(57)【要約】【課題】ランプの劣化を確実かつ簡便に検出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はリフレクタ７１に覆われている。リフレクタ７１には、各フラッシュランプ６９の直上部分に光ファイバー２０が取り付けられている。フラッシュランプ６９から半導体ウェハーに向けて閃光を出射するときに、光ファイバー２０によって出射光の一部を導き、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度をＣＣＤ２５によって計測している。そして、その計測結果に基づいてコンピュータ１０が複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの発光状態を検出している。このときに、半導体ウェハーへの照射状態が所定の基準を満足するときの標準発光強度と、実際の処理時の発光強度とを比較して複数のフラッシュランプ６９の発光状態を検出している。【選択図】　　　　図３
2004104071.tif 000002
【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、
フラッシュランプを有する光源と、
基板を保持する保持手段と、
前記光源から前記保持手段に保持された基板に向けて光を出射するときに、前記フラッシュランプから出射される光の強度を計測する光強度計測手段と、
前記光強度計測手段による計測結果に基づいて、前記フラッシュランプの発光状態を検出する発光状態検出手段と、
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、
前記保持手段に保持された基板への照射状態が所定の基準を満足するときの前記フラッシュランプから出射される光の強度を標準発光強度とし、
前記発光状態検出手段は、前記光強度計測手段による計測結果と前記標準発光強度とを比較して前記フラッシュランプの発光状態を検出す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、
前記フラッシュランプは長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、
前記光強度計測手段は、前記フラッシュランプの両端部を含む複数箇所から出射される光の強度を計測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、
前記光源は、複数のフラッシュランプを有し、
前記光強度計測手段は、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射される光の強度を計測し、
前記発光状態検出手段は、前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態を検出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、
前記発光状態検出手段によって検出された前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態のうち少なくとも一部に所定の基準を満足しないものが生じたときに所定の異常対応処理を行う異常対応手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の熱処理装置において、
前記発光状態検出手段は、処理対象となる基板に光照射を行うごとに、前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態を検出することを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光強度計測手段は、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射される光を導く複数の光ファイバーと、前記複数の光ファイバーによって導かれた光を受光する単一の受光素子とを含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
基板に対して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、
複数のランプを有する光源と、
基板を保持する保持手段と、
前記複数のランプのそれぞれにおける複数箇所から出射される光の強度を計測する光強度計測手段と、
前記光強度計測手段による計測結果に基づいて、前記複数のランプのそれぞれの発光状態を検出する発光状態検出手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された基板への照射状態が所定の基準を満足するときの前記複数のランプのそれぞれから出射される光の強度を標準発光強度とし、
前記発光状態検出手段は、前記光強度計測手段による計測結果と前記標準発光強度とを比較して前記複数のランプのそれぞれの発光状態を検出することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の熱処理装置において、
前記発光状態検出手段によって検出された前記複数のランプのそれぞれの発光状態のうち少なくとも一部に所定の基準を満足しないものが生じたときに所定の異常対応処理を行う異常対応手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光強度計測手段は、前記複数のランプのそれぞれから出射される光を導く複数の光ファイバーと、前記複数の光ファイバーによって導かれた光を受光する単一の受光素子とを含む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。また、このような光照射を利用した熱処理装置には、光センサによってランプの劣化を監視しているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【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（例えば、特許文献２，３参照）。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】
