(57)【要約】【課題】熱処理装置の安全性を確保しつつ、フラッシュランプから出射される閃光を効率的に半導体ウェーハーに照射す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の上方に配置されたリフレクタ７１を窒化アルミやアルミナ等の絶縁性を有するセラミックスによって形成する。これにより、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれに対応するトリガー電極３１に対してリフレクタ７１を電気的に絶縁することができ、トリガー電極３１からリフレクタ７１に向けてリーク電流が流れることを防止できる。そのため、フラッシュランプ６９とリフレクタ７１との距離を近付けても、熱処理装置全体の安全性を維持しつつ、半導体ウェハーを効率的に昇温することができる。【選択図】        図３
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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において、
（ａ）  基板を保持する保持手段と、
（ｂ）  フラッシュランプを有する光源と、
（ｃ）  前記フラッシュランプを挟んで前記保持手段と逆側に配設され、前記フラッシュランプから照射される閃光を反射する反射板と、
（ｄ）  前記フラッシュランプ付近に配設され、高電圧を印加することによって前記フラッシュランプ内部の絶縁を破壊して、前記フラッシュランプから閃光を出射させるトリガー部と、
を備え、
所定の絶縁材料によって前記反射板を前記トリガー部に対して電気的に絶縁していることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱処理装置において、
前記反射板が、電気的絶縁体で形成されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の熱処理装置において、
前記反射板は、セラミックスで形成されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
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、
（ａ）  基板を保持する保持手段と、
（ｂ）  フラッシュランプを有する光源と、
（ｃ）  前記フラッシュランプを挟んで前記保持手段と逆側に配設され、前記フラッシュランプから照射される閃光を反射する反射板と、
（ｄ）  前記反射板に配設され、前記反射板を所定の支持部位から支持された状態で固設する介挿部材と、
（ｅ）  前記フラッシュランプ付近に配設され、高電圧を印加することによって前記フラッシュランプ内部の絶縁を破壊して、前記フラッシュランプから閃光を出射させるトリガー部と、
を備え、
前記反射板は導電体で形成されており、前記介挿部材は電気的絶縁体で形成されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記トリガー部は、前記反射板と前記フラッシュランプとの間に配設されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５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もので、特に、フラッシュランプから照射される閃光を反射する反射板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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、キセノンフラッシュランプから出射される閃光を反射板によって反射させて半導体ウェーハーの表面に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）に昇温させる熱処理技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような熱処理技術において、キセノンフラッシュランプから出射される閃光を半導体ウェーハーにさらに効率的に照射して、さらに効率的に半導体ウェハーを昇温させるためには、半導体ウェーハーに対して、キセノンフラッシュランプおよび反射板との距離をさらに接近させる方法が考えられる。
【０００４】
ここで、キセノンフラッシュランプの付近には、閃光を出射する際にキセノンフラッシュランプのガラス管内部の絶縁を破壊するために使用するトリガー電極が配設されている。すなわち、トリガー電極に高電圧を付加することにより、当該ガラス管の内部に封入されたキセノンガスをプラズマ状態にして絶縁状態を破壊することによってキセノンフラッシュランプを発光させる。したがって、キセノンフラッシュランプと反射板との距離をさらに近付けるためには、高電圧を付加した際に、トリガー電極から反射板に向けて電流がリークするリーク電流を防止する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３７１９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４６３２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１および特許文献２の装置では、上述したリーク電流を防止する措置が取られていない。そのため、装置の安全上、キセノンフラッシュランプを反射板に対して接近することができず、さらに効率的にシリコンウェハを昇温させることができない。
【０００７】
