(57)【要約】【課題】被処理物が有する物理特性が被処理物形状に対し非対称である場合においても、被処理物を均一に、あるいは、加熱処理後の被処理物に所望の物理的特性が付与されるように加熱することが可能な光照射式加熱方法を提供すること。【解決手段】被処理物の場所的物理特性の計測値に基づいて輻射率分布を得て、被処理物上での光強度分布パターンを求める（Ｓ１，Ｓ２）。この光強度パターンに応じて、被処理物温度の略均一化を実現する光照射式加熱装置のランプユニットの各発光部分から放出される個々の光強度を事前に求め（Ｓ３）、この求めた結果に対応させて、ランプユニットの各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して被処理物に光照射を行う（Ｓ４）。また、加熱処理後の被処理物に略均一な電気特性が付与されるような光強度分布パターンで加熱処理するようにしてもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の発光部分を有するランプユニットを有し、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能な光照射式加熱装置を用いて、被処理物に光照射することにより被処理物を加熱する光照射式加熱方法において、
事前に被処理物の場所的物理特性分布、もしくは、上記発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布を計測し、
その計測値に基づいて、光加熱処理後被処理物に所望の物理特性を付与するのに必要な被処理物上での光強度分布パターンを求め、
この光強度パターンに応じて、上記１つ以上の発光部分から放出される個々の光強度を事前に求め、
この求めた結果に対応させて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して被処理物に光照射を行う
ことを特徴とする光照射式加熱方法。
【請求項２】
上記場所的物理特性分布は被処理物の輻射率分布であり、
輻射率分布の計測結果より、
被処理物全面で均一な熱吸収を行わせて光照射中の被処理物の温度分布が略均一に維持されているように被照射物上での光強度分布パターンを設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱方法。
【請求項３】
上記場所的物理特性分布は加熱前の被処理物においてイオン注入プロセスにより不純物イオンが注入された不純物イオン密度分布であり、
上記不純物イオン密度分布の計測結果より、
光照射中の被処理物の温度分布を所定の分布に設定し、光加熱処理後、被処理物面内のシート抵抗が均一であるという物理特性が付与されているように被照射物上での光強度分布パターンを設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱方法。
【請求項４】
上記事前に計測する被処理物の場所的物理特性分布は、
１ロットの被処理物の任意の一つに対して採取される
ことを特徴とする請求項１，２，３のいずれか１項に記載の光照射式加熱方法。
【請求項５】
事前に計測される上記発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布は、成膜反応ガスのガス分布であり、該成膜反応ガスのガス分布は、試験用被処理物の表面内に生成した膜の膜厚分布を測定することにより求める
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱方法。
【請求項６】
成膜用反応ガス中に設置される試験用被処理物を、設置姿勢および設置位置が略同一であって、かつ、それぞれ温度が異なる温度均一条件下で１つずつ複数個加熱して各試験用被処理物に膜を生成し、
各試験用被処理物の表面内に生成した膜の膜厚分布を測定することにより、上記原料分子の場所的物理的特性分布を求め、
各試験用被処理物の同一箇所における成膜速度をそれぞれ測定し、
これらのそれぞれ測定した成膜速度から、成膜用反応ガス中に設置される試験用被処理物の同一箇所における成膜速度の温度依存性を求め、
前記膜厚分布及び前記成膜速度の温度依存性から、成膜用反応ガス中に設置される被処理物表面内に生成される膜の膜厚分布を均一にするための被処理物上での光強度分布パターンを求め、
この光強度パターンに応じて、上記１つ以上の発光部分から放出される個々の光強度を事前に求め、
この求めた結果に対応させて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して被処理物に光照射を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射式加熱装置を用いて被処理物に光照射することにより被処理物を加熱処理する光照射式加熱方法に関する。
【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被処理物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。
