(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントを有するランプを備えた光照射式加熱装置を用いてワークを予め定められた加熱パターンに基づいて加熱する光照射式加熱方法であって、
フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置され、前記複数本のランプの一部に一つの発光管の内部に複数のフィラメントを有し各フィラメントから放出される光強度を個別に制御可能なランプを含む第１のランプユニットと、フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置された第２のランプユニットとを有し、
第１のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントは、あるランプ内にあるフィラメントと他のランプ内のフィラメントとがまとめられて複数の群に構成され、
第１のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量は、第２のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量より小さく、
前記ワークの温度が検出され、第１のランプユニットを構成する各群のフィラメントに個別に供給される投入電力は、前記検出されたワークの温度に基づいて、ワークの表面の温度が略均一となるように制御され、
前記第２のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントに供給される投入電力は、予め定められた電力投入制御パターンに基づき制御される
ことを特徴とする光照射式加熱処理方法。
【請求項２】
前記各群毎に前記ワークの温度を検出し、検出されたワークの温度に基づき、各群に属する各ランプのフィラメントへの投入電力を各群毎に一括して制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱処理方法。
【請求項３】
前記加熱パターンはワークを所定の温度に到達するまで昇温する期間を含み、
前記昇温期間における第１のランプユニットを構成する各フィラメントへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ１、前記昇温期間における第２のランプユニットを構成する各ランプへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ２とすると、
０．１≦Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）≦０．４
であることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか一項に記載の光照射式加熱方法。
【請求項４】
フィラメントを有するランプからの光をワークに照射して、ワークを予め定められた加熱パターンに基づいて加熱する光照射式加熱処理装置であって、
フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置され、前記複数本のランプの一部に、一つの発光管の内部に軸方向に並んだ複数のフィラメントに各々個別に給電するリード線が配設されたランプを含む第１のランプユニットと、フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置された第２のランプユニットとを有し、
前記第１のランプユニットと前記第２のランプユニットは２層構造であり、前記第１のランプユニットがワークに直接対向するように配置されており、
前記第１のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量が、第２のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量より小さく、
前記第１のランプユニットを構成する複数本のランプの各フィラメントに給電する第１の駆動部と、前記第２のランプユニットを構成する複数本のランプの各フィラメントに給電する第２の駆動部と、
前記第１の駆動部を制御する第１の電力制御部と、前記第２の駆動部を制御する第２の電力制御部と、
前記ワークの温度を検出する温度センサが設けられ、
第１のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントは、あるランプ内にあるフィラメントと他のランプ内のフィラメントとがまとめられて複数の群に構成され、
前記第１の電力制御部は、前記複数の群の各群毎に設けられ、当該第１の電力制御部は、前記温度センサにより検出されたワークの温度に基づいて第１の駆動部の駆動を制御するように構成され、
前記第２の電力制御部には予め定められた電力投入制御パターンが設定され、
前記第２の電力制御部は、前記予め定められた電力投入制御パターンに基づき前記第２の駆動部の駆動を制御するように構成されている
ことを特徴とする光照射式加熱装置。
【請求項５】
前記温度センサは、前記各群に対応する位置にそれぞれ設けられており、
前記各群毎に設けられた第１の電力制御部は、前記各温度センサにより検出されたワークの温度に基づいて、第１の駆動部を各群毎に一括して制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の光照射式加熱装置。
【請求項６】
前記第１の電力制御部と第２の電力制御部は、ワークを所定の温度に到達するまで昇温する期間を含む予め定められた加熱パターンに基づき第１の駆動部および第２の駆動部を制御するように構成され、
前記第１の電力制御部と第２の電力制御部は、前記昇温期間における第１のランプユニットを構成する各フィラメントへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ１、前記昇温期間における第２のランプユニットを構成する各ランプへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ２とすると、
０．１≦Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）≦０．４
となるように第１の駆動部および第２の駆動部を制御するように設定されている
ことを特徴とする請求項４または請求項５の何れか一項に記載の光照射式加熱装置。
【請求項７】
前記第２のランプユニットを構成するランプ内の少なくとも一部のランプのランプ中央部には、点灯しない領域あるいは光強度の低くなる領域が設けられている
ことを特徴とする請求項４，５または請求項６の何れか一項に記載の光照射式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物に光照射することにより、急速かつ高温に加熱処理する光照射式加熱装置及び光照射式加熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程においては、成膜、酸化拡散、不純物拡散、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、イオン注入活性化等様々なプロセスにおいて、加熱処理が採用されている。半導体製造工程における歩留まりや品質の向上には、急速に半導体ウエハ等のワークの温度を上昇させたり下降させたりする急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が望ましい。ＲＴＰにおいては、白熱ランプ等の光源からの光照射を用いた光照射式加熱処理装置が広く用いられている。
【０００３】
光透過性材料からなる発光管の内部にフィラメントが配設されてなる白熱ランプは、投入電力の９０％以上が全放射され、ワークを接触することなく加熱することが可能であることから、光を熱として利用できる代表的なランプである。このような白熱ランプをガラス基板や半導体ウエハの加熱用熱源として使用した場合、抵抗加熱法に比してワークの温度を高速にて昇降温させることができる。
【０００４】
すなわち、光照射式加熱処理によれば、例えば、ワークを１０００°Ｃ以上の温度にまで、十数秒から数十秒で昇温させることが可能であり、光照射停止後、被照射体は急速に冷却される。このような光照射式加熱処理は、通常、複数回に渡って行われる。
【０００５】
ここで、ワークが例えば半導体ウエハ（単結晶シリコンウエハ）であるとき、半導体ウエハを１０５０°Ｃ以上に加熱する際、半導体ウエハに温度分布の不均一が生じると、半導体ウエハにスリップと呼ばれる現象、すなわち結晶転移の欠陥が発生し不良品となる恐れがある。そのため、光照射式加熱処理装置を用いて、半導体ウエハのＲＴＰを行う場合は、半導体ウエハ全面の温度分布が均一になるように、加熱、高温保持、冷却を行う必要がある。
さらに、成膜のために半導体ウエハを加熱する場合においても、均一な厚さで膜を形成するためには、膜形成時に、半導体ウエハの温度分布が均一となるように半導体ウエハを加熱処理しなければならない。
すなわち、ＲＴＰにおいては、ワークの高精度な温度均一性が求められている。
【０００６】
（１）従来光照射装置の構成例
従来の光照射式加熱装置は、例えば、特許文献１に記載されているもののように、加熱手段である光照射手段を複数の直管型のフィラメントランプを並列に並べて構成する。これにより、大面積のワーク対して光照射することが可能となる。
【０００７】
図３０に、光照射式加熱装置の概略構成を示す。
図３０において、光照射手段５００は、上記したように複数の直管型のフィラメントランプ５０１を並列に並べて構成される。各ランプの上部には、反射鏡である波形ミラー５０２が設けられる。波形ミラー５０２の反射面は、複数の凹面部が並列に配列された形状である。直管型フィラメントランプ５０１はそれぞれ、各凹面部によって、一部が包囲される。
波型ミラー５０２の凹面部形状は、凹面部により反射される光がある程度の指向性を有するように設計される。すなわち、各ランプから直接半導体ウエハ５０６に照射される光の広がりより、波型ミラー５０２の凹面部によって反射される光の広がりが小さい。
【０００８】
一般に、半導体ウエハ５０６等のワークは、処理室５０４内に収容されている。光照射手段５００から放射される光は、当該処理室５０４に設けられた光透過用の透過窓部材５０３を介して、ワークに照射される。
図３０においては、ワークとして半導体ウエハ５０６が用いられている場合が例示されており、更に、ワークの外周を包囲するようにガードリング５０５が設けられている。ガードリングについては、後で説明する。
【０００９】
一般に、従来の光照射式加熱装置においては、ワーク表面での照度分布を均一化してワークの加熱処理温度の均一化を図る場合が多い。そのために、ワークまたは光照射手段を回転させる構造が採用される。
ここで、半導体ウエハ全面の物理特性が均一である場合、半導体ウエハ全面での放射照度が均一となるように光照射を行うと、半導体ウエハの温度は均一になると考えられる。しかしながら、実際には、このような照射条件で半導体ウエハに光照射を行っても、半導体ウエハの周辺部の温度が低くなり、半導体ウエハに温度分布の不均一が生じる。上記したように、半導体ウエハを１０５０°Ｃ以上に加熱する場合、半導体ウエハに温度分布の不均一が生じると半導体ウエハにはスリップが発生する。
このように半導体ウエハ周辺部の温度が低くなるのは、半導体ウエハの側面もしくは半導体ウエハの側面近傍等の半導体ウエハ周辺部から熱が放射されるためである。従って、半導体ウエハ全面に渡り温度分布を均一にするためには、半導体ウエハ周辺部からの熱放射による温度低下を補償する必要がある。例えば、ウエハ周辺部表面における放射照度を、ウエハ中央部表面における放射照度よりも大きくなるように、光照射を行う。
【００１０】
一方、半導体ウエハ周辺部の温度低下を防止する方法の１つとして、以前より、半導体ウエハと同等の熱容量の補助材を半導体ウエハの外周を包囲するように配置する方法が提案されている。このような補助材は、一般にガードリングと呼ばれている（図３０を参照されたい）。
半導体ウエハの外周を包囲するように配置されたガードリングの熱容量が半導体ウエハの熱容量と同等である場合、半導体ウエハとガードリングとは一体化した一枚の仮想板状体と見なすことが可能となる。この場合、半導体ウエハの周辺部は上記仮想板状体の周辺部とならないので、半導体ウエハの周辺部からの熱放射が発生しない。そのため、半導体ウエハ周辺部の温度が低下することはない。即ち、上記したようなガードリングを用いることより、半導体ウエハ周辺部からの熱放射による温度低下を補償し、半導体ウエハの温度を均一にすることが可能となる。
なお、ガードリングは半導体ウエハの外周を包囲するように設けられるので、ガードリングに半導体ウエハの周縁部を保持する機構を付加して、ガードリングを半導体ウエハ保持材として兼用する場合も多い。
【００１１】
しかしながら、実際は、ガードリングを半導体ウエハと一体とみなせるように（即ち、熱容量が同等になるように）製作することは困難である。その理由を以下に示す。
ガードリングと半導体ウエハとの熱容量を同等にするには、ガードリングの材質を半導体ウエハの材質と同じにすればよい。例えば、半導体ウエハがシリコン半導体ウエハである場合、ガードリングの材質をケイ素（Ｓｉ）とすればよい。しかしながら、ケイ素は繰り返して大きな温度差にさらされると、変形してしまいガードリングとしての機能を果たさなくなる。
変形の問題を回避するために、一般にガードリングは炭化ケイ素（ＳｉＣ）から作られることが多い。炭化ケイ素はケイ素よりも比熱はやや大きいが、大きくは相違しない。しかしながら、炭化ケイ素は加工が難しく、加工上の問題（歩留まり）により厚さを１ｍｍより薄くできないので、半導体ウエハの厚さ０．７〜０．８ｍｍよりも厚くなる。上記したケイ素と炭化ケイ素の比熱の違い、および半導体ウエハの厚さと炭化ケイ素製のガードリングの厚さとの違いにより、ガードリングの熱容量は、高温に加熱した時、半導体ウエハに比べ単位面積あたり１．５倍ほど大きくなる。
したがって、半導体ウエハの周辺部の温度低下を補償するように、ガードリングを機能させるには、半導体ウエハとガードリングとの上記熱容量差の影響を解消する必要がある。具体的には、ガードリングを半導体ウエハよりも大きな放射照度で光照射する必要がある。
【００１２】
図３０に示すような光照射手段を有する光照射式加熱装置を使用する場合、複数のランプを幾つかの制御ゾーン（ランプ群）に分けて制御することにより、照射領域における照度分布を所定の分布に設定する。
例えば、特許文献１に記載された光照射式加熱装置は、光照射手段を構成する複数本の直管型ハロゲンランプを、数本ずつのランプ群に分割し、各ランプ群を制御単位として、各ランプ群からの熱出力を独立に制御する。
例えば、図３１に示すように、ワーク（ウエハ５０６）の照射領域をワーク中央部のゾーンＢ、ワーク周辺部のゾーンＡに分割するとき、複数本の直管型ハロゲンランプも、ゾーンＡに対応するゾーンＡ用ランプ群ＬＡ、ゾーンＢ用ランプ群ＬＢに分けられる。
そして、例えば、ゾーンＡ用ランプ群ＬＡから放出される光の光強度をゾーンＢ用ランプ群ＬＢから放出される光の光強度より大きく設定することにより、ゾーンＡにおける放射照度をゾーンＢにおける放射照度より大きくすることが可能となる。
【００１３】
なお、このような制御は、図３１に示す一次元方向に対してのみ有効となる。一方、直管型ハロゲンランプの管軸方向（図３１の一次元方向と直交する方向）については、１本のランプが両ゾーンに対応するので、ゾーン制御を実施することは不可能である。よって、通常は、ワーク全面（すなわち、２次元方向）に対してゾーン制御を適用するために、光照射中、ワーク５０６を回転させることが多い。すなわち、特許文献１に記載された光照射式加熱装置を用いてワークを加熱する場合、ワーク上に設定される各ゾーンは、同心円状に分割される。
【００１４】
ここで、ワーク５０６を回転させた場合、例えば、ゾーンＡの所定領域においては、ワーク５０６の回転により、ゾーンＡ用ランプ群ＬＡからの光が主に照射される期間、ゾーンＢ用ランプ群ＬＢの光が主に照射される期間が周期的に巡って来る。すなわち、放射照度の脈動状態がゾーンＡ全体に渡って平均化される。よって、ワークを回転させると、放射照度は平均化されて実効的には２次元のゾーン制御が行われることになるが、ワーク自体の均熱精度は低い。
場合によっては、高照度期間、低照度期間の繰り返しにより、ワークの歪みが発生する場合もある。
【００１５】
一方、半導体ウエハは、表面にスパッタリング法などにより金属酸化物、窒化物等からなる膜が形成されていたり、イオン注入により不純物添加物がドーピングされていることが一般的である。
このような半導体ウエハ表面の物理特性は、半導体ウエハ形状に対して場所的な分布を有する。
このような物理特性としては、例えば、膜形成による半導体ウエハの表面状態、イオン注入プロセスにおいて注入される不純物イオンの密度分布等がある。
このような分布は、必ずしも半導体ウエハの中心に対して、中心対称ではない。むしろ、半導体ウエハの中心に対して非対称であることが一般的である。
半導体ウエハの表面状態の分布が生じると、半導体ウエハ表面での輻射率（ｅｍｍｉｓｉｖｉｔｙ）分布が発生する。光照射される物質の光吸収量は、物質の輻射率に依存する。よって、例えば、半導体ウエハ表面で均一な強度分布を有するように光を照射して加熱したとしても、半導体ウエハの温度は場所的な分布を有する。そのため、場合によっては、半導体ウエハを１０５０°Ｃ以上に加熱する際、半導体ウエハにスリップが発生してしまう。
【００１６】
以上説明したように、ワークには、加熱・冷却特性が異なる領域が存在する。例えば、ワークがウエハである場合、半導体ウエハ表面の物理特性は、半導体ウエハ形状に対して場所的な分布を有することが多いので、ウエハ表面における加熱・冷却特性は特定の分布を有する。また、ウエハ全面の物理特性が均一である場合においても、ウエハ中央部領域とウエハ周辺部領域とでは、ウエハ周辺部からの熱放射の影響を受け、両領域における加熱・冷却特性は互いに相違する。
よって、ウエハ全面での放射照度が均一となるように光照射を行ってもウエハの温度は均一とはならない。
そのため、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うためには、ウエハ表面の加熱・冷却特性が互いに相違する各領域毎に、当該領域における放射照度をそれぞれ調整する必要がある。
【００１７】
これは、ワーク（ウエハ）周辺部の温度低下を補償するようにガードリングを使用する場合でも同様である。ガードリングを使用する場合、ウエハとガードリングとの上記熱容量差を考慮して、ガードリング領域をウエハ領域よりも大きな放射照度で光照射する必要がある。
すなわち、ワークの光照射式加熱処理においては、ワークの加熱・冷却特性を考慮して、ワーク表面（ガードリングを使用する場合は、ガードリング表面も含む）を複数のゾーンに分割し、各ゾーンに対してそれぞれ異なる光強度で光照射を行う必要がある。
なお、特許文献１に記載されている光照射式加熱装置を用いてワークを加熱する場合、ワーク上の平均的な照度分布は同心円状にしか設定しえない。よって、例えば、ワークが半導体ウエハであって、当該半導体ウエハ表面の物理特性がウエハ形状に対して不均一な分布を有する場合、特許文献１に記載されている光照射式加熱装置では、例えワークを回転したとしても、ワークを均一に加熱することは困難となる。
【００１８】
（２）マルチフィラメントランプの使用
そこで、発明者らは、このようにワーク表面上の物理特性がワーク形状に対して非対称である場合や、ワークの外周をガードリングで包囲する場合においても、高精度なワークの均熱化が実現可能なような光照射式加熱装置を提案した。
当該光照射式加熱装置は、特許文献２に記載されているランプを使用する。当該ランプは、特許文献２の図１０に示されているように、１本の発光管の内部に、発光管の軸方向に沿って略同一軸上に複数のフィラメントが配置されている。これらのフィラメントは各々個別の給電装置に接続されている。よって、１本の発光管内部の複数のフィラメントへの供給電力は個別に制御することが可能となる。このような構成のランプを、以下、マルチフィラメントランプと呼ぶことにする。
発明者らが提案した光照射式加熱装置は、このようなマルチフィラメントランプを複数本並列に並べて構成される光照射手段を有する。
【００１９】
このような光照射手段を有する加熱装置によれば、ランプユニットから所定の距離だけ離間したワーク上の照度分布を精密、かつ、任意の分布に設定することが可能となる。よって、ワーク上の照度分布をワーク形状に対して非対称に設定することが可能となる。そのため、ワークにおける場所的な温度変化の度合いの分布がワークに対し非対称である場合においても、それに対応して、ワーク上の照度分布を設定することが可能となり、ワークを均一に加熱することが可能となる。
また、ワークが半導体ウエハであって、ガードリングを使用する場合においても、ガードリング上の照度が半導体ウエハ上の照度よりも大きくなるように光照射することが可能となる。
【００２０】
ここで、理解を容易にするため、ワーク全面の物理特性が均一であるものとすると、マルチフィラメントランプを複数本並列に並べて構成される光照射手段における各フィラメントは、特許文献３に記載されているように、ワーク上の照射領域に対応して、長さや個数が決定される。例えば、特許文献３の図４に示す例においては、照射領域をウエハ領域、ガードリング内側領域、ガードリング外側領域の３つのゾーンに分割し、各ゾーンに対応させて、光照射手段を構成する各マルチフィラメントランプ内部の配置される複数のフィラメントの長さを設定している。
このように設定された各フィラメントへの供給電力を個別に制御することにより、各ゾーンに対して、任意の光強度で光照射を行うことが可能となる。
【００２１】
【特許文献１】特開昭６２−２０３０８号公報
【特許文献２】特開２００６−２７９００８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化に伴い、半導体ウエハ上に構成される回路構造は、半導体ウエハの深さ方向についても微細化されている。すなわち、上記回路構造の薄膜構造化が進んでいる。
素子のゲート長の微細化のためには、例えば、低抵抗で浅いｐｎ接合の形成（シャロージャンクションの形成）が重要となる。また、ゲート酸化膜の薄膜化が要求される。
低抵抗で浅いｐｎ接合、すなわち浅い不純物拡散層を形成する工程における高温加熱処理プロセスは、例えば、半導体ウエハのようなシリコン基板に不純物（例えば、ホウ素（Ｂ）や砒素（Ａｓ）など）イオンを注入するイオンインプランテーション処理に続いて行われる不純物イオンの活性化処理において行われる。本プロセスにおける半導体ウエハの到達温度は、１０００°Ｃを超える温度に設定される。
一方、酸化膜（例えば、ゲート酸化膜）形成処理においても、高温加熱処理プロセスが採用される。シリコン酸化膜を形成する場合、高温加熱処理プロセスにおける半導体ウエハ（シリコンウエハ）の到達温度は、９００°Ｃ以上に設定される。
上記したような高温加熱処理においては、従来要求される加熱時におけるワークの高精度な温度均一性に加えて、ワークの昇温速度の高速化が求められる。
【００２３】
浅い不純物拡散層を形成する場合の不純物イオンの活性化処理においては、加熱処理プロセスによる半導体ウエハの到達温度が１０００°Ｃを超える高温であるので、不純物の熱拡散速度が増大する。そのため、ワークである半導体ウエハが高温になっている時間が長いと、半導体ウエハの深さ方向に対して不純物イオンの不所望な拡散が発生し、低抵抗で浅いｐｎ接合を形成することが困難になる。
よって、このような不具合を回避するために、高温加熱処理プロセスにおいてスパイクアニールと呼ばれる急峻加熱・急峻冷却工程が採用される。スパイクアニールでは所謂一定温度保持を行わず、目標温度（活性化に必要な温度）に到達したら即座に冷却を行う。これにより、半導体ウエハが高温となっている時間をできるだけ短くし、不純物イオンの不所望な拡散の進行を抑制する。すなわち、浅い不純物拡散層を形成する場合の不純物イオンの活性化処理においては、短時間で半導体ウエハ等のワークの温度を目標温度に到達させるために、ワークの昇温速度の高速化が求められる。
【００２４】
一方、酸化膜形成処理においては、高温加熱処理は、ワークの昇温、一定温度保持、降温と三つの段階を経る。シリコン酸化膜を形成する場合、半導体ウエハ（シリコンウエハ）の温度が９００°Ｃを超えると、酸化速度が指数関数的に増加する。
ここで、酸化膜の薄膜化が進むにつれて、高温加熱処理時間はそれに対応して短縮化される傾向にあり、特に一定温度保持期間が主として短縮化される。言い換えれば、高温加熱処理において、相対的に昇降温の時間の占める割合が増加する。
一般に、温度制御精度は、昇温制御、降温制御より、定温制御の方が高精度となる。また、酸化膜の膜質は高温の方が良好であるのが一般的である。
従って、ワークの温度が９００°Ｃ以上の高温領域である時間の内、昇温制御期間を短くして制御精度が良い定温制御の割合を増加させることにより膜厚制御が高精度になる。また、ワークの温度が９００°Ｃ以上の高温領域ではない時間をできるだけ短くすることにより、良好な膜質の酸化膜を得ることが可能となる。
以上の要請により、酸化膜形成処理においてもワークの昇温速度の高速化が求められる。
【００２５】
また、浅い不純物拡散層を形成する工程においては、不純物拡散層の分布を高精度に設定する必要がある。そのため、更なる高精度なワークの温度均一化が要請されるものと考えられる。
同様に、酸化膜（例えば、ゲート酸化膜）形成処理においても、酸化膜厚分布が所望の分布となるように、更なる高精度なワーク温度の均一化が要請される。
以上をまとめると、シャロージャンクション形成、ゲート酸化膜の薄膜化等の半導体集積回路の製造工程おいては、高温加熱処理プロセスにおける益々の高昇温速度を求められている。また、半導体素子の微細化・高性能化により、高温加熱処理プロセスにおける高精度なワーク温度の均一化が求められている
【００２６】
このような高温加熱処理プロセスにおける昇温速度の高速化、高精度なワーク温度の均一化双方に対応するために光照射式加熱装置に求められる条件は、以下のようになる。
（１）高速昇温に対応可能なワーク上の照度の増大。
一般に、昇温速度は以下のような関係にある。
昇温速度＝（フィラメントに投入される電力−ワークからの放射により失われる熱量）／ワークの熱容量。
すなわち、光照射体であるフィラメントランプのフィラメントへ大電力を投入することにより高速昇温が可能となる。
（２）ワーク温度の高精度な均一化制御に対応可能なワーク上の照度制御の高速応答化。  ワーク温度の高精度な均一化制御に対応するには、ワーク温度制御においてオーバーシュートやアンダーシュートなどの制御不良をできるだけ抑制することが望ましい。そのためには、ワーク上における照度の制御を高速化することが必要となる。すなわち、フィラメントランプへの投入電力制御の結果、フィラメントランプのフィラメントから放出される光強度が高速に所定の値となること（フィラメントランプの高速応答化の実現）が望ましい。
（３）高精度の温度均一化のための局所的照度制御。
ワークの温度を、ワーク全面に渡って均一化するためには、ワークの光照射面において局所的に照度を制御可能であることが望ましい。
【００２７】
ここで、先発明者らが提案したマルチフィラメントランプを用いた光照射式加熱装置によれば、ランプユニットから所定の距離だけ離間したワーク上の照度分布を精密、かつ、任意の分布に設定することが可能となる。すなわち、上記した（３）高精度の温度均一化のための局所的照度制御は、マルチフィラメントランプを用いた光照射式加熱装置を用いることにより実現される。
【００２８】
光照射体であるフィラメントランプのフィラメントへの大電力投入（上記した（１）に相当）を可能とするためには、フィラメントの線径を大きくする必要がある。しかしながら、フィラメントの線径を大きくするとフィラメントの熱容量が増大する。
一方、フィラメントランプの高速応答化（上記した（２）に相当）を実現するためには、フィラメントの熱容量をできるだけ小さくする必要がある。フィラメントの熱容量が大きいと、フィラメントへの投入電力を高速に変化させても、フィラメントの温度の変化（すなわち、フィラメントから放出される光強度の変化）は熱容量が大きい分だけ遅くなる。その結果、ワーク温度制御においてオーバーシュートやアンダーシュートなどの制御不良が発生し易くなる。
【００２９】
以上のように、フィラメントランプを用いた光照射式加熱装置は、（１）ワーク温度の高昇温速度化のためのフィラメント条件と（２）照度制御の高速応答化のためのフィラメント条件とは、トレードオフの関係にあり、両者を両立させることは困難となる。
そのため、（１）ワーク温度の高昇温速度化と（２）照度制御の高速応答化とを両立させるためには、以下のようにせざるを得ない。
すなわち、図３０に示すような複数の直管型のフィラメントランプを並列に並べて構成される光照射手段において、各フィラメントランプのフィラメントの熱容量を小さく設定する。このままでは、上記したように、（２）の「照度制御の高速応答化」は達成できるものの「ワーク温度の高昇温速度化」は実現できない。
【００３０】
よって、（１）の「ワーク温度の高昇温速度化」を実現するために、光照射式加熱装置において、図３２に示すように、フィラメントの熱容量を小さく設定したフィラメントランプ５０１を並列に並べて構成した光照射手段（ＬＵ１，ＬＵ２，・・・，ＬＵｎ）を複数、所定の間隔を空けて積層した構成を採用することが考えられる。このような構成を採用することにより、光照射手段へ投入する全電力は大電力となる。その結果、ワーク上の照度が増大し、ワークの昇温速度を増大することが可能となる。
しかしながら、このように光照射手段を複数、所定の間隔を空けて積層した構成を採用すると、光照射手段全体としては、空間的に積層方向に厚みが増すことになる。従って、ワークに対面した光照射手段ＬＵｎは、反射ミラーから遠くなる。よって、ＬＵｎから放出されて反射ミラーで反射される光の指向性は小さくなり、当該光は拡散することになる。そのため、前記（３）の「局所的照度制御」を実施することが困難になる。
【００３１】
前記（３）の「局所的照度制御」を良好に行うためには、実質的に光照射手段の積層は２層が限界であり、それ以上の多層構造では局所的制御性が失われてしまう。
一方、光照射手段の積層が２層である場合は、各光照射手段を構成するフィラメントランプのフィラメントの熱容量が小さく設定されているので、光照射手段へ投入できる全電力は大電力とはならない。よって、前記（１）の「ワーク温度の高昇温速度化」を実現するには困難となる。
【００３２】
以上のように、従来の光照射式加熱装置においては、マルチフィラメントランプを採用したとしても、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てを実現するのは、著しく困難となる。
本発明は以上のような事情に基づきなされたものであり、その課題は、上記（１）〜（３）の「ワーク温度の高昇温速度化」、「照度制御の高速応答化」、及び、「良好な局所的照度制御」の全てに対応可能な光照射式加熱方法および光照射式加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
図１は、本発明に係る光照射式加熱装置の概略構成を示す図である。図１に示す光照射式加熱装置における光照射手段は、複数の直管型のフィラメントランプを並列に並べて構成されるランプユニット２組（ＬＵ１、ＬＵ２）を、所定の間隔を空けて積層した構成を有する。
上層側のランプユニット（ＬＵ２）の上部には、反射鏡２が設けられる。図１に示す例では、反射鏡２として波形ミラーが採用されている。なお、反射鏡２は波形ミラーに限るものではなく、例えば、平面ミラーを使用してもよい。