そこで、本発明は、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、熱処理装置の安全性を確保しつつ、フラッシュランプから出射される閃光を効率的に半導体ウェーハーに照射する熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、基板を保持する保持手段と、フラッシュランプを有する光源と、前記フラッシュランプを挟んで前記保持手段と逆側に配設され、前記フラッシュランプから照射される閃光を反射する反射板と、前記フラッシュランプ付近に配設され、高電圧を印加することによって前記フラッシュランプ内部の絶縁を破壊して、前記フラッシュランプから閃光を出射させるトリガー部と、を備え、所定の絶縁材料によって前記反射板を前記トリガー部に対して電気的に絶縁していることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記反射板が、電気的絶縁体で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の熱処理装置において、前記反射板は、セラミックスで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４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、基板を保持する保持手段と、フラッシュランプを有する光源と、前記フラッシュランプを挟んで前記保持手段と逆側に配設され、前記フラッシュランプから照射される閃光を反射する反射板と、前記反射板に配設され、前記反射板を所定の支持部位から支持された状態で固設する介挿部材と、前記フラッシュランプ付近に配設され、高電圧を印加することによって前記フラッシュランプ内部の絶縁を破壊して、前記フラッシュランプから閃光を出射させるトリガー部と、を備え、前記反射板は導電体で形成されており、前記介挿部材は電気的絶縁体で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、前記トリガー部は、前記反射板と前記フラッシュランプとの間に配設されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５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することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜１．第１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】
＜１．１．熱処理装置の構成＞
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。
【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の上方には、図１、図２に示すように、光源５が配設されている。光源５は、ハウジング３０内部に配設されており、複数（本実施の形態においては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）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（Ｙ軸方向）に沿うようにして互いに平行に列設されている。
【００１９】
図３は、本実施の形態の光源５付近の構成を示す側断面図である。また、図４にフラッシュランプ６９付近の構成を示す正面図である。キセノンフラッシュランプ６９のガラス管内部の内部空間３９にはキセノンガスが封入されいる。また、図４に示すように、フラッシュランプ６９の内部空間３９の両端部には、陽極３６および陰極３７が配設されており、配線３８（３８ａ、３８ｂ）を介してコンデンサー３５に接続されている。さらに、図３および図４に示すように、各フラッシュランプ６９付近であって、各フラッシュランプ６９とリフレクタ７１との間には、各フラッシュランプ６９に対応するトリガー電極３１が配設されている。
【００２０】
ここで、内部空間３９に封入されてい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、配線３３を介して各フラッシュランプ６９の上方に配設された対応するトリガー電極３１に高電圧を印加すると、各フラッシュランプ６９の内部空間３９のキセノンガスはプラズマ状態となり、内部空間３９の絶縁が破壊される。そのため、内部空間３９にはコンデンサー３５に蓄えられた電気が瞬時に流れることとなり、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。
【００２１】
このように、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。そのため、本実施の形態では、後述するように、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。
【００２２】
リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９から出射される光を反射する反射板であり、窒化アルミニウム、アルミナ（三酸化二アルミニウム）等のような絶縁性（電気抵抗率：１０８Ωｃｍ以上）を有する絶縁材料を使用して焼結等のプロセスによって形成されている。すなわち、リフレクタ７１は、電気的絶縁体である絶縁体セラミックスによって形成される。図１、図２に示すように、リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方、すなわち、複数のフラッシュランプ６９を挟んで透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて半導体ウェハーＷを支持して保持する支持ピン７０と逆側に配設されており、当該複数のフラッシュランプ６９の全体を被うように配設されている。