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、被処理物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被処理物の温度を高速にて昇降温させることができる。
すなわち、光照射式加熱処理によれば、例えば、被処理物を１０００°Ｃ以上の温度にまで、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。
【０００３】
ここで、被処理物が例えば単結晶シリコンである半導体ウエハであるとき、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。すなわち、ＲＴＰにおいては、被処理物の高精度な温度均一性が求められている。
熱処理時の被処理物の温度均一性を考慮した従来の光照射式加熱装置の例は、以下に示す特許文献１，２に記載されている。
特許文献１に記載された光照射式加熱装置は、加熱手段である光照射手段を、例えば、複数のハロゲンランプを並列に並べて構成する。これらのハロゲンランプは、数本ずつのグループに分割され、各グループを制御単位として、各グループからの熱出力が独立に制御される。被処理物の複数点の温度が放射温度計で検知され、その検知結果に基づき、被処理物の温度が均一になるように、上記制御単位が制御される。
【０００４】
特許文献２に記載された光照射式加熱装置は、加熱手段である光照射手段を、例えば、環状で直径がそれぞれ異なる複数の赤外ランプを同心状に並べて構成する。
この光照射式加熱装置の制御部は、被処理物の種々の温度分布パターンに対して、赤外ランプをどのように点灯制御すれば被処理物の温度分布が所定の温度で均一されるかというデータを予め求めておき、各温度分布パターン対赤外ランプ点灯制御パターンのテーブルを記憶している。
そして、加熱処理中、被処理物の２点以上を放射温度計で測定して、温度分布パターンを求める。制御部は、測定した温度分布パターンに最も近い温度分布パターンを記憶しているテーブルから検索し、最も近い温度分布パターンに対応する赤外ランプ点灯制御パターンに基づき、加熱手段である赤外ランプを制御して、被処理物の温度が均一になるようにしている。
【０００５】
特許文献３に記載された光照射式加熱装置の加熱手段である光照射手段は、Ｕ字形状を有しフィラメントへの給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプを紙面に対し平行方向及び垂直方向に複数個並べて構成される第１のランプユニットと、この第１のランプユニットの下方側に配設された、直線形状を有しフィラメントへの給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプを紙面に沿って紙面と垂直方向に複数個並べて構成される第２のランプユニットとを備えて構成されている。上記第２のランプユニットの下方に配設された半導体ウエハ等の被処理物に対し光照射することにより、被処理物の加熱処理を行う。
特許文献３に記載された加熱方法は、被処理物である半導体ウエハの加熱領域を中心対称で同心の複数のゾーンに分割する。そして、第１、第２のランプユニットの各ランプによる光強度分布を組み合わせて、各ゾーンに各々対応する半導体ウエハの中心に対して中心対称である合成光強度分布パターンを形成して、各ゾーンの放射温度計で測定した温度変化に応じた加熱を行うというものである。その際、ランプからの光の照度バラつきの影響を抑制するために、被処理物である半導体ウエハを回転させている。すなわち、同心に配置される各ゾーンを個別の照度で加熱することが可能となっている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、シングルエンド型ハロゲンランプを用いた装置が記載されている。特許文献４に記載のものは、被加熱材の各部の放熱特性に応じて、その放熱量を補うように各部に対向するランプの赤外照射量を設定するようにしたものである。
上記した特許文献１，２，３，４に記載された光照射式加熱処理は、いずれも被処理物の温度をモニタして、モニタ結果をもとに被処理物の温度が均一になるように光照射式加熱手段を構成するランプの発光強度を制御している。よって、例えば、被処理物を支持する処理台と接触する部分であって、放熱による温度低下が生じ易い被処理物のエッジ部分近傍に関しても、エッジ部分に対応するランプの発光強度制御することにより、被処理物の温度分布一定を実現することができる。
【特許文献１】特開昭６２−２０３０８号
【特許文献２】特開昭６３−２６０１２７号
【特許文献３】特開２００２−２０３８０４号
【特許文献４】特開平３−２１８６２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記した従来の光照射式加熱装置においては、以下に示すような問題が生じることが判明した。
例えば、被処理物が半導体ウエハである場合、半導体ウエハ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。