図１においては、ワーク６として半導体ウエハ６００を使用する例が示されており、更に、ワーク６の外周を包囲するようにガードリング５が設けられている。ワーク６およびガードリング５は処理室Ｓ２内に収容されている。光照射手段であるランプユニットＬＵ１，ＬＵ２を構成する各フィラメントランプＬ１，Ｌ２から放射される光は、当該処理室Ｓ２に設けられた光透過用の透過窓部材４を介して、ワーク６およびガードリング５に照射される。
【００３４】
本発明の光照射式加熱装置が従来のものと相違する点は、ランプユニットＬＵ１を構成する各フィラメントランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各フィラメントランプＬ２を、それぞれ以下のように構成した点にある。
フィラメントランプＬ２は、フィラメントの線径を大きくし、当該フィラメントランプＬ２への大電力投入を可能とする。すなわち、ランプユニットＬＵ２を用いると、前記（１）の「ワーク温度の高昇温速度化」が可能となる。
一方、フィラメントランプＬ１は、フィラメントの熱容量ができるだけ小さくなるように、フィラメントの線径を小さくする。これにより、フィラメントランプＬ１は、上記した高速応答が可能となる。また、複数のフィラメントランプＬ１の一部に、上記したマルチフィラメントランプを用いることにより、放出する光の強度を局所的に増減させることが可能となる。
すなわち、ランプユニットＬＵ１を用いると「（２）の照度制御の高速応答化」、「（３）良好な局所的照度制御」が可能となる。
【００３５】
本発明の光照射式加熱装置は、大電力を投入可能に構成され、「（１）ワーク温度の高昇温速度化」を実現可能なランプユニットＬＵ２と、「（２）照度制御の高速応答化」および「（３）良好な局所的照度制御」を可能とするランプユニットＬＵ１とにより、光照射手段を構成したものである。
このように、２つのランプユニットＬＵ１，ＬＵ２にそれぞれ異なった役割を分担させ、更に、２つのランプユニットＬＵ１，ＬＵ２の点灯制御を適切に行うことにより、本発明の光照射式加熱装置は、前記（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となる。
【００３６】
ここで、ランプユニットＬＵ１を構成するランプＬ１にマルチフィラメントランプを用い、各ランプのフィラメントを、あるランプ内にあるフィラメントと他のランプ内のフィラメントとをまとめて複数の群に構成し、各フィラメント群を各群ごとに設けられた電力制御部からの信号により一括して制御することにより、ランプユニットＬＵ１のフィラメントの電力供給制御を効率的に、比較的簡単な構成で行うことができる。
また、ワークの温度を検出し、検出されたワークの温度に基づいて、ランプユニットＬＵ１を構成する複数の群に構成された各群のフィラメントへの投入電力をフィードバック制御することにより、ワークの温度を精度よく制御することができる。
さらに、上記各群のランプＬ１の照射領域に対応させてワーク６の温度を検出するセンサを設け、各センサにより検出されたワークの温度に基づき、各群に属する各ランプのフィラメントへの投入電力を各群毎に一括してフィードバック制御することにより、一層精度の良い制御を行うことができる。
なお、ランプの配置等によっては、中央部の照度が大きくなり、照度分布が山型になる場合がある。このような場合には、ランプユニットＬＵ２を構成するランプＬ２内の少なくとも一部のランプのランプ中央部に、点灯しない領域あるいは照度の低くなる領域を設けてもよい。このように構成すれば、照度分布を改善することができる。
【００３７】
次に、本発明に係る光照射式加熱方法（以下、加熱方法ともいう）の概要を述べる。本発明の加熱方法は図１に示した概略構成を有する光照射式加熱装置を用いて行われる。
図２は、一般的な高温加熱処理におけるワークの温度と光照射時間との関係を模式的に示したものである。ここでは、ワークの昇温、一定温度保持、降温と大きく三つの段階からなる高温加熱処理を例に取る。
（Ａ）昇温期間
上記したように、昇温速度は以下のような関係にある。
昇温速度＝（フィラメントに投入される電力−ワークからの放射により失われる熱量）／ワークの熱容量
ここで、ワークの熱容量は一定であり、ワークから放射により失われる熱量は、光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入される電力より小さい。
そのため、昇温速度を決定付ける支配的なパラメータは、全フィラメントランプのフィラメントに投入される電力となる。
ここで、例えば直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）を加熱する際、２５０°Ｃ／秒の昇温速度を実現する場合、全フィラメントランプのフィラメントに投入する総電力としては、２５０ｋＷ程度の電力が必要となる。
【００３８】
昇温期間における昇温は、ワーク（半導体ウエハ）全面の温度分布を一定に維持しながら実施する必要がある。昇温時のワーク温度の均一化を実現するためには、上記したように、ワークとガードリングとの熱容量の差を考慮して、ワーク上の照度よりもガードリング上の照度が大きくなるように、局所的な照度制御が行われる。
また、フィラメントランプ自体の製造上のばらつき、ガードリングの表面状態のばらつきに起因する温度ばらつきに対応するためにも、局所的な照度制御が行われる。
すなわち、ワークの温度分布や温度補正（ワークの温度測定ポイントに相当するフィードバックポイントにおける目標温度と実測温度との偏差の補正）の修正のために、局所的な照度制御が行われる。
このような局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節に必要とされる、フィラメントに投入する電力は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。すなわち、ワーク温度の均一化制御ではなく、単純にワーク温度の昇温に必要とされるフィラメントに投入する電力は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の８０％程度となる。
【００３９】
以上の知見に基づき、発明者らは、ワークの昇温を主に担当し、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の８０％を消費するランプユニットＬＵ２と、ワークの温度分布の調節を主に担当し、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％を消費するランプユニットＬＵ１とからなる光照射手段を使用すれば、前記（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となることを見出した。
すなわち、ランプユニットＬＵ１に投入可能な電力をＡ１とし、ランプユニットＬＵ２に投入可能な電力をＡ２としたとき、Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）がほぼ０．２程度なるようにランプユニットＬＵ１，ＬＵ２を構成すれば、上記（１）〜（３）の要求を満たすことが可能となる。
ここで、装置の形状、ランプとワークとの距離、ガードリングやワークの熱容量等の違いを考慮すると、上記Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）が０．１〜０．４の範囲内に入れば、上記要求を満たすことができる。
なお、上記ランプユニットＬＵ１，ＬＵ２に投入可能電力は、それぞれのランプユニットに属するランプの定格電力の総和と考えることもできるので、ランプユニットＬＵ１に属するランプの定格電力の総和をＡ１、ランプユニットＬＵ２に属するランプの定格電力の総和をＡ２としてもよい。
【００４０】
ランプユニットＬＵ１は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度を消費するものであるので、フィラメントランプＬ１のフィラメントの線径を小さくすることが可能となる。よって、フィラメントランプＬ１による照度制御の高速応答化が可能となる。また、複数のフィラメントランプＬ１の少なくとも一部にマルチフィラメントランプを採用することにより、良好な局所的照度制御が可能となる。すなわち、ランプユニットＬＵ１を使用することにより、高速応答可能な局所的照度制御が可能となる。  一方、ランプユニットＬＵ２は、ワークの昇温を主に担当し、ワークの温度分布の調節には関係しないので、フィラメントランプＬ２に対して高速応答性は求められない。そのため、フィラメントの線径を大きくすることが可能となる。よって、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の８０％程度を投入可能なように、当該フィラメントを構成することが可能となる。
上記した例では、ランプユニットＬＵ１に投入される電力は５０ｋＷ程度（２５０ｋＷ×２０％）、ランプユニットＬＵ２に投入される電力は２００ｋＷ程度（２５０ｋＷ×８０％）程度となる。また、ランプユニットＬＵ２に投入される電力の定格電力は、余裕率（例えば１０％）を考慮して、２００ｋＷ×１１０％＝２２０ｋＷに設定される。
【００４１】
以上を整理すると、（Ａ）昇温期間においては、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２を以下のように点灯する。
(i) 昇温期間におけるランプユニットＬＵ１（マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１群）への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２（シングルフィラメントランプＬ２群）への投入電力をＡ２とするとき、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）で、同時に点灯する。
(ii)ランプユニットＬＵ１は、図１に図示を省略したワーク６の温度モニタからの温度信号をもとに、ワーク全面の温度が均一となるようにフィードバック制御を行う。
(iii) ランプユニットＬＵ２は、ワークの昇温のみを担当するので、予め決まった電力パターン（プリセットプログラム）で点灯させる。
【００４２】
すなわち、高速応答可能であって、マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１群からなるランプユニットＬＵ１および大電力投入可能なシングルフィラメント群Ｌ２からなるランプユニットＬＵ２を、上記した(i)(ii)(iii)のような点灯方法で点灯することにより、昇温時において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となる。
なお、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の点灯制御として、双方にフィードバック制御を採用すると互いに干渉する場合が起こり、温度が安定（収束）しない恐れがある。そこで、ランプユニットＬＵ２の点灯制御をプリセットプログラムにして行い、ランプユニットＬＵ１の点灯制御をフィードバック制御により点灯制御を実施すれば、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【００４３】
（Ｂ）一定温度保持期間
「（Ｂ）一定温度保持期間」は、「（Ａ）昇温期間」を経て到達したワーク温度を一定期間保持する期間であり、光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入される電力は「（Ａ）昇温期間」において投入される電力より小さくてよい。
ここで、例えば直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）を１１５０°Ｃで定温制御する場合、温度保持のみに着目すると、光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入する必要とされる電力は、３０ｋＷ程度でよい。
実際には、「（Ａ）昇温期間」のときと同様、ウエハの定温制御のためには、ワークの温度分布や温度補正（ワークの温度測定ポイントに相当するフィードバックポイントにおける目標温度と実測温度との偏差の補正）の修正のために、局所的な照度制御が行われる。
【００４４】
ここで、このような局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節に必要とされる、フィラメントに投入する電力は、温度保持に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。
上記した例の場合、局所的な照度制御に必要とされるフィラメントランプのフィラメントに投入する電力は、６ｋＷ程度（３０ｋＷ×２０％）となる。
よって、上記した例の場合、「（Ｂ）一定温度保持期間」におけるワーク（半導体ウエハ）の定温制御に必要とされる、光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入される電力は３６ｋＷ程度となる。
【００４５】
以上の知見に基づくと、「（Ｂ）一定温度保持期間」においては、ランプユニットＬＵ１のみで、局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節が可能であることが分る。
すなわち、「（Ｂ）一定温度保持期間」においては、温度保持および局所的な照度制御に必要とされる光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入する電力の値は、「（Ａ）昇温期間」と比して十分小さい。よって、上記したランプユニットＬＵ１のみを使用して、ワークの温度保持ならびにワークの温度分布の調節を実現することが可能となる。
ランプユニットＬＵ１を構成するフィラメントランプＬ１は、照度制御の高速応答化が可能な仕様のフィラメントランプを採用しているので、ランプユニットＬＵ１を使用することにより、高速応答可能な局所的照度制御が可能となる。
【００４６】
以上を整理すると、「（Ｂ）一定温度保持期間」においては、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２を以下のように点灯する。
(i)'一定温度保持期間におけるランプユニットＬＵ１（マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１群）への投入電力をＢ１，ランプユニットＬＵ２（シングルフィラメントランプＬ２群）への投入電力をＢ２とするとき、Ｂ２＝０、Ｂ１≠０として、ランプユニットＬＵ１のみを点灯し、ランプユニットＬＵ２は消灯する。
なお、条件によっては、ランプユニットＬＵ２を消灯せず、極弱く点灯させてもよい。この場合は、Ｂ１＞Ｂ２（Ｂ１≠０、Ｂ２≠０）となる。
(ii)ランプユニットＬＵ１は、図１に図示を省略したワークの温度モニタからの温度信号をもとに、ワーク全面の温度が均一となるようにフィードバック制御を行う。
(iii) ランプユニットＬＵ２を点灯させる場合は、ランプユニットＬＵ２は局所的な照度制御には寄与しないので、予め決まった電力パターン（プリセットプログラム）で点灯させる。
【００４７】
すなわち、高速応答可能であって、マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１群からなるランプユニットＬＵ１および大電力投入可能なシングルフィラメント群Ｌ２からなるランプユニットＬＵ２を、上記した(i)'(ii)(iii) のような点灯方法で点灯することにより、一定温度保持期間において、「（２）照度制御の高速応答化」、「（３）良好な局所的照度制御」に対応可能となる。
なお、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の点灯制御として、双方にフィードバック制御を採用すると互いに干渉する場合が起こり、温度が安定（収束）しない恐れがある。そこで、ランプユニットＬＵ２の点灯制御をプリセットプログラムにして行い、ランプユニットＬＵ１の点灯制御をフィードバック制御により点灯制御を実施すれば、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【００４８】
なお、ランプユニットＬＵ１に投入される電力の定格電力は、「（Ａ）昇温期間」にランプユニットＬＵ１に投入される電力と「（Ｂ）一定温度保持期間」にランプユニットＬＵ１に投入される電力とを比較し、どちらか大きい方に整合させればよい。
上記した例では、「（Ａ）昇温期間」にランプユニットＬＵ１に投入される電力は５０ｋＷ程度（２５０ｋＷ×２０％）、「（Ｂ）一定温度保持期間」にランプユニットＬＵ１に投入される電力は３６ｋＷ程度となるので、ランプユニットＬＵ１に投入される電力の定格電力は、５０ｋＷに設定される。
【００４９】
（Ｃ）降温期間
「（Ｃ）降温期間」においては、ワークの温度をできるだけ早く降温する必要があるため、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の双方を消灯する。
【００５０】
以上のように、本発明の光照射式加熱装置を用いた加熱方法は、光照射手段として、高速応答可能であって、マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１群からなるランプユニットＬＵ１および大電力投入可能なシングルフィラメント群Ｌ２からなるランプユニットＬＵ２から構成し、「（Ａ）昇温期間」においては、「(i) ［ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１］＜［ランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）］で、同時に点灯し、「（Ｂ）一定温度保持期間」においては、(i)'ランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１（Ｂ１≠０）としてランプユニットＬＵ１のみを点灯する、または、［ランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１］＞［ランプユニットＬＵ２への投入電力Ｂ２］として両者を点灯し、「（Ｃ）降温期間」においては、両者を消灯するようにするものである。
そのため、ワークの昇温、一定温度保持、降温と大きく三つの段階からなる高温加熱処理において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応することが可能となる。
【００５１】
なお、上記した昇温期間におけるランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２、ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１、一定温度保持期間においては、ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２、ランプユニットＬＵ１への投入電力Ｂ１としたとき、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の関係は、
（Ａ２／Ａ１）＞（Ｂ２／Ｂ１）（Ａ１≠０、Ａ２≠０、Ｂ１≠０）
として表すことも可能である。
ここで、前記したように(ii)ランプユニットＬＵ１は、図１に図示を省略したワークの温度モニタからの温度信号をもとにワーク全面の温度が均一となるようにフィードバック制御を行い、(iii) ランプユニットＬＵ２を点灯させる場合は予め決まった電力パターン（プリセットプログラム）で点灯させるようにすることにより、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【００５２】
図３は、スパイクアニールに対応した高温加熱処理におけるワークの温度と光照射時間との関係を模式的に示したものである。スパイクアニールの場合、高温加熱処理は、ワークの昇温および降温と大きく二つの段階からなる。
この場合は、主に各ランプユニットＬＵ１，ＬＵ２において、「（Ａ）昇温期間」にて上記したような点灯制御を実施し、「（Ｃ）降温期間」は消灯すればよい。
すなわち、光照射手段として、高速応答可能であって、マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１群からなるランプユニットＬＵ１および大電力投入可能なシングルフィラメント群Ｌ２からなるランプユニットＬＵ２から構成する。
【００５３】
さらに、加熱方法としては、「（Ａ）昇温期間」において、(i) ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１＜ランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）で、同時に点灯する。
このようにすることにより、ワークの昇温、降温と大きく二つの段階からなる高温加熱処理において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応することが可能となる。
ここで、前記したように(ii)ランプユニットＬＵ１は、図１に図示を省略したワークの温度モニタからの温度信号をもとにワーク全面の温度が均一となるようにフィードバック制御を行い、(iii) ランプユニットＬＵ２を点灯させる場合は予め決まった制御パターン（プリセットプログラム）で点灯させるようにすることにより、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【００５４】
以上に基づき、本発明においては、前記課題を次のように解決する。
（１）フィラメントを有するランプを備えた光照射式加熱装置を用いてワークを予め定められた加熱パターンに基づいて加熱する光照射式加熱方法において、フィラメントを有する直管状のランプを複数本並列配置し、前記複数本のランプの一部に、一つの発光管の内部に複数のフィラメントを有し各フィラメントから放出される光強度を個別に制御可能なランプを含む第１のランプユニットと、フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置された第２のランプユニットとを設ける。
第１のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントは、あるランプ内にあるフィラメントと他のランプ内のフィラメントとがまとめられて複数の群に構成され、第１のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量は、第２のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量より小さく、前記ワークの温度が検出され、第１のランプユニットを構成する各群のフィラメントに個別に供給される投入電力は、前記検出されたワークの温度に基づいて、ワークの表面の温度が略均一となるように制御され、前記第２のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントに供給される投入電力は、予め定められた電力投入制御パターンに基づき制御される。
（２）上記（１）において、前記各群毎に前記ワークの温度を検出し、検出されたワークの温度に基づき、各群に属する各ランプのフィラメントへの投入電力を各群毎に一括して制御する。
（３）上記（１）において、前記加熱パターンはワークを所定の温度に到達するまで昇温する期間を含み、前記昇温期間における第１のランプユニットを構成する各フィラメントへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ１、前記昇温期間における第２のランプユニットを構成する各ランプへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ２とすると、
０．１≦Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）≦０．４
とする。
（４）フィラメントを有するランプからの光をワークに照射して、ワークを予め定められた加熱パターンに基づいて加熱する光照射式加熱処理装置において、フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置され、前記複数本のランプの一部に、一つの発光管の内部に軸方向に並んだ複数のフィラメントに各々個別に給電するリード線が配設されたランプを含む第１のランプユニットと、フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置された第２のランプユニットとを設け、前記第１のランプユニットと前記第２のランプユニットを２層構造とし、前記第１のランプユニットがワークに直接対向するように配置する。前記第１のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量は、第２のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量より小さい。
そして、前記第１のランプユニットを構成する複数本のランプの各フィラメントに給電する第１の駆動部と、前記第２のランプユニットを構成する複数本のランプの各フィラメントに給電する第２の駆動部と、前記第１の駆動部を制御する第１の電力制御部と、前記第２の駆動部を制御する第２の電力制御部と、前記ワークの温度を検出する温度センサを設け、第１のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントは、あるランプ内にあるフィラメントと他のランプ内のフィラメントとがまとめられて複数の群に構成され、前記第１の電力制御部は、前記複数の群の各群毎に設けられ、当該第１の電力制御部は、前記温度センサにより検出されたワークの温度に基づいて第１の駆動部の駆動を制御するように構成される。
前記第２の電力制御部には予め定められた電力投入制御パターンが設定され、前記第２の電力制御部は、前記予め定められた電力投入制御パターンに基づき前記第２の駆動部の駆動を制御するように構成される。
（５）上記（４）において、前記温度センサを前記各群に対応する位置に設け、前記各群毎に設けられた第１の電力制御部が、前記各温度センサにより検出されたワークの温度に基づいて、第１の駆動部を各群毎に一括して制御する。
（６）上記（４）（５）において、前記第１の電力制御部と第２の電力制御部を、ワークを所定の温度に到達するまで昇温する期間を含む予め定められた加熱パターンに基づき第１の駆動部および第２の駆動部を制御するように構成し、前記第１の電力制御部と第２の電力制御部を、前記昇温期間における第１のランプユニットを構成する各フィラメントへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ１、前記昇温期間における第２のランプユニットを構成する各ランプへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ２とすると、
０．１≦Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）≦０．４
となるように第１の駆動部および第２の駆動部を制御するように設定する。
（７）上記（４）（５）（６）において、前記第２のランプユニットを構成するランプ内の少なくとも一部のランプのランプ中央部には、点灯しない領域あるいは光強度の低くなる領域を設ける。
【発明の効果】
【００５５】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）フィラメントを有する直管状の複数本のランプの一部を、一つの発光管の内部に複数のフィラメントを有し各フィラメントから放出される光強度を個別に制御可能なランプを含む第１のランプユニットとし、他の一部を、フィラメントを有する直管状のランプが複数本並列配置された第２のランプユニットとし、第１のランプユニットにワークの温度分布の調節を主に担当させ、第２のランプユニットにワークの昇温を主に担当させるようにしたので、前記(i) ワーク温度の高昇温速度化、(ii)照度制御の高速応答化、(iii) 良好な局所的照度制御、の全てに対応することが可能となる。
（２）第１のランプユニットを構成する各ランプのフィラメントを、あるランプ内にあるフィラメントと他のランプ内のフィラメントとをまとめて複数の群に構成し、前記ワークの温度を検出し、検出されたワークの温度に基づいて、前記第１のランプユニットを構成する複数の群に構成された各群のフィラメントへの投入電力を制御することにより、ランプユニットＬＵ１のフィラメントの電力供給制御を効率的に、比較的簡単な構成で行うことができ、また、精度よくワークの温度を制御することができる。
（３）第１のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量を、第２のランプユニットを構成する各ランプ内の各フィラメントの熱容量より小さくすることにより、第１のランプユニットの高速応答が可能となるとともに、第２のランプユニットへの大電力投入が可能となる。
（４）各群毎に前記ワークの温度を検出し、検出されたワークの温度に基づき、各群に属する各ランプのフィラメントへの投入電力を各群毎に一括して制御することにより、一層高精度な温度制御が可能となる。
（５）昇温期間における第１のランプユニットを構成する各フィラメントへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ１、前記昇温期間における第２のランプユニットを構成する各ランプへの投入可能電力の総和である総投入可能電力をＡ２としたとき、０．１≦Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）≦０．４となるように構成することにより、前記(i) ワーク温度の高昇温速度化、(ii)照度制御の高速応答化、(iii) 良好な局所的照度制御の全てを効果的に実現することができる。
（６）第２のランプユニットを構成するランプ内の少なくとも一部のランプのランプ中央部には、点灯しない領域あるいは光強度の低くなる領域を設ければ、投入電力が大きくなっても、照度分布を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の光照射式加熱装置（以下、加熱装置ともいう）について説明する。
（１）光照射式加熱装置の構成例
図４は、本発明の加熱装置１００の構成を説明するための図である。
図４に示すように、加熱装置１００は、チャンバ３００を有する。チャンバ３００の内部は、石英窓４により、ランプユニット収容空間Ｓ１と加熱処理空間Ｓ２とに分割される。
ランプユニット収容空間Ｓ１に収容されるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２から放出される光を、石英窓４を介して加熱処理空間Ｓ２に設置されるワーク６に照射することにより、ワークの加熱処理が施される。
【００５７】
ランプユニット収容空間Ｓ１に収容されるランプユニットＬＵ２は、例えば、８本の直管状のシングルフィラメントランプＬ２を所定の間隔で並列に配置して構成される。同様に、ランプユニットＬＵ１は、例えば、８本の直管状のフィラメントランプＬ１を所定の間隔で並列に配置して構成される。なお、マルチフィラメントランプは、例えば、４本採用される（後述する図７参照）。両ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２は互いに対向するように配置されている。
