照射距離となるようにさせている。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明にかかる熱処理装置において、照射距離の補正量の入力を受け付ける入力手段をさらに備え、前記調整手段に、基板を保持した前記保持手段と前記光源との間の距離が前記相関テーブルから求められた照射距離に前記入力手段から入力された補正量を加算した距離となるようにさせている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
＜１．第１実施形態＞
図１および図２は本発明にかかる熱処理装置の第１実施形態を示す側断面図である。この熱処理装置は、キセノンフラッシュランプからの閃光によって半導体ウェハー等の基板の熱処理を行う装置である。
【００１６】
この熱処理装置は、透光板６１、底板６２および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収納して熱処理するためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されており、光源５から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述する熱拡散板７３および加熱プレート７４を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。
【００１７】
また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が解放された状態で、図示しない搬送ロボットによりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ６８により開口部６６が閉鎖される。
【００１８】
チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては２７本）のキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）と、リフレクタ７１とを備える。複数のフラッシュランプ６９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水平方向に沿うようにして互いに平行に列設されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を被うように配設されている。
【００１９】
このキセノンフラッシュランプ６９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ガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回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、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、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め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１０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、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。
【００２０】
光源５と透光板６１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用される。
【００２１】
フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。また、フラッシュランプ６９から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ７１によって反射されてから光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。
【００２２】
チャンバー６５内には、加熱プレート７４と熱拡散板７３とが設けられている。熱拡散板７３は加熱プレート７４の上面に貼着されている。また、熱拡散板７３の表面には、半導体ウェハーＷの位置ずれ防止ピン７５が付設されている。
【００２３】
加熱プレート７４は、半導体ウェハーＷを予備加熱（アシスト加熱）するためのものである。この加熱プレート７４は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に予備加熱するためのものである。この熱拡散板７３の材質としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３：酸化アルミニウム）や石英等の比較的熱伝導率が小さいものが採用される。
【００２４】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００２５】
すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。
【００２６】
図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、熱拡散板７３および加熱プレート７４が下降した位置である。この状態においては、支持ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板７３の表面より上方に突出する。
【００２７】
一方、図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、熱拡散板７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１の搬入・搬出位置から図２の熱処理位置に上昇する過程において、支持ピン７０に載置された半導体ウェハーＷは熱拡散板７３によって受け取られ、その下面を熱拡散板７３の表面に支持されて上昇し、チャンバー６５内の透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持される。逆に、熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置から搬入・搬出位置に下降する過程においては、熱拡散板７３に支持された半導体ウェハーＷは支持ピン７０に受け渡される。
【００２８】
半導体ウェハーＷを支持する熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときの熱拡散板７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能となっているのであるが、その調整についてはさらに後述する。
【００２９】
また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、熱拡散板７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
【００３０】
チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には、開閉弁８０に連通接続された導入路７８が形成されている。この導入路７８は、チャンバー６５内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを導入するためのものである。一方、側板６４における開口部６６には、開閉弁８１に連通接続された排出路７９が形成されている。この排出路７９は、チャンバー６５内の気体を排出するためのものであり、開閉弁８１を介して図示しない排気手段と接続されている。
【００３１】
