(57)【要約】【課題】  基板の表面に適切な照度分布の光を照射することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の熱処理装置は、第１透光板６１の上面に凹部を形成しているため、上方の光源５から照射される光を、その第１透光板６１により外向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。したがって、半導体ウェハーＷの表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができ、半導体ウェハーＷの表面に適切な照度分布の光を照射することができる。【選択図】        図１
2005109090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射することによって円板状の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水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を水平姿勢に保持する保持手段と、
前記光源からの照射光を前記保持手段に保持された基板の径方向へ偏向させる偏向手段と、
を備えた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であって、
前記偏向手段は、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板
を含む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であって、
前記透光板は、前記有効部分の上面の中心付近に凹部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に記載の熱処理装置であって、
前記凹部の周縁部分は、外側に向かって肉厚となるような傾斜面となっていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の熱処理装置であって、
前記偏向手段は、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成した透光板
を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、
前記補助透光板が、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項２から請求項５までのいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、
前記補助透光板は、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の熱処理装置であって、
前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と、前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段
をさらに備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項２から請求項８までのいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記偏向手段は、前記透光板を昇降させる昇降駆動手段をさらに含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、
複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板と、
前記透光板を昇降させる昇降駆動手段と、
備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、
複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設された透光板と、
水平姿勢に配設され、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を形成した補助透光板と、
前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１２】
光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、
複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、その有効部分において前記光源からの照射光を透過する透光板と、
水平姿勢に配設され、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有する補助透光板と、
前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーやガラス基板等の基板（以下、単に「基板」という。）に対して光を照射することによって、当該基板の熱処理を行う熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、イオン注入後の半導体ウェハーを、例えば１０００〜１１００℃程度の温度まで加熱（アニール）することによって、注入されたイオンの活性化を行っている。
【０００３】
イオン活性化工程における半導体ウェハーの加熱には、ランプアニール装置等の熱処理装置が使用される。ランプアニール装置は、略水平な載置面上に載置した半導体ウェハーに対して、ハロゲンランプ等から照射される光のエネルギーを与えることによって、半導体ウェハーを昇温させる装置である。
【０００４】
また、近年では、半導体ウェハーを加熱するための熱処理装置として、キセノンフラッシュランプ等を用いたフラッシュランプアニール装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。フラッシュランプアニール装置は、略水平な載置面上に載置した半導体ウェハーに対して、キセノンフラッシュランプ等からの閃光を照射することによって、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）に昇温させる装置である。
【０００５】