ランプユニットＬＵ２を構成するシングルフィラメントランプＬ２の軸方向は、ランプユニットＬＵ１を構成するマルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１の軸方向と互いに交差するように設定されている。なお、上記した軸方向は必ずしも交差するように設定する必要はなく、例えば、両者が互いに平行となるように設定されていてもよい。
【００５８】
ランプユニットＬＵ１の一部を構成するマルチフィラメントランプＬ１は、上記したように、発光管の内部に配置するフィラメントを複数に分割し、発光管の軸方向に順次配置し、かつ、各フィラメントに対して独立に給電されるように構成したものである。
各マルチフィラメントランプＬ１のフィラメント発光部分を個別に発光させたり、各マルチフィラメントランプＬ１のフィラメントへの供給電力を個別に調整することにより、ワーク６上の照度分布を任意に、かつ、高精度に設定することが可能となる。
図４では、例として、３つのフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有するマルチフィラメントランプＬ１が示されている。マルチフィラメントランプＬ１の詳細な構成例については、後述する。
なお、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２の配置上の上下関係は、任意に設定可能である。しかしながら、複数のマルチフィラメントランプＬ１からなるランプユニットＬＵ１を、ワーク６に近い側（すなわち、ランプユニットＬＵ２の下側）に配置させる方が好ましい。
【００５９】
ワークに照射されるランプからの光は、直接ワークに照射される光（以下、直射光ともいう）および反射鏡２（後述する）により反射されてワークに照射される光（以下、反射光ともいう）からなる。直射光は、反射鏡２により反射されない分、反射光より強度が大きい。
上記したように、ランプユニットＬＵ１をワーク６に近い側に配置すると、マルチフィラメントランプを含むフィラメントランプＬ１の各フィラメントからの強度が大きい直射光があまり広がらずにワークに到達する。よって、ワーク上における各フィラメントの照射領域の分離性（以下、ゾーンの分離性ともいう）が良好となり、ワーク６上の照度分布を高精度に設定することが可能となる。
【００６０】
ランプユニットＬＵ２の上方には、反射鏡２が配置される。反射鏡２は、例えば、無酸素銅やアルミニウムからなる母材に金をコートした構造であり、反射断面が、円の一部、楕円の一部、放物線の一部又は平板状等の形状を有する。反射鏡２は、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２から上方に向けて照射された光をワーク６側へ反射する。
すなわち、加熱装置１００において、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２から放出されワーク６に照射される光は、上記したように、直射光および反射鏡２で反射される反射光からなる。
【００６１】
なお、上記したように、ランプユニットＬＵ２は、ワークの昇温を主に担当し、大電力投入が可能なシングルフィラメントランプＬ２により構成される。そのため、ランプユニットＬＵ２から放出される光によるワーク表面での照射光の放射照度は大きくなる。
ここで、投入可能な電力の大きさが比較的小さい場合、ワーク表面での照射光の放射照度を大きくするために、各シングルフィラメントランプＬ２間の間隔を小さくする必要が生じる。この場合は、反射鏡２としては平面ミラーを採用することが望ましい。なぜならば、仮に反射鏡２として波形ミラーを採用すると、各ランプの間の間隔を狭くすることが困難となる場合があるためである。
【００６２】
ランプユニット収容空間Ｓ１には、冷却風ユニット８からの冷却風がチャンバ３００に設けられた冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２から導入される。ランプユニット収容空間Ｓ１に導入された冷却風は、ランプユニットＬＵ２における各シングルフィラメントランプＬ２およびランプユニットＬＵ１における各フィラメントランプＬ１に吹き付けれ、各フィラメントランプを構成する発光管を冷却する。
ここで、各フィラメントランプの端部である封止部（図４では、マルチフィラメントランプＬ１の封止部１２ａ、１２ｂが示されている）は他の箇所に比して耐熱性が低い。そのため、冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２は、各フィラメントランプの封止部（１２ａ、１２ｂ）に対向して配置し、各フィラメントランプの封止部（１２ａ、１２ｂ）を優先的に冷却するように構成することが望ましい。各フィラメントランプに吹き付けられ、熱交換により高温になった冷却風は、チャンバ３００に設けられた冷却風排出口８３から排出される。なお、冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各フィラメントランプを加熱しないように考慮されている。
【００６３】
上記冷却風は、反射鏡２も同時に冷却するように風の流れが設定される。なお、反射鏡２が図示を省略した水冷機構により水冷されているような場合は、必ずしも反射鏡２も同時に冷却するように風の流れを設定しなくともよい。
ところで、加熱されるワーク６からの輻射熱により石英窓４での蓄熱が発生する。蓄熱された石英窓４から２次的に放射される熱線により、ワーク６は不所望な加熱作用を受けることがある。
この場合、ワークの温度制御性の冗長化（例えば、設定温度よりワークの温度が高温になるようなオーバーシュート）や、蓄熱される石英窓４自体の温度ばらつきに起因するワークにおける温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、ワーク６の降温速度の向上が難しくなる。
よって、これらの不具合を抑制するために、冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２を石英窓４の近傍に設け、冷却風ユニット８からの冷却風により石英窓４を冷却するようにすることが望ましい。
【００６４】
ランプユニットＬＵ１の各フィラメントランプＬ１は、一対の第１の固定台５００、５０１により支持される。第１の固定台は導電性部材で形成された導電台５１と、セラミックス等の絶縁部材で形成された保持台５２とからなる。保持台５２はチャンバ３００の内壁に設けられ、導電台５１を保持する。
ここで、上記ランプユニットＬＵ１を構成するマルチフィラメントランプを含む全フィラメントランプＬ１のフィラメントの総数をＮとして、各フィラメント全てに独立に電力が供給される場合、一対の第１の固定台５００、５０１の組数は、Ｎとなる。
一方、ランプユニットＬＵ２の各シングルフィラメントランプＬ２は、不図示の第２の固定台により支持される。第２の固定台は、第１の固定台と同様、導電台、保持台とからなる。
ここで、上記ランプユニットＬＵ２を構成するシングルフィラメントランプＬ２の総数をＭとするとき、一対の第２の固定台の組数は、Ｍとなる。
【００６５】
チャンバ３００には、電源部７の給電装置からの給電線が接続される一対の電源供給ポート７１、７２が設けられる。なお、図４では１組の電源供給ポート７１、７２が示されているが、全マルチフィラメントランプＬ１のフィラメントの総数ＮおよびシングルフィラメントランプＬ２の総数Ｍ等に応じて、一組の電源供給ポートの個数は決められる。
図４の例では、電源供給ポート７１は第１のランプ固定台５００の導電台５１と電気的に接続されている。また、電源供給ポート７２は第１のランプ固定台５０１の導電台５１と電気的に接続されている。
一方、第１のランプ固定台５００の導電台５１および第１のランプ固定台５０１の導電台５１は、例えば、図４に示すマルチフィラメントランプＬ１の給電部である一対の外部リードと電気的に接続されている。上記一対の外部リードが、例えば、マルチフィラメントランプＬ１のフィラメント１４ａに接続されている場合、給電装置から上記フィラメント１４ａへの給電が可能となる。
【００６６】
マルチフィラメントランプＬ１の他のフィラメント１４ｂ、１４ｃ、また、ランプユニットＬＵ１の他のマルチフィラメントランプＬ１の各フィラメント、そして、ランプユニットＬＵ２の各シングルフィラメントランプＬ２の各フィラメントについても、他の一対の電源供給ポート７１、７２より、各々同様の電気的接続がなされる。
なお、図４において、電源供給ポート７１、７２は、チャンバ３００の上部に設けられているが、必ずしもこれに限るものではない。各フィラメントランプの封止部と対面する、チャンバ３００の側面部に設けても良い。
【００６７】
上記したように、一対の第１の固定台５００、５０１の組数はＮ、一対の第２の固定台５００、５０１の組数はＭとなるので、一対の電源供給ポート７１、７２には、それぞれＮ＋Ｍ本の配線がなされる。そのため、一対の電源供給ポート７１、７２の構成は大掛かりなものになる。
ここで、上記したように、ランプユニットＬＵ２を構成するシングルフィラメントランプＬ２の軸方向をランプユニットＬＵ１を構成するフィラメントランプＬ１の軸方向と互いに交差するように設定する場合を考える。
特に、両軸方向が略直交する場合、シングルフィラメントランプＬ２の封止部が対面するチャンバ３００の一対の第１の側面部と、フィラメントランプＬ１が対面するチャンバ３００の一対の第２の側面部とは、互いに相違する。
この場合、容易に、第１の側面部にＭ本の配線がなされる一対の電源供給ポート７１、７２を設け、第２の側面部にＮ本の配線がなされる一対の電源供給ポート７１、７２を設けることが可能となる。
よって、一対の電源供給ポート７１、７２の構成を小型化することが可能となる。
【００６８】
一方、加熱処理空間Ｓ２には、ワーク６が固定される処理台５が設けられる。例えば、ワーク６が半導体ウエハである場合、処理台５は、モリブデンやタングステン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などのセラミック材料、または石英、シリコン（Ｓｉ）からなる薄板の環状体であり、その円形開口部の内周部に半導体ウエハを支持する段差部が形成されているガードリング構造であることが好ましい。
半導体ウエハは、上記した円環状のガードリングの円形開口部に半導体ウエハをはめこむように配置され、上記段差部で支持される。ガードリングは、自らも光照射によって高温となり対面する半導体ウエハの外周縁を補助的に放射加熱し、半導体ウエハの外周縁からの熱放射を補償する。これにより、半導体ウエハの外周縁からの熱放射などに起因する半導体ウエハ周縁部の温度低下が抑制される。
【００６９】
処理台（以下ガードリングという）５に設置されるワーク６の光照射面の裏面側には、温度測定部９１がワーク６に当接或いは近接して設けられる。温度測定部９１は、ワーク６の温度分布をモニタするためのものであり、ワーク６の寸法に応じて個数、配置が設定される。温度測定部９１は、例えば、熱電対や光ファイバが使用される。温度測定部９１によりモニタされた温度情報は、温度計９に送出される。温度計９は、各温度測定部９１により送出された温度情報に基づき、各温度測定部９１の測定地点における温度を算出する。
また、加熱処理の種類に応じて、加熱処理空間Ｓ２には、プロセスガスを導入・排気するプロセスガスユニット８００を接続してもよい。例えば、熱酸化プロセスを行う場合は、加熱処理空間Ｓ２に酸素ガス、および、加熱処理空間Ｓ２をパージするためのパージガス（例えば、窒素ガス）を導入・排気するプロセスガスユニット８００を接続する。プロセスガスユニット８００からのプロセスガス、パージガスはチャンバ３００に設けられたガス供給ノズル８４の吹出し口８５から加熱空間Ｓ２に導入される。また、排気は排出口８６から行われる。
【００７０】
（２）マルチフィラメントランプの構成例
図５にマルチフィラメントランプＬ１の詳細構造例を示す。例として図５に示すマルチフィラメントランプＬ１は、３つのフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有する。
図５に示すように、マルチフィラメントランプＬ１の発光管１１は、ピンチシールにより、一端側に封止部１２ａ、他端側に封止部１２ｂが形成され、発光管１１内部が気密に封止されている。ここで、ピンチシールは、封止部１２ａに金属箔１３ａ、１３ｂおよび１３ｃが埋設され、封止部１２ｂに金属箔１３ｄ、１３ｅ、１３ｆが埋設されるように行われる。
金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、および１３ｆには、それぞれ、外部リード１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、および１８ｆが電気的に接続されている。
【００７１】
発光管１１の内部には、略同一軸上に沿って、３つのフィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃが順番に設置されている。フィラメント１４ａと１４ｂとの間には絶縁体６１ａが設けられ、フィラメント１４ｂと１４ｃとの間には絶縁体６１ｂが設けられている。
フィラメント１４ａの一端側には、給電線１５ａが電気的に接続され、更に、給電線１５ａは、金属箔１３ａに接続されている。一方、フィラメント１４ａの他端側には、給電線１５ｆが電気的に接続され、更に給電線１５ｆは、金属箔１３ｆに接続されている。
ここで、給電線１５ｆは、順次、絶縁体６１ａに設けられた貫通孔６１１ａ、フィラメント１４ｂと対向する絶縁管１６ｃ、絶縁体６１ｂに設けられた貫通孔６１１ｂ、およびフィラメント１４ｃと対向する絶縁管１６ｆを通過するように設置される。
【００７２】
フィラメント１４ｂの一端側には、給電線１５ｂが電気的に接続され、更に、給電線１５ｂは、金属箔１３ｂに接続されている。一方、フィラメント１４ｂの他端側には、給電線１５ｅが電気的に接続され、更に給電線１５ｅは、金属箔１３ｅに接続されている。
ここで、給電線１５ｂは、絶縁体６１ａに設けられた貫通孔６１２ａ、フィラメント１４ａと対向する絶縁管１６ａを通過するように設置される。
また、給電線１５ｅは、絶縁体６１ｂに設けられた貫通孔６１２ｂ、フィラメント１４ｃと対向する絶縁管１６ｅを通過するように設置される。
【００７３】
フィラメント１４ｃの一端側には、給電線１５ｃが電気的に接続され、更に、給電線１５ｃは、金属箔１３ｃに接続されている。一方、フィラメント１４ｃの他端側には、給電線１５ｄが電気的に接続され、更に給電線１５ｄは、金属箔１３ｄに接続されている。
ここで、給電線１５ｃは、順次、絶縁体６１ｂに設けられた貫通孔６１３ｂ、フィラメント１４ｂと対向する絶縁管１６ｄ、絶縁体６１ａに設けられた貫通孔６１３ａ、およびフィラメント１４ａと対向する絶縁管１６ｂを通過するように設置される。
フィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、発光管１１の軸方向に複数個配設されたアンカー１７によって支持される。アンカー１７は、発光管１１の内壁と、絶縁管１６ａ、１６ｄあるいは１６ｅとの間に挟まれて保持される。
【００７４】
マルチフィラメントランプＬ１において、外部リード１８ａと１８ｆの間に第１の給電装置６２が接続され、外部リード１８ｂと１８ｅの間に第２の給電装置６３が接続され、外部リード１８ｃと１８ｄの間に第３の給電装置６４が接続されている。すなわち、フィラメント１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、それぞれ個別の給電装置６２、６３、６４よって独立に給電される。給電装置６２、６３、および６４は、可変電源であり、必要に応じて給電量を調整可能となっている。なお、各給電装置は、フィラメントに対して、ＤＣ電力を供給するものでもよいし、ＡＣ電力を供給するものでもよい。
【００７５】
すなわち、図５に示すマルチフィラメントランプＬ１によれば、略同一軸上に沿って、３つのフィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃが順番に設置され、各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ個別の給電装置６２、６３、６４よって独立に給電可能であるため、それぞれのフィラメントから放射される光量を個別に調整することが可能である。そのため、このようなマルチフィラメントランプＬ１を有するランプユニットによれば、ワーク６上の照度分布を任意に、かつ、高精度に設定することが可能となる。
なお、ランプユニットＬＵ１の各マルチフィラメントランプＬ１に含まれる全てのフィラメント各々に個別に給電装置を設けるのではなく、所望の照度分布によっては、複数のフィラメントを１台の給電装置に接続するようにしてもよい。なお、電源部７−１は、複数の給電装置６２、６３、６４を総称したものであり、後で述べる第１の電源部７−１に相当する。
【００７６】
（３）制御システムの構成例
図６に本発明の光照射式加熱装置の制御ブロック図を示す。加熱装置１００は、図４に示すものが適用される。加熱装置１００は、図４に詳細に示されているのでここでは簡略化して示す。
なお、図６では、図４では省略した部分も一部記載されている。すなわち、加熱装置１００は、加熱処理前のワーク６（例えば、半導体ウエハ）を収容するカセット２０１ａに保管されているワーク６のうちの１枚を、チャンバ３００内のガードリング５に搬送し、当該ガードリング５に設置する搬送機構２０２ａ、加熱処理済のワーク６を収容するカセット２０１ｂ、加熱処理後、ガードリング５に設置されているワーク６を前記カセット２０１ｂに搬送し、当該ワーク６をカセット２０１ｂに収納する搬送機構２０２ｂを備える。
【００７７】
図６において、電源部７は、マルチフィラメントランプを含む複数本の直管状のフィラメントランプＬ１を所定の間隔で並列に配置して構成されるランプユニットＬＵ１に電気エネルギーを供給する第１電源部７−１と、複数本の直管状のシングルフィラメントランプＬ２を所定の間隔で並列に配置して構成されるランプユニットＬＵ２に電気エネルギーを供給する第１電源部７−２とからなる。
第１電源部７−１、第２電源部７−２の動作は、主制御部ＭＣにより制御される。
同様に、主制御部ＭＣは、ランプユニット収容空間Ｓ１に冷却風を供給する冷却風ユニット８の動作、加熱処理空間Ｓ２にプロセスガスやパージガスを導入・排気するプロセスガスユニット８００の動作を制御する。
また、主制御部ＭＣは、搬送機構２０２ａ、２０２ｂを駆動制御する搬送機構制御部に動作信号を送信するとともに、温度計９からの温度信号を受信する。
【００７８】
（４）光照射手段の構成・配置例
次に、光照射手段の構成例ならびにワークに対する配置例について説明する。
（ａ）ランプユニットＬＵ１
上記したように、ランプユニットＬＵ１は、マルチフィラメントランプを含む複数本の直管状のフィラメントランプＬ１を所定の間隔で並列に配置して構成されており、マルチフィラメントランプを含むフィラメントＬ１の各フィラメントの熱容量は、小さく設定してある。すなわち、ランプユニットＬＵ１は、前記「（２）照度制御の高速応答化」および「（３）良好な局所的照度制御」を可能とするものである。
ここで、ランプユニットＬＵ１は、均一な長さのフィラメントを複数内部に有するマルチフィラメントランプＬ１を複数本並列に配置して構成してもよいが、上記したように、ワークには、加熱・冷却特性が異なる領域が存在する。よって、このような加熱・冷却特性が異なる領域毎にフィラメントの長さや個数を設定することが望ましい。このように設定することにより、温度分布の均一性が良好な光照射式加熱処理が実現される。
例えば、特許文献３の図４に示す例においては、照射領域をウエハ領域、ガードリング内側領域、ガードリング外側領域の３つのゾーンに分割し、各ゾーンに対応させて、光照射手段を構成する各マルチフィラメントランプ内部の配置される複数のフィラメントの長さを設定している。
【００７９】
上記した例は、特にワーク周辺部からの熱放射の影響により、ワークの中央部領域とワーク周辺部領域とにおいて加熱・冷却特性が互いに相違する場合に対応する。すなわち、ワーク表面上の物理特性がほぼ均一であり、ワーク上の照射領域を同心円状に複数のゾーンに分割した場合に対応する。
本発明においても、ワーク周辺部からの熱放射を考慮し、ワーク上の照射領域を同心円状に複数のゾーンに分割する。以下、例としてワークを半導体ウエハとし、理解を容易にするために、ガードリングを使用しないものとする。
具体的には、まずワーク（半導体ウエハ）の照射領域において、ウエハ中央部ゾーン（ゾーン１）とウエハ周辺部ゾーンを設定する。両ゾーンは同心円状に配置され、内側がウエハ中央部ゾーン、外側がウエハ周辺部ゾーンとなる。
【００８０】
ところで、光照射式加熱処理時に、プロセスガスやパージガスを加熱処理空間Ｓ２に導入する場合を考える。例えば、熱酸化プロセスを行う場合、プロセスガスは酸素、パージガスは、例えば窒素である。また、ワーク表面に膜成長させる場合には、プロセスガスは例えば、シラン系ガスとなる。なお、理解を容易にするために、ワーク表面上の物理特性はほぼ均一であるものとする。
この場合、加熱処理空間Ｓ２にはガス導入・排気が頻繁に行われるので、加熱処理空間Ｓ２内の雰囲気はダイナミックに変動する。すなわち、加熱処理空間Ｓ２において、プロセスガス、パージガス等のガスの流れが存在する場合、ガスの上流側に位置するワーク表面領域とガスの下流側に位置するワーク表面領域とでは、各領域における加熱・冷却特性は互いに相違することになる。このようなガスの上流側、下流側における加熱・冷却特性の相違は、特に、ウエハ周辺部ゾーンにおいて顕著となる。
【００８１】
また、図１、図４、図６では省略したが、加熱処理空間Ｓ２の壁部の一部には、当該加熱処理空間Ｓ２内にワークを搬入・搬出するための搬入口、搬出口が設けられる。当然ながら、搬入口、搬出口表面は、通常の壁部のように平坦ではなく、凹凸部が存在する。このような構造の加熱処理空間Ｓ２内に設置されたワークに対し光照射が成される場合、光照射手段からの光の一部が上記した搬入口、搬出口の凹凸部により複雑に反射される。すなわち、ウエハの周辺部近傍には、光の反射条件が均一ではない光反射面が存在する。よって、ウエハ周辺部ゾーンにおける加熱・冷却特性は均一ではなくなる。
【００８２】
以上のように、加熱処理空間Ｓ２内にてガスの流れが存在する場合、また、ガスの流れが静止している状態であっても加熱処理空間Ｓ２の壁面構造に凹凸が存在する場合、ワーク上の光照射領域を単純に同心円状に設定するだけでは、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことは困難となる。
そこで、ガスの流れの影響、加熱処理空間Ｓ２の壁部における光反射特性の影響に対応するために、ゾーンの設定をさらに細分化することが望ましい。上記したように、ガスの流れの影響、加熱処理空間Ｓ２の壁部における光反射特性の影響は、ウエハ周辺部ゾーンに対して顕著に作用する。すなわち、これらの影響により、ウエハ周辺部ゾーンにおける加熱・冷却特性は不均一となる。よって、ウエハ周辺部ゾーンを細分化する。
【００８３】
図７に、ワーク上の照射領域におけるゾーン分割の例と、それに対応したランプユニットＬＵ１の構成・配置例を示す。例として、ワークは半導体ウエハとする。なお、理解を容易にするために、図７において、プロセスガスやパージガスの流れは、紙面の上部から下部へと流れるものとする。また、ワークの搬入口、搬出口は、ガスの流れと直交する方向に配置されるものとする。すなわち、搬入口が図７の左側、搬出口が図７の右側に設けられているものとする。また、図１、図４、図６では、ガードリング５を使用する例が示されているが、ここでは、ガードリング５を使用しない場合について示す。
【００８４】
このような構成においては、円環状のウエハ周辺部ゾーンは、ガス上流側、ガス下流側、搬入口近傍側、搬出口近傍側において、それぞれ、加熱・冷却特性が異なることになる。そこで、円環状のウエハ周辺部ゾーンをゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５に分割する。
すなわち、ガス上流側のゾーンをゾーン２、ガス下流側のゾーンをゾーン３、搬入口近傍側のゾーンをゾーン４、搬出口近傍側のゾーンをゾーン５と設定する（図７において、点線で囲まれた各流域であり、四角で囲まれた数字の１−５が、各領域の番号を表している）。
以上のように、ワークの照射領域をゾーン１、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５に分割し、各ゾーンにおける放射照度をそれぞれ個別に調整することにより、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。
【００８５】
以上のように設定した５つのゾーンに対応するように、マルチフィラメントランプを含む複数のランプからなるランプユニットＬＵ１における各フィラメントの長さの設定、ならびに、各フィラメントの配置を決定する。
図７に示す例では、ランプユニットＬＵ１は、４本のマルチフィラメントランプ（ランプＮｏ．１、ランプＮｏ．２、ランプＮｏ．３、ランプＮｏ．４）と４本のシングルフィラメントランプ（ランプＮｏ．５、ランプＮｏ．６、ランプＮｏ．７、ランプＮｏ．８）とから構成される。
４本のマルチフィラメントランプはワークの中央側に対応する位置に配置され、４本のシングルフィラメントランプは、４本のマルチフィラメントランプの外側に、それぞれ２本ずつ配置される。
【００８６】
すなわち、ウエハ中央部ゾーンであるゾーン１に対応するように、ランプＮｏ．１のフィラメント（１）、ランプＮｏ．２のフィラメント（１）、ランプＮｏ．１の外側に配置されたランプＮｏ．３のフィラメント（１）、ランプＮｏ．２の外側に配置されたランプＮｏ．４のフィラメント（１）が配置される（フィラメントは図７では括弧付き数字で示している）。
以下、表記を簡単にするために、ランプＮｏ．ＡのフィラメントＢをフィラメントＡ−Ｂと称することにする。例えば、ランプＮｏ．１のフィラメント（１）は、フィラメント１−１となる。
すなわち、ゾーン１に対応するフィラメントは、図７の左側から、フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の順に配置される。なお、以下では、これらのフィラメントを総称する場合にはフィラメント１４ということもある。
また、円形のゾーン１に対応するように、各フィラメントの長さも設定される。すなわち、フィラメント３−１、４−１の長さは、フィラメント１−１、２−１の長さより短い。
【００８７】
同様に、ガス上流側に配置されたゾーン２に対応するように、フィラメント３−２、１−２、２−２、４−２が、図７左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン２の形状に対応して設定される。
また、ガス下流側に配置されたゾーン３に対応するように、フィラメント３−３、１−３、２−３、４−３が、図７左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン３の形状に対応して設定される。
さらに、搬入口側に配置されたゾーン４に対応するように、フィラメント７−１、５−１が、図７左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン４の形状に対応して設定される。
またさらに、搬出口側に配置されたゾーン５に対応するように、フィラメント６−１、８−１が、図７左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン５の形状に対応して設定される。
【００８８】
すなわち、ランプを図７左側から順に、ランプＮｏ．７、ランプＮｏ．５、ランプＮｏ．３、ランプＮｏ．１、ランプＮｏ．２、ランプＮｏ．４、ランプＮｏ．６、ランプＮｏ．８と並べたとき、各ランプ内の各フィラメント長さは、以下のように設定される。
フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の長さは、上記のような順番で各ランプを並列に並べたとき、ゾーン１に対応するような円が形成されるような長さに設定される。
また、フィラメント３−２、１−２、２−２、４−２、３−３、１−３、２−３、４−３、７−１、５−１、６−１、８−１の長さは、上記のような順番で各ランプを並列に並べたとき、ウエハ周辺部ゾーン（ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５）に対応するような同心円が形成されるような長さに設定される。
【００８９】
なお、ガードリング５を使用する場合、ワーク上の照射領域におけるゾーン分割は、例えば、以下のように設定される。
まず、照射領域を同心円状に３つのゾーンに分割する。３つのゾーンは、内側よりワーク中央部ゾーン、ワーク周辺部ゾーン、ガードリングゾーンとなる。なお、ワーク周辺部ゾーンは、ワーク中央部ゾーンに照射される光のワーク周辺部への回り込みとガードリングゾーンに照射される光のワーク周辺部への回り込みを考慮して設定される。次に、ガスの流れ、加熱処理空間Ｓ２の壁部における光反射特性の影響を考慮し、ワーク周辺部ゾーン、ガードリングゾーンをそれぞれ４つのゾーンに分割する。すなわち、ガードリング５を使用する場合、ワーク上の照射領域におけるゾーン分割は、９つのゾーンに分割される。
そして、このように設定した９つのゾーンに対応するように、マルチフィラメントランプを含む複数のランプからなるランプユニットＬＵ１における各フィラメントの長さの設定、ならびに、各フィラメントの配置を決定する。
なお、ワーク周辺部ゾーン、ガードリングゾーンの分割数は４つに限るものではなく、ワークの加熱・冷却特性に応じて、分割数を設定してよい。また、最初に規定する同心円状のゾーンの分割数も３つに限るものではなく、ワークの加熱・冷却特性に応じて、分割数を設定してよい。
【００９０】
（ｂ）ランプユニットＬＵ２
上記したように、ランプユニットＬＵ２は、複数本の直管状のシングルフィラメントランプＬ２を所定の間隔で並列に配置して構成される。シングルフィラメントランプＬ２は、フィラメントの線径を大きくし、当該フィラメントランプＬ２への大電力投入が可能であるように設定される。すなわち、ランプユニットＬＵ２は、（１）ワーク温度の高昇温速度化が実現可能なように設定される。
ランプユニットＬＵ１の場合、加熱・冷却特性が一様でないワークの温度が均一となるように加熱するために、加熱・冷却特性が互いに異なる領域（ソーン１，２，３，４，５）毎にフィラメントの長さや個数を設定している。
一方、ランプユニットＬＵ２は、主として（１）ワーク温度の高昇温速度化を担当する。よって、ランプユニットＬＵ２は、ワーク上の放射照度が大きくなるように、ワークを光照射するよう構成される。すなわち、上記したゾーン１，２，３，４，５を考慮せず、ワーク全体を光照射可能なように、シングルフィラメントランプＬ２の個数やフィラメントの長さが設定される。
【００９１】
図８に、ランプユニットＬＵ２の構成・配置例を示す。例として、ワークは半導体ウエハとする。なお、理解を容易にするために、ガードリング５は省略してある。
図８に示す例では、ランプユニットＬＵ２は、８本のシングルフィラメントランプＬ２（ランプＮｏ．９、ランプＮｏ．１０、ランプＮｏ．１１、ランプＮｏ．１２、ランプＮｏ．１３、ランプＮｏ．１４、ランプＮｏ．１５、ランプＮｏ．１６）から構成される。以下、表記を簡単にするために、ランプＮｏ．Ａを単にランプＡと称することにする。また、ランプＮｏ．ＡのフィラメントＢをフィラメントＡ−Ｂと称することにする。例えば、ランプＮｏ．９のフィラメント（１）は、フィラメント９−１となる。
【００９２】