【特許文献１】
特開平１１−１３５４４９号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１６９１２５号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１６６２１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなキセノンフラッシュランプを複数配列したランプユニットの管理を全く行わないと、それらのうちの１本が劣化を起こしたとしてもランプシステムの全体としてそれを検出することができず、劣化したランプ直下の光量が低下したまま半導体ウェハーの処理が続行されることとなる。その結果、面内の一部に処理異常が生じている半導体ウェハーが多量に生産されるという問題が生じることとなる。
【０００７】
このため、キセノンフラッシュランプの管理が重要となるのであるが、キセノンフラッシュランプは電荷蓄積したコンデンサのエネルギーを一瞬で放電して閃光を放つものであるため、制御という概念が無く、ランプ管理自体が非常に困難であり、その手法が問題となっていた。
【０００８】
キセノンフラッシュランプの管理手法として従来より多く用いられてきたのが処理済のウェハーを定期的にサンプリングして検査する間接管理方法である。具体的には、数ロットに１枚程度の処理済ウェハーを抜き出して表面のシート抵抗を計測することによって適切な熱処理がなされたか否かを検査するのである。しかしながら、この手法では、検査の結果異常が認められたとしても、検査間に処理された多くの半導体ウェハーにも処理異常が生じている可能性が高く、リスクが大きい。
【０００９】
また、閃光照射時の電流特性を監視することによってフラッシュランプの異常を検出するという手法も提案されている。しかし、フラッシュランプの劣化の要因には、電極のスパッタに起因したガラス管の黒化など種々のものがあり、電流特性を監視してもこのような現象によるフラッシュランプの劣化までは検知することができない。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ランプの劣化を確実かつ簡便に検出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。
【００１１】
【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、フラッシュランプを有する光源と、基板を保持する保持手段と、前記光源から前記保持手段に保持された基板に向けて光を出射するときに、前記フラッシュランプから出射される光の強度を計測する光強度計測手段と、前記光強度計測手段による計測結果に基づいて、前記フラッシュランプの発光状態を検出する発光状態検出手段と、を備える。
【００１２】
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、前記保持手段に保持された基板への照射状態が所定の基準を満足するときの前記フラッシュランプから出射される光の強度を標準発光強度とし、前記発光状態検出手段に、前記光強度計測手段による計測結果と前記標準発光強度とを比較して前記フラッシュランプの発光状態を検出させている。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明にかかる熱処理装置において、前記フラッシュランプを長尺の円筒形状を有する棒状ランプとし、前記光強度計測手段に、前記フラッシュランプの両端部を含む複数箇所から出射される光の強度を計測させている。
【００１４】
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、前記光源に複数のフラッシュランプを有させ、前記光強度計測手段に、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射される光の強度を計測させ、前記発光状態検出手段に、前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態を検出させている。
【００１５】
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、前記発光状態検出手段によって検出された前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態のうち少なくとも一部に所定の基準を満足しないものが生じたときに所定の異常対応処理を行う異常対応手段をさらに備える。
【００１６】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明にかかる熱処理装置において、前記発光状態検出手段に、処理対象となる基板に光照射を行うごとに、前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態を検出させている。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項４から請求項６のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記光強度計測手段に、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射される光を導く複数の光ファイバーと、前記複数の光ファイバーによって導かれた光を受光する単一の受光素子とを含ませている。
【００１８】
また、請求項８の発明は、基板に対して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、複数のランプを有する光源と、基板を保持する保持手段と、前記複数のランプのそれぞれにおける複数箇所から出射される光の強度を計測する光強度計測手段と、前記光強度計測手段による計測結果に基づいて、前記複数のランプのそれぞれの発光状態を検出する発光状態検出手段と、を備える。
【００１９】