また、上記熱処理装置は、モータ４０等の各機構部を制御するためのコントローラ１０を備えている。図３は、コントローラ１０の構成を示すブロック図である。コントローラ１０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、コントローラ１０は、各種演算処理を行うＣＰＵ１１、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ＲＯＭ１２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ１３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１４をバスライン１９に接続して構成されている。
【００３２】
また、バスライン１９には、熱処理装置のモータ４０およびセンサ２５が電気的に接続されている。センサ２５は、熱拡散板７３とフラッシュランプ６９との間の距離を測定する測距手段であり、第１実施形態では例えばモータ４０の回転量を検出するエンコーダを採用している。コントローラ１０のＣＰＵ１１は、センサ２５の検出結果に基づいて熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離が所定値となるようにモータ４０を制御することができる。
【００３３】
さらに、バスライン１９には、表示部２１および入力部２２が電気的に接続されている。表示部２１は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部２２は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部２１に表示された内容を確認しつつ入力部２２からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部２１と入力部２２とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。
【００３４】
次に、本発明にかかる熱処理装置による半導体ウェハーＷの熱処理動作について説明する。この熱処理装置において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。
【００３５】
この熱処理装置においては、熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、図示しない搬送ロボットにより開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウェハーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される。しかる後、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。
【００３６】
このときにコントローラ１０のＣＰＵ１１は、半導体ウェハーＷを保持する熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離を予め定められた照射強度が得られるように調整する。具体的には以下のようにして行う。まず、予め実験またはシミュレーションによって光源５から閃光を照射したときの半導体ウェハーＷ表面の照射強度と照射距離との相関関係を求めておく。照射距離とは光源５から閃光を照射するときの半導体ウェハーＷを保持している熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離である。その照射距離と当該半導体ウェハーＷ（熱拡散板７３および加熱プレート７４によって保持されている半導体ウェハーＷ）の表面の照射強度との相関関係を実験的に求めて相関テーブルを作成する。
【００３７】
図４は、半導体ウェハーＷ表面の照射強度と照射距離との相関関係を表す相関テーブルの一例を示す図である。照射距離が長くなるにしたがって半導体ウェハーＷの表面の照射強度が低くなる。
【００３８】
図４の如き相関テーブルはルックアップテーブルＬＵＴとして磁気ディスク１４に格納される（図３）。そして、ＣＰＵ１１は、ルックアップテーブルＬＵＴを参照して予め定められた照射強度に相当する照射距離を求め、半導体ウェハーＷを保持した熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離が当該照射距離となるようにモータ４０を制御する。なお、「予め定められた照射強度」は処理対象となる半導体ウェハーＷについてのレシピに記述しておいても良いし、装置のオペレータが処理の都度入力部２２から入力するようにしても良い。例えば、オペレータが処理に必要な照射強度をＬ１と入力したとすると、ＣＰＵ１１は照射強度Ｌ１に相当する照射距離Ｈ１をルックアップテーブルＬＵＴから求め、半導体ウェハーＷを保持した熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離が照射距離Ｈ１となるようにモータ４０を制御する。
【００３９】
このようにして半導体ウェハーＷが熱処理位置まで上昇されると、開閉弁８０および開閉弁８１を開いてチャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する。また、熱拡散板７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にある熱拡散板７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する。
【００４０】
この状態においては、半導体ウェハーＷは熱拡散板７３により継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する。
【００４１】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。
【００４２】
やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００４３】
このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面の照射強度は瞬間的にＬ１となり、その表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。従って、イオン活性化に必要な温度Ｔ２が得られる照射強度Ｌ１を入力部２２から入力またはレシピに設定しておけば良いのである。
【００４４】
フラッシュ加熱時、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの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１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。
【００４５】
また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【００４６】
また、加熱プレート７４が半導体ウェハーＷとともに上昇されるので、照射距離の調整にかかわらず予備加熱は支障なく行なわれる。
【００４７】
フラッシュ加熱工程が終了した後に、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放される。そして、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷが図示しない搬送ロボットにより搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。
【００４８】
このような熱処理装置において、処理温度を変更したいとき、つまり照射強度を変えたいときには入力部２２から新たな照射強度を入力する。例えば、レシピでは照射強度Ｌ１と設定されていた半導体ウェハーＷの照射強度をＬ２にしたいときには、オペレータが入力部２２から新たな照射強度Ｌ２を入力する。すると、ＣＰＵ１１は新たな照射強度Ｌ２に相当する照射距離Ｈ２をルックアップテーブルＬＵＴから求め、半導体ウェハーＷを保持した熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離が照射距離Ｈ１から照射距離Ｈ２となるようにモータ４０を制御する。このようにして、光源５から閃光を照射するときの半導体ウェハーＷを保持している熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の照射距離を調整、つまり変更するのである。