円形のワーク形状に対応するように、ワークの中央側にフィラメント長が最も長いランプ１２、１３が配置される。ランプ１２、１３の外側には、フィラメント１２−１、１３−１の長さより短いフィラメント１１−１、１４−１を有するランプ１１、１４が配置される。以下、同様に、ランプ１１、１４の外側には、フィラメント１１−１、１４−１の長さより短いフィラメント１０−１、１５−１を有するランプ１０、１５が配置され、ランプ１０、１５の外側には、フィラメント１０−１、１５−１の長さより短いフィラメント９−１、１６−１を有するランプ９、１６が配置される。
【００９３】
なお、ランプ９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６のフィラメント長を全てランプ１２、１３のフィラメント長と同一にすることも可能である。しかしながら、この場合は、加熱処理空間Ｓ２内のワーク以外の部分にも光照射されるので、ランプユニットＬＵ２から放射される光の利用効率が小さく、またワーク以外の構成要素に対する不所望な加熱も発生することになる。よって、図８に示すように、ランプ９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６のフィラメント長は、ワーク形状に対応するように設定することが望ましい。
【００９４】
なお、図７、図８に示す例では、理解を容易にするために、ランプユニットＬＵ１を構成するマルチフィラメントランプを含む複数のフィラメントランプＬ１の軸方向とランプユニットＬＵ２を構成する複数のシングルフィラメントランプＬ２の軸方向とは互いに平行となるように示されているがこれに限るものではない。図４、図６に示すように、両者が互いに交差するように設定してもよい。
また、ガードリング５を使用する場合は、ワークおよびワークを包囲するガードリングからなる照射対象の形状に対応するように、各ランプのフィラメント長および配置を設定する。
【００９５】
ここで、図９（ａ）に示すように、ランプユニットＬＵ１とランプユニットＬＵ２が配置され、ウエハ６００とランプユニットＬＵ１のランプ群Ｌ１の各フィラメントとの位置関係が図９（ｂ）のように配置されている場合を考える。なお、図９（ｂ）に示すように、各フィラメントの配置領域はほぼ円形状であり、この円形の配置領域において、ウエハ６００に対応して各フィラメントが配置された中央部ゾーンをＡゾーン、当該Ａゾーンの外側に位置する上記円形の配置領域の周辺部ゾーンをＢゾーンとする。
上記配置において、ランプユニットＬＵ２を点灯させないで、ＬＵ１のみを点灯させた場合において、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２とウエハ６００の距離を変えたときのウエハ６００における照度分布は、図１０（ａ）（ｂ）のようになる。ともに定格電力でランプを点灯させた場合を示し、距離（図中の５０ｍｍ，１００ｍｍ）はランプユニットＬＵ１のランプＬ１の中心とウエハ６００間の距離である。以下、この距離を照射距離という。
なお、図１０は、詳細には図９（ｂ）のランプＬ１群の軸方向に直交し、ウエハ中心部を通る直線Ｗ１上（ウエハ上）の照度分布を示し、図１０（ａ）（ｂ）は、ランプユニットＬＵ１のみを点灯させた場合、（ｃ）（ｄ）は後述するランプユニットＬＵ１，ＬＵ２を点灯させた場合を示す。
同図の実線はＡゾーンに配置された各フィラメントから放出される光による直線Ｗ１上（ウエハ上）における照度分布（以下、照度分布Ａという）、点線はＢゾーンに配置された各フィラメントから放出される光による直線Ｗ１上における照度分布（以下、照度分布Ｂという）、一点鎖線は入力調整後のＡ，Ｂゾーンに配置された各フィラメント（すなわち、ランプユニットＬＵ１に属する全フィラメント）から放出される光による直線Ｗ１上における照度分布であり、入力調整後の照度分布Ａおよび照度分布Ｂの和に相当する。
照度分布Ａは、直線Ｗ１上の中央部（ウエハ中央部に相当）の照度が最も大きく、直線Ｗ１上の両端部（ウエハ周辺部に相当）に向けて照度が徐々に小さくなるような山形の照度分布となる。一方、照度分布Ｂは、直線Ｗ１上の中央部（ウエハ中央部に相当）の照度が最も小さく、直線Ｗ１上の両端部（ウエハ周辺部に相当）に向けて照度が徐々に大きくなるような谷形の照度分布となる。
照射距離が近い（ａ）の場合、ウエハ中央領域を加熱するためにＡゾーンに配置された各フィラメントから放出される光による照射領域と、ウエハ周辺部の温度低下を補償するためにＢゾーンに配置された各フィラメントから放出される光による照射領域の分離性が良好であるのに対し、照射距離が遠い（ｂ）においては、各ランプＬ１から照射される光がウエハ６００に到達するまでに広がるため、上記した各照射領域の分離性は悪くなり、上記したそれぞれの直線Ｗ１上（ウエハ上）における照度分布は平坦に近い分布となる。
【００９６】
この場合において、マルチフィラメントランプを含むランプユニットＬＵ１により、ウエハ６００面内の温度分布調整を行う場合、照度分布Ａと照度分布Ｂは対照的な分布特性を示しているので、照度分布Ａにおける照度差ａの値と照度分布Ｂにおける照度差ｂの値がほぼ同じ値になるように各ゾーンに配置されたフィラメントへ投入される電力の入力調整をすれば、最もウエハ面内の照度分布がよくなる。このように入力調整した場合の照度分布を図１０（ａ）（ｂ）の１点鎖線に示す。
上記入力調整をした場合、Ａゾーンに配置されたフィラメントへの投入電力をＡ、Ｂゾーンに配置されたフィラメントへの投入電力をＢとすると、図１０（ａ）に示す照射距離５０ｍｍの時、Ａ：Ｂ＝０．８：１、図１０（ｂ）に示す照射距離１００ｍｍの時、Ａ：Ｂ＝０．４５：１であった。照射距離が離れるほど、上記した各照射領域の分離性が悪くなり、照度分布Ｂの平坦度が高くなるため、Ｂゾーンに配置されたフィラメントへの投入電力に対するＡゾーンに配置されたフィラメントへの投入電力の比率を小さくする必要がある。
【００９７】
次に、前記図９の配置において、ウエハ温度の高昇温速度化のため、ランプユニットＬＵ２のランプＬ２群を点灯させた場合の前記直線Ｗ１上の照度分布を考える。
図１０（ｃ）（ｄ）にランプユニットＬＵ２を点灯させ、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２とウエハ６００との距離を変えたときの照度分布を示す。なお距離（図中の５０ｍｍ，１００ｍｍ）はランプユニットＬＵ１のランプＬ１の中心とウエハ６００間の距離（照射距離）である。ここで、ランプユニットＬＵ２におけるランプＬ２群の各フィラメントの配置領域は円形であり、ランプユニットＬＵ１におけるランプＬ１群の各フィラメントの配置領域（ＡゾーンおよびＢゾーン）とほぼ同じ形状である。また、図９（ａ）に示すランプユニットＬＵ２のランプＬ２の中心とランプユニットＬＵ１のランプＬ１の中心との距離ｄは１８ｍｍである。
同図の実線はＡゾーンに配置された各フィラメントから放出される光による直線Ｗ１上（ウエハ面上）における照度分布（照度分布Ａ）、点線はＢゾーンに配置された各フィラメントから放出される光による直線Ｗ１上における照度分布（照度分布Ｂ）、二点鎖線はランプユニットＬ２から放出される光による直線Ｗ１上における照度分布（以下、照度分布Ｃという）、一点鎖線は入力調整後のランプユニットＬＵ１およびランプユニットＬＵ２から放出される光による直線Ｗ１上における照度分布であり、入力調整後の照度分布Ａ、照度分布Ｂ、照度分布Ｃの和に相当する。また、ａ，ｂは、それぞれ照度分布Ａ、照度分布Ｂにおける照度差、ｃは、ランプユニットＬ２による照度分布Ｃにおける照度差を示している。
ランプユニットＬＵ２のランプＬ２群はシングルフィラメントのランプであり、ランプＬ２群の各フィラメントの一部はランプユニットＬＵ１のＡゾーンに配置された各フィラメントと同様ウエハ６００の上方に配置されているため、図１０（ｃ）に示すように前記直線Ｗ１上の照度分布Ｃは、照度分布Ａと同様、ウエハ中央部をピークとしたなだらかな山形となる。
ここで、高速昇温速度の処理を行うため、ランプユニットＬＵ２のランプＬ２群への投入電力を増加させていくと、照度分布Ｃにおける照度差ｃは大きくなり、ランプＬ１群だけ点灯する場合に比べ、直線Ｗ１上（ウエハ面上）における照度分布（照度分Ａ、照度分布Ｂ、照度分布Ｃの和に相当する）は、ウエハ中央部をピークとした山形の照度分布である照度分布Ａ，照度分布Ｃの影響が大きくなる。よって、ウエハ６００の温度を均一にするためには、山形の照度分布Ａにおける照度差ａと山形の照度分布Ｃにおける照度差ｃの合計の値と谷形の照度分布Ｂにおける照度差ｂの値とがほぼ同じ値になるようにランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に属する各フィラメントへ投入される電力の入力調整を行う必要がある。具体的には、ランプＬ１群のＡゾーンに配置された各フィラメントへの投入電力をさらに小さくして、上記照度分布に対する照度分布Ｂの比率を高くする必要がある。
一方、ランプユニットＬＵ２のランプ群Ｌ２の電力をさらに増大させていくと、ランプＬ１群のＡゾーンの投入電力を０にしても、図１０（ｄ）に示すように直線Ｗ１上（ウエハ面上）の照度分布（同図の一点鎖線）の均一化を実現できなくなる。したがって、ランプＬ１群のＡゾーンの投入電力を０にしたときに直線Ｗ１上（ウエハ面上）の照度分布が均一となる場合におけるランプＬ２群への投入電力の値が実質的にランプＬ２群への投入電力の上限となり、このときの昇温速度以上に昇温速度を上げられないという問題がある。
【００９８】
そこで、ランプユニットＬＵ２から放出される光によるウエハ面上の照度分布が、ウエハ周辺部において照度が高く、かつ同心円の形状となるように、複数のランプＬ２を並列に並べられるランプユニットＬＵ２を、以下のように構成することが考えられる。すなわち、ランプユニットＬＵ２の中央部に配置されるランプＬ２群の一部に、ランプ中央部が点灯しない、もしくは放出される光の光強度が小さいランプを用いる。そして、ランプＬ２を並列に並べた際、点灯しない、あるいは光強度が小さくなる領域がウエハ６００の形状に対応するように配置されるようにする。
図１１（ａ）にランプ中央部が点灯しない、もしくは放出される光の光強度が小さいランプの一例を示し、図１１（ｂ）に、このようなランプを組み込んだランプユニットＬＵ２のランプＬ２の配列の様子を示す。
ランプ中央部が点灯しない、もしくは放出される光の光強度が小さいランプは、図１１（ａ）に示すように、両端に封止部１２を有する石英ガラス製の管型の発光管１１の内部に管軸に沿って、タングステン製のフィラメント１４を配置したものであり、フィラメント１４は、フィラメント素線を密に巻回した発光部Ａと短絡芯線からなる、あるいはフィラメント素線を疎に巻回した構成の非発光部Ｂからなる。
このようなランプＬ２の非発光部Ｂを図１１（ｂ）に示すように、ウエハ６００の形状に対応するように配置する。
なお、非発光部Ｂを短絡芯線によって構成した場合、非発光部は点灯しない。一方、非発光部をフィラメント素線を疎に巻回した構成とした場合、投入する電力の条件によって、非発光部は点灯しない場合もあれば、発光部Ａにおける光強度より弱い光強度の光を放出するように点灯する場合がある。ここでの「非発光部Ｂ」は、点灯しない領域、あるいは点灯するが放出される光の光強度が発光部Ａにおける光強度より小さい領域を意味するものとする。
【００９９】
図９に示す装置において、ランプＬ１の中心と、ウエハ６００間の距離を１００ｍｍ、ランプＬ２の中心とウエハ６００間の距離を１１８ｍｍに設定し、ランプＬ１の電力密度を８０Ｗ／ｃｍ、ランプピッチ１６ｍｍ、ランプＬ２の電力密度を１２０Ｗ／ｃｍ、ランプピッチ１６ｍｍとして、次の３条件の実験を行った。
実験は、乾燥酸素中、処理温度を１１００°Ｃ、処理温度における温度保持期間を６０秒に設定し、前記温度保持期間におけるランプユニットＬＵ１のＡゾーンに配置されたフィラメントへの投入電力Ａと、Ｂゾーンに配置されたフィラメントへの投入電力Ｂと、ランプユニットＬＵ２のランプ群Ｌ２のフィラメントへの投入電力Ｃの入力比率を変え、最もウエハ６００上の酸化膜の膜厚分布が良くなった比率と膜厚均一性を調べた。均一性はウエハ６００上の酸化膜の膜厚の３σ値を平均値で割った値で比較した。
【０１００】
（１）ランプＬ２を点灯させず。
（２）ランプＬ２にシングルフィラメントランプ採用。
（３）ランプＬ２に、中央部に非発光部Ｂを有するランプを採用。
その結果、以下の結果を得た。
（１）の場合
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝０．４５：１：０
３σ／ａｖｅ  ４．８４％
到達温度  １０８０°Ｃ
（２）の場合
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝０．４５：１：０．２４
３σ／ａｖｅ  ５．２０％
到達温度  １１００°Ｃ
（３）の場合
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝０．６０：１：０．５０
３σ／ａｖｅ  ３．７１％
到達温度  １１００°Ｃ
以上のように、（１）のランプを点灯させない場合、所望とする処理温度に到達しないことがわかった。また、（２）のシングルフィラメントランプを使用した場合、均一性３σ／ａｖｅ値が最も悪くなる結果となった。さらに（３）の中央部非発光ランプを使用した場合、所望とした処理速度に到達し、かつ均一性も向上する結果が得られた。
【０１０１】
（５）電源部７の構成例
次に、電源部７の構成例について説明する。
上記したように、本発明の光照射式加熱装置は、フィラメントに大電力を投入可能なように設定された直管型シングルフィラメントランプＬ２を複数本並列に配置してなり、（１）ワーク温度の高昇温速度化を実現可能なランプユニットＬＵ２と、フィラメントの熱容量を小さくした直管型マルチフィラメントランプを含む直管型フィラメントランプＬ１を複数本並列に配置してなり、前記「（２）照度制御の高速応答化」および「（３）良好な局所的照度制御」を可能とするランプユニットＬＵ１とにより、光照射手段を構成したものである。
このように、２つのランプユニットＬＵ１，ＬＵ２にそれぞれ異なった役割を分担させ、更に、２つのランプユニットＬＵ１，ＬＵ２の点灯制御を適切に行うことにより、本発明の光照射式加熱装置は、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となる。
よって、電源部７は、互いに相違する役割を分担するランプユニットＬＵ１、ＬＵ２個々に電気エネルギーを供給する第１電源部７−１、第２電源部７−２から構成される。以下、第１電源部７−１、第２電源部７−２の構成例について説明する。
【０１０２】
（ａ）第１電源部７−１の構成例
第１電源部７−１が電気エネルギーを供給するランプユニットＬＵ１は、直管型のマルチフィラメントランプＬ１を含む直管型フィラメントランプを複数本並列に並べた構成を有する。各マルチフィラメントランプＬ１の各フィラメントの熱容量は小さく設定されているので、フィラメントへの供給電力の変化に対して、フィラメントの発光強度は高速に変化する。すなわち、ランプユニットＬＵ１は、ワーク上の放射照度を高速に調節する機能を有する。
また、各マルチフィラメントランプＬ１の各フィラメントへの供給電力を個別に調整することにより、ランプユニットＬＵ１は、ワーク６上の照度分布を任意に、かつ、高精度に設定する機能を有する。
このような機能を奏するためには、マルチフィラメントランプＬ１内部の複数のフィラメントへの供給電力は、個別に制御されることになる。よって、第１電源部７−１は、基本的には、フィラメントの数の分だけ独立した制御系を含む構成に設定すればよい。
【０１０３】
ここで、ワークの巨大化につれてマルチフィラメントランプＬ１内部のフィラメントの数が多くなると、その数に応じて多数の制御系が必要となる。よって、光照射式加熱処理装置自体大掛かりなものとなり、装置コストが増大することになる。
このようにマルチフィラメントランプＬ１内部のフィラメントの数が大量になる場合は、例えば、各ゾーンに対応して、ランプユニットＬＵ１を構成する複数のマルチフィラメントランプＬ１内のフィラメントをまとめてフィラメント群を構成し、各フィラメントを、電気エネルギーを給電する駆動部に個別に接続し、駆動部を各フィラメント群にそれぞれ設けられた電力制御部からの同一の制御信号により、一括して制御するように構成する。このように構成することにより、同一の群に属する各フィラメントへの給電を１つの制御信号によって一括して制御できる。
このため、各マルチフィラメントランプＬ１のフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実施することが可能となる。
【０１０４】
以下、このような構成について具体的に説明する。簡単のために、図７に示すランプユニットＬＵ１に対応する第１電源部７−１の構成例を示す。なお、上記したように、ワークは半導体ウエハであり、ガードリング５は使用しない場合を例に取る。
図７に示すランプユニットＬＵ１の構成・配置において、ゾーン１（ウエハ中央部ゾーン）に対応するフィラメント３−１、１−１、２−１、４−１を第１のフィラメント群として構成する。同様に、ゾーン２に対応するフィラメント３−２、１−２、２−２、４−２を第２のフィラメント群、ゾーン３に対応するフィラメント３−３、１−３、２−３、４−３を第３のフィラメント群、ゾーン４に対応するフィラメント７−１、５−１を第４のフィラメント群、ゾーン５に対応するフィラメント６−１、８−１を第５のフィラメント群として構成する。
第１電源部７−１は、各フィラメント群に属する各フィラメントへの供給電力をそれぞれ一括して制御する。
すなわち、同一の同心円であるウエハ周辺部ゾーンに対応する各フィラメントは、さらに、第２、第３、第４、第５のフィラメント群を構成するように分割され、第１電源部７−１は、各群に属する各フィラメントへの供給電力をそれぞれ一括して制御する。
【０１０５】
図１２は第１電源部７−１の構成を示す図である。
図１２に示すように、各フィラメントへの給電は、各フィラメントそれぞれに個別に接続された駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ２−５によって行われる。駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ２−５は、電力制御部Ｐｃ１〜Ｐｃ５からの指令により、電力供給電源Ｐｗ１から供給される電気エネルギーを調整して各フィラメントに給電する。
【０１０６】
ウエハ中心部ゾーンであるゾーン１に対応する第１のフィラメント群において、フィラメント１−１への給電は、駆動部ＤＲ１−１によってなされる。同様に、フィラメント２−１、３−１、４−１への給電は、それぞれ、駆動部ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１によりなされる。ここで、駆動部ＤＲ１−１は、通電時にフィラメント１−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗ１から供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをフィラメント１−１に給電する。同様に、駆動部ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、通電時にフィラメント２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗ１から供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをそれぞれフィラメント２−１、３−１、４−１に給電する。なお、以下では上記駆動部を総称する場合、駆動部ＤＲと呼び、上記電力制御部を総称する場合、電力制御部Ｐｃと呼ぶ。
【０１０７】
ここで、ゾーン１における放射照度は所定の値で略均一であるように設定する必要がある。各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、ゾーン１における放射照度が所定の値で略均一となるように、それぞれ所定の値に調整される。ここで、理解を容易にするために、ゾーン１において、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定する。そうすると、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、略同一の値となるように調整する必要がある。
よって、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へ供給される電気エネルギーは、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように調整される。
【０１０８】
電力制御部Ｐｃ１は、駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に対し、ゾーン１の放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を送信する。ここで、上記した各駆動部への指令信号は、同一の信号となる。
各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記指令信号が入力されると、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へ供給される電気エネルギーを調節する。ここで、略同一に調整される各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、ゾーン１の放射照度が所定の値で略均一となるような光強度である。
すなわち、ゾーン１に対応する第１のフィラメント群を構成する各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作は、電力制御部Ｐｃ１からの同一の指令信号により、一括して制御される。
【０１０９】
同様に、各ゾーン２、３、４、５における放射照度はそれぞれ所定の値で略均一であるように設定する必要がある。よって、ゾーン２に対応する第２のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン３に対応する第３のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン４に対応する第４のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン５に対応する第５のフィラメント群を構成する各フィラメントから放出される光の光強度も、それぞれ所定の値で略同一となるように設定する必要がある。
このような設定を実現するように、第２のフィラメント群に対応する各駆動部、第３のフィラメント群に対応する各駆動部、第４のフィラメント群に対応する各駆動部、第５のフィラメント群に対応する各駆動部は、各フィラメント群に属する各フィラメントに給電する電気エネルギーを、それぞれ個別に調整する。
なお、上記したように、各ゾーンにおいては、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定する。
【０１１０】
ここで、ゾーン２に対応する第２のフィラメント群を構成する各フィラメント１−２、２−２、３−２、４−２にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−２、ＤＲ２−２、ＤＲ３−２、ＤＲ４−２の動作は、電力制御部Ｐｃ２からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン３に対応する第３のフィラメント群を構成する各フィラメント１−３、２−３、３−３、４−３にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−３、２−３、３−３、４−３の動作は、電力制御部Ｐｃ３からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン４に対応する第４のフィラメント群を構成する各フィラメント５−１、７−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−４、２−４の動作は、電力制御部Ｐｃ４からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン５に対応する第５のフィラメント群を構成する各フィラメント６−１、８−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−５、２−５の動作は、電力制御部Ｐｃ５からの同一の指令信号により一括して制御される。
【０１１１】
一方、上記したように、ランプユニットＬＵ１を構成するマルチフィラメントランプを含む各フィラメントランプＬ１は、ワーク上の照度制御の高速応答化に対応可能なように構成され、ワークの温度センサからの温度信号をもとにワーク全面の温度が均一となるようなフィードバック制御を担当するものである。
前記図７に示すように、各ゾーン１−５に対して、各ゾーンの温度を測定する温度センサが配置される。すなわち、ゾーン１，２，３，４，５の中央部分に、おのおの温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５が配置される。
【０１１２】
ここで、各電力制御部Ｐｃには、ワークの加熱処理に対応する温度パターンを予め設定しておく。温度パターンは、例えば、時系列的にワークの昇温期間、一定温度保持期間、降温期間の三つの期間に対応するものである。
そして、温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からの各ゾーンの温度情報と各電力制御部Ｐｃに予め設定された温度パターンとを比較し、各ゾーンの温度情報が上記温度パターンと一致するように、各電力制御部Ｐｃは駆動部ＤＲを制御する。
【０１１３】
以上のように、第１の電源部７−１において、各フィラメント群に属する各フィラメントへ電気エネルギーを給電する駆動部ＤＲは、各フィラメント群毎にそれぞれ設けられた電力制御部Ｐｃからの同一の制御信号（指令信号）により、一括して制御される。
また、この制御信号は、各ゾーンの温度情報に基づくフィードバック信号となる。
すなわち、第１の電源部７−１は、各ゾーンの温度情報に基づき、各フィラメント群への給電を制御するフィードバック制御により、各ゾーンにおける放射照度を制御して、加熱処理中のワークの温度が略均一に保持するものである。
なお、図６に示した各給電装置６２〜６４は上記した電力供給電源Ｐｗ１および各駆動部ＤＲに相当する。また、図６に示した第１の電源部７−１は図１２に示す各電力制御部Ｐｃ、電力供給電源Ｐｗ１、各駆動部ＤＲ全体に相当する。
【０１１４】
次に、１つのゾーンに対応するフィラメント群に属する各フィラメントに電気エネルギーを給電する各駆動部の動作を一括してフィードバック制御するための構成について、詳細に述べる。
以下、図７に示すゾーン１に対応した第１フィラメント群の制御を例に取り述べる。
ゾーン１に対応する第１フィラメント群に属するフィラメントは、図７の左側から、フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の順に配置される。また、円形のゾーン１に対応するように、各フィラメントの長さも設定される。すなわち、フィラメント３−１、４−１の長さは、フィラメント１−１、２−１の長さより短い。
上記したように、ゾーン１における放射照度を所定の値で略均一となるようにするには、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１から通電時に放出される光の光強度を略均一に設定する必要がある。
【０１１５】
ゾーン１における放射照度を所定の値に設定する場合、ゾーン１における単位時間あたり・単位面積あたりの放射エネルギーである放射密度（Ｗ／ｃｍ2 ）が決定される。ここで、ランプのバルブ（発光管）の間隔（ｃｍ）が決まると、フィラメントの単位長さあたりの電力が決定される。この単位長さあたりの電力を電力密度（Ｗ／ｃｍ）と呼ぶ。電力密度（Ｗ／ｃｍ）は、放射密度（Ｗ／ｃｍ2 ）とバルブ（発光管）の間隔（ｃｍ）との積で表される。
フィラメントの定格電力は、上記した電力密度（Ｗ／ｃｍ）とフィラメントの長さ（ｃｍ）の積で表される。フィラメントにおいて定格電力が消費されると、ゾーン１における放射照度が所定の値に設定される。
【０１１６】
一方、通常、フィラメントは、フィラメントの素線を所定の巻きピッチでコイル状に形成されたものである。フィラメントの抵抗値は、フィラメントの素線径、コイルの直径、コイルの巻きピッチの値により決定される。
各ランプにおけるフィラメントの素線径、コイルの直径、コイルの巻きピッチの値は、通常同一に設計されるので、各フィラメントの抵抗値はそれぞれ所定の値を有する。
フィラメントで定格電力が消費される際にフィラメントに印加される電圧を定格電圧と呼ぶことにすると、この定格電圧は、フィラメントの定格電力、抵抗値より決定される。  上記したように、第１のフィラメント群に属する各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の長さは全てが同一であるわけではないので、電力密度（Ｗ／ｃｍ）とフィラメントの長さ（ｃｍ）の積で表される定格電力は、各フィラメントにおいて全てが同一であるわけではない。
【０１１７】
ここで、各フィラメントの定格電圧を同一に設定する場合を考える。上記したように定格電圧はフィラメントの定格電力、抵抗値により決定される。各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の定格電力は、上記したように互いに相違するので、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の定格電圧を同一に設定するには、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の抵抗値を所定の値に設定する必要がある。
しかしながら、上記したように、各ランプにおけるフィラメントの素線径、コイルの直径、コイルの巻きピッチの値は通常同一に設計されるので、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の抵抗値はそれぞれ所定の一定値に固定される。よって、各フィラメントの定格電圧は同一に設定することはできない。すなわち、長さが互いに異なる各フィラメントに対しては、それぞれ所定の定格電圧を印加する必要がある。各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加することにより、ゾーン１における放射照度が所定の値に設定される。
ここで、電力供給電源Ｐｗ１は一般に商用電源であり、電力供給電源Ｐｗ１によって負荷に印加される電圧は一定となる。よって、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加するためには、駆動部ＤＲにより、負荷であるフィラメントへの印加電圧を調整する必要がある。
【０１１８】
以下、図１３を用いて駆動部の詳細構成例について説明する。
図１３は、駆動部ＤＲの詳細ブロック図を示す。
図１３に示すように、駆動部ＤＲはバイアス設定部ＢＳ、サイリスタドライバ部ＳＤｒ、サイリスタＳＲから構成される。負荷であるフィラメント１４は、サイリスタＳＲを介して電力供給電源Ｐｗ１に接続される。本構成では、負荷であるフィラメント１４への印加電圧が駆動部ＤＲにより調整される。
【０１１９】
上記したように、電力制御部Ｐｃは、あるゾーンの放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を駆動部ＤＲに送信する。