また、請求項９の発明は、請求項８の発明にかかる熱処理装置において、前記保持手段に保持された基板への照射状態が所定の基準を満足するときの前記複数のランプのそれぞれから出射される光の強度を標準発光強度とし、前記発光状態検出手段に、前記光強度計測手段による計測結果と前記標準発光強度とを比較して前記複数のランプのそれぞれの発光状態を検出させている。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明にかかる熱処理装置において、前記発光状態検出手段によって検出された前記複数のランプのそれぞれの発光状態のうち少なくとも一部に所定の基準を満足しないものが生じたときに所定の異常対応処理を行う異常対応手段をさらに備える。
【００２１】
また、請求項１１の発明は、請求項８から請求項１０のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記光強度計測手段に、前記複数のランプのそれぞれから出射される光を導く複数の光ファイバーと、前記複数の光ファイバーによって導かれた光を受光する単一の受光素子とを含ませている。
【００２２】
【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。
【００２３】
＜１．熱処理装置の全体構成＞
図１および図２は本発明にかかる熱処理装置の構成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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。本実施形態では、熱処理装置にフラッシュランプ６９から出射される光の強度を計測する機構（図１および図２では図示の便宜上省略）を設けているのであるがそれについてはさらに後述する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜２．光強度監視機構＞
上述したように、この熱処理装置にはフラッシュランプ６９から出射される光の強度を計測する機構が設けられている。図３は、光強度計測機構の概略構成を示す図である。この光強度計測機構は、主としてフラッシュランプ６９から出射された光を導く複数の光ファイバー２０と、受光した光の強度を電気信号として出力するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）２５と、ＣＣＤ２５から出力された電気信号を解析するコンピュータ１０とにより構成される。
【００４０】
各光ファイバー２０の一端部はリフレクタ７１に固設されている。図５はフラッシュランプ６９に対する光ファイバー２０の配設状態を示す図である。また、図６はリフレクタ７１への光ファイバー２０の取付態様を示す拡大図である。図５に示すように、本実施形態では１本のフラッシュランプ６９に対して３本の光ファイバー２０を配設している。すなわち、フラッシュランプ６９は長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、光ファイバー２０の端面が各フラッシュランプ６９の中央部および両端部のそれぞれに対向するように構成されている。従って、光源５に２７本のフラッシュランプ６９が設けられているとすると、リフレクタ７１には計８１本の光ファイバー２０が取り付けられることとなる。具体的な取付態様は図６に示すように、リフレクタ７１におけるフラッシュランプ６９の直上部分に光ファイバー２０の径よりも若干大きな穴を穿設し、その穴に光ファイバー２０の一端部を挿通させた状態にて取付治具２１により光ファイバー２０を固定する。光ファイバー２０の材質は石英製であり、フラッシュランプ６９からの強烈なフラッシュ光に対しても耐性を備えている。
【００４１】
図５および図６に示すようにして複数の、例えば８１本の光ファイバー２０をリフレクタ７１に取り付けることにより、それら光ファイバー２０の端面が２７本のフラッシュランプ６９の中央部および両端部に対向する。そしてこの状態でフラッシュランプ６９が閃光を出射すると、出射された光は各光ファイバー２０の端面に入射して該光ファイバー２０によって導かれることとなる。
【００４２】
一方、各光ファイバー２０の他端部はファイバー固定治具２２に固設されている。複数の光ファイバー２０のファイバー固定治具２２への接続態様（配列）はＣＣＤ２５の形状に応じて任意のものとすれば良い。例えば、８１本の光ファイバー２０を一列に並べても良いし、矩形状に配列して並べても良い。本実施形態では、フラッシュランプ６９の中央部、一端部および他端部のそれぞれに対向する光ファイバー２０を２７本ずつ３列に並べてファイバー固定治具２２に固設している。なお、フラッシュランプ６９に対向する一端面から入射して光ファイバー２０内を導かれた光がその他端面からファイバー固定治具２２に遮られることなく出射されることは勿論である。
【００４３】
ファイバー固定治具２２にはフィルター２３が貼設されている。フィルター２３としては、その目的に応じて種々のものを採用することができる。例えば、光ファイバー２０から出射される光が強すぎる場合にはＮＤフィルター、所定のスペクトルに絞りたい場合にはバンドパスフィルターを採用すれば良い。例えば、フラッシュ加熱に大きく寄与する紫外線側のスペクトルに限ってモニタを行いたい場合には、紫外線側スペクトルに絞るバンドパスフィルターを採用する。また、フィルター２３として蛍光塗料を塗布したフィルター等を採用することができる。さらに、フィルター２３の代わりに光拡散板を使用するようにしても良い。
【００４４】
ＣＣＤ２５は、フォトダイオードを平面状に並べたものであり、蓄積された入射光に比例した電気量を取り出す受光素子である。ＣＣＤ２５はファイバー固定治具２２に対向配置されており、８１本の光ファイバー２０から出射されてフィルター２３を透過した光を単一のＣＣＤ２５にて受光することができる。なお、ＣＣＤ２５に代わる受光素子としてＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等を採用するようにしても良い。また、フィルター２３とＣＣＤ２５との間にレンズ結合系を配置するようにしても良い。
【００４５】