ハロゲンランプを用いたランプアニール装置では、半導体ウェハーの昇温速度は毎秒数百℃程度であるため、注入したイオンが加熱中に拡散してしまうところ、フラッシュランプアニール装置では、イオンが拡散するための十分な時間がないため、注入されたイオンを拡散させることなくイオン活性化を実行することができる。
【０００６】
これらのように、光を照射することによって半導体ウェハーを加熱する熱処理装置では、通常、水平姿勢に保持された半導体ウェハーに対して上方から光を照射する構成が採られる。そして、半導体ウェハーの表面に照射される光の照度分布をその面内において均一とするために、複数の棒状または球状のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源が、従来より使用されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１６９１２５号公報
【特許文献２】特開昭６３−１６６２１９号公報
【特許文献３】特開２０００−０６８２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源を使用した場合においても、そのランプの個数が有限である限り、当該光源から受ける光の照度分布は、厳密には均一になり得ない。すなわち、光源の下方の水平面内における照度分布は、図１５のグラフに示したように、光源の中心直下位置から周辺に向かうにつれて、徐々に低下する傾向を示すことになる。
【０００９】
このため、半導体ウェハー表面の加熱をその面内において厳密に均一に行うためには、このような複数のランプが作る照度分布の中心付近と周辺付近との差を低減する必要がある、という問題が残されていた。
【００１０】
これは、光源を構成する複数のランプがハロゲンランプである場合とキセノンフラッシュランプである場合とに関わらず、生じる問題である。ただし、ハロゲンランプである場合には、以下の措置1)〜措置3)のいずれかを講じることによって、照度分布の中心付近と周辺付近との差を、ある程度低減することができる。
措置1)：照射中の光の照度分布をモニタし、そのモニタ結果に基づいて各ランプの出力をフィードバック制御する。
措置2)：半導体ウェハーと光源との間に光拡散板を配設し、光拡散板により拡散された光を半導体ウェハーに照射する。
措置3)：光源の周辺付近に、比較的出力の高いランプを配列する。
【００１１】
しかしながら、光源を構成する複数のランプがキセノンフラッシュランプである場合には、これらの措置1)〜措置3)も、有効な措置とはなり難い。それは、以下の理由1)〜理由3)による。
理由1)：キセノンフラッシュランプの場合、点灯が瞬間的であるため、措置1)のようなフィードバック制御を行うことが困難である。
理由2)：キセノンフラッシュランプから照射される光の波長は比較的短いため、措置2)のように光拡散板を介すると照度の損失が大きくなる。
理由3)：キセノンフラッシュランプは発光面が広く、単一のランプによって照射する範囲が広いため、措置3)によっても局所的な照度の調整を行うことが困難である。
【００１２】
したがって、光源を構成する複数のランプがフラッシュランプである場合には、その照度分布の中心付近と周辺付近との差を低減することは、特に困難となる。
【００１３】
一方、処理対象の半導体ウェハーによっては、その表面に形成された電子回路パターンや薄膜などの影響によって、熱の吸収効率が面内において均一ではない場合もある。このような場合に、意識的に中心付近の照度を周辺付近より高くしたい場合もある。
【００１４】
本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、基板の表面に適切な照度分布の光を照射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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、光を照射することによって円板状の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水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を水平姿勢に保持する保持手段と、前記光源からの照射光を前記保持手段に保持された基板の径方向へ偏向させる偏向手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の熱処理装置であって、前記透光板は、前記有効部分の上面の中心付近に凹部を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の熱処理装置であって、前記凹部の周縁部分は、外側に向かって肉厚となるような傾斜面となっていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成した透光板を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項２から請求項５までのいずれかに記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、前記補助透光板が、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項２から請求項５までのいずれかに記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設される、前記透光板とは別体の補助透光板をさらに含み、前記補助透光板は、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項６または請求項７に記載の熱処理装置であって、前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と、前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項２から請求項８までのいずれかに記載の熱処理装置であって、前記偏向手段は、前記透光板を昇降させる昇降駆動手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に係る発明は、光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、前記光源からの照射光を透過する有効部分において、