【００２３】
また、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。
【００２４】
したがって、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。このように、フラッシュランプ６９から出射される光を効率的にチャンバー６５内へと入射することができ、チャンバー６５内に保持される半導体ウェハーＷを効率的に昇温することができる。
【００２５】
また、上述した窒化アルミやアルミナ等のセラミックスは耐熱性を有する。したがって、フラッシュランプ６９から出射される光を受けることによってリフレクタ７１が昇温しても、良好に当該フラッシュランプ６９から出射される光を反射することができる。
【００２６】
ところで、チャンバー６５内に保持された半導体ウェハーＷをさらに効率的に昇温しつつ、昇温時における半導体ウェハーＷの熱分布を均一にする手法として、フラッシュランプ６９とリフレクタ７１とを接近させる手法が考えられる。この手法によると、フラッシュランプ６９とリフレクタ７１との距離を短くすることができ、当該フラッシュランプ６９の上方に出射される光をさらに効率的に反射することができる。そのため、フラッシュランプ６９から出射される光をさらに効率的にチャンバー６５内に入射させて半導体ウェハーＷに照射することができ、照度分布を均一にすることができる。その結果、昇温時における半導体ウェハーＷの熱分布を均一性を維持しつつ、さらに効率的に昇温することができる。
【００２７】
しかし、この手法を従来の熱処理装置に採用すると、フラッシュランプとリフレクタを接近させることにより、結果的にフラッシュランプ付近に配設されたトリガー電極とリフレクタとの距離を短くすることとなり、当該トリガー電極からリフレクタへ電気が漏れるリーク電流の問題が発生する。すなわち、従来の熱処理装置において、リフレクタはアルミやアルミ系合金等の導電体によって形成されていた。そのため、トリガー電極に高電圧を付加する場合、トリガー電極とリフレクタとの距離によっては当該トリガー電極から導電体のリフレクタに向かってリーク電流が流れることとなる。その結果、熱処理装置全体の安全性を確保することが必要となる。
【００２８】
また、トリガー電極からリフレクタに向かってリーク電流が流れると、このリーク電流の影響によって当該トリガー電極が本来発光対象としているフラッシュランプ以外のフラッシュランプを誤って発光させる誤発光の問題が生じる。そのため、複数のフラッシュランプのそれぞれを正確に（例えば、各フラッシュランプを略同一のタイミング）に発光させることができず、当該複数のフラッシュランプから出射されて半導体ウェハーＷに照射される光の照度分布が不均一となり、その結果、半導体ウェハーＷへの熱処理が良好に行うことができなくなる。
【００２９】
一方、本実施の形態の熱処理装置では、リフレクタ７１を絶縁体セラミックスによって形成している。これにより、リフレクタ７１はトリガー電極３１に対して電気的に絶縁されることとなり、各フラッシュランプ６９とリフレクタ７１との距離を近付けても、トリガー電極３１からリフレクタ７１に向けてリーク電流が流れることはない。そのため、熱処理装置全体の安全性を維持しつつ、半導体ウェハーＷに対して複数のフラッシュランプ６９から出射される光をさらに効率的に照射することができ、半導体ウェハーＷをさらに効率的に昇温することができる。
【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】
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５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７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８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７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８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７および図８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  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）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６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】
＜１．２．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】
また、本実施の形態の熱処理装置のリフレクタ７１は、上述のように絶縁体のセラミックスによって形成されている。これにより、各フラッシュランプ６９とリフレクタ７１との距離を近付けても、トリガー電極３１からリフレクタ７１に向けてリーク電流が流れることがなく、各フラッシュランプ６９から出射される光を効率的に半導体ウェハーＷに照射することができ、照度分布を均一にすることができる。そのため、トリガー電極３１に高電圧を付加しても熱処理装置全体の安全性を確保するとともに、半導体ウェハーＷを効率的に昇温させつつ半導体ウェハーＷ表面の熱分布の均一性を向上させつつ、半導体ウェハーＷ表面をさらに効率的に昇温することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