例えば、駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ４−１のバイアス設定部ＢＳは、上記指令信号に基づき、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１から放出される光の光強度が略同一の値となるように、電力供給電源Ｐｗ１から負荷であるフィラメント３−１、１−１、２−１、４−１に印加される電圧へのバイアスを設定し、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１に定格電圧が印加されるようにする。
ここで、上記したように各フィラメントへ印加する定格電圧は同一ではないので、各フィラメントに接続される各駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ４−１のバイアス設定部ＢＳにおける設定も同一ではない。
各バイアス設定部ＢＳは、それぞれ個別にバイアスを設定することが可能であるので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の指令信号により、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１へ印加される定格電圧がそれぞれ所定の値となるように設定することが可能となる。
【０１２０】
各バイアス設定部ＢＳでバイアスが設定されると、バイアス設定部ＢＳはサイリスタドライブ部ＳＤｒにドライブ信号を送信する。サイリスタドライブ部ＳＤｒは、バイアス設定部ＢＳからのドライブ信号に基づき、電力供給電源Ｐｗ１から負荷（フィラメント１４）に印加される電圧に所定のバイアスかけて、フィラメント１４に印加される電圧が定格電圧となるようにサイリスタＳＲを動作させる。なお、上記したバイアスは、例えば、負の値が設定される。
駆動部ＤＲを上記したように構成することにより、電力制御部Ｐｃからの同一の信号により、各フィラメントへそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、一括して制御することが可能となる。
なお、図１３では、駆動部ＤＲにサイリスタＳＲを使用した例を示したが、駆動部の構成はこれに限るものではない。例えば、駆動部ＤＲにスイッチング素子を用いたＰＷＭ制御方式を採用してもよい。
【０１２１】
ここで、上記したように、各電力制御部Ｐｃから各駆動部ＤＲへ送信される指令信号は、各ゾーンに設けられた温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からの温度情報と各電力制御部Ｐｃに予め設定されている温度パターンとの比較演算にもとづくものである。
すなわち、電力制御部Ｐｃ１から各駆動部ＤＲ１−１，ＤＲ２−１，ＤＲ３−１，ＤＲ４−１に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ１に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算により設定される。詳細には、上記温度パターンとゾーン１の温度情報との差異が小さくなるように指令信号は設定される。                          
電力制御部Ｐｃ２から各駆動部ＤＲ１−２，ＤＲ２−２，ＤＲ３−２，ＤＲ４−２に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ２に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ２からのゾーン２の温度情報との比較演算により設定される。
【０１２２】
同様に電力制御部Ｐｃ３から各駆動部ＤＲ１−３，ＤＲ２−３，ＤＲ３−３，ＤＲ４−３に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ３に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ３からのゾーン３の温度情報との比較演算により設定される。
電力制御部Ｐｃ４から各駆動部ＤＲ１−４，ＤＲ２−４に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ４に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ４からのゾーン４の温度情報との比較演算により設定される。
電力制御部Ｐｃ５から各駆動部ＤＲ１−５，ＤＲ２−５に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ５に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ５からのゾーン５の温度情報との比較演算により設定される。
上記のように構成することにより、温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からのゾーンの温度情報に基づき、電力制御部Ｐｃからの同一の信号により、各フィラメントへそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、一括してフィードバック制御することが可能となる。
【０１２３】
（ｂ）第２電源部７−２の構成例
第２電源部７−２が電気エネルギーを供給するランプユニットＬＵ２は、複数本の直管状のシングルフィラメントランプＬ２を所定の間隔で並列に配置して構成される。シングルフィラメントランプＬ２は、フィラメントの線径を大きくし、当該フィラメントランプＬ２への大電力投入が可能であるように設定される。
また、上記したゾーン１，２，３，４，５を考慮せず、ワーク全体を光照射可能なように、シングルフィラメントランプＬ２の個数やフィラメントの長さが設定される。
すなわち、ランプユニットＬＵ２は、ワーク全体の温度を高速に昇温する機能を有する。
【０１２４】
第２電源部７−２は、ランプユニットＬＵ２から照射領域に照射される光による当該照射領域における放射照度分布が、例えば略均一となるように、ランプユニットＬＵ２に電気エネルギーを供給するよう構成される。なお、ランプユニットＬＵ２から放出される光による照射領域における放射照度分布は必ずしも略均一でなくてもよい。ランプユニットＬＵ１ともども光照射した場合にワーク表面の温度分布を均一に設定可能であれば、ランプユニットＬＵ２から放出される光による上記放射照度分布は特定の照度分布であってもよい。
図８に示すように、ランプユニットＬＵ２を構成する複数のシングルフィラメントランプＬ２の各フィラメントの長さは、ワーク全体を光照射可能なように調整されている。よって、各フィラメント長は必ずしも同一ではない。よって、第１電源部７−１で説明したように、フィラメント長に応じて各シングルフィラメントランプＬ２に印加する定格電圧も必ずしも同一ではない。
【０１２５】
定格電圧が異なるシングルフィラメントランプＬ２毎に電力制御部を設け、各シングルフィラメントランプＬ２を制御してもよいが、電力制御部が複数となり、構成が複雑となる。
以下に示す第２電源部７−２の構成例では、当該第２電源部７−２を、ランプユニットＬＵ２を構成する複数のシングルフィラメントランプＬ２の各フィラメントに個別に接続され、当該各フィラメントに電気エネルギーを給電する駆動部と、駆動部を一括して制御する電力制御部とを有するように構成する。
【０１２６】
このように構成することにより、定格電圧が相違する複数のシングルフィラメントランプＬ２のフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実施することが可能となる。
以下、このような構成について具体的に説明する。簡単のために、図８に示すガードリング５を考慮しない場合のランプユニットＬＵ２に対応する第２電源部７−２の構成例を示す。なお、例として、ワークは半導体ウエハとする。
図１４は第２電源部７−２の構成を示す図である。
図１４に示すように、各フィラメントへの給電は、各フィラメントそれぞれに個別に接続された駆動部ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６によって行われる。駆動部ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６は、電力制御部Ｐｃ６からの指令により、電力供給電源Ｐｗ２から供給される電気エネルギーを調整して各フィラメントに給電する。
【０１２７】
すなわち、フィラメント９−１への給電は、駆動部ＤＲ１−６によってなされる。同様に、フィラメント１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１への給電は、それぞれ、駆動部ＤＲ２−６、ＤＲ３−６、ＤＲ４−６、ＤＲ５−６、ＤＲ６−６、ＤＲ７−６、ＤＲ８−６によりなされる。
ここで、駆動部ＤＲ１−６は、通電時にフィラメント９−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗ２から供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをフィラメント９−１に給電する。同様に、駆動部ＤＲ２−６、ＤＲ３−６、ＤＲ４−６、ＤＲ５−６、ＤＲ６−６、ＤＲ７−６、ＤＲ８−６は、通電時にフィラメント１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗ２から供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをそれぞれフィラメント１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１に給電する。なお、以下では上記駆動部を総称する場合、駆動部ＤＲと呼ぶ。
【０１２８】
ここで、ウエハ（ワーク）表面における放射照度分布は、例えば、所定の値で略均一であるように設定される。すなわち、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１から放出される光の光強度は、ウエハ表面における放射照度分布が所定の値で略均一となるように、略同一の値となるように調整される。よって、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１へ供給される電気エネルギーは、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように調整される。
なお、上記したように、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２ともども光照射した場合にワーク表面の温度分布を均一に設定可能であれば、ランプユニットＬＵ２から放出される光による上記放射照度分布は特定の照度分布であってもよい。よって、上記光強度も、ウエハ表面に設定する放射照度分布に応じて適宜調整される。これ以降は、ランプユニットＬＵ２から放出される光による照射領域における放射照度分布を略均一とする場合を例に取り説明する。
【０１２９】
電力制御部Ｐｃ６は、駆動部ＤＲ１−６、ＤＲ２−６、ＤＲ３−６、ＤＲ４−６、ＤＲ５−６、ＤＲ６−６、ＤＲ７−６、ＤＲ８−６に対し、ウエハ表面での放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を送信する。ここで、上記した各駆動部ＤＲへの指令信号は、同一の信号となる。
各駆動部ＤＲ１−６、ＤＲ２−６、ＤＲ３−６、ＤＲ４−６、ＤＲ５−６、ＤＲ６−６、ＤＲ７−６、ＤＲ８−６は、上記指令信号が入力されると、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１へ供給される電気エネルギーを調節する。
ここで、略同一に調整される各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１から放出される光の光強度は、ウエハ表面での放射照度が所定の値で略均一となるような光強度である。
すなわち、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−６、ＤＲ２−６、ＤＲ３−６、ＤＲ４−６、ＤＲ５−６、ＤＲ６−６、ＤＲ７−６、ＤＲ８−６の動作は、電力制御部Ｐｃ６からの同一の指令信号により、一括して制御される。
【０１３０】
上記したように、ランプユニットＬＵ２を構成するシングルフィラメントランプＬ２は、ワーク温度の高昇温速度化に対応可能なように構成され、局所的な照度制御は担当しない。すなわち、シングルフィラメントランプＬ２は、予め決まった制御パターン（プリセットプログラム）で点灯される。
電力制御部Ｐｃ６には、ワークの加熱処理に対応する温度パターンが予め設定される。温度パターンは、例えば、時系列的にワークの昇温期間、一定温度保持期間、降温期間の三つの期間に対応するものであり、第１の電源部７−１の電力制御部Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５に設定される温度パターンと対応するものである。
そして、電力制御部Ｐｃ６は、この温度パターンに基づき、駆動部駆動部ＤＲ１−６、ＤＲ２−６、ＤＲ３−６、ＤＲ４−６、ＤＲ５−６、ＤＲ６−６、ＤＲ７−６、ＤＲ８−６を制御する。
【０１３１】
以上のように、第２の電源部７−２において、各フィラメントへ電気エネルギーを給電する駆動部ＤＲは、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号（指令信号）により、一括して制御される。この制御信号は、電力制御部Ｐｃ６に予め設定された温度パターンに基づく制御パターン（プリセットプログラム）によって設定される。
すなわち、第２の電源部７−２は、各温度パターンが設定する期間において、それぞれウエハ表面の放射照度が例えば略均一となるように、ランプユニットＬＵ２を制御する。なお、上記したように、ランプユニットＬＵ２からウエハに照射される光によるウエハ表面の放射照度分布は必ずしも略均一に設定する必要はなく、所定の放射照度分布となるように設定してもよい。
図６に示した給電装置６５は上記した電力供給電源Ｐｗ６および各駆動部ＤＲに相当する。また、第２の電源部７−２は図１４に示す電力制御部Ｐｃ６電力供給電源Ｐｗ２、各駆動部ＤＲ全体に相当する。
【０１３２】
次に、ランプユニットＬＵ２を構成する複数のシングルフィラメントランプＬ２の各フィラメントに電気エネルギーを給電する各駆動部の動作を一括し制御するための構成について、詳細に述べる。
図８に示したように、ランプユニットＬＵ２を構成する複数のシングルフィラメントランプＬ２の各フィラメントは、図８の左側から、フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１の順に配置される。また、ワーク全体を光照射するために、ワーク形状に対応するように各フィラメントの長さも設定される。
ここで、理解を容易にするために、フィラメント１２−１と１３−１との長さは等しいとする。同様に、フィラメント１１−１と１４−１との長さ、フィラメント１０−１と１５−１との長さ、フィラメント９−１と１６−１との長さも等しいとする。
すなわち、フィラメント１２−１と１３−１の長さは、他のフィラメントの長さより長い。以下、フィラメント１１−１と１４−１、フィラメント１０−１と１５−１、フィラメント９−１と１６−１の順に短くなる。
【０１３３】
このように、ランプユニットＬＵ２は、フィラメント長の異なる４種類のシングルフィラメントランプＬ２を有する。よって、上記したように、長さが互いに異なる各フィラメントに対しては、それぞれ所定の定格電圧を印加する必要がある。各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加することにより、各フィラメントから通電時に放出される光の光強度を、例えば、略均一に調整することが可能となり、ウエハ表面でのゾーン１における放射照度分布が、例えば、所定の値に略均一に設定される。
ここで、電力供給電源Ｐｗ２は一般に商用電源であり、電力供給電源Ｐｗ２によって負荷に印加される電圧は一定となる。よって、各フィラメント９−１、１０−１、１１−１、１２−１、１３−１、１４−１、１５−１、１６−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加するためには、駆動部ＤＲにより、負荷であるフィラメントへの印加電圧を調整する必要がある。
【０１３４】
以下、図１５に用いて駆動部の詳細構成例について説明する。
図１５は、駆動部ＤＲの詳細ブロック図を示す。図１５に示すように、駆動部ＤＲはバイアス設定部ＢＳ、サイリスタドライバ部ＳＤｒ、サイリスタＳＲから構成される。負荷であるフィラメントは、サイリスタＳＲを介して電力供給電源Ｐｗ２に接続される。本構成では、負荷であるフィラメントへの印加電圧が駆動部ＤＲにより調整される。
上記したように、電力制御部Ｐｃ６は、ウエハ表面での放射照度が、例えば、所定の値で略均一となるような指令信号を駆動部ＤＲに送信する。
駆動部ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６のバイアス設定部ＢＳは、上記指令信号に基づき、各フィラメント９−１〜１６−１から放出される光の光強度が略同一の値となるように、電力供給電源Ｐｗ２から負荷であるフィラメント９−１〜１６−１に印加される電圧へのバイアスを設定し、各フィラメント９−１〜１６−１に定格電圧が印加されるようにする。
【０１３５】
ここで、上記したように各フィラメントへ印加する定格電圧は同一ではないので、各フィラメントに接続される各駆動部ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６のバイアス設定部ＢＳにおける設定も同一ではない。
ここで、各バイアス設定部ＢＳは、それぞれ個別にバイアスを設定することが可能であるので、電力制御部Ｐｃ６からの同一の指令信号により、各フィラメント９−１〜１６−１へ印加される定格電圧がそれぞれ所定の値となるように設定することが可能となる。
【０１３６】
各バイアス設定部ＢＳでバイアスが設定されると、バイアス設定部ＢＳはサイリスタドライブ部ＳＤｒにドライブ信号を送信する。サイリスタドライブ部ＳＤｒは、バイアス設定部ＢＳからのドライブ信号に基づき、電力供給電源Ｐｗ２から負荷（フィラメント）に印加される電圧に所定のバイアスかけて、フィラメントに印加される電圧が定格電圧となるようにサイリスタＳＲを動作させる。なお、上記したバイアスは、例えば、負の値が設定される。
駆動部ＤＲを上記したように構成することにより、電力制御部Ｐｃ６からの同一の信号により、各フィラメントへそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、一括して制御することが可能となる。
なお、図１５では、駆動部ＤＲにサイリスタＳＲを使用した例を示したが、駆動部の構成はこれに限るものではない。例えば、駆動部ＤＲにスイッチング素子を用いたＰＷＭ制御方式を採用してもよい。
【０１３７】
（６）加熱方法の実施例１
次に本発明の光照射式加熱方法の実施例について述べる。
図１７（ａ）は、加熱処理時のワークの温度変化（温度パターン）の例を示すものである。ここでは、ワークは直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）であって、ウエハを１１５０°Ｃまで昇温後、一定期間到達温度を保持するような加熱処理を例に取る。このように一定期間温度を保持する工程を含む加熱処理工程は、上記したように例えば酸化膜形成処理を実施する場合に適用される。
【０１３８】
期間（１）〜（２）において、ウエハ（ワーク）は室温から３５０°Ｃ程度の温度範囲内にある温度Ｔ1 まで加熱される。本期間は、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２の点灯が開始する期間であり、例えば１０秒〜２０秒間である。
なお、点灯時に上記各ランプに大電力を供給すると、突入電流の影響により電源部７がダメージを受ける場合ある。よって、突入電流の影響を抑制するため、上記各ランプの点灯時には、各ランプには小電力が供給される。すなわち、本期間では、ウエハは室温から上記温度Ｔ1 まで加熱される。
【０１３９】
期間（２）〜（３）において、ウエハは温度Ｔ1 から到達温度がＴ2 となるように昇温され（例えば３０秒間）、期間（３）〜（４）において、ウエハは温度Ｔ2 に保持される。温度Ｔ2 は５００°Ｃ〜７００°Ｃの温度範囲であり、例えば、６００°Ｃである。一方、温度保持時間は数秒〜例えば数十秒である。この温度保持時間を設ける理由は、加熱処理前にランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントの動作を安定化し、加熱処理雰囲気（加熱処理空間Ｓ２：図４参照）の安定化を図るためである。なお、通常、温度測定部９１に１０００°Ｃ以上の高温領域を精度良く測定できる放射温度計を使用した場合は温度の検出限界（高精度で測定可能な下限温度）は５００°Ｃ程度であり、それ以下では、温度測定誤差が大きくなる。そのため、加熱処理前のウエハの温度Ｔ2 を５００°Ｃ〜７００°Ｃ程度まで比較的緩やかに昇温している。なお、温度測定部９１に熱電対などの比較的低い温度領域で精度良く温度が計測できる測定方式を高温領域を精度良く測定できる放射温度計を組み合わせて併設すれば、温度領域全体に渡って精度良くワーク温度を制御することが出来る。
【０１４０】
加熱処理雰囲気が安定した後、期間（４）〜（５）において、ワークは自身の温度が１１５０°Ｃ（図１７ではＴ3 と表示されている）に到達するまで昇温される。昇温時間は例えば５秒程度、昇温速度は、例えば、２００〜４００°Ｃ／ｓｅｃである。この期間（４）〜（５）は、図２における昇温期間（Ａ）に相当する。期間（５）〜（６）において、ワークは１１５０°Ｃに保持される。なお、１１５０°Ｃに保持される時間は、加熱処理の種類によって、適宜設定される（例えば６０秒程度）。この期間（５）〜（６）は、図２における温度保持期間（Ｂ）に相当する。そして時点（６）以降、ワークは降温される。時点（６）以降は、前記図２における降温期間（Ｃ）に相当する。この期間はたとえば６０秒程度である。
図１７（ａ）に示す温度パターンを実現するために、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２へ投入する電気エネルギー（投入電力）の制御パターンが決定される。すなわち、第１の電源部７−１の電力制御部Ｐｃ、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に予め設定される制御パターンは、上記温度パターンに基づくものとなる。
【０１４１】
図１７（ｂ）には、ランプユニットＬＵ２への投入電力パターンを示す。上記したように、ランプユニットＬＵ２は（１）ワーク温度の高昇温速度化のみを担当し、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２の点灯制御は、電力制御部Ｐｃ６に予め設定される制御パターンによって行われる。よって、ランプユニットＬＵ２への投入電力パターンは、基本的には、階段状パターンとなる。図１７（ｂ）に示すように、ワークの昇温時（期間（１）〜（２）、（２）〜（３）、（４）〜（５））の投入電力は、ワークの温度保持期間（期間（３）〜（４）、（５）〜（６））の投入電力より大きく、また、昇温時の到達温度が大きいほど、ランプユニットＬＵ２への投入電力は大きくなる。
【０１４２】
図１７（ｃ）には、ランプユニットＬＵ１への投入電力パターンを示す。上記したように、ランプユニットＬＵ１は（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御を担当し、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１の点灯制御は、電力制御部Ｐｃに予め設定される制御パターンとワークの温度情報に基づくフィードバック制御によって行われる。よって、ランプユニットＬＵ１への投入電力パターンは、階段状パターンとはならない。巨視的にみれば、ワークの昇温時（期間（１）〜（２）、（２）〜（３）、（４）〜（５））の投入電力は、ワークの温度保持期間（期間（３）〜（４）、（５）〜（６））の投入電力より大きく、また、昇温時の到達温度が大きいほど、ランプユニットＬＵ１への投入電力は大きくなる。
しかしながら、投入電力制御は温度情報に基づくフィードバック制御であるので、温度パターンの変極点（２）（３）（４）（５）付近では、投入電力パターンは細かい振動波形となる。
【０１４３】
図１８は、期間（４）〜（５）（昇温期間）、期間（５）〜（６）（温度保持期間）、時点（６）以降（降温期間）におけるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に投入する電力の大きさを比較したものである。
期間（４）〜（５）において、例えば、ワーク（ウエハ）を１１５０°Ｃまで昇温する際、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は２５０ｋＷ程度であった。ここで、ランプユニットＬＵ１への投入電力は５０ｋＷ、ランプユニットＬＵ２への投入電力は２００ｋＷとした。
すなわち、ランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）の条件で、同時に点灯した。
【０１４４】
次に、期間（５）〜（６）において、ワーク（ウエハ）の温度を１１５０°Ｃで保持する際、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は３６ｋＷ程度であった。上記したように、直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）を１１５０°Ｃで定温制御する場合、温度保持のみに着目すると、光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入する必要とされる電力は、３０ｋＷ程度でよい。一方、ワークの温度分布や目標温度の保持のために行われる局所的な照度制御を行うには、温度保持に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。
よって、局所的な照度制御に必要とされるフィラメントランプのフィラメントに投入する電力は、６ｋＷ程度（３０ｋＷ×２０％）となる。
【０１４５】
ランプユニットＬＵ１のみの点灯でもワーク（ウエハ）の定温制御は可能であるが、ここでは、図１８に示すように、ランプユニットＬＵ１，ＬＵ２を同時に点灯した。本例では、ランプユニットＬＵ１への投入電力を３０ｋＷ程度、ランプユニットＬＵ２への投入電力を６ｋＷ程度とした。
すなわち、一定温度保持期間におけるランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２とするとき、Ｂ１＞Ｂ２（Ｂ１≠０、Ｂ２≠０）の条件で、同時に点灯した。なお、ランプユニットＬＵ１のみを使用する場合は、Ｂ２＝０、Ｂ１≠０なる。
時点（６）以降の降温期間においては、ワークの温度をできるだけ早く降温する必要があるため、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の双方を消灯した。
【０１４６】
以上のように、本発明の光照射式加熱装置を用いた加熱方法は、光照射手段として、高速応答可能なマルチフィラメントランプを含むランプＬ１群からなるランプユニットＬＵ１および大電力投入可能なシングルフィラメント群Ｌ２からなるランプユニットＬＵ２から構成し、（Ａ）昇温期間においては、前記したように(i) ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１＜ランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）で、同時に点灯し、（Ｂ）一定温度保持期間においては、前記したように(i)'ランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１（Ｂ１≠０）としてランプユニットＬＵ１のみを点灯する、または、ランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１＞ランプユニットＬＵ２への投入電力Ｂ２として両者を点灯し、（Ｃ）降温期間においては、両者を消灯するようにするものである。
そのため、ワークの昇温、一定温度保持、降温と大きく三つの段階からなる高温加熱処理において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応することが可能となる。
【０１４７】
なお、上記した昇温期間におけるランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２、ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１、一定温度保持期間においては、ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２、ランプユニットＬＵ１への投入電力Ｂ１としたとき、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の関係は、
Ａ２／Ａ１＞Ｂ２／Ｂ１  （Ａ１≠０、Ａ２≠０、Ｂ１≠０）
として表すことも可能である。
ここで、前記したように(ii)ランプユニットＬＵ１は、図４に図示を省略したワークの温度モニタからの温度信号をもとにワーク全面の温度が均一となるようにフィードバック制御を行い、前記したように(iii) ランプユニットＬＵ２を点灯させる場合は予め決まった電力パターン（プリセットプログラム）で点灯させるようにすることにより、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【０１４８】
以下、本発明の光照射式加熱処理方法に基づく、ワークの加熱処理の手順について、図４、図６、図１６、図１７、図１９、図２０、図２１を用いて説明する。ここでは、ワークは直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）であって、加熱処理として熱酸化プロセスを実施する場合を例に取る。具体的には、ウエハを１１５０°Ｃまで昇温後、一定期間到達温度を保持するような加熱処理を説明する。
【０１４９】
光照射式加熱装置は、図４、図６に示すものを用いる。なお、同図では、ガードリング５が使用されているが、理解を容易にするために、光照射領域のゾーン分割は、ガードリング５については考慮せず、図７に示すように、５つのゾーンに分割するものとする。（ガードリング５を使用する場合、ゾーンの分割数は、上記したように例えば９つとなり、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１のフィラメントも９つのフィラメント群にまとめられる。また、図１２に示す第１の電源部７−１において、電力制御部Ｐｃの数も９つとなる）
【０１５０】
図４、図６において、主制御部ＭＣは、冷却風ユニット８を制御してチャンバ３００内のランプユニットＬＵ１及びランプユニットＬＵ２における各ランプＬ１、Ｌ２に冷却風を吹きつける（図１９のステップＳ１０１）。
また、主制御部ＭＣは、プロセスガスユニット８００を制御して、パージガス（例えば、窒素ガス）によるチャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２のパージ動作を開始する（図１９のステップＳ１０２）。このとき、加熱処理空間Ｓ２のパージガス圧力やパージガス流量は、プロセスガスユニット８００により所定の値に制御されている。