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した透光板と、前記透光板を昇降させる昇降駆動手段と、備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に係る発明は、光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設された透光板と、水平姿勢に配設され、前記基板の径方向において変化する所定の厚薄分布を形成した補助透光板と、前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１２に係る発明は、光を照射することによって基板を加熱する熱処理装置であって、複数のランプを水平面に沿って平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間に水平姿勢に配設され、その有効部分において前記光源からの照射光を透過する透光板と、水平姿勢に配設され、平面視において前記透光板の前記有効部分よりも小さい面積を有する補助透光板と、前記補助透光板を、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間の作動位置と前記作動位置から退避した位置との間で移動させる進退駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１から請求項９に記載の発明によれば、フラッシュランプを使用した熱処理装置において、光源からの照射光を基板の径方向へ偏向させるため、基板の表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度とを適切に調節することができる。したがって、基板の表面に適切な照度分布の光を照射することができる。
【００２８】
特に、請求項２に記載の発明によれば、上方の光源から照射される光を、透光板により外向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。したがって、平面状に配列した光源から照射され、基板の表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができる。
【００２９】
特に、請求項５に記載の発明によれば、上方の光源から照射される光を、透光板により中心向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。
【００３０】
特に、請求項８に記載の発明によれば、補助透光板の位置を作動位置と退避位置との間で切り替えることができるため、処理対象となる基板の状態によって、光源からの照射光の偏向を選択的に行うことができる。また、補助透光板を異なる形状を有する他の補助透光板と交換することを、退避位置において行うことができるため、処理対象となる基板の状態によって、光の偏向の強度や向き等を容易に変更することができる。
【００３１】
特に、請求項９に記載の発明によれば、光源からの照射光を、周辺付近の照度が中心付近よりも低い状態から高い状態までの間で変化させることができ、その中で適切な照度分布の状態を選択的に使用することができる。
【００３２】
また、請求項１０に記載の発明によれば、任意のランプを使用した熱処理装置において、光源からの照射光を、周辺付近の照度が中心付近よりも低い状態から高い状態までの間で変化させることができ、その中で適切な照度分布の状態を選択的に使用することができる。
【００３３】
また、請求項１１または請求項１２に記載の発明によれば、任意のランプを使用した熱処理装置において、処理対象となる基板の状態によって、光源からの照射光の偏向を選択的に行うことができる。また、補助透光板を異なる形状を有する他の補助透光板と交換することを、退避位置において行うことができるため、処理対象となる基板の状態によって、光の偏向の強度や向き等を容易に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
＜１．第１実施形態＞
図１および図２は本実施形態に係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を照射することによって円板状の半導体ウェハー等に対して熱処理を行う装置である。なお、以下では処理対象の基板が半導体ウェハーＷである場合について説明するが、本発明は半導体ウェハーＷに限らず、基板一般に対して適用可能である。
【００３６】
この熱処理装置は、第１透光板６１、底板６２および一対の略円筒の側壁を形成する側板６３、６４を備え、それらに囲まれた内部が半導体ウェハーＷを収納して熱処理するためのチャンバー６５となっている。
【００３７】
チャンバー６５の上部に水平姿勢（板面が水平面と平行な関係となる姿勢）に配置された第１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、後述する光源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。第１透光板６１は、他の部材と連結するための形状が形成された周辺部分６１ｂを除いた有効部分６１ａにおいて、光源５から出射された光を透過する機能を果たす。
【００３８】
図３（ａ）は、この第１透光板６１の有効部分６１ａのみの側断面図であり、図３（ｂ）は、その平面図である。第１透光板６１の有効部分６１ａは円板形状をなしており、その上面側の中心付近には逆円錐台状に凹んだ凹部６０が形成されている。すなわち、凹部６０の底面６０ａは平面視において円形に形成された平面となっており、凹部６０の側面（周縁部分）６０ｂは底面６０ａを環囲しつつ外側に向かって高くなるように（肉厚となるように）形成された傾斜面となっている。
【００３９】
図４は、このような凹部６０が形成されていることにより半導体ウェハーＷの径方向に変化する肉厚分布を持った、第１透光板６１の有効部分６１ａに対して、上方から入射する光線の進行経路の一例を示した図である。図４では、第１透光板６１に凹部６０が形成されていないと仮定した場合の光線の進行経路を破線で示し、実際の光線の進行経路と比較している。凹部６０が形成された第１透光板６１は、全体として凹レンズに類似した負の屈折力を有しており、凹部６０内の底面６０ａや傾斜面６０ｂへ入射した光線Ｂ１，Ｂ２を、凹部が形成されていない場合と比較して外向き（第１透光板６１の下方に水平姿勢に支持された半導体ウェハーＷの径方向外向き、すなわち放射状に広がる向き）に偏向させつつ、下方へ透過させる。すなわち、本実施形態においては、凹部６０が形成された第１透光板６１が、光源５からの照射光を偏向させる偏向手段として機能する。