ＣＣＤ制御回路２７は、ＣＣＤ２５に蓄積された電荷の読み出しを制御する回路である。ＣＣＤ制御回路２７によってＣＣＤ２５から読み出された電気信号はコンピュータ１０に伝達される。コンピュータ１０は熱処理装置に付設されているものであり、そ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。
【００４６】
図４は、コンピュータ１０の構成を示すブロック図である。コンピュータ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。また、バスライン１９にはＡ／Ｄコンバータ１５が接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１５は、ＣＣＤ制御回路２７によってＣＣＤ２５から読み出されたアナログの電気信号をデジタルに変換する回路である。
【００４７】
さらに、バスライン１９には、表示部１６および入力部１７が電気的に接続されている。表示部１６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１７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１６に表示された内容を確認しつつ入力部１７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１６と入力部１７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。
【００４８】
以上のような構成により、本実施形態ではフラッシュランプ６９から出射される光を光ファイバー２０によって導き、その光強度をＣＣＤ２５により計測し、得られた計測結果をコンピュータ１０により解析することができる。
【００４９】
＜３．熱処理動作＞
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。
【００５０】
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。また、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
このとき、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
＜４．光強度監視動作＞
以上のような一連の熱処理工程において、本実施形態ではフラッシュランプ６９から出射される光の強度を監視している。以下その光強度監視動作について説明する。
【００６０】
上述したフラッシュ加熱時にフラッシュランプ６９から閃光が出射されると、その光の一部が光ファイバー２０によって受光される。このときに、各フラッシュランプ６９の中央部および両端部のそれぞれに光ファイバー２０の端面が対向しているため、各フラッシュランプ６９の中央部および両端部それぞれの箇所から出射された光が個別に受光されることとなる。受光された光は光ファイバー２０によって導かれて出射され、フィルター２３を通過してＣＣＤ２５により受光される。
【００６１】
図７は、フラッシュランプ６９から閃光が出射されたときのフィルター２３の出射面のイメージを示す図である。同図は、各フラッシュランプ６９の中央部に対向配置された光ファイバー２０によって導かれた光がフィルター２３を通過するときのイメージを示している。図７中の１つの円はあるフラッシュランプ６９から出射されて光ファイバー２０によって導かれた光がフィルター２３を通過するときのイメージである。このように、各フラッシュランプ６９の中央部から出射された光が個別にフィルター２３を通過する。そして、ＣＣＤ２５は図７のラインＣ１上の光量を計測して電気信号に変換し、その電気信号がコンピュータ１０に伝達される。
【００６２】
図８および図９は、ＣＣＤ２５から出力された電気信号の波形の例を示す図である。図８および図９において、横軸はＣＣＤ２５のセル位置を示し、縦軸はＣＣＤ２５から出力された電気信号の強度を示している。また、図中Ｐ１〜Ｐ６は、各光ファイバー２０から出射された光（正確には当該光ファイバー２０が対向するフラッシュランプ６９の所定部位から出射された光）の中心に位置するセル位置、具体的には図７の円形のイメージの中心に位置するセル位置を示している。ここで、セル位置Ｐ１はフラッシュランプ６９ａの中央部から出射された光の中心に位置するセル位置である。同様に、セル位置Ｐ２はフラッシュランプ６９ｂの中央部、セル位置Ｐ３はフラッシュランプ６９ｃの中央部、セル位置Ｐ４はフラッシュランプ６９ｄの中央部、セル位置Ｐ５はフラッシュランプ６９ｅの中央部、セル位置Ｐ６はフラッシュランプ６９ｆの中央部から出射された光の中心に位置するセル位置である。すなわち、単一のＣＣＤ２５によって複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を計測するのである。なお、フラッシュランプ６９ａ〜フラッシュランプ６９ｆは光源５に設けられた２７本のフラッシュランプ６９のうちの１本である（以降、特に区別を必要としないときは単にフラッシュランプ６９とする）。
【００６３】
図８に示す波形Ｆ（ｘ）は、チャンバー６５内にて熱拡散板７３および加熱プレート７４によって熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷへの照射状態が所定の基準を満足するときの複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を示している。「照射状態が所定の基準を満足するとき」とは、例えば半導体ウェハーＷ上の照度のバラツキが所定の範囲内に収まっているときである。このような状態は、熱処理装置の設置時やメンテナンス時等に各フラッシュランプ６９の調整等が行われることにより実現される。そして、メンテナンス完了時等に上述した「照射状態が所定の基準を満足するとき」の複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度が予め測定され、コンピュータ１０は、その光強度を示す波形Ｆ（ｘ）を磁気ディスク１４に格納しておく。
【００６４】