このとき、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には、ウエハ表面上で場所的な分布が生じる。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。
【０００８】
上記した半導体ウエハの表面状態の場所的な分布が生じる要因は、例えば、半導体ウエハ表面に形成される膜の種類の違いである。例えば、半導体ウエハが単結晶シリコンウエハである場合を考える。半導体デバイス設計に応じて、半導体ウエハ表面のある部分では、ＳｉＯ2 膜が形成され、別の部分ではＳｉＮ膜が形成され、また、ある部分では、膜形成がされない。このように場所的に形成される膜の種類が相違すると、各膜形成部において、それぞれ輻射率が相違する。
【０００９】
また、例えば、同一種類の膜においても、成膜条件に応じて、ある部分は緻密で表面が鏡面状の膜になり、ある部分は表面がポーラスな膜となる。このような膜自体の表面状態が相違しても、それぞれ輻射率が相違する。
一方、イオン注入プロセスにおいて注入される不純物イオン密度が相違すると、上記した半導体ウエハの表面状態が相違する場合と同様、輻射率が相違する。すなわち、半導体ウエハ表面における場所的な不純物イオン密度分布に応じて、場所的な輻射率分布が生じる。よって、上記した半導体ウエハの表面状態の分布がある場合と同様、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。
【００１０】
特許文献１、２に記載されている光照射式加熱装置は、加熱手段を構成する光照射手段は、いずれも、対称的に配置されている。すなわち、特許文献１に記載された光照射式加熱装置において、制御単位である数本ずつのハロゲンランプのグループは、中心対称に配置されている。また、特許文献２に記載された光照射式加熱装置においては、光照射手段は、環状で直径がそれぞれ異なる複数の赤外ランプを同心状に並べて構成する。
そのため、放射温度計で複数点測定して得た温度分布に対応して、各ランプの点灯制御を行おうとしても、被処理物上の光強度分布パターンは被処理物形状に対して対称的にしか設定できない。
よって、上記した半導体ウエハのような被処理物形状に対して非対称な温度特性を有する被処理物に対しては、実質的に、均一な温度で加熱処理を行うことは困難である。
【００１１】
一方、特許文献３に記載されている光照射式加熱装置は、加熱手段を構成する光照射手段は、Ｕ字形状を有しフィラメントへの給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプを紙面に対し平行方向及び垂直方向に複数個並べて構成し、半導体ウエハの加熱領域である同心状の各ゾーンに各々対応する半導体ウエハの中心に対して中心対称である合成光強度分布パターンを形成して、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行うというものである。
しかしながら、上記合成光強度分布は半導体ウエハの中心に対して中心対称であるし、半導体ウエハ自体は回転しているため、結果として、被処理物形状に対して非対称な温度特性を有する被処理物に対しては、実質的に、均一な温度で加熱処理を行うことは困難である。
【００１２】
また、上記した特許文献１，２，３，４に記載された光照射式加熱処理は、いずれも温度測定に、放射温度計を使用している。測定対象の温度が何処の部位でも同じ温度であるとすると、測定部位の輻射率が同じであれば同じ温度を示す。しかしながら、上記したように、被処理物が半導体ウエハであるとき、半導体ウエハは場所的な輻射率分布を有している。よって、ウエハの実温度が、例えば、１０５０°Ｃ均一であったとしても、輻射率の違いによりある部位は１０５５°Ｃ、ある部位は１０４５°Ｃ等の計測値を示す。そのため、各放射温度計に接続されているランプ制御系は上記した見かけの計測結果を基にフィードバック制御を行うことになる。例えば、制御が１０５０°Ｃ均一制御にセットされている場合、１０５５°Ｃの部位に対応するランプ制御系はランプへの供給電力を下げ、１０４５°Ｃの部位に対応する制御系はランプへの供給電力を上げて、各放射温度計による見かけの温度計測値を１０５０°Ｃにしようと制御する。その結果、輻射率の低い部位は実温度が高く、輻射率の高い部位は低くなってしまう。すなわち、加熱処理時に温度分布が生じてしまい、場合によっては、半導体ウエハにスリップが発生し不良品となる恐れがある。
【００１３】
ところで、上記した特許文献１，２，３，４に記載された光照射式加熱処理は、いずれも加熱処理において、被処理物の温度を均一にすることを目的としている。よって、このような加熱処理を行うと、以下のような不具合が生じることがある。
例えば、被処理物が半導体ウエハであるとき、上記したように、半導体ウエハ表面には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、また、半導体ウエハ表面における場所的な不純物イオン密度分布は、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。