【００４０】
図１および図２に戻って、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を貫通して支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、光源５下方のチャンバー６５内において半導体ウェハーＷをその下面から水平姿勢に保持するための保持手段として機能する。
【００４１】
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が開放された状態で、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。
【００４２】
透光板６１の上方には、ランプハウス５０が配設されている。ランプハウス５０の内部には、光源５が存在する。光源５は、複数（本実施形態においては２１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）を水平面に沿って平面状に配列して構成されており、さらにリフレクタ７１を備えている。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平面状に配列されている。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。また、ランプハウス５０の下面の一部には、光源５から照射される光を下方へ透過する窓として機能する第２透光板７２が水平姿勢に形成されている。第２透光板７２は、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成され、その上面および下面は平坦に形成されている。
【００４３】
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、当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。
【００４４】
フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に第２透光板７２および第１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第２透光板７２および第１透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。
【００４５】
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。
【００４６】
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当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や窒化アルミニウムが採用される。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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内の第１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。
【００５１】
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。
【００５２】
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を気密状態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。
【００５３】
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。
【００５４】
次に、上記構成を有す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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度、好ましくは３５０℃〜５５０℃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。
【００５９】
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。
【００６０】
このとき、光源５から照射された閃光は、第２透光板７２および第１透光板６１を通過して、半導体ウェハーＷの表面へ到達する。そして、第１透光板６１を通過する前の閃光の照度分布は、図１５に示した照度分布と同様に、外に向かって徐々に低くなる傾向を有している。しかしその閃光は、第１透光板６１を通過する際に図４に示したように外向きに偏向されるため、第１透光板６１を通過した後においてはその周辺付近の照度が比較的上昇する。このようにして、第１透光板６１を通過した後の閃光は、その照度分布の中心付近と周辺付近との差が低減した状態で、半導体ウェハーＷの表面へ到達することとなる。
【００６１】
このような閃光照射により与えられるエネルギーによって、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。
【００６２】
また、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。したがって、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。
【００６３】
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。
【００６４】
このような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が開放される。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。
【００６５】