なお、半導体ウェハーＷへの照射状態が所定の基準を満足するときに、各フラッシュランプ６９から出射される光の強度自体は必ずしも均一にならなくて良い。すなわち、図８の波形Ｆ（ｘ）に示すように、フラッシュランプ６９ａ〜フラッシュランプ６９ｆから出射される光の強度がばらついていたとしても、結果として半導体ウェハーＷ上の照度のバラツキが所定の範囲内に収まっていれば良く、そのときのフラッシュランプ６９から出射される光の強度を示す波形Ｆ（ｘ）が標準発光強度としてコンピュータ１０に予め記憶されるのである。
【００６５】
一方、図９に示す波形Ｇ（ｘ）は、実際に処理対象となるある半導体ウェハーＷへのフラッシュ加熱を行うときの複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を示している。フラッシュ加熱を行うときには必ずフラッシュランプ６９が発光し、その都度フラッシュランプ６９から出射された光がＣＣＤ２５によって受光され、波形Ｇ（ｘ）が得られるのである。すなわち、処理対象となる半導体ウェハーＷに光照射を行うごとに、２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を示す波形Ｇ（ｘ）が取得されるのである。
【００６６】
そして、コンピュータ１０のＣＰＵ１１は、波形Ｇ（ｘ）が得られるごとに標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）と波形Ｇ（ｘ）とを比較して２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれの発光状態を検出するのである。具体的には、ＣＰＵ１１がＧ（ｘ）／Ｆ（ｘ）の演算を実行する。このことは、標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）による正規化を行うことを意味している。
【００６７】
図１０は、図９に示す波形Ｇ（ｘ）に対する図８に示す標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）の強度比を示す図である。同図に示すように、セル位置Ｐ１およびセル位置Ｐ５における波形Ｇ（ｘ）の強度が標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）よりも低下している。このことはフラッシュランプ６９ａ，６９ｅから出射される光の強度が波形Ｆｎを取得したときよりも低下していること、つまりフラッシュランプ６９ａ，６９ｅの劣化を意味している。特に、セル位置Ｐ１における強度比が大きく低下しており、フラッシュランプ６９ａの劣化の程度が大きいことが明らかである。
【００６８】
本実施形態では、ＣＰＵ１１が光源５に設けられた２７本のフラッシュランプ６９のうちの少なくとも１本についての図１０に示す強度比が０．９８以下となったか否かを判断し、０．９８以下となった時点で当該フラッシュランプ６９が劣化している旨の警告を発する。警告としては、例えばＣＰＵ１１が表示部１６に警告メッセージを表示するようにすれば良い。
【００６９】
また、ＣＰＵ１１が光源５に設けられた２７本のフラッシュランプ６９のうちの少なくとも１本についての図１０に示す強度比が０．９５以下となったか否かを判断し、０．９５以下となった時点で熱処理装置を停止する。上記の例では、フラッシュランプ６９ａについての強度比が０．９５以下となっているため、ＣＰＵ１１はフラッシュランプ６９ａの劣化の程度が激しいと判断して熱処理装置を停止する。また、仮にフラッシュランプ６９ａについての強度比が正常であったとしても、フラッシュランプ６９ｅについての強度比が０．９８以下となっているときには、ＣＰＵ１１はフラッシュランプ６９ｅの劣化が進行していると判断して表示部１６に警告メッセージを表示する。
【００７０】
なお、図１０に示す強度比がどの程度まで低下した時点で異常対応処理を行うかは、予め実験等によって強度比がどの程度まで低下した時点で半導体ウェハーＷ上の照度分布の均一性が損なわれるかを調査した上で設定しておけば良い。
【００７１】
熱処理装置が停止したときにはフラッシュランプ６９の交換等を行う。好ましくは、警告が発せられた段階でフラッシュランプ６９の交換等を行う。そして、このようなメンテナンスを行い、半導体ウェハーＷ上の照度のバラツキが所定の範囲内に収まった時点で、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度をＣＣＤ２５によって測定し、その波形Ｆ（ｘ）を新たな標準発光強度としてコンピュータ１０に記憶させる。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、光源５から熱拡散板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に向けて閃光を出射するときに、光ファイバー２０によって出射光の一部を導き、２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度をＣＣＤ２５によって計測している。そして、その計測結果に基づいてコンピュータ１０のＣＰＵ１１が２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれの発光状態を検出することによって、フラッシュランプ６９から出射される光の強度を監視している。従来の如き定期的なサンプリングや電流特性のモニタリングといった間接的なランプ管理ではなく、フラッシュランプ６９から出射される光を直接受光してその強度を測定することによって各フラッシュランプ６９の発光状態を検出しているため、直接的なランプ管理が可能となり、フラッシュランプ６９の劣化を確実かつ簡便に検出することができる。
【００７３】
また、フラッシュランプ６９の発光状態の検出に際しては、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への照射状態が所定の基準を満足するときの２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を予め測定して標準発光強度とし、実際に処理対象となる半導体ウェハーＷへのフラッシュ加熱を行うときの２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度と該標準発光強度とを比較している。換言すれば、２７本のフラッシュランプ６９相互間の光強度のバラツキの如何に関わらず、実際にフラッシュ加熱を行うときの２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を標準発光強度によって正規化することによりフラッシュランプ６９の発光状態の検出しているため、簡便な手法にてフラッシュランプ６９の劣化を確実に検出することができる。