【０１５１】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図１７（ａ）の温度パターンの期間（１）〜（２）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を室温から温度Ｔ1 （例えば３５０°Ｃ程度）に到達するように昇温する。（図１９のステップＳ１０３）。なお、上記温度パターンの期間（１）〜（２）は、後に示すようにウエハ６００（ワーク６）をカセット２０１ａから取り出して載置台であるガードリング５に設置可能な時間に設定してある。
【０１５２】
電源部７から各フィラメントへの電力の供給に関する具体例については、以下、ランプユニットＬＵ１に関しては第１のフィラメント群、ランプユニットＬＵ２に関してはフィラメント９−１を代表的に示す図１６を用いて説明する。なお、以下理解を簡単にするために、図７に示すように、フィラメント１−１および２−１の長さが等しく、フィラメント３−１および４−１の長さが等しいとする。また、フィラメント１−１および２−１の長さは、フィラメント３−１および４−１の長さより長いものとする。
なお、ランプユニットＬＵ１における第２、３，４，５のフィラメント群、ランプユニットＬＵ２のフィラメント１０−１，１１−１，１２−１，１３−１，１４−１，１５−１，１６−１に対する電力供給については、第１のフィラメント群、フィラメント９−１と同様の説明となるので詳細は省略する。
【０１５３】
ステップＳ１０３において、主制御部ＭＣは、図１７の温度パターンの期間（１）〜（２）に対応する制御パターン情報（図１７（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図１９のステップＳ１０３１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図１９のステップＳ１０３２）。
【０１５４】
例えば、図１６において、電力制御部ＰＣ１に設定される制御パターンは、図７に示すゾーン１における放射照度が所定の値となり、放射照度分布が略均一となるように設定する。一方、電力制御部ＰＣ６は、ウエハ６００（ワーク６）全面における放射照度が所定の値となるように設定する。
なお、上記したように、第１の電源部７−１は、加熱処理中のワークの温度分布を略均一にするために、ウエハ６００の照射領域に設定される各ゾーン（図７に示すゾーン１、２，３，４，５）毎放射照度を調整する。そのため、各電力制御部ＰＣ（図１２に示すＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４、ＰＣ５）に設定される制御パターンにおいて、各フィラメント群に属するフィラメントから放出される光強度に関するパラメータ（例えば、各フィラメント群の電力密度）は、電力制御部Ｐｃ毎に相違する。
【０１５５】
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０３２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０３２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図１９のステップＳ１０３３）。
第１の電源部７−１の各駆動部ＤＲは、ランプユニットＬＵ１のフィラメント群に属する各フィラメントへの給電を調整するものであり、例えば、各フィラメントへ印加される定格電圧を個々に調整する。一方、第２の電源部７−２の各駆動部ＤＲは、ランプユニットＬＵ２のフィラメント群に属する各フィラメントへの給電を調整するものであり、例えば、各フィラメントへ印加される定格電圧を個々に調整する。
【０１５６】
例えば、図１６において、まず、電力制御部Ｐｃ１は、ステップＳ１０３２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ａを送信する。制御信号Ａを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ａに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【０１５７】
ここで、電力供給電源Ｐｗ１は一般に商用電源であり、電力供給電源によって負荷に印加される電圧は一定となる。よって、上記各フィラメントへそれぞれ所定の定格電圧を印加するために、駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の各バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１によりそれぞれバイアスが個別に設定され、上記各バイアス設定部ＢＳはドライブ信号をそれぞれサイリスタドライブ部ＳＤｒ１−１、ＳＤｒ２−１、ＳＤｒ３−１、ＳＤｒ４−１に送信する。各サイリスタドライブ部ＳＤｒは、バイアス設定部ＢＳからのドライブ信号に基づき、電力供給電源Ｐｗ１から負荷である各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に印加される電圧に所定のバイアスかけて、上記各フィラメントに印加される電圧がそれぞれ定格電圧となるように各サイリスタＳＲ１−１、ＳＲ２−１、ＳＲ３−１、ＳＲ４−１を動作させる。
すなわち、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ａにより、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。なお、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１５８】
ここで、電力制御部Ｐｃ１には、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報が入力されている。電力制御部Ｐｃ１は、期間（１）〜（２）において、所定の間隔（例えば１０ｍｓ間隔）でこの温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ａを更新している。すなわち、電力制御部Ｐｃ１による各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の制御は、ゾーン１の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
なお、図１６では省略されている電力制御部Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５についても、各駆動部ＤＲの制御は、各温度センサＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からの各ゾーン２，３，４，５の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
【０１５９】
電力制御部Ｐｃ１の制御信号Ａの送信と同時に、電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０３２で設定された制御パターンに基づき、駆動部ＤＲ１−６に制御信号Ａ´を送信する。制御信号Ａ´を受信した駆動部ＤＲ１−６は、上記制御信号Ａ´に基づき、フィラメント９−１へ所定の定格電圧を印加する。
なお、第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの構成も第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲと同様である。よって、上記と同様、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号Ａ´により、各フィラメント９−１〜１６−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、駆動部ＤＲ１−６、および図１６では図示を省略した各駆動部ＤＲ２−６〜ＤＲ８−６（図１４参照）の動作が一括して制御される。なお、各フィラメント９−１〜１６−１に印加される定格電圧は、各フィラメント長さに応じて互いに相違する。
【０１６０】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図１７の期間（１）〜（２）において、図１７（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は室温から温度Ｔ1 （例えば３５０°Ｃ程度）に到達するように昇温する。
なお、図１７の期間（１）〜（２）にランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、ウエハ６００（ワーク６）が光照射された場合、ウエハの温度が室温から温度Ｔ1 （例えば３５０°Ｃ程度）に到達するような条件（図１７（ａ）の温度パターン参照）の小電力である。ウエハ６００の加熱処理時にいきなり大電力をランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給すると、多大なる突入電流が流れ、電源部７（第１の電源部７−１、第２の電源部７−２）にダメージを与える場合がある。そのため、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２を構成する各ランプＬ１、Ｌ２の点灯時には、小電力を供給し突入電流の影響を抑制している。
【０１６１】
主制御部ＭＣは、搬送機構制御部２０４にカセット２０１ａに保管されている半導体ウエハ６００の１枚を、チャンバ３００内のガードリング５に搬送し、当該ガードリング５に設置するよう搬送機構制御部２０４に搬送指令信号を送信する（図１９のステップＳ１０４）。搬送指令信号を受信した搬送機構制御部２０４は、搬送機構２０２ａを駆動し、カセット２０１ａからウエハ６００を１枚取り出し、ウエハ６００を搬送してガードリング５に載せる（図１９のステップＳ１０５）。以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、図１７の期間（１）〜（２）において行われる。
なお、上記したように、時点（１）以降、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２の各ランプＬ１、Ｌ２のフィラメントにはウエハ６００の温度が室温から温度Ｔ1 に到達するような条件の小電力が供給される。よって、搬送機構２０２ａは、ウエハ６００をガードリング５へ載せる際に加熱されることになる。上記した小電力の条件例は、搬送機構２０２ａが加熱される際、到達温度が搬送機構２０２ａの耐熱温度以下となるような条件に相当する。
【０１６２】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図１７（ａ）の温度パターンの期間（２）〜（３）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ1 から温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）に到達するように昇温する（図１９のステップＳ１０６）。
なお、ウエハ６００の温度を昇温するので、図１７（ｂ）（ｃ）に示すように、期間（２）〜（３）においてランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、期間（１）〜（２）におけるそれよりも大きい。
また、ステップＳ１０５において、ウエハ６００がガードリング５に載せられる際、加熱処理空間Ｓ２へは外部の空気が混入する。期間（２）〜（３）の長さは、この混入空気がパージガスにより加熱処理空間Ｓ２から十分に除去されるように設定されている。
【０１６３】
ステップＳ１０６において、主制御部ＭＣは、図１７の温度パターンの期間（２）〜（３）に対応する制御パターン情報（図１７（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図１９のステップＳ１０６１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図１９のステップＳ１０６２）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０６２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０６２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図１９のステップＳ１０６３）。
【０１６４】
図１６において、まず、電力制御部Ｐｃ１は、ステップＳ１０６２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｂを送信する。制御信号Ｂを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｂに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３のときと同様、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｂにより、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。なお、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１６５】
ここで、電力制御部Ｐｃ１には、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報が入力されている。電力制御部Ｐｃ１は、期間（２）〜（３）において、所定の間隔（例えば１０ｍｓ間隔）でこの温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｂを更新している。すなわち、電力制御部Ｐｃ１による各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の制御は、ゾーン１の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
なお、図１６では省略されている電力制御部Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５についても、各駆動部ＤＲの制御は、各温度センサＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からの各ゾーン２，３，４，５の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
【０１６６】
電力制御部Ｐｃ１の制御信号Ｂの送信と同時に、電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０６２で設定された制御パターンに基づき、駆動部ＤＲ１−６に制御信号Ｂ´を送信する。制御信号Ｂ´を受信した駆動部ＤＲ１−６は、上記制御信号Ｂ´に基づき、フィラメント９−１へ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３のときと同様、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号Ｂ´により、各フィラメント９−１〜１６−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、駆動部ＤＲ１−６、および図１６では図示を省略した各駆動部ＤＲ２−６〜ＤＲ８−６（図１４参照）の動作が一括して制御される。なお、各フィラメント９−１〜１６−１に印加される定格電圧は、各フィラメント長さに応じて互いに相違する。
【０１６７】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図１７の期間（２）〜（３）において、図１７（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ1 から温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）に到達するように昇温する。
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図１７（ａ）の温度パターンの期間（３）〜（４）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）のまま一定時間（例えば、数秒間乃至数十秒間）保持する（図２０のステップＳ１０７）。
【０１６８】
上記したように、ウエハ６００の温度を一定時間保持するのは、加熱処理前にランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１およびランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２におけるフィラメントの動作を安定化し、加熱処理空間Ｓ２の安定化を図るためである。
なお、ウエハ６００の温度を保持する場合、ウエハ６００からの熱放出分のみを補えばよいので、図１７（ｂ）（ｃ）に示すように、期間（３）〜（４）においてランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、期間（２）〜（３）におけるそれよりも小さい。
【０１６９】
ステップＳ１０７おいて、主制御部ＭＣは、図１７の温度パターンの期間（３）〜（４）に対応する制御パターン情報（図１７（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２０のステップＳ１０７１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２０のステップＳ１０７２）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２０のステップＳ１０７３）。
【０１７０】
図１６において、まず、電力制御部Ｐｃ１は、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｃを送信する。制御信号Ｃを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｃに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６のときと同様、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｃにより、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。なお、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１７１】
ここで、電力制御部Ｐｃ１には、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報が入力されている。電力制御部Ｐｃ１は、期間（３）〜（４）において、所定の間隔（例えば１０ｍｓ間隔）でこの温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｃを更新している。すなわち、電力制御部Ｐｃ１による各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の制御は、ゾーン１の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
なお、図１６では省略されている電力制御部Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５についても、各駆動部ＤＲの制御は、各温度センサＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からの各ゾーン２，３，４，５の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
【０１７２】
電力制御部Ｐｃ１の制御信号Ｃの送信と同時に、電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１７０２で設定された制御パターンに基づき、駆動部ＤＲ１−６に制御信号Ｃ´を送信する。制御信号Ｃ´を受信した駆動部ＤＲ１−６は、上記制御信号Ｃ´に基づき、フィラメント９−１へ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６のときと同様、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号Ｃ´により、各フィラメント９−１〜１６−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、駆動部ＤＲ１−６、および図１６では図示を省略した各駆動部ＤＲ２−６〜ＤＲ８−６（図１４参照）の動作が一括して制御される。なお、各フィラメント９−１〜１６−１に印加される定格電圧は、各フィラメント長さに応じて互いに相違する。
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図１７の期間（３）〜（４）において、図１７（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）のまま一定期間保持される。
【０１７３】
主制御部ＭＣは、図１７の時点（３）において、プロセスガスユニット８００を制御して、チャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２へのパージガス供給を停止し、プロセスガス（例えば、酸素ガス）の供給へと切り替える（図２０のステップＳ１０８）。このとき、加熱処理空間Ｓ２のプロセスガス圧力やプロセスガス流量は、プロセスガスユニット８００により所定の値に制御されている。
なお、時点（４）  おいて、加熱処理空間Ｓ２は、パージガスがプロセスガスによりほとんど置換されたプロセスガス雰囲気になっている。
【０１７４】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図１７（ａ）の温度パターンの期間（４）〜（５）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ2 から温度Ｔ3 （例えば１１５０°Ｃ）まで昇温する（図２０のステップＳ１０９）。
上記したように、この期間（４）〜（５）は、図２における昇温期間（Ａ）に相当し、ウエハ６００の昇温速度が２００〜４００°Ｃ／ｓｅｃとなるように、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に電力が供給される。本期間は、図１７（ａ）に示す温度パターンにおける最大温度まで昇温する期間であるので、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、他のどの期間よりも大きい。
【０１７５】
ステップＳ１０９において、主制御部ＭＣは、図１７の温度パターンの期間（４）〜（５）に対応する制御パターン情報（図１７（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２０のステップＳ１０９１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２０のステップＳ１０９２）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０９２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２０のステップＳ１０９３）。
【０１７６】
図１６において、まず、電力制御部Ｐｃ１は、ステップＳ１０９２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｄを送信する。制御信号Ｃを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｄに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７のときと同様、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｄにより、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。なお、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１７７】
ここで、電力制御部Ｐｃ１には、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報が入力されている。電力制御部Ｐｃ１は、期間（４）〜（５）において、所定の間隔（例えば１０ｍｓ間隔）でこの温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｄを更新している。すなわち、電力制御部Ｐｃ１による各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の制御は、ゾーン１の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
なお、図１６では省略されている電力制御部Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５についても、各駆動部ＤＲの制御は、各温度センサＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からの各ゾーン２，３，４，５の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
【０１７８】
電力制御部Ｐｃ１の制御信号Ｄの送信と同時に、電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１７０２で設定された制御パターンに基づき、駆動部ＤＲ１−６に制御信号Ｄ´を送信する。制御信号Ｄ´を受信した駆動部ＤＲ１−６は、上記制御信号Ｄ´に基づき、フィラメント９−１へ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７のときと同様、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号Ｄ´により、各フィラメント９−１〜１６−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、駆動部ＤＲ１−６、および図１６では図示を省略した各駆動部ＤＲ２−６〜ＤＲ８−６（図１４参照）の動作が一括して制御される。なお、各フィラメント９−１〜１６−１に印加される定格電圧は、各フィラメント長さに応じて互いに相違する。
【０１７９】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図１７の期間（４）〜（５）において、図１７（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ）まで昇温される。なお、上記したように、ランプユニットＬＵ１への投入電力制御は、各ゾーンの温度情報に基づくフィードバック制御であるので、ウエハ６００（ワーク６）の昇温は、ウエハの温度の均一性を維持しながらなされる。
上記したように、例えば、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は２５０ｋＷ程度であり、ランプユニットＬＵ１への投入電力は５０ｋＷ、ランプユニットＬＵ２への投入電力は２００ｋＷである。
すなわち、ランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、期間（４）〜（５）において、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）の条件で、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２は点灯される。
【０１８０】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図１７（ａ）の温度パターンの期間（５）〜（６）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ）のまま一定時間保持する（図２０のステップＳ１１０）。
【０１８１】
なお、ウエハ６００の温度を保持する場合、ウエハ６００からの熱放出分のみを補えばよいので、図１７（ｂ）（ｃ）に示すように、期間（５）〜（６）においてランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、期間（４）〜（５）におけるそれよりも小さい。但し、保持する温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ）が、期間（２）〜（３）にて保持する温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ）より大きいので、期間（５）〜（６）においてランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、期間（２）〜（３）におけるそれよりも大きい。
【０１８２】
ステップＳ１１０において、主制御部ＭＣは、図１７の温度パターンの期間（５）〜（６）に対応する制御パターン情報（図１７（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２０のステップＳ１１０１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２０のステップＳ１１０２）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１１０２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１１０２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２０のステップＳ１１０３）。
【０１８３】
図１６において、まず、電力制御部Ｐｃ１は、ステップＳ１１０２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｅを送信する。制御信号Ｅを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｅに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【０１８４】
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０９のときと同様、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｅにより、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。なお、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１８５】
ここで、電力制御部Ｐｃ１には、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報が入力されている。電力制御部Ｐｃ１は、期間（５）〜（６）において、所定の間隔（例えば１０ｍｓ間隔）でこの温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｅを更新している。すなわち、電力制御部Ｐｃ１による各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の制御は、ゾーン１の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