以上のように、本実施形態の熱処理装置では、第１透光板６１の上面に凹部６０を形成しているため、上方の光源５から照射される光を、その第１透光板６１により外向きに偏向させつつ下方へ導くことができる。したがって、半導体ウェハーＷ表面に到達する光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができ、半導体ウェハーＷの表面に適切な照度分布の光を照射することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、光源５からの照射光を偏向させるために、第１透光板６１の上面に凹部６０を形成する場合について説明したが、第１透光板６１を異なる他の厚薄分布に形成しても、同様の効果を得ることができる場合がある。例えば、第１透光板６１の有効部分６１ａを、図５（ａ）〜（ｅ）の各側断面図で示されるような形状に形成した場合でも、第１透光板６１は全体として凹レンズに似た負の屈折力を有することになり、その上方から入射した光を外向きに偏向させることが可能である。すなわち、光を外向きに偏向させる効果を得るためには、第１透光板６１は、その有効部分６１ａを、中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成すればよい。
【００６７】
具体的構成例において、図５（ａ）の構造１１０では、中心部分に最薄の円形平坦部１１１が存在し、その外周に第１傾斜円環部１１２を介して中間厚の第１円環状平坦部１１３が設けられている。さらに第１円環状平坦部１１３の外周に、第２傾斜円環部１１４を介して最厚の第２円環状平坦部１１５が設けられている。そして、これらの各部１１１〜１１５は同心円状の配置となっている。
【００６８】
この構造は、「円形の平坦部の外周に、順次に厚くなる複数の円環平坦部分が同心円状に配置されるとともに、それらの間の境界が傾斜面となっているような構造」の１例であり、全体として凹レンズ効果を有する。
【００６９】
図５（ｂ）の構造１２０は、中心側の円形平坦部１２１の外周に中間厚の第１円環平坦部１２２と最厚の第２円環平坦部１２３とが順次かつ同心円状に配置され、さらに第２円環平坦部１２３の外周側には、円環溝（円環状凹部）１２４を介して第２円環状平坦部１２３と同厚の第３円環状平坦部１２５が設けられている。円形平坦部１２１から第２円環状平坦部１２３までの領域は段階的凸レンズ効果を奏し、円環溝（円環凹部）１２４が凹レンズ効果を奏する。
【００７０】
この構造１２０は「円形の平坦部の外周に、段階的に厚くなる複数の円環状平坦部が同心円状に配置されている構造」の１例であり、全体として中心側凹レンズ効果と外周側凸レンズ効果との複合作用を有する。
【００７１】
図５（ｃ）の構造１３０は、中心の円形部分が連続的な凹曲面部１３１となっているとともに、凹曲面部１３１の外枠部分が円環状平坦部１３２となっており、このうちの凹曲面部１３１が凹レンズ効果を奏する。
【００７２】
図５（ｄ）の構造１４０は、中心の円形部分が肉薄の平坦部１４１となっており、この平坦部１４１の外枠部分が畝状の円環凸レンズ部１４２とされている。そして、この円環凸レンズ部１４２が、基板の外縁部分について凸レンズ効果を奏する。
【００７３】
図５（ｅ）の構造１５０は、図３の構造を上下反転させたものに相当し、中心側の平坦部１５１の外周に、傾斜円環部１５２を介して肉厚の円環平坦部１５３が設けられていることによって、全体として凹レンズ効果を有する。
【００７４】
逆に、処理対象とする半導体ウェハーＷの状態により、意識的に中心付近の照度を周辺付近の照度より高くしたい場合には、第１透光板６１の有効部分６１ａの鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成すればよい。具体的には、有効部分６１ａを、図６（ａ）〜（ｂ）の各側断面図で示されるような形状に形成すれば、第１透光板は６１は全体として凸レンズに似た正の屈折力を有することになり、その上方から入射した光を中心向き（第１透光板６１の下方に水平姿勢に支持された半導体ウェハーＷの径方向中心向き）に偏向させることができる。
【００７５】
具体的構成例において、図６（ａ）の構造２１０では、中心部分に最厚の円形平坦部２１１が存在し、その外周に傾斜円環部２１２を介して最薄の円環状平坦部２１３が設けられていることによって凸レンズ効果を有する。
【００７６】
図６（ｂ）の構造２２０では、中心部分に最厚の円形平坦部２１１が存在し、その外周を最薄の円環状平坦部２２２が囲んでいることによって凸レンズ効果を有する。
【００７７】
また、本実施形態では、第１透光板６１の有効部分６１ａについて、鉛直方向の厚みに所定の厚薄分布を設ける場合について説明したが、第２透光板７２に同様の加工を施す形態であっても、同様の効果を得ることができる。ただし、光源５からの照射光を外向きに偏向する場合には、より下方の半導体ウェハーＷに近い位置にある第１透光板６１を偏向手段として加工する上述の形態の方が、照射光の照度損失を小さく抑えることができる。
【００７８】
＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態の熱処理装置では、第１透光板６１をチャンバー６５の上部に固定的に配設していたのに対し、本実施形態の熱処理装置では、第１透光板６１を上下に昇降可能に構成する。なお、以下の説明では第１実施形態との相違点を中心に説明を行い、第１実施形態と同様の構成および動作については重複説明を省略する。
【００７９】
図７および図８は、本実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。このうち、図７は第１実施形態の図１と同じく半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置を示しており、図８は第１実施形態の図２と同じく半導体ウェハーＷの熱処理位置を示している。図７および図８において、第１実施形態の熱処理装置と同一の符号を付している箇所については、以下に特に説明をしない限り、第１実施形態と同様の構成とする。
【００８０】
本実施形態の熱処理装置は、第１透光板６１の下方であってチャンバー６５の周囲を取り囲む位置に、円環部材５１を備えている。円環部材５１の上面は、第１透光板６１の周辺部分６１ｂの下面と連結されており、その連結境界は図示しないＯリング等によって密閉されている。また、円環部材５１には、エアシリンダ等の昇降駆動手段５２が連結されており、昇降駆動手段５２を動作させることによって円環部材５１に鉛直上下方向の変位を与えることができる。昇降駆動手段５２はさらに、制御手段１０と電気的に接続されている。制御手段１０は、昇降駆動手段５２に対して所定の電気信号を送信することによって、その昇降動作を操作・調節することができる。