【００７４】
また、本実施形態ではフラッシュランプ６９の中央部のみならず両端部にも光ファイバー２０を対向させ、当該両端部の発光状態の検出も行っている。フラッシュランプ６９の両端部には電極が配置されているため、電極のスパッタに起因したガラス管の黒化による光量低下が生じやすい。従って、フラッシュランプ６９の両端部を含む複数箇所から出射される光の強度を同時に監視することによってより確実にフラッシュランプ６９の劣化を検出することができる。
【００７５】
また、処理対象となる半導体ウェハーＷに光照射を行うごとに、２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれの発光状態を検出しているため、発光異常が検出されたときに処理された半導体ウェハーＷのみが処理不良となる可能性があるだけで済み、従来のサンプリングによる検査のように検査間に処理された全ての半導体ウェハーＷに処理不良が生じるおそれはない。
【００７６】
さらに、２７本のフラッシュランプ６９から出射される光の強度を単一のＣＣＤ２５によって計測しているため、計測回路のバラツキを最小限に抑制することができる。
【００７７】
＜５．光強度低下の定量化手法＞
上記の例では、実際に処理対象となる半導体ウェハーＷへのフラッシュ加熱を行うときの２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を示す波形Ｇ（ｘ）を半導体ウェハーＷへの照射状態が所定の基準を満足するときの２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射される光の強度を予め測定した標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）によって正規化することによりフラッシュランプ６９から出射される光の強度低下を定量化し、ランプ管理を行っていた。実測の波形Ｇ（ｘ）と標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）との比較による光強度低下の定量化手法は上記の例に限定されるものではなく、以下のような各手法を採用することができる。
【００７８】
（手法１）まず、図１１に示す例では、フラッシュランプ６９についての実測の波形Ｇ（ｘ）と標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）とに共通の閾値Ｔｈを設定し、波形Ｇ（ｘ）および波形Ｆ（ｘ）のそれぞれについて閾値Ｔｈ以上となる部分から閾値Ｔｈを減じた値を積分し、それら積分結果から光強度低下を定量化する。すなわち、図１１に示す例では、次の数１によってフラッシュランプ６９から出射される光の強度低下指標Ｒ（％）を算出している。
【００７９】
【数１】
2004104071.tif 000003
【００８０】
フラッシュランプ６９が劣化するにつれてＧ（ｘ）の値が小さくなり、強度低下指標Ｒは大きくなる。特に、図１１の例では、波形Ｇ（ｘ）および波形Ｆ（ｘ）のそれぞれから閾値Ｔｈを減じた値を積分しているため、フラッシュランプ６９の劣化に対して増幅された強度低下指標Ｒが得られることとなる。なお、閾値Ｔｈとしては、標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）を決定するときに併せて適当な値を設定し、その値を磁気ディスク１４に格納しておくようにすれば良い。
【００８１】
（手法２）また、図１２に示す例では、フラッシュランプ６９についての実測の波形Ｇ（ｘ）と標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）とに上記と同様の共通の閾値Ｔｈを設定し、波形Ｇ（ｘ）および波形Ｆ（ｘ）のそれぞれについて閾値Ｔｈ以上となる部分を積分し、それら積分結果から光強度低下を定量化する。すなわち、図１２に示す例では、次の数２によってフラッシュランプ６９から出射される光の強度低下指標Ｒ（％）を算出している。
【００８２】
【数２】
2004104071.tif 000004
【００８３】
この場合もフラッシュランプ６９が劣化するにつれてＧ（ｘ）の値が小さくなり、強度低下指標Ｒは大きくなる。閾値Ｔｈとしては、上記と同様に標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）を決定するときに併せて適当な値を設定しておけば良い。
【００８４】
（手法３）また、図１３に示す例では、フラッシュランプ６９についての実測の波形Ｇ（ｘ）と標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）とに上記と同様の共通の閾値Ｔｈを設定し、波形Ｇ（ｘ）および波形Ｆ（ｘ）のそれぞれについて閾値Ｔｈ以上となる部分の幅を求め、それらから光強度低下を定量化する。すなわち、図１３に示す例では、次の数３によってフラッシュランプ６９から出射される光の強度低下指標Ｒ（％）を算出している。
【００８５】
【数３】
2004104071.tif 000005
【００８６】
この場合もフラッシュランプ６９が劣化するにつれてＧ（ｘ）の値が小さくなり、閾値Ｔｈ以上となる部分の幅も狭くなり、強度低下指標Ｒは大きくなる。閾値Ｔｈとしては、上記と同様に標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）を決定するときに併せて適当な値を設定しておけば良い。
【００８７】