なお、図１６では省略されている電力制御部Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５についても、各駆動部ＤＲの制御は、各温度センサＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からの各ゾーン２，３，４，５の温度情報に基づくフィードバック制御となる。
【０１８６】
電力制御部Ｐｃ１の制御信号Ｅの送信と同時に、電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１７０２で設定された制御パターンに基づき、駆動部ＤＲ１−６に制御信号Ｅ´を送信する。制御信号Ｅ´を受信した駆動部ＤＲ１−６は、上記制御信号Ｅ´に基づき、フィラメント９−１へ所定の定格電圧を印加する。
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０９のときと同様、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号Ｅ´により、各フィラメント９−１〜１６−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、駆動部ＤＲ１−６、および図１６では図示を省略した各駆動部ＤＲ２−６〜ＤＲ８−６（図１４参照）の動作が一括して制御される。なお、各フィラメント９−１〜１６−１に印加される定格電圧は、各フィラメント長さに応じて互いに相違する。
【０１８７】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図１７の期間（５）〜（６）において、図１７（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ程度）のまま一定期間保持される。
【０１８８】
上記したように、例えば、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は３６ｋＷ程度であり、ランプユニットＬＵ１への投入電力は３０ｋＷ、ランプユニットＬＵ２への投入電力は６ｋＷである。なお、ランプユニットＬＵ１への投入電力を例えば３６ｋＷとして、ランプユニットＬＵ１のみを点灯することも可能である。
すなわち、一定温度保持期間におけるランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２とするとき、Ｂ１＞Ｂ２（Ｂ１≠０、Ｂ２≠０）の条件で、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２は点灯される。ランプユニットＬＵ１のみを使用する場合は、Ｂ２＝０、Ｂ１≠０なる。
【０１８９】
ウエハ６００の温度が所定の温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ）に保持されて所定時間経過した時点（図１７の時点（６））で、主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７（第１の電源部７−１、第２の電源部７−２）を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２への電力供給を停止する。（図２１のステップＳ１１１）。フィラメントの温度は、図１７（ａ）の温度パターンの期間（６）以降に示すように降温される。
【０１９０】
ステップＳ１１１において、主制御部ＭＣは、電力供給停止信号を第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２１のステップＳ１１１１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、上記電力停止信号に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、上記電力停止信号に基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２１のステップＳ１１１２）。
【０１９１】
図１６において、まず、電力制御部Ｐｃ１は、上記電力停止信号に基づき、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｆを送信する。制御信号Ｆを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｆに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１への電圧印加を停止する。
【０１９２】
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０９のときと同様、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｆにより、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１への電圧印加が停止されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
【０１９３】
ここで、制御信号Ｆは、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１への電圧の印加の停止を指示する信号であるので、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報をもとにフィードバック制御する必要はない。
なお、図１６では省略されている電力制御部Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｃ５についても、上記したようなフィードバック制御を行う必要はない。
【０１９４】
電力制御部Ｐｃ１の制御信号Ｅの送信と同時に、電力制御部Ｐｃ６は、上記電力停止信号に基づき、駆動部ＤＲ１−６に制御信号Ｆ´を送信する。制御信号Ｆ´を受信した駆動部ＤＲ１−６は、フィラメント９−１への電圧印加を停止する。
なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１０のときと同様、電力制御部Ｐｃ６からの同一の制御信号Ｆ´により、各フィラメント９−１〜１６−１への電圧印加が停止されるように、駆動部ＤＲ１−６、および図１６では図示を省略した各駆動部ＤＲ２−６〜ＤＲ８−６（図１４参照）の動作が一括して制御される。
【０１９５】
なお、加熱処理プロセスによっては、上記したように、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２への電力供給を停止するのではなく、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に小電力を供給する場合がある。この場合は、ステップＳ１０３，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１０のように、主制御部ＭＣは、制御パターン情報を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信し、これらの電力制御部は、それぞれ主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定し、この制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（第１の電源部の駆動部ＤＲ，第２の電源部の駆動部ＤＲ）の駆動を制御する。  なお、一連の動作は、ステップＳ１０３，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１０に示すものと同様であるので、ここでは省略する。
【０１９６】
また、主制御部ＭＣは、図１７の時点（６）において、プロセスガスユニット８００を制御して、チャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２へのプロセスガス供給を停止し、パージガスの供給へと切り替える（図２１のステップＳ１１２）。このとき、加熱処理空間Ｓ２のパージガス圧力やパージガス流量は、プロセスガスユニット８００により所定の値に制御されている。
【０１９７】
主制御部ＭＣは、ウエハ６００の温度が所定の温度にまで下降した時点（図１７の時点（７））で、ウエハ６００の加熱処理が所定のプロセスを経て終了したと判断し、搬送機構制御部２０４にガードリング５に載置されている熱処理済みのウエハ６００の１枚をカセット２０１ｂに搬送するよう搬送指令信号を送信する（図２１のステップＳ１１３）。ここで、時点（７）における所定の温度は、搬送機構２０２ｂの耐熱温度以下となるように設定されている。
搬送指令信号を受信した搬送機構制御部２０４は、搬送機構２０２ｂを駆動し、ガードリング５に載置されているウエハ６００をカセット２０１ｂに搬送し、半導体ウエハ６００をカセット２０１ｂに収納する（図２１のステップＳ１１４）。以上の手順により、１枚のウエハ６００の加熱処理が終了する。
以下、次のワークを処理する場合、各ランプ１への冷却風の吹きつけ、並びに、パージガスのチャンバ３００への導入を維持して、ステップＳ１０３〜Ｓ１１４の手順を繰り返す。
【０１９８】
本発明の光照射式加熱装置は、光照射手段として、直管型のフィラメントランプを複数本並列に並べて構成されるランプユニットを２組有する。
一方のランプユニットＬＵ１を構成する複数のフィラメントランプＬ１は、発明者等が提案したマルチフィラメントランプを含んでいる。マルチフィラメントランプは、一つの発光管の内部において、当該発光管の軸方向に並んだ複数のフィラメントを有し、これらのフィラメント各々個別に給電が可能である。
よって、ランプユニットＬＵ１を構成する複数のフィラメントランプＬ１における個々のフィラメントの長さや配置を、ワークの加熱・冷却特性、ワーク形状、ワーク表面の物理特性分布を考慮して設定し、各フィラメントに対する電力供給を調整することにより、ワークを含む照射領域における局所的照度分布制御が可能となる。よって、このような制御により、ワークの温度をワーク全面に渡って均一化することが可能となる。
また、複数のフィラメントランプＬ１における個々のフィラメントの線径を小さくして当該フィラメントの熱容量をできるだけ小さくすることにより、フィラメントランプＬ１への投入電力を制御した際、フィラメントから放出される光強度を高速に所定の値に設定することが可能となる。
すなわち、ランプユニットＬＵ１を上記のように構成することにより、ワークを含む照射領域上の照度制御において、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御を実現することが可能となり、ワーク温度の高精度な均一化制御を実現できる。
【０１９９】
他方のランプユニットＬＵ２を構成する複数のフィラメントランプＬ２は、シングルフィラメントランプである。ランプユニットＬＵ２を構成する複数のフィラメントランプＬ２における個々のフィラメントの長さや配置を、ワーク形状を考慮して設定して、各フィラメントに対する電力供給を調整することにより、ワークを含む照射領域全面における照度分布を均一に制御することが可能なる。
ここで、複数のフィラメントランプＬ２における個々のフィラメントの線径を大きくして当該フィラメントの熱容量をできるだけ大きくすることにより、フィラメントから放射される光の光強度は増大し、照射領域における放射照度も増大する。すなわち、ランプユニットＬＵ２を上記のように構成することにより、（１）ワーク温度の高昇温速度化が実現できる。
【０２００】
すなわち、本発明の光照射式加熱装置は、大電力を投入可能に構成され（１）ワーク温度の高昇温速度化を実現可能なランプユニットＬＵ２と、（２）照度制御の高速応答化および（３）良好な局所的照度制御を可能とするランプユニットＬＵ１とにより、光照射手段を構成したものである。
このように、２つのランプユニットＬＵ１，ＬＵ２にそれぞれ異なった役割を分担させ、更に、２つのランプユニットＬＵ１，ＬＵ２の点灯制御を適切に行うことにより、本発明の光照射式加熱装置は、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となる。
【０２０１】
本実施例１の光照射式加熱方法は、上記した光照射式加熱装置を用いて、実施するものである。
（Ａ）昇温期間
昇温時において局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節（ワーク温度の均一化制御）に必要とされるフィラメントに投入する電力は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。一方、単純にワーク温度の昇温に必要とされるフィラメントに投入する電力は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の８０％程度となる。
よって、昇温期間中に光照射手段に投入される総電力のうち、ランプユニットＬＵ１に投入する電力を上記総電力の２０％程度、ランプユニットＬＵ２に投入する電力を上記総電力の８０％程度とすることにより、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御が全て可能となる。すなわち、昇温期間において、ワークの温度均一性を高精度に維持しながら、ワーク温度の高速昇温を実現することが可能となる。
【０２０２】
以上を整理すると、（Ｉ）昇温期間におけるランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）で同時に点灯し、（ＩＩ）ワーク全面の温度が均一となるように、ワークの温度パターンの昇温パターン（図１７（ａ）の期間（４）〜（５）に相当）に対応するランプユニットＬＵ１への投入電力パターンをワークの温度情報に基づき更新するフィードバック制御とし、（ＩＩＩ）ワークの高速昇温を担当するランプユニットＬＵ２への投入電力制御を上記温度パターンの昇温パターン（図１７（ａ）の期間（４）〜（５）に相当）に対応する予め決まった電力制御パターン（プリセットプログラム）に基づき実施することにより、昇温時において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となる。
【０２０３】
なお、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の点灯制御として、双方にフィードバック制御を採用すると互いに干渉する場合が起こり、温度が安定（収束）しない恐れがある。そこで、ランプユニットＬＵ２の点灯制御をプリセットプログラムにして行い、ランプユニットＬＵ１の点灯制御をフィードバック制御により点灯制御を実施すれば、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【０２０４】
（Ｂ）一定温度保持期間
一定温度保持期間において局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節（ワーク温度の均一化制御）に必要とされるフィラメントに投入する電力は、一定温度保持期間に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。
一方、（Ｂ）一定温度保持期間に投入される電力は（Ａ）昇温期間において投入される電力より小さくてよく、ランプユニットＬＵ１のみで、局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節ならびに温度保持が可能であることが分った。
【０２０５】
以上を整理すると、（Ｉ）一定温度保持期間におけるランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２とするとき、Ｂ２＝０、Ｂ１≠０でランプユニットＬＵ１のみを点灯する、あるいは、Ｂ１＞Ｂ２（Ｂ１≠０、Ｂ２≠０）でランプユニットＬＵ１を点灯し、かつ、ランプユニットＬＵ２を極弱く点灯させ、（ＩＩ）ワーク全面の温度が均一となるように、ワークの温度パターンの温度保持パターン（図１７（ａ）の期間（５）〜（６）に相当）に対応するランプユニットＬＵ１への投入電力パターンをワークの温度情報に基づき更新するフィードバック制御とすることにより、一定温度保持期間において、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御に対応可能となる。
なお、ランプユニットＬＵ２を極弱く点灯させる場合は、（ＩＩＩ）ランプユニットＬＵ２への投入電力制御をワークの温度パターンの一定温度保持パターン（図１７（ａ）の期間（５）〜（６）に対応する予め決まった電力制御パターンに基づき実施すればよい。
【０２０６】
（Ｃ）降温期間
（Ｃ）降温期間においては、ワークの温度をできるだけ早く降温する必要があるため、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の双方を消灯する。
【０２０７】
以上のように、本発明の光照射式加熱装置を用いた加熱方法によれば、ワークの昇温、一定温度保持、降温と大きく三つの段階からなる高温加熱処理において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応することが可能となる。
なお、上記した昇温期間におけるランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２、ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１、一定温度保持期間においては、ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２、ランプユニットＬＵ１への投入電力Ｂ１としたとき、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の関係は、
Ａ２／Ａ１＞Ｂ２／Ｂ１  （Ａ１≠０、Ａ２≠０、Ｂ１≠０）
として表すことも可能である。
【０２０８】
よって、本発明の光照射式加熱方法により、ゲート酸化膜の薄膜化等の半導体集積回路の製造工程における高温加熱処理プロセスの高昇温速度化が可能であり、半導体素子の微細化・高性能化から要請される高温加熱処理プロセスにおける高精度なワーク温度の均一化にも対応可能となる。
なお、本実施例においては、ワークの照射領域におけるゾーンの設定を、従来のような同心円状に設定するだけではなく、さらに同一の同心円を複数のゾーンに分割している。このようなゾーンの設定は、ワークの周辺部からの熱放射の影響のみならず、ワークが設定される収容空間の雰囲気（例えば、ガスの流れ、収容空間壁部による不均一な光反射など）の影響をも考慮されている。
このような各ゾーンに対応して、図７に示すようにランプユニットＬＵ１の個々のフィラメントの長さや配置を設定し、ランプユニットＬＵ１の上記フィードバック制御を上記各ゾーンにおける放射照度を所定の値に設定するように行うことにより、ウエハ全面に渡り温度分布を高精度に均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。
【０２０９】
ここで、フィラメントの数の分だけ独立した制御系を設けることなく、上記各ゾーンに対応する複数のフィラメントをフィラメント群として設定して、同一の群に属する各フィラメントへの給電を１つの制御信号によって一括して制御可能に構成することにより、光照射領域に設定した各ゾーンに対応した各ランプのフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実施することが可能となる。すなわち、ワークの巨大化に伴いフィラメントの数が多くなったとしても、光照射式加熱処理装置が大掛かりにならず、同装置の装置コストの増大を抑制することが可能となる。
【０２１０】
（７）加熱方法の実施例２
次に本発明の光照射式加熱方法の第２の実施例について述べる。実施例２は、ワークの温度を所定の到達温度まで高速に昇温後、直ちに降温するスパイクアニール工程に対応する加熱方法の例を示すものである。このような加熱処理工程は、上記したように例えば浅い不純物拡散層を形成する場合の不純物イオンの活性化処理を実施する場合に適用される。このように半導体ウエハが高温となっている時間をできるだけ短くすることにより、ウエハの深さ方向に対する不純物イオンの不所望な拡散が抑制され、低抵抗で浅いｐｎ接合を形成することが可能となる。
【０２１１】
図２２（ａ）は、不純物イオンの活性化を目的とするスパイクアニール工程に対応する加熱処理時のワークの温度変化（温度パターン）の例を示すものである。実施例１のときと同様、ワークは直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）を例に取る。
期間（１）〜（２）において、ウエハ（ワーク）は室温から３５０°Ｃ程度の温度範囲内にある温度Ｔ1 まで加熱される。本期間は、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２の点灯が開始する期間である。点灯時に上記各ランプに大電力を供給すると、突入電流の影響により電源部７がダメージを受ける場合ある。よって、突入電流の影響を抑制するため、上記各ランプの点灯時には、各ランプには小電力が供給される。すなわち、本期間では、ウエハは室温から上記温度Ｔ1 まで加熱される。
【０２１２】
期間（２）〜（３）において、ウエハは温度Ｔ1 から到達温度がＴ2 となるように昇温され、期間（３）〜（４）において、ウエハは温度Ｔ2 に保持される。温度Ｔ2 は５００°Ｃ〜７００°Ｃの温度範囲であり、例えば、６００°Ｃである。一方、温度保持時間は数秒〜例えば数十秒である。この温度保持時間を設ける理由は、加熱処理前にランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントの動作を安定化し、加熱処理雰囲気（加熱処理空間Ｓ２：図４参照）の安定化を図るためである。なお、通常、温度測定部９１に１０００℃以上の高温領域を精度良く測定できる放射温度計を使用した場合は温度の検出限界（高精度で測定可能な下限温度）は５００°Ｃ程度であり、それ以下では、温度測定誤差が大きくなる。そのため、加熱処理前のウエハの温度Ｔ2 を５００°Ｃ〜７００°Ｃ程度まで比較的緩やかに昇温している。なお、温度測定部９１に熱電対などの比較的低い温度領域で精度良く温度が計測できる測定方式を高温領域を精度良く測定できる放射温度計を組み合わせて併設すれば、温度領域全体に渡って精度良くワーク温度を制御することが出来る。
【０２１３】
加熱処理雰囲気が安定した後、期間（４）〜（５）において、ワークは自身の温度が１１５０°Ｃ（図２２ではＴ3 と表示されている）に到達するまで昇温される。昇温速度は、例えば、２００〜４００°Ｃ／ｓｅｃである。この期間（４）〜（５）は、図３における昇温期間（Ａ）に相当する。そして時点（５）以降、ワークは降温される。時点（５）以降は、図３における降温期間（Ｃ）に相当する。
【０２１４】
図２２（ａ）に示す温度パターンを実現するために、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２へ投入する電気エネルギー（投入電力）の制御パターンが決定される。すなわち、第１の電源部７−１の電力制御部Ｐｃ、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に予め設定される制御パターンは、上記温度パターンに基づくものとなる。
図２２（ｂ）には、ランプユニットＬＵ２への投入電力パターンを示す。上記したように、ランプユニットＬＵ２は（１）ワーク温度の高昇温速度化のみを担当し、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２の点灯制御は、電力制御部Ｐｃ６に予め設定される制御パターンによって行われる。よって、ランプユニットＬＵ２への投入電力パターンは、基本的には、階段状パターンとなる。図２２（ｂ）に示すように、ワークの昇温時（期間（１）〜（２）、（２）〜（３）、（４）〜（５））  の投入電力は、ワークの温度保持期間（期間（３）〜（４）  の投入電力より大きく、また、昇温時の到達温度が大きいほど、ランプユニットＬＵ２への投入電力は大きくなる。
【０２１５】
図２２（ｃ）には、ランプユニットＬＵ１への投入電力パターンを示す。上記したように、ランプユニットＬＵ１は（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御を担当し、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１の点灯制御は、電力制御部Ｐｃに予め設定される制御パターンとワークの温度情報に基づくフィードバック制御によって行われる。よって、ランプユニットＬＵ１への投入電力パターンは、階段状パターンとはならない。巨視的にみれば、ワークの昇温時（期間（１）〜（２）、（２）〜（３）、（４）〜（５））の投入電力は、ワークの温度保持期間（期間（３）〜（４））の投入電力より大きく、また、昇温時の到達温度が大きいほど、ランプユニットＬＵ２への投入電力は大きくなる。
しかしながら、投入電力制御は温度情報に基づくフィードバック制御であるので、温度パターンの変極点（２）（３）（４）付近では、投入電力パターンは細かい振動波形となる。
【０２１６】
図２３は、期間（４）〜（５）（昇温期間）、時点（５）以降（降温期間）におけるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に投入する電力の大きさを比較したものである。期間（４）〜（５）において、例えば、ワーク（ウエハ）を１１５０°Ｃまで昇温する際、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は２５０ｋＷ程度であった。ここで、ランプユニットＬＵ１への投入電力は５０ｋＷ、ランプユニットＬＵ２への投入電力は２００ｋＷとした。
すなわち、ランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）の条件で同時に点灯した。
時点（５）以降の降温期間においては、ワークの温度をできるだけ早く降温する必要があるため、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の双方を消灯した。
【０２１７】
以上のように、本発明の光照射式加熱装置を用いた加熱方法は、光照射手段として、高速応答可能なマルチフィラメントランプを含むランプＬ１群からなるランプユニットＬＵ１および大電力投入可能なシングルフィラメント群Ｌ２からなるランプユニットＬＵ２から構成し、（Ａ）昇温期間においては、(i) ランプユニットＬＵ１への投入電力Ａ１＜ランプユニットＬＵ２への投入電力Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）で、同時に点灯し、（Ｃ）降温期間においては、両者を消灯するようにするものである。
そのため、ワークの昇温、降温と大きく二つの段階からなる高温加熱処理において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応することが可能となる。
【０２１８】
ここで、(ii)ランプユニットＬＵ１は、図４に図示を省略したワークの温度モニタからの温度信号をもとにワーク全面の温度が均一となるようにフィードバック制御を行い、(iii) ランプユニットＬＵ２を点灯させる場合は予め決まった電力パターン（プリセットプログラム）で点灯させるようにすることにより、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【０２１９】
以下、本発明の光照射式加熱処理方法に基づく、ワークの加熱処理の手順について、図４、図６、図１６、図２２、図２４、図２５、図２６を用いて説明する。なお、本実施例２の加熱処理の手順は、実施例１に示した加熱処理の手順において、温度保持期間（Ｂ）（図２２（ａ）に示す期間（５）〜（６））を省略した手順であり、他の手順は実質的に同等であるので、ここでは簡単に示す。
【０２２０】
図４、図６において、主制御部ＭＣは、冷却風ユニット８を制御してチャンバ３００内のランプユニットＬＵ１及びランプユニットＬＵ２における各ランプＬ１、Ｌ２に冷却風を吹きつける（図２４のステップＳ１０１）。
また、主制御部ＭＣは、プロセスガスユニット８００を制御して、パージガス（例えば、窒素ガス）によるチャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２のパージ動作を開始する（図２４のステップＳ１０２）。このとき、加熱処理空間Ｓ２のパージガス圧力やパージガス流量は、プロセスガスユニット８００により所定の値に制御されている。
【０２２１】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図２２（ａ）の温度パターンの期間（１）〜（２）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を室温から温度Ｔ1 （例えば３５０°Ｃ程度）に到達するように昇温する。（図２４のステップＳ１０３）。なお、上記温度パターンの期間（１）〜（２）は、後に示すようにウエハ６００（ワーク６）をカセット２０１ａから取り出して載置台であるガードリング５に設置可能な時間に設定してある。
【０２２２】
電源部７から各フィラメントへの電力の供給に関する具体例については、実施例１のときと同様であるので詳細は省略する。すなわち、ステップ１０３において、主制御部ＭＣは、図２２の温度パターンの期間（１）〜（２）に対応する制御パターン情報（図２２（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２４のステップＳ１０３１）。第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２４のステップＳ１０３２）。第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０３２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する（フィードック制御）。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０３２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２４のステップＳ１０３３）。
【０２２３】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図２２の期間（１）〜（２）において、図２２（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は室温から温度Ｔ1 （例えば３５０°Ｃ程度）に到達するように昇温する。
【０２２４】
主制御部ＭＣは、搬送機構制御部２０４にカセット２０１ａに保管されている半導体ウエハ６００の１枚を、チャンバ３００内のガードリング５に搬送し、当該ガードリング５に設置するよう搬送機構制御部２０４に搬送指令信号を送信する（図２４のステップＳ１０４）。搬送指令信号を受信した搬送機構制御部２０４は、搬送機構２０２ａを駆動し、カセット２０１ａからウエハ６００を１枚取り出し、ウエハ６００を搬送してガードリング５に載せる（図２４のステップＳ１０５）。以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、図２２の期間（１）〜（２）において行われる。