ここで、半導体ウエハを、従来の加熱方法に基づき、被処理物の温度が均一になるように加熱し活性化処理を行うと、不純物イオン密度分布に応じて、キャリア濃度についても分布を生じることになる。すなわち、不純物イオン密度が高密度な部位は、キャリア濃度が多くなり、シート抵抗値が下がる。一方、不純物イオン密度が低密度な部位は、キャリア濃度が少なくなり、シート抵抗値が上がる。よって、半導体ウエハの場所的な電気特性がバラつき、均一な電気特性を得ることが困難になる。
【００１４】
また、半導体ウエハ表面に加熱により膜形成を行う場合、膜原料である原料ガスを半導体ウエハ表面に流しながら、光照射して半導体ウエハを加熱することにより膜形成を行う。このとき、半導体ウエハ表面上における原料ガスのガス流分布は均一ではない。そのため、このような状態で、半導体ウエハを従来の加熱方法に基づき被処理物の温度が均一になるように加熱し成膜処理を行うと、半導体ウエハ上に生成される膜の組成や膜厚に場所的な分布が生じる。その結果、半導体ウエハの電気特性がバラつき、結果として、デバイス特性にバラつきが生じる。
上記したような不具合は、被処理物の温度を均一にすることを目的としている従来の加熱処理では、解決することは困難である。
【００１５】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その第１の目的は、被処理物が有する物理特性が、被処理物形状に対し非対称である場合においても、被処理物を均一に加熱することが可能な加熱方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、均一に加熱すると被処理物の物理特性に不具合が生じるような被処理物に対して、当該被処理物の物理特性に不具合を生じさせることなく、加熱処理後の被処理物に所望の物理的特性が付与されるように加熱することが可能な加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の加熱方法は、１つ以上の発光部分を有するランプユニットを少なくとも１組有し各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能な光照射式加熱装置を用いて、被処理物に光照射することにより被処理物を加熱する光照射式加熱方法において、以下の（１）〜（３）のように、事前に被処理物の場所的物理特性分布、もしくは、上記発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布を計測し、その計測値に基づいて、光加熱処理後被処理物に所望の物理特性を付与するのに必要な被処理物上での光強度分布パターンを求め、この光強度パターンに応じて、上記１つ以上の発光部分から放出される個々の光強度を事前に求め、この求めた結果に対応させて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して被処理物に光照射を行う。
【００１７】
（１）本発明の第１の加熱方法においては、加熱プロセスにおいて従来は考慮されていなかった表面状態分布、注入不純物イオン密度分布といった被処理物の場所的物理特性分布を予め計測して、光照射中の被処理物温度が略均一化されるような被処理物上での光強度分布パターンを設定し、設定した光強度分布パターンが維持されるように、被処理物に光照射式加熱処理を行う。
ここで、上記場所的物理特性分布は、例えば被処理物の輻射率分布であり、輻射率分布の計測結果より、被処理物全面で均一な熱吸収を行わせて光照射中の被処理物の温度分布が略均一に維持されているように被照射物上での光強度分布パターンを設定する。
（２）本発明の第２の加熱方法においては、被処理物の場所的物理特性分布を予め計測し、この計測結果に基づき、加熱処理後の被処理物に略均一な電気的あるいは物理的特性が付与されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定し、設定した光強度分布パターンが維持されるように、被処理物に光照射式加熱処理を行う。
上記場所的物理特性分布は、例えば加熱前の被処理物においてイオン注入プロセスにより不純物イオンが注入された不純物イオン密度分布であり、上記不純物イオン密度分布の計測結果より、光照射中の被処理物の温度分布を所定の分布に維持し、光加熱処理後、被処理物面内のシート抵抗が均一であるという物理特性が付与されているように被照射物上での光強度分布パターンを設定する。
上記（１）〜（２）において、事前に計測する被処理物の場所的物理特性分布は、被処理物個々に対して採取してもよいし、また、場所的物理特性分布データを１ロット単位で採取しても問題がない場合には、１ロットの被処理物の任意の一つに対して採取するようにしてもよい。
【００１８】
（３）本発明の第３の加熱方法においては、発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布を計測し、その計測値に基づいて、光加熱処理後被処理物に所望の物理的特性を付与するのに必要な被処理物上での光強度分布パターンを求め、この光