【００８１】
したがって、制御手段１０によって昇降駆動手段５２を昇降動作させることにより、円環部材５１を介して第１透光板６１を鉛直上下方向に昇降させることができ、第１透光板６１の高さ位置を変化させることができる。なお、昇降駆動手段５２としては、エアシリンダ以外にも、ボールネジに螺合させたナットをモータの駆動により昇降させる機構など、種々の公知の機構を採用することができる。
【００８２】
また、円環部材５１と側板６３，６４との間には、チャンバー６５の周囲を取り囲むようにして伸縮自在の蛇腹５３が配設されている。このため、第１透光板６１および円環部材５１の高さ位置に関わらず、チャンバー６５内の気密状態を維持することができる。
【００８３】
図９に概念的に示したように、第１透光板６１の高さ位置を比較的高い高さ位置Ｐ１に合わせたときには、第１透光板６１の高さ位置を比較的低い高さ位置Ｐ２に合わせたときよりも、その上方の光源５から照射される光のうちのより多くの光を第１透光板６１の凹部６０内に入射させることができる。すなわち、第１透光板６１の凹部６０は、高さ位置Ｐ２においては、光源５から照射される光束のうちの範囲Ｒ２の光束しか受けることができないが、高さ位置Ｐ１においては、範囲Ｒ２よりも広い範囲Ｒ１の光束を受けることができる。ただし、図９ではリフレクタ７１により反射される光を考慮していないが、リフレクタ７１により反射される光についても同様の傾向がある。
【００８４】
このように、第１透光板６１の高さ位置が高いほど、凹部６０において多くの光を受けることができる。一方、第１透光板６１のうち負の屈折力を有する凹部６０に多くの光が入射するほど、多くの光が外向きに偏向される。したがって、第１透光板６１の高さ位置が高いほど、多くの光が外向きに偏向し、その下方において周辺付近の照度が上昇することになる。本実施形態の熱処理装置は、昇降駆動手段５２によって第１透光板６１の高さ位置を変えることにより、半導体ウェハーＷ表面における照度分布を変化させることができる。
【００８５】
このように、本実施形態においては、凹部６０が形成された第１透光板６１および第１透光板６１を昇降させる昇降駆動手段５２が、光源５からの照射光を偏向させる偏向手段として機能する。
【００８６】
本実施形態の熱処理装置によって半導体ウェハーＷの熱処理を行うときには、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う時点よりも前の段階において、制御手段１０から送信する信号によって昇降駆動手段５２を駆動させ、第１透光板６１を昇降させて適切な高さ位置に合わせる。
【００８７】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、第１透光板６１を異なる３つの高さ位置に配置したときの、光源５から照射される光の照度分布を示したグラフである。ただし、図１０（ａ）〜（ｃ）のグラフはいずれも、図６に示す半導体ウェハーＷの高さ位置における照度分布を示している。図１０（ａ）〜（ｃ）のうち、第１透光板６１が最も高い位置にあるときの照度分布を示しているのが図１０（ａ）のグラフであり、第１透光板６１が最も低い位置にあるときの照度分布を示しているのが図１０（ｃ）のグラフである。
【００８８】
上述したように、第１透光板６１の高さ位置を高くするほど、光源５から照射される光のうちのより多くの光が外向きに偏向されるため、周辺付近の照度が上昇する。したがって、第１透光板６１の高さ位置が低すぎる場合には、図１０（ｃ）に示されるように、周辺付近の照度が適切に上昇せず、照度分布の改善は不十分となる。逆に、第１透光板６１の高さ位置が高すぎる場合には、図１０（ａ）に示されるように、周辺付近の照度が必要以上に上昇することとなる。図１０（ｂ）に示されるような均一な照度分布を得るためには、その中間の適切な高さ位置に第１透光板６１を配置する。
【００８９】
ただし、処理対象の半導体ウェハーＷの状態によって、意識的に中心付近と周辺付近との間に照度の差をつける方が望ましいときには、相応の照度分布が得られるような高さ位置に第１透光板６１を配置する。
【００９０】
この第１透光板６１の高さ位置は、処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズや膜厚などの情報に基づいて制御手段１０により自動的に決定される。そして、制御手段１０は、第１透光板６１をその高さ位置まで昇降移動させるような電気信号を昇降駆動手段５２へ送信する。
【００９１】
このようにして第１透光板６１が適切な高さ位置に配置された後、光源５からの閃光照射が行われ、半導体ウェハーＷの表面が昇温されることとなる。
【００９２】
以上のように、本実施形態では、上面に凹部６０を形成した第１透光板６１の高さ位置を変えることによって、半導体ウェハーＷ表面に適切な照度分布の光を照射することができる。特に、本実施形態では、周辺付近の照度が中心付近よりも低い状態（図１０（ｃ）の状態）から高い状態（図１０（ａ）の状態）までの間で変化させることができ、その中で適切な照度分布の状態を選択的に使用することができる。
【００９３】
なお、本実施形態では、上面に凹部６０を形成した第１透光板６１を昇降させる場合について説明したが、第１透光板６１の形状は、有効部分６１ａの鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄い形状、例えば、図５（ａ）〜（ｅ）の各側断面図で示されるような形状であれば、同様の効果を得ることができる。また、処理対象とする半導体ウェハーＷの状態により、第１透光板６１の形状は、有効部分６１ａの鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚い形状、例えば、図６（ａ）〜（ｂ）の各側断面図で示されるような形状としてもよい。
【００９４】
また、本実施形態では、光源５を構成するランプがキセノンフラッシュランプ６９である場合について説明したが、ハロゲンランプ等の他のランプであっても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００９５】
＜３．第３実施形態＞