【０２２５】
なお、上記したように、時点（１）以降、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２の各ランプＬ１、Ｌ２のフィラメントにはウエハ６００の温度が室温から温度Ｔ1 に到達するような条件の小電力が供給される。よって、搬送機構２０２ａは、ウエハ６００をガードリング５へ載せる際に加熱されることになる。上記した小電力の条件例は、搬送機構２０２ａが加熱される際、到達温度が搬送機構２０２ａの耐熱温度以下となるような条件に相当する。
【０２２６】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図２２（ａ）の温度パターンの期間（２）〜（３）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ1 から温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）に到達するように昇温する。（図２４のステップＳ１０６）。なお、ウエハ６００の温度を昇温するので、図２２（ｂ）（ｃ）に示すように、期間（２）〜（３）においてランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、期間（１）〜（２）におけるそれよりも大きい。
なお、ステップＳ１０５において、ウエハ６００がガードリング５に載せられる際、加熱処理空間Ｓ２へは外部の空気が混入する。期間（２）〜（３）の長さは、この混入空気がパージガスにより加熱処理空間Ｓ２から十分に除去されるように設定されている。
【０２２７】
ステップ１０６おいて、主制御部ＭＣは、図２２の温度パターンの期間（２）〜（３）に対応する制御パターン情報（図２２（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２４のステップＳ１０６１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２４のステップＳ１０６２）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０６２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０６２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２４のステップＳ１０６３）。
【０２２８】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図２２の期間（２）〜（３）において、図２２（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ1 から温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）に到達するように昇温する。
【０２２９】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図２２（ａ）の温度パターンの期間（３）〜（４）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）のまま一定時間（例えば、数秒間乃至数十秒間）保持する。（図２５のステップＳ１０７）。
【０２３０】
上記したように、ウエハ６００の温度を一定時間保持するのは、加熱処理前にランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１およびランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２におけるフィラメントの動作を安定化し、加熱処理空間Ｓ２の安定化を図るためである。
ここで、上記した温度Ｔ2 は、光照射され加熱されるウエハ６００の温度が、不純物拡散が発生しない温度、もしくは、不純物拡散が発生してもウエハ６００に構成されている薄膜構造（回路構造）には影響を及ぼさない温度である。
なお、ウエハ６００の温度を保持する場合、ウエハ６００からの熱放出分のみを補えばよいので、図２２（ｂ）（ｃ）に示すように期間（３）〜（４）においてランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、期間（２）〜（３）におけるそれよりも小さい。
【０２３１】
ステップＳ１０７おいて、主制御部ＭＣは、図２２の温度パターンの期間（３）〜（４）に対応する制御パターン情報（図２２（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２５のステップＳ１０７１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２５のステップＳ１０７２）。
【０２３２】
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２５のステップＳ１０７３）。
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図２２の期間（３）〜（４）において、図２２（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ2 （例えば６００°Ｃ程度）のまま一定期間保持される。
【０２３３】
実施例１の場合、ステップＳ１０７に続くステップ（図２０のステップＳ１０８）において、主制御部ＭＣは、プロセスガスユニット８００を制御してチャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２へのパージガス供給を停止し、プロセスガス（例えば、酸素ガス）の供給へと切り替えていた。不純物イオンの活性化を目的とするスパイクアニール工程の場合、一般に、加熱処理は窒素ガス雰囲気で実施することが多い。よって、本実施例２では、プロセスガスをパージガスと同じ窒素ガスを使用する場合を示す。
すなわち、主制御部ＭＣは、図２４の時点（３）において、プロセスガスユニット８００を制御して、チャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２への窒素ガスの供給を、パージガス供給条件から、プロセスガス供給条件へと切り替える（図２５のステップＳ１０８１）。加熱処理空間Ｓ２の窒素ガス圧力や流量は、プロセスガスユニット８００によりスパイクアニール処理に適した所定の値に調整される。なお、パージガス供給条件とプロセスガス供給条件とが等しい場合、ステップＳ１０８１は省略される。
【０２３４】
次に主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２のフィラメントに図２２（ａ）の温度パターンの期間（４）〜（５）に対応する電力を供給し、ウエハ６００（ワーク６）の温度を温度Ｔ2 から温度Ｔ3 （例えば１１５０°Ｃ）まで昇温する（図２５のステップＳ１０９）。
上記したように、この期間（４）〜（５）は、図３における昇温期間（Ａ）に相当し、ウエハ６００の昇温速度が２００〜４００°Ｃ／ｓｅｃとなるように、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に電力が供給される。本期間は、図２２（ａ）に示す温度パターンにおける最大温度まで昇温する期間であるので、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に供給される電力は、他のどの期間よりも大きい。
【０２３５】
ステップＳ１０９において、主制御部ＭＣは、図２２の温度パターンの期間（４）〜（５）に対応する制御パターン情報（図２２（ａ）参照）を、第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２５のステップＳ１０９１）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、主制御部ＭＣからの制御パターン情報によりそれぞれ制御パターンを設定する（図２５のステップＳ１０９２）。
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、ステップＳ１０９２で設定された制御パターンと温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、ステップＳ１０７２で設定された制御パターンに基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２５のステップＳ１０９３）。
【０２３６】
すなわち、第１の電源部７−１における各駆動部ＤＲの駆動制御と第２の電源部７−２における各駆動部ＤＲの駆動制御により、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２には、図２２の期間（４）〜（５）において、図２２（ｂ）（ｃ）に示す投入電力パターンの電力が供給される。
その結果、ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２からの光照射により、ウエハ６００（ワーク６）の温度は温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ）まで昇温される。なお、上記したように、ランプユニットＬＵ１への投入電力制御は、各ゾーンの温度情報に基づくフィードバック制御であるので、ウエハ６００（ワーク６）の昇温は、ウエハの温度の均一性を維持しながらなされる。
【０２３７】
上記したように、例えば、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は２５０ｋＷ程度であり、ランプユニットＬＵ１への投入電力は５０ｋＷ、ランプユニットＬＵ２への投入電力は２００ｋＷである。
すなわち、ランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、期間（４）〜（５）において、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）の条件で、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２は点灯される。
ウエハ６００の温度が所定の温度Ｔ3 （１１５０°Ｃ）に到達した時点（図２２の時点（５））で、主制御部ＭＣは、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２に接続されている電源部７（第１の電源部７−１、第２の電源部７−２）を制御して、ランプユニットＬＵ１の各ランプＬ１のフィラメント、ランプユニットＬＵ２の各ランプＬ２への電力供給を停止する。（図２５のステップＳ１１１）。フィラメントの温度は、図２２（ａ）の温度パターンの期間（５）以降に示すように降温される。
【０２３８】
ステップＳ１１１において、主制御部ＭＣは、電力供給停止信号を第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃおよび第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に送信する（図２５のステップＳ１１１１）。
【０２３９】
第１の電源部７−１の各電力制御部Ｐｃは、上記電力停止信号に基づき、各駆動部ＤＲの駆動を制御する。また、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６は、上記電力停止信号に基づき、各駆動部ＤＲ（ＤＲ１−６〜ＤＲ８−６：図１４参照）の駆動を制御する（図２５のステップＳ１１１２）。
また、主制御部ＭＣは、図２２の時点（５）において、プロセスガスユニット８００を制御して、チャンバ３００の加熱処理空間Ｓ２への窒素ガス供給をプロセスガス供給条件からパージガス供給条件へと切り替える（図２５のステップＳ１１２１）。このとき、加熱処理空間Ｓ２のパージガス圧力やパージガス流量は、プロセスガスユニット８００により所定の値に制御されている。なお、パージガス供給条件とプロセスガス供給条件とが等しい場合、ステップＳ１１２１は省略される。
【０２４０】
主制御部ＭＣは、ウエハ６００の温度が所定の温度にまで下降した時点（図２２の時点（６））で、ウエハ６００の加熱処理が所定のプロセスを経て終了したと判断し、搬送機構制御部２０４にガードリング５に載置されている熱処理済みのウエハ６００の１枚をカセット２０１ｂに搬送するよう搬送指令信号を送信する（図２６のステップＳ１１３）。ここで、時点（６）における所定の温度は、搬送機構２０２ｂの耐熱温度以下となるように設定されている。
搬送指令信号を受信した搬送機構制御部２０４は、搬送機構２０２ｂを駆動し、ガードリング５に載置されているウエハ６００をカセット２０１ｂに搬送し、半導体ウエハ６００をカセット２０１ｂに収納する（図２６のステップＳ１１４）。以上の手順により、１枚のウエハ６００の加熱処理が終了する。
以下、次のワークを処理する場合、各ランプ１への冷却風の吹きつけ、並びに、パージガスのチャンバ３００への導入を維持して、ステップＳ１０３〜Ｓ１１４の手順を繰り返す。
【０２４１】
以上、本実施例２の光照射式加熱方法は、以下のような効果を奏する。
（Ａ）昇温期間
昇温時において局所的な照度制御によって行われるワークの温度分布の調節（ワーク温度の均一化制御）に必要とされるフィラメントに投入する電力は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。一方、単純にワーク温度の昇温に必要とされるフィラメントに投入する電力は、昇温時に必要とされるフィラメントに投入する総電力の８０％程度となる。
よって、昇温期間中に光照射手段に投入される総電力のうち、ランプユニットＬＵ１に投入する電力を上記総電力の２０％程度、ランプユニットＬＵ２に投入する電力を上記総電力の８０％程度とすることにより、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御が全て可能となる。すなわち、昇温期間において、ワークの温度均一性を高精度に維持しながら、ワーク温度の高速昇温を実現することが可能となる。
【０２４２】
すなわち、(i) 昇温期間におけるランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）で同時に点灯し、(ii)ワーク全面の温度が均一となるように、ワークの温度パターンの昇温パターン（図２２（ａ）の期間（４）〜（５）に相当）に対応するランプユニットＬＵ１への投入電力パターンをワークの温度情報に基づき更新するフィードバック制御とし、(iii) ワークの高速昇温を担当するランプユニットＬＵ２への投入電力制御を上記温度パターンの昇温パターン（図２２（ａ）の期間（４）〜（５）に相当）に対応する予め決まった電力制御パターン（プリセットプログラム）に基づき実施することにより、昇温時において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応可能となる。
なお、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の点灯制御として、双方にフィードバック制御を採用すると互いに干渉する場合が起こり、温度が安定（収束）しない恐れがある。そこで、ランプユニットＬＵ２の点灯制御をプリセットプログラムにして行い、ランプユニットＬＵ１の点灯制御をフィードバック制御により点灯制御を実施すれば、相互干渉なく温度制御を実施することが可能となる。
【０２４３】
（Ｃ）降温期間
（Ｃ）降温期間においては、ワークの温度をできるだけ早く降温する必要があるため、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の双方を消灯する。
【０２４４】
以上のように、本発明の光照射式加熱装置を用いた加熱方法によれば、ワークの昇温、降温と大きく二つの段階からなる高温加熱処理において、（１）ワーク温度の高昇温速度化、（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御の全てに対応することが可能となる。
よって、本発明の光照射式加熱方法により、シャロージャンクション形成等の半導体集積回路の製造工程における高温加熱処理プロセスの高昇温速度化が可能であり、半導体素子の微細化・高性能化から要請される高温加熱処理プロセスにおける高精度なワーク温度の均一化にも対応可能となる。
【０２４５】
なお、本実施例においては、ワークの照射領域におけるゾーンの設定を、従来のような同心円状に設定するだけではなく、さらに同一の同心円を複数のゾーンに分割している。このようなゾーンの設定は、ワークの周辺部からの熱放射の影響のみならず、ワークが設定される収容空間の雰囲気（例えば、ガスの流れ、収容空間壁部による不均一な光反射など）の影響をも考慮されている。
このような各ゾーンに対応して、図７に示すようにランプユニットＬＵ１の個々のフィラメントの長さや配置を設定し、ランプユニットＬＵ１の上記フィードバック制御を上記各ゾーンにおける放射照度を所定の値に設定するように行うことにより、ウエハ全面に渡り温度分布を高精度に均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。
【０２４６】
ここで、フィラメントの数の分だけ独立した制御系を設けることなく、上記各ゾーンに対応する複数のフィラメントをフィラメント群として設定して、同一の群に属する各フィラメントへの給電を１つの制御信号によって一括して制御可能に構成することにより、光照射領域に設定した各ゾーンに対応した各ランプのフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実施することが可能となる。すなわち、ワークの巨大化に伴いフィラメントの数が多くなったとしても、光照射式加熱処理装置が大掛かりにならず、同装置の装置コストの増大を抑制することが可能となる。
【０２４７】
（８）その他の実施例
上記した実施例では、第１の電源部７−１において、各フィラメント群に属する各フィラメントへ電気エネルギーを給電する駆動部ＤＲは、各フィラメント群毎にそれぞれ設けられた電力制御部Ｐｃからの同一の制御信号（指令信号）により、一括して制御される例を示した。上記指令信号は、各ゾーンに設けられた温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からの温度情報と各電力制御部Ｐｃに予め設定されている温度パターンとの比較演算にもとづくものである。すなわち、第１のランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１のフィラメントへ供給される電力の制御は、各ゾーンの温度情報に基づくフィードバック制御となる。
ここで、加熱処理によっては、第１のランプユニットＬＵ１に供給する電力制御を、第２のランプユニットＬＵ２の場合と同様、予め決まった制御パターン（プリセットプログラム）に基づき実施しても良い。
【０２４８】
この場合、図７に示すゾーン分割とそれに対応したランプユニットＬＵ１の構成・配置例において、各ゾーンの温度を測定する温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５は省略される。
また、第１電源部７−１の構成は、図２７に示すように、図１２に示す構成から温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５および温度センサからの温度情報を省略した構成となる。
更に、駆動部ＤＲの構成は、図１５に示す第２電源部７−２に属する駆動部ＤＲの構成と同等となる。
すなわち、各電力制御部Ｐｃには、ワークの加熱処理に対応する温度パターン（例えば、時系列的にワークの昇温期間、一定温度保持期間、降温期間の三つの期間を有する）に対応した制御パターンが予め設定され、各ゾーンの温度が上記温度パターンと略一致するように、各電力制御部Ｐｃは上記制御パターンに基づいて駆動部ＤＲを制御する。このような制御により、各ゾーンにおける放射照度は所定の値に調整され、加熱処理中のワークの温度が略均一に保持される。
【０２４９】
図２７に示す第１の電源部７−１においては、先に述べた実施例の場合と同様、各フィラメント群に属する各フィラメントへ電気エネルギーを給電する駆動部ＤＲは、各フィラメント群毎にそれぞれ設けられた電力制御部Ｐｃからの同一の制御信号（指令信号）により、一括して制御される。
本実施例においても、第１のランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１のフィラメントの熱容量をできるだけ小さくしているので、ワーク温度制御においてオーバーシュートやアンダーシュートなどの制御不良を抑制することが可能となる。すなわち、第１のランプユニットＬＵ１においては、フィラメントランプＬ１の高速応答化が実現され、フィラメントランプへの投入電力制御の結果、フィラメントランプのフィラメントから放出される光強度が高速に所定の値となる。
以下、第１のランプユニットＬＵ１、第２のランプユニットＬＵ２に供給する電力制御を、予め決まった制御パターン（プリセットプログラム）に基づき実施する場合の加熱方法の例について述べる。
【０２５０】
図２８（ａ）は、加熱処理時のワークの温度変化（温度パターン）の例を示すものである。ここで、加熱処理時のワークの温度変化（温度パターン）は、図１７（ａ）と同じものとし、詳細な説明は省略する。
図２８（ａ）に示す温度パターンを実現するために、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２へ投入する電気エネルギー（投入電力）の制御パターンが決定される。すなわち、第１の電源部７−１の電力制御部Ｐｃ、第２の電源部７−２の電力制御部Ｐｃ６に予め設定される制御パターンは、上記温度パターンに基づくものとなる。
【０２５１】
図２８（ｂ）には、ランプユニットＬＵ２への投入電力パターンを示す。上記したように、ランプユニットＬＵ２は（１）ワーク温度の高昇温速度化のみを担当し、ランプユニットＬＵ２を構成する各ランプＬ２の点灯制御は、電力制御部Ｐｃ６に予め設定される制御パターンによって行われる。よって、ランプユニットＬＵ２への投入電力パターンは、基本的には、階段状パターンとなる。図２８（ｂ）に示すように、ワークの昇温時（期間（１）〜（２）、（２）〜（３）、（４）〜（５））の投入電力は、ワークの温度保持期間（期間（３）〜（４）、（５）〜（６））の投入電力より大きく、また、昇温時の到達温度が大きいほど、ランプユニットＬＵ２への投入電力は大きくなる。
【０２５２】
図２８（ｃ）には、ランプユニットＬＵ１への投入電力パターンを示す。上記したように、ランプユニットＬＵ１は（２）照度制御の高速応答化、（３）良好な局所的照度制御を担当し、ランプユニットＬＵ１を構成する各ランプＬ１の点灯制御は、電力制御部Ｐｃに予め設定される制御パターンによって行われる。よって、ランプユニットＬＵ１への投入電力パターンは、基本的には、階段状パターンとなる。図２８（ｃ）に示すように、ワークの昇温時（期間（１）〜（２）、（２）〜（３）、（４）〜（５））の投入電力は、ワークの温度保持期間（期間（３）〜（４）、（５）〜（６））の投入電力より大きく、また、昇温時の到達温度が大きいほど、ランプユニットＬＵ１への投入電力は大きくなる。
【０２５３】
図２９は、期間（４）〜（５）（昇温期間）、期間（５）〜（６）（温度保持期間）、時点（６）以降（降温期間）におけるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に投入する電力の大きさを比較したものである。期間（４）〜（５）において、例えば、ワーク（ウエハ）を１１５０°Ｃまで昇温する際、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は２５０ｋＷ程度であった。ここで、ランプユニットＬＵ１への投入電力は５０ｋＷ、ランプユニットＬＵ２への投入電力は２００ｋＷとした。
すなわち、ランプユニットＬＵ１への投入電力をＡ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＡ２とするとき、Ａ１＜Ａ２（Ａ１≠０、Ａ２≠０）の条件で同時に点灯した。
【０２５４】
次に、期間（５）〜（６）において、ワーク（ウエハ）の温度を１１５０°Ｃで保持する際、ランプユニットＬＵ１およびＬＵ２全体への投入電力は３６ｋＷ程度であった。上記したように、直径３００ｍｍの半導体ウエハ（シリコンウエハ）を１１５０°Ｃで定温制御する場合、温度保持のみに着目すると、光照射手段の全フィラメントランプのフィラメントに投入する必要とされる電力は、３０ｋＷ程度でよい。一方、ワークの温度分布や目標温度の保持のために行われる局所的な照度制御を行うには、温度保持に必要とされるフィラメントに投入する総電力の２０％程度であることが、発明者らの実験により判明した。
よって、局所的な照度制御に必要とされるフィラメントランプのフィラメントに投入する電力は、６ｋＷ程度（３０ｋＷ×２０％）となる。
【０２５５】
ランプユニットＬＵ１のみの点灯でもワーク（ウエハ）の定温制御は可能であるが、ここでは、図２９に示すように、ランプユニットＬＵ１，ＬＵ２を同時に点灯した。ここで、ランプユニットＬＵ１への投入電力を３０ｋＷ程度、ランプユニットＬＵ２への投入電力を６ｋＷ程度とした。
すなわち、一定温度保持期間におけるランプユニットＬＵ１への投入電力をＢ１，ランプユニットＬＵ２への投入電力をＢ２とするとき、Ｂ１＞Ｂ２（Ｂ１≠０、Ｂ２≠０）の条件で、同時に点灯した。なお、ランプユニットＬＵ１のみを使用する場合は、Ｂ２＝０、Ｂ１≠０なる。
時点（６）以降の降温期間においては、ワークの温度をできるだけ早く降温する必要があるため、ランプユニットＬＵ１、ランプユニットＬＵ２の双方を消灯した。
【０２５６】
本実施例の加熱処理の手順は、上記した加熱処理の実施例１、実施例２において示した加熱処理の手順において、ランプユニットＬＵ１へ供給する電力制御をフィードバック制御ではなく予め設定された制御パターンで実施するものであるので、基本的な手順は同等であるので、ここでは説明を省略する。
なお、本実施例の加熱処理の手順において、上記した加熱処理の実施例１との相違点は、図１６に示す制御信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが予め設定された制御パターンにのみ基づくものであって、温度センサＴＳからの各ゾーンの温度情報に基づき更新されない点である。
【図面の簡単な説明】
【０２５７】
【図１】本発明に係る光照射式加熱装置の概略構成を示す図である。
【図２】一般的な高温加熱処理におけるワークの温度と光照射時間との関係を模式的に示した図である。
【図３】スパイクアニールに対応した高温加熱処理におけるワークの温度と光照射時間との関係を模式的に示した図である。
【図４】本発明の光照射式加熱装置の構成を説明する図である。
【図５】マルチフィラメントランプの詳細構造例を示す図である。
【図６】本発明の光照射式加熱装置の制御ブロック図である。
【図７】ワーク上の照射領域におけるゾーン分割の例と、それに対応したランプユニットＬＵ１の構成・配置例を示す図である。
【図８】ランプユニットＬＵ２の構成・配置例を示す図である。
【図９】ランプユニットＬＵ１，ＬＵ２とウエハの配置例を示す図である。
【図１０】ランプユニットＬＵ１、ＬＵ２とウエハの距離を変えたときのウエハ上の照度分布を示す図である。
【図１１】中央部の点灯しないランプＬ２とランプユニットＬＵ２におけるランプＬ２の配列の様子を示す図である。
【図１２】本発明の光照射式加熱装置における第１電源部の構成を示す図である。
【図１３】ランプユニットＬＵ１のランプＬ１を駆動する駆動部の詳細構成例を示す図である。
【図１４】本発明の光照射式加熱装置における第２電源部の構成を示す図である。
【図１５】ランプユニットＬＵ２のランプＬ２を駆動する駆動部の詳細構成を示す図である。
【図１６】ワークの加熱処理の手順を説明するための第１電源部の構成図である。
【図１７】加熱処理時のワークの温度変化と投入電力の例を示す図である。
【図１８】図１７の昇温期間、温度保持期間降温期間におけるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に投入する電力の大きさを比較した図である。
【図１９】ワークの加熱処理の手順を示すフローチャート（１）である。
【図２０】ワークの加熱処理の手順を示すフローチャート（２）である。
【図２１】ワークの加熱処理の手順を示すフローチャート（３）である。
【図２２】スパイクアニール工程に対応する加熱処理時のワークの温度変化と投入電力の例を示す図である。
【図２３】図２２の昇温期間、降温期間におけるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に投入する電力の大きさを比較した図である。
【図２４】スパイクアニール工程に対応するワークの加熱処理の手順を示すフローチャート（１）である。
【図２５】スパイクアニール工程に対応するワークの加熱処理の手順を示すフローチャート（２）である。
【図２６】スパイクアニール工程に対応するワークの加熱処理の手順を示すフローチャート（３）である。
【図２７】第１のランプユニットＬＵ１に供給する電力制御を予め決まった制御パターンに基づき行う場合の第１電源部の構成例を示す図である。
【図２８】電力制御を予め決まった制御パターンに基づき行う場合の加熱処理時のワークの温度変化と投入電力の例を示す図である。
【図２９】図２８の昇温期間、温度保持期間降温期間におけるランプユニットＬＵ１、ＬＵ２に投入する電力の大きさを比較した図である。
【図３０】従来の光照射式加熱装置の概略構成を示す図である。
【図３１】従来の光照射式加熱装置におけるランプとワークの配置関係を示す図である。
【図３２】光照射式加熱装置においてフィラメントランプを並列に並べて構成した光照射手段を複数積層した構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０２５８】
１１        発光管
１２，１２ａ，１２ｂ  封止部
１４ａ〜１４ｅ  フィラメント
２          反射鏡
３００      チャンバ
４          透過窓部材（石英窓部）
５          ガードリング（処理台）
５１        取付台
５２        端子台
５００      ランプ固定台
５０１      ランプ固定台
６          ワーク
６００      ウエハ
６２，６３，６４  給電装置
７          電源部
７１，７２  電源供給ポート
７−１      第１電源部
７−２      第２電源部
８          冷却風ユニット
９          温度計
９１        温度測定部
１００      加熱装置
２０１ａ，２０１ｂ  カセット
２０２ａ，２０２ｂ  搬送機構
２０４      搬送機構制御部
Ｌ１，Ｌ２  フィラメントランプ
ＬＵ１，ＬＵ２  ランプユニット
Ｓ１        ランプユニット収容空間
Ｓ２        加熱処理空間
Ｐｃ１〜Ｐｃ５          電力制御部
ＤＲ１−１〜ＤＲ４−３  駆動部
Ｐｗ１，Ｐｗ２        電力供給電源
ＢＳ        バイアス設定部
ＳＤｒ      サイリスタドライバ部
ＳＲ        サイリスタ
ＴＳ１−５  温度センサ
ＭＣ        主制御部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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