（手法４）また、図１４に示す例では、フラッシュランプ６９についての実測の波形Ｇ（ｘ）および標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）のそれぞれの最大値から光強度低下を定量化する。すなわち、図１４に示す例では、次の数４によってフラッシュランプ６９から出射される光の強度低下指標Ｒ（％）を算出している。
【００８８】
【数４】
2004104071.tif 000006
【００８９】
この場合もフラッシュランプ６９が劣化するにつれてＧ（ｘ）の最大値が小さくなり、強度低下指標Ｒは大きくなる。なお、通常は、Ｆ（ｘ）の最大値のセル位置とＧ（ｘ）の最大値のセル位置とは一致するため、この手法は上記実施形態において説明したものとほぼ同義となる。
【００９０】
（手法５）さらに、図１５に示す例では、フラッシュランプ６９についての実測の波形Ｇ（ｘ）と標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）とに上記と同様の共通の閾値Ｔｈを設定し、波形Ｆ（ｘ）については閾値Ｔｈ以上となる部分を積分するとともに、波形Ｇ（ｘ）については波形Ｆ（ｘ）と同じ範囲にて積分し、それら積分結果から光強度低下を定量化する。すなわち、図１５に示す例では、次の数５によってフラッシュランプ６９から出射される光の強度低下指標Ｒ（％）を算出している。
【００９１】
【数５】
2004104071.tif 000007
【００９２】
この場合もフラッシュランプ６９が劣化するにつれてＧ（ｘ）の値が小さくなり、強度低下指標Ｒは大きくなる。閾値Ｔｈとしては、上記と同様に標準発光強度である波形Ｆ（ｘ）を決定するときに併せて適当な値を設定しておけば良い。
【００９３】
上記実施形態と同様に、これらの各手法にて算出された強度低下指標Ｒが所定値以上となったときにはフラッシュランプ６９が劣化している旨の警告を発したり、熱処理装置を停止したりする。なお、以上の各定量化手法は２７本のフラッシュランプ６９のそれぞれについて、つまりセル位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・・のそれぞれの近傍において行われるものである。
【００９４】
上記５種類の定量化手法を示したが、次にこれら各手法を検証した結果を示す。検証は蛍光灯を用いて行った。蛍光灯は印加電圧（７０〜１００Ｖ）と光強度とが比例するため、実際の光強度低下率Ｑ（％）を調整することが容易である。複数の光強度低下率Ｑについて実測の波形Ｇ（ｘ）を取得し、上記各定量化手法により強度低下指標Ｒを算出した。複数の光強度低下率Ｑのそれぞれについて各手法ごとに５回の算出処理を行い、その５回の平均を強度低下指標Ｒとした。
【００９５】
このようにして求めた強度低下指標Ｒと光強度低下率Ｑとを最小二乗近似によって一次式Ｒ＝ａＱとしたときの各手法ごとの係数ａを次の表１に示す。また、上記５回の算出処理結果の標準偏差をσとし、平均値をＡＶＥとしたときの、３σ／ＡＶＥを複数の光強度低下率Ｑについて平均したバラツキＳを表１に併せて示す。
【００９６】
【表１】
2004104071.tif 000008
【００９７】
表１から明らかなように、手法１の係数ａが最も大きく、フラッシュランプ６９の光強度変化に対して敏感である。逆に、バラツキＳについては手法５が最も小さく、強度低下指標Ｒの再現性、信頼性が高いことが分かる。このように、各手法はその特性がそれぞれ異なるため、５種類の定量化手法のうちの複数を組み合わせてランプ管理を行うことが好ましい。
【００９８】
例えば、通常は光強度変化に対して敏感な手法１によってフラッシュランプ６９の発光状態を監視し、ランプ劣化が検出されたときに手法５によって確認を行うことによりより正確なフラッシュランプ６９の劣化を検出することができる。また、より簡便にフラッシュランプ６９の劣化を検出するのであれば、いずれか１種類の定量化手法のみによってフラッシュランプ６９の発光状態を監視するようにしても良い。さらに、より確実な検出を行うのであれば、５種類の定量化手法のうちの３種類以上を組み合わせてフラッシュランプ６９の発光状態を監視するようにしても良いことは勿論である。
【００９９】
＜６．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、上記実施形態においては光源５に２７本のフラッシュランプ６９を備えるようにしていたが、これに限定されずフラッシュランプ６９の本数は任意のものとすることができる。
【０１００】
また、各フラッシュランプ６９における光強度測定箇所も３箇所に限定されるものではなく、少なくとも１箇所あれば良い。測定箇所が１箇所のときはフラッシュランプ６９の中央部を選択するのが好ましい。測定箇所が複数のときは、中央部と両端部を含むように選択するのが好ましい。
【０１０１】
また、光源５にフラッシュランプ６９に代えて他の種類のランプ（例えばハロゲンランプ）を備え、当該ランプからの光照射によって半導体ウェハーＷの加熱を行う熱処理装置であっても本発明に係る技術を適用することができる。すなわち、複数のランプのそれぞれにおける複数箇所から出射される光の強度を計測し、その計測結果に基づいて当該複数のランプのそれぞれの発光状態を検出するようにしても良い。その具体的な手法は上記実施形態と同じであり、ランプの劣化を確実かつ簡便に検出することができる。
【０１０２】
また、上記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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
一般にこのようなガラス基板は半導体ウェハーに比較してサイズが大きく、熱処理時にはガラス基板を少しずつシフトさせつつ１本のフラッシュランプを繰り返し発光させることによってフラッシュ加熱を行う。このような場合も、その１本のフラッシュランプの発光状態を上記実施形態と同様にして検出することによりランプの劣化を確実かつ簡便に検出することができる。
【０１０５】
【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、光源から保持手段に保持された基板に向けて光を出射するときに、フラッシュランプから出射される光の強度を計測し、その計測結果に基づいてフラッシュランプの発光状態を検出するため、フラッシュランプから出射される光を直接モニタすることとなり、ランプの劣化を確実かつ簡便に検出することができる。