＜１．３．本実施の形態の熱処理装置の利点＞
以上のように、本実施の形態の熱処理装置では、リフレクタ７１を窒化アルミニウムや三酸化二アルミニウムのような絶縁性を有する絶縁体のセラミックスによって形成することにより、各フラッシュランプ６９とリフレクタ７１との距離を従来の熱処理装置と比較して近付けても、当該各フラッシュランプ６９に対応するトリガー電極３１からリフレクタ７１に向けてリーク電流が流れることを防止できる。そのため、従来熱処理装置と比較してフラッシュランプ６９とリフレクタ７１との距離を近付けても、熱処理装置全体の安全性を確保するとともに、従来の熱処理装置と比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布を均一にしつつ、半導体ウェハーＷ表面をさらに効率的に昇温することができる。
【００６１】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態における光源１０５付近の構成を示す側断面図である。第２の実施の形態における熱処理装置のハードウェア構成は、第１の実施の形態と比較して、図９および後述するように、主として、
（１）リフレクタ１７１の材質が異なる点と、
（２）リフレクタ１７１が碍子１３２によって熱処理装置の他の部分と電気的に絶縁されている点と、
を除いては、第１の実施の形態の熱処理装置と同様である。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【００６２】
なお、以下の説明において、第１の実施の形態の熱処理装置における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施の形態では説明を省略する。
【００６３】
＜２．１．熱処理装置の構成＞
リフレクタ１７１は、第１の実施の形態のリフレクタ７１と同様に、複数のフラッシュランプ６９から出射される光を反射する反射板であり、アルミまたはアルミ系合金等の導電体によって形成されている。図９に示すように、リフレクタ１７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方、すなわち、複数のフラッシュランプ６９を挟んで透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持された半導体ウェハーＷと逆側に配設されており、当該複数のフラッシュランプ６９の全体を被うように配設されている。
【００６４】
したがって、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（図１参照）。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１７１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（図１参照）。このように、リフレクタ１７１は、第１の実施の形態のリフレクタ７１と同様にフラッシュランプ６９から出射される光を効率的にチャンバー６５内へと入射することができ、チャンバー６５内に保持される半導体ウェハーＷを効率的に昇温することができる。
【００６５】
また、リフレクタ１７１と各フラッシュランプ６９との間には、各フラッシュランプ６９に対応するトリガー電極３１がそれぞれ配設されている。フラッシュランプ６９を発光させる場合、第１の実施の形態と同様に、各トリガー電極３１に高電圧を付加させることによって対応するフラッシュランプ６９を発光させる。
【００６６】
さらに、リフレクタ１７１は、その上部に配設された複数の碍子１３２を介してハウジング３０の内側上部の所定の支持部位から支持された状態で固設される。複数の碍子１３２は、絶縁性を有するセラミックス等の絶縁物によって形成され、図９に示すように、ハウジング３０の内側上部とリフレクタ１７１との間に介挿して設けられた介挿部材である。このように複数の碍子１３２は絶縁物で形成されているため、リフレクタ１７１と熱処理装置の他の部分とは電気的に絶縁された状態となり、リフレクタ１７１は、電気的に熱処理装置の他の部分と孤立した状態となる。なお、本実施の形態において、複数の碍子１３２はリフレクタ１７１の上部に配設されているが、これに限定されるものでなく、例えば、リフレクタ１７１の側面部に配設して、当該リフレクタ１７１をハウジング３０の内側側壁の所定の支持部位から支持するように固設してもよい。
【００６７】
ここで、リフレクタ１７１が、碍子１３２でなく導電体によって形成された部材を介してハウジング３０に取りつけられている場合について検討する。この場合において、リフレクタ１７１とフラッシュランプ６９との距離を近付けると、結果的に各フラッシュランプ６９に対応するトリガー電極３１とリフレクタ１７１との距離が短くなる。そのため、トリガー電極３１に高電圧を付加すると、トリガー電極３１からリフレクタ１７１に向けてリーク電流が流れることとなり、熱処理装置全体の安全性が低下することとなる。
【００６８】
しかし、本実施の形態のリフレクタ１７１は、絶縁性を有する碍子１３２を介してハウジング３０の内側上部に固定されている。これにより、トリガー電極３１をリフレクタ１７１に近付けてもリフレクタ１７１と熱処理装置の他の部分とで電位差が生じないため、当該リフレクタ１７１から熱処理装置の他の部分に向けて電流は流れず、トリガー電極３１からリフレクタ１７１に向けてリーク電流が流れることがない。