【００４９】
また、フラッシュランプ６９の劣化等によって半導体ウェハーＷ表面の照射強度と照射距離との相関関係自体が変化してしまう場合もある。このような場合は、ルックアップテーブルＬＵＴに従った照射距離の調整がなされた後に、オペレータが入力部２２から照射距離の補正量を入力する。例えば、フラッシュランプ６９の劣化して照度が低下しているような場合は、照射距離を短くするような補正量を入力する。すると、ＣＰＵ１１は、半導体ウェハーＷを保持した熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離がルックアップテーブルＬＵＴから求められた照射距離にその補正量を加算した距離となるようにモータ４０を制御する。このようにして、フラッシュランプ６９の劣化等の装置状態の変化を補償するための照射距離の調整、つまり補正を行う。
【００５０】
以上のようにすれば、フラッシュランプ６９に印加する主放電電圧を一定にしたまま、照射距離を調整することによって照射強度を調節することができるため、フラッシュランプ６９から照射される光の光学特性を異ならせることなく容易に照射強度を調節することができる。
【００５１】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態においては、半導体ウェハーＷを保持している熱拡散板７３および加熱プレート７４の位置を調整することにより照射距離を調整していたが、第２実施形態においては、光源５の位置を調整することにより照射距離を調整する構成となっている。図５は、本発明にかかる熱処理装置の第２実施形態を示す側断面図である。なお、上述した第１実施形態の熱処理装置と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５２】
第２実施形態の熱処理装置においては、フラッシュランプ６９およびリフレクタ７１を収納するケーシング５１が、一対のモータ５２により回転するボールネジ５３の駆動を受けて昇降する構成となっている。熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離はモータ５２の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能となっている。
【００５３】
また、センサ５５は、熱拡散板７３とフラッシュランプ６９との間の距離を測定する測距手段であり、第２実施形態ではモータ５２の回転量を検出するエンコーダを採用している。モータ５２およびセンサ５５はコントローラ１０のバスライン１９に電気的に接続されている。これにより、コントローラ１０のＣＰＵ１１は、センサ５５の検出結果に基づいて熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離が所定値となるようにモータ５２を制御することができる。
【００５４】
第２実施形態の熱処理装置による半導体ウェハーＷの熱処理動作については第１実施形態と同じである。そして、コントローラ１０のＣＰＵ１１は、半導体ウェハーＷを保持する熱拡散板７３および加熱プレート７４と光源５との間の距離を予め定められた照射強度が得られるようにモータ５２を制御して調整する。また、照射強度を変更したい場合や補正量を入力する場合についても第１実施形態と同じである。
【００５５】
この第２実施形態においても第１実施形態と同様に、フラッシュランプ６９に印加する主放電電圧を一定にしたまま、照射距離を調整することによって照射強度を調節することができるため、フラッシュランプ６９から照射される光の光学特性を異ならせることなく容易に照射強度を調節することができる。
【００５６】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態においては、モータ４０により熱拡散板７３および加熱プレート７４を昇降させるまたはモータ５２により光源５を昇降させるようにしていたが、熱拡散板７３および加熱プレート７４並びに光源５の双方を同時に昇降させる構成としても良い。すなわち、半導体ウェハーＷを保持する保持手段と光源との距離を相対的に調整する構成であれば良い。
【００５７】
また、センサ２５，５５としてエンコーダを採用するのに代えて、熱拡散板７３と光源５との間の距離を直接測定する光学センサを採用するようにしても良い。
【００５８】
また、上記各実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる熱処理装置による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い。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる熱処理装置による処理を行っても良い。一例として、ＣＶＤ法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる熱処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。
【００５９】
また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のＴＦＴ基板に対して本発明にかかる熱処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、光源から閃光を照射するときの基板を保持している保持手段と光源との間の照射距離を調整するため、フラッシュランプに印加する放電電圧を一定にしたまま照射距離を調整することによって照射強度を調節することができ、フラッシュランプを使用した熱処理装置であっても容易に照射強度を調節することができる。
【００６１】
また、請求項２の発明によれば、基板を保持している保持手段の位置を調整するため、容易に照射距離を調整することができる。
【００６２】
また、請求項３の発明によれば、光源の位置を調整するため、容易に照射距離を調整することができる。
【００６３】
また、請求項４の発明によれば、予め定められた照射強度に相当する照射距離を相関テーブルから求め、基板を保持した保持手段と光源との間の距離が当該照射距離となるようにするため、容易かつ確実に照射距離を調整して照射強度を調節することができる。
【００６４】
また、請求項５の発明によれば、基板を保持した保持手段と光源との間の距離が相関テーブルから求められた照射距離に入力手段から入力された補正量を加算した距離となるようにしているため、装置状態の変化を補償するための照射距離の調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱処理装置の第１実施形態を示す側断面図である。
【図２】本発明にかかる熱処理装置の第１実施形態を示す側断面図である。
【図３】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図４】半導体ウェハー表面の照射強度と照射距離との相関関係を表す相関テーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明にかかる熱処理装置の第２実施形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
５　光源
１０　コントローラ
１１　ＣＰＵ
１４　磁気ディスク
２１　表示部
２２　入力部
２５，５５　センサ
６１　透光板
４０，５２　モータ
６５　チャンバー
６９　フラッシュランプ
７１　リフレクタ
７３　熱拡散板
７４　加熱プレート
ＬＵＴ　ルックアップテーブル
Ｗ　半導体ウェハー
【図１】
2004055821.tif 000003
【図２】
2004055821.tif 000004
【図３】
2004055821.tif 000005
【図４】
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【図５】
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