【０１０６】
また、請求項２の発明によれば、保持手段に保持された基板への照射状態が所定の基準を満足するときのフラッシュランプから出射される光の強度を標準発光強度とし、光強度計測手段による計測結果と標準発光強度とを比較してフラッシュランプの発光状態を検出するため、より簡便にランプの劣化を確実に検出することができる。
【０１０７】
また、請求項３の発明によれば、フラッシュランプが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、光強度計測手段がフラッシュランプの両端部を含む複数箇所から出射される光の強度を計測するため、黒化による光量低下が生じやすい両端部から出射される光をモニタすることができ、より確実にランプの劣化を検出することができる。
【０１０８】
また、請求項４の発明によれば、光源が複数のフラッシュランプを有し、複数のフラッシュランプのそれぞれから出射される光の強度を計測し、その計測結果に基づいて複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態を検出するため、複数のランプのそれぞれの劣化を確実かつ簡便に検出することができる。
【０１０９】
また、請求項５の発明によれば、複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態のうち少なくとも一部に所定の基準を満足しないものが生じたときに所定の異常対応処理を行うため、ランプの劣化の程度に応じた適切な処理を行うことができる。
【０１１０】
また、請求項６の発明によれば、処理対象となる基板に光照射を行うごとに複数のフラッシュランプのそれぞれの発光状態を検出するため、ランプの劣化の程度を絶えず監視することができる。
【０１１１】
また、請求項７の発明によれば、光強度計測手段が複数のフラッシュランプのそれぞれから出射される光を導く複数の光ファイバーと、複数の光ファイバーによって導かれた光を受光する単一の受光素子とを含むため、複数のフラッシュランプから出射された光を単一の受光素子にて受光することができ、計測回路のバラツキを最小限に抑制することができる。
【０１１２】
また、請求項８の発明によれば、複数のランプのそれぞれにおける複数箇所から出射される光の強度を計測し、その計測結果に基づいて複数のランプのそれぞれの発光状態を検出するため、ランプから出射される光を直接モニタすることとなり、ランプの劣化を確実かつ簡便に検出することができる。
【０１１３】
また、請求項９の発明によれば、保持手段に保持された基板への照射状態が所定の基準を満足するときの複数のランプのそれぞれから出射される光の強度を標準発光強度とし、光強度計測手段による計測結果と標準発光強度とを比較して複数のランプのそれぞれの発光状態を検出するため、より簡便にランプの劣化を確実に検出することができる。
【０１１４】
また、請求項１０の発明によれば、複数のランプのそれぞれの発光状態のうち少なくとも一部に所定の基準を満足しないものが生じたときに所定の異常対応処理を行うため、ランプの劣化の程度に応じた適切な処理を行うことができる。
【０１１５】
また、請求項１１の発明によれば、光強度計測手段が複数のランプのそれぞれから出射される光を導く複数の光ファイバーと、複数の光ファイバーによって導かれた光を受光する単一の受光素子とを含むため、複数のランプから出射された光を単一の受光素子にて受光することができ、計測回路のバラツキを最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱処理装置の構成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構成を示す側断面図である。
【図３】光強度計測機構の概略構成を示す図である。
【図４】コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図５】フラッシュランプに対する光ファイバーの配設状態を示す図である。
【図６】リフレクタへの光ファイバーの取付態様を示す拡大図である。
【図７】フラッシュランプから閃光が出射されたときのフィルターの出射面のイメージを示す図である。
【図８】ＣＣＤから出力された電気信号の波形の例を示す図である。
【図９】ＣＣＤから出力された電気信号の波形の例を示す図である。
【図１０】図９に示す波形に対する図８に示す標準発光強度である波形の強度比を示す図である。
【図１１】光強度低下の定量化手法の一例を示す図である。
【図１２】光強度低下の定量化手法の他の例を示す図である。
【図１３】光強度低下の定量化手法の他の例を示す図である。
【図１４】光強度低下の定量化手法の他の例を示す図である。
【図１５】光強度低下の定量化手法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
５　光源
１０　コンピュータ
１１　ＣＰＵ
１６　表示部
２０　光ファイバー
２３　フィルター
２５　ＣＣＤ
２７　ＣＣＤ制御回路
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
Ｗ　半導体ウェハー
【図１】
2004104071.tif 000009
【図２】
2004104071.tif 000010
【図３】
2004104071.tif 000011
【図４】
2004104071.tif 000012
【図５】
2004104071.tif 000013
【図６】
2004104071.tif 000014
【図７】
2004104071.tif 000015
【図８】
2004104071.tif 000016
【図９】
2004104071.tif 000017
【図１０】
2004104071.tif 000018
【図１１】
2004104071.tif 000019
【図１２】
2004104071.tif 000020
【図１３】
2004104071.tif 000021
【図１４】
2004104071.tif 000022
【図１５】
2004104071.tif 000023