【００６９】
そのため、第１の実施の形態と同様に、熱処理装置の安全性を維持しつつ、半導体ウェハーＷに対して複数のフラッシュランプ６９から出射される光をさらに効率的に照射することができ、半導体ウェハーＷをさらに効率的に昇温することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態の熱処理装置による半導体ウェハーＷの熱処理動作は、第１の実施の形態と同様な動作によって行われる。
【００７１】
＜２．２．本実施の形態の熱処理装置の利点＞
以上のように、本実施の形態の熱処理装置では、アルミやアルミ系合金等の導電体によって形成されたリフレクタ１７１を、絶縁体で形成された碍子１３２を介してハウジング３０の内側上部に取りつけることにより、リフレクタ１７１と熱処理装置の他の部分とを電気的に絶縁された状態にすることができる。そのため、第１の実施の形態と同様に、リフレクタ１７１と各フラッシュランプ６９との距離を近付けても、各トリガー電極３１からリフレクタ１７１に向けてリーク電流が流れることがない。その結果、熱処理装置の安全性を維持しつつ、各フラッシュランプ６９から出射される光を半導体ウェハーＷに対して効率的に照射することができ、照度分布を均一にすることができるため、半導体ウェハーＷをさらに効率的に昇温することができる。
【００７２】
＜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。
【００７３】
第１の実施の形態では、リフレクタ７１自体を窒化アルミニウムやアルミナ等の絶縁材料によって形成することによって、トリガー電極３１に対してリフレクタ７１を電気的に絶縁しているが、これに限定されるものでなく、例えば、アルミやアルミ系合金等の導電体で形成されたリフレクタの反射面に絶縁材料をコーティングしてもよい。このような構成を採用することによってもトリガー電極とリフレクタとを電気的に絶縁することができるため、第１の実施の形態の熱処理装置と同様に、トリガー電極とリフレクタとの距離を近付けても、熱処理装置全体の安全性を確保しつつ、半導体ウェハーＷ表面をさらに効率的に昇温することができる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、所定の絶縁材料によって高電圧を印加するトリガー部に対して反射板を電気的に絶縁することにより、フラッシュランプと反射板とを接近させても、フラッシュランプ付近に配設されたトリガー部から反射板に向けて電流がリークすることを防止できる。そのため、熱処理装置の安全性を維持するとともに、フラッシュランプから出射される閃光を効率的に基板に対して照射しつつ、当該閃光の照射分布を向上させることができ、基板を効率的に昇温させつつ基板の熱分布の均一性を向上させることができる。
【００７５】
特に、請求項２に記載の発明によれば、反射板を絶縁体で形成することにより、トリガー部から反射板に電流がリークすることを防止できるため、フラッシュランプと反射板とを接近させることができる。
【００７６】
特に、請求項３に記載の発明によれば、反射板を絶縁体セラミックスで形成することにより、トリガー部から反射板に電流がリークすることを防止できるため、フラッシュランプと反射板とを接近させることができる。
【００７７】
また、請求項４に記載の発明によれば、反射板は介挿部材を介して所定の支持部位から支持された状態で固設されることにより、当該反射板と熱処理装置の他の部分とを電気的に孤立した状態にすることができる。そのため、フラッシュランプと反射板とを接近させてもトリガー部から反射板に電流がリークすることを防止することができる。
【００７８】
また、請求項５に記載の発明によれば、トリガー部は、フラッシュランプを挟んで保持手段と逆側に配設される。そのため、トリガー部によってフラッシュランプから出射される閃光を遮ることなく、当該閃光を基板に対して均一に照射することができ、その結果、基板表面を均一に加熱することができる。
【００７９】
また、請求項６に記載の発明によれば、複数のフラッシュランプによって基板の表面全域に均一に閃光を照射することができるため、基板表面を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における光源付近の構成を示す側断面図である。
【図４】本発明のフラッシュランプ付近の構成を示す正面図である。
【図５】本発明の光強度計測機構の概略構成を示す図である。
【図６】本発明のコンピュータの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の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８】本発明の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９】本発明の第２の実施の形態における光源付近の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
５、１０５  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
３０  ハウジング
３１  トリガー電極
３９  内部空間
６５  チャンバー
６９  フラッシュランプ
７１、１７１  リフレクタ
７３  熱拡散板
７４  加熱プレート
１３２  碍子
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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