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、第１透光板を通過する光を外向きに偏向させるために、第１透光板６１の上面に凹部６０を形成したのに対し、本実施形態の熱処理装置では、第１透光板６１とは別体の補助透光板５９により、光を外向き（放射状に広がる向き）に偏向させる。なお、本実施形態においても、第１実施形態との相違点を中心に説明を行い、第１実施形態と同様の構成および動作については重複説明を省略する。
【００９６】
図１１および図１２は、本実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。このうち、図１１は第１実施形態の図１と同じく半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置を示しており、図１２は第１実施形態の図２と同じく半導体ウェハーＷの熱処理位置を示している。図１１および図１２において、第１実施形態の熱処理装置と同一の符号を付している箇所については、以下に特に説明をしない限り、第１実施形態と同様の構成とする。
【００９７】
本実施形態の熱処理装置は、上面および下面が平坦に形成された第１透光板６１と、第２透光板７２との間に、本実施形態において偏向手段として機能する補助透光板５９を水平姿勢に挿入することができる。図１３は、補助透光板５９およびその周辺の構成を示す平面図である。図１１〜図１３に示すように、補助透光板５９は、平面視において方形をなしており、その上面の中心付近には、第１実施形態において第１透光板６１に形成された凹部６０と同様の、逆円錐台状に凹んだ凹部５９ａが形成されている。また、補助透光板５９は、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されている。
【００９８】
補助透光板５９は、互いに平行かつ水平に配置された一対のリニアガイド５８上に複数のベアリング５７を介して支持されることにより、図１１および図１２に実線で示した作動位置と、破線で示した退避位置との間で水平に移動することが可能となっている。この補助透光板５９は、その一端に固着された連結桿５６ａを介してワイヤ５６ｂの一部に連結している。ワイヤ５６ｂは、固定設置されたモータ５６ｃの回転軸に固着された駆動プーリ５６ｄとリニアガイド５８の一方に固着された従動プーリ５６ｅとに掛け渡されている。また、モータ５６ｃは、制御手段１０と電気的に接続されている。制御手段１０は、モータ５６ｃに対して所定の電気信号を送信することによって、その動作を操作・調節することができる。
【００９９】
したがって、制御手段１０によってモータ５６ｃを駆動させることにより、駆動プーリ５６ｄ、従動プーリ５６ｅ、ワイヤ５６ｂ、および連結桿５６ａを介して補助透光板５９を水平方向に移動させ、その配置を作動位置と退避位置との間で切り替えることができる。すなわち、このとき、モータ５６ｃ、駆動プーリ５６ｄ、従動プーリ５６ｅ、ワイヤ５６ｂおよび連結桿５６ａが、補助透光板５９の進退駆動手段として機能する。なお、補助透光板５９の進退駆動手段としては、本実施形態に示した機構に限らず、エアシリンダを利用した機構やリニアモータを利用した機構など、種々の公知の機構を採用することが可能である。
【０１００】
補助透光板５９が退避位置に配置されたときには、光源５から照射された光は、上面及び下面が平坦に形成された第２透光板７２および第１透光板６１を通過し、偏向されることなく半導体ウェハーＷの表面へ到達する。
【０１０１】
これに対し、補助透光板５９が有効位置に配置されたときには、上方の光源５から照射された光の一部は、第２透光板７２を通過した後、補助透光板５９の凹部５９ａへ入射する。凹部５９ａへ入射した光は、第１実施形態における図４の状態と同様に外向きに偏向され、その後第１透光板６１を通過して半導体ウェハーＷの表面へ到達する。
【０１０２】
本実施形態の熱処理装置によって半導体ウェハーＷの熱処理を行うときには、処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズや膜厚などの情報に基づいて、光源５から照射される光を外向きに偏向させる必要があるか否かを、予め制御手段１０において決定する。光の偏向の要否は、処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズや膜厚などの情報に基づいて制御手段１０において決定される。
【０１０３】
そして、光の偏向が不要であると決定された場合には、フラッシュ加熱を行う時点よりも前の段階において、制御手段１０からモータ５６ｃへ、補助透光板５９を退避位置へ移動させるような電気信号を送信する。モータ５６ｃは、受信した当該電気信号に基づいて駆動し、駆動プーリ５６ｄ、ワイヤ５６ｂ、および連結桿５６ａを介して補助透光板５９を退避位置へ移動させる。そして、光源５から半導体ウェハーＷに対して、補助透光板５９を介さずに閃光照射が行われ、半導体ウェハーＷの表面が昇温されることとなる。
【０１０４】
一方、光の偏向が必要であると決定された場合には、フラッシュ加熱を行う時点よりも前の段階において、制御手段１０からモータ５６ｃへ、補助透光板５９を作動位置へ移動させるような電気信号を送信する。モータ５６ｃは、受信した当該電気信号に基づいて駆動し、駆動プーリ５６ｄ、ワイヤ５６ｂ、および連結桿５６ａを介して補助透光板５９を作動位置へ移動させる。そして、光源５から半導体ウェハーＷに対して、補助透光板５９を介して閃光照射が行われ、半導体ウェハーＷの表面が昇温されることとなる。
【０１０５】
以上のように、本実施形態の熱処理装置では、凹部５９ａが形成された補助透光板５９を挿入することによって、光源５から照射される光の中心付近の照度と周辺付近の照度との差を低減させることができ、半導体ウェハーＷの表面に適切な照度分布の光を照射することができる。特に、本実施形態では、補助透光板５９の位置を作動位置と退避位置との間で切り替えることができるため、処理対象となる半導体ウェハーＷの状態によって、光源５からの照射光の偏向を選択的に行うことができる。また、本実施形態の熱処理装置では、補助透光板５９を異なる形状を有する他の補助透光板と交換することを、退避位置において行うことができるため、処理対象となる半導体ウェハーＷの状態によって、光の偏向の強度や向き等を容易に変更することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、補助透光板５９の上面に凹部５９ａを形成した場合について説明したが、第１実施形態の第１透光板６１と同じく、図５（ａ）〜（ｅ）または図６（ａ）〜（ｂ）の各側断面図で示されるような形状であってもよい。すなわち、補助透光板５９が、半導体ウェハーＷの径方向において変化する所定の厚薄分布を有すれば、光源５から照射される光を半導体ウェハーＷの径方向へ偏向させることができる。
【０１０７】
また、補助透光板５９は、チャンバー６５の上面を構成する第１透光板６１と異なり、その上方と下方の雰囲気を互いに遮断可能である必要はない。したがって、図１４（ａ）〜（ｃ）の端面図に示されるようなリング形状であってもよい。さらには、これらのリング形状や、図１４（ｄ）の側断面図に示される形状のような、平面視において第１透光板６１の有効部分よりも小さい面積を有する形状であってもよい。
【０１０８】
また、本実施形態では、補助透光板５９の作動位置は、第１透光板６１の上面から空間を隔てた位置である場合について説明したが、第１透光板６１の上面に空間を隔てることなく載置した位置である形態であってもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、第１透光板６１は、上面および下面が平坦に形成されている場合について説明したが、第１透光板６１も、図３、図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ａ）〜（ｂ）に示されるように、有効部分６１ａについて中心付近の鉛直方向の厚みと周辺付近の鉛直方向の厚みとに差をつけるような形状としてもよい。このようにすれば、補助透光板５９による光の偏向効果と第１透光板６１による光の偏向効果とを共に利用することができる。この場合には、補助透光板５９と第１透光板６１とが共に光源５からの照射光を偏向させる偏向手段として機能することになる。さらに、第２実施形態で説明したような昇降駆動手段５２も配設し、第１透光板６１を昇降可能としてもよい。この場合には、補助透光板５９と第１透光板６１と昇降駆動手段５２とが、共に光源５からの照射光を偏向させる偏向手段として機能することになる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、光源５を構成するランプがキセノンフラッシュランプ６９である場合について説明したが、ハロゲンランプ等の他のランプであっても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
また、上記の各実施形態では基板として円形の半導体基板（ウエハー）を想定しているため、「基板の径方向」とは円の中心を通る放射方向に相当するが、液晶表示装置用の基板のような角形基板の場合を含めた一般の形状での「基板の径方向」とは、当該基板の外形線の各部に直交する方向群を指す。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】第１実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】第１実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図３】第１実施形態の第１透光板６１の有効部分６１ａのみの側断面図および平面図である。
【図４】第１実施形態の第１透光板６１の有効部分６１ａに対して、上方から入射する光線の進行経路の一例を示した図である。
【図５】有効部分６１ａの中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に薄くなるように形成した第１透光板６１のバリエーションの側断面図である。
【図６】有効部分６１ａの中心付近の鉛直方向の厚みが周辺付近の鉛直方向の厚みよりも相対的に厚くなるように形成した第１透光板６１のバリエーションの側断面図である。
【図７】第２実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図８】第２実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図９】第１透光板６１の高さ位置を変えたときに、上方の光源５から出射され凹部６０内に入射する光の変化を概念的に示した図である。
【図１０】第１透光板６１を異なる３つの高さ位置に配置したときの、光源５から照射される光の照度分布を示したグラフである。
【図１１】第３実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図１３】第３実施形態の補助透光板５９およびその周辺の構成を示す平面図である。
【図１４】平面視において第１透光板６１の有効部分よりも小さい面積を有する補助透光板５９のバリエーションを示した端面図および側断面図である。
【図１５】光源の下方の水平面内における従来の照度分布を示した図である。
【符号の説明】
【０１１３】
５  光源
１０  制御手段
５２  昇降駆動手段
５６ａ  連結桿
５６ｂ  ワイヤ
５６ｃ  モータ
５６ｄ  駆動プーリ
５６ｅ  従動プーリ
５９  補助透光板
５９ａ  凹部
６０  凹部
６０ｂ  傾斜面
６１  第１透光板
６１ａ  有効部分
６５  チャンバー
６９  キセノンフラッシュランプ
７０  支持ピン
７１  リフレクタ
７２  第２透光板
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
2005109090.tif 000003
【図２】
2005109090.tif 000004
【図３】
2005109090.tif 000005
【図４】
2005109090.tif 000006
【図５】
2005109090.tif 000007
【図６】
2005109090.tif 000008
【図７】
2005109090.tif 000009
【図８】
2005109090.tif 000010
【図９】
2005109090.tif 000011
【図１０】
2005109090.tif 000012
【図１１】
2005109090.tif 000013
【図１２】
2005109090.tif 000014
【図１３】
2005109090.tif 000015
【図１４】
2005109090.tif 000016
【図１５】
2005109090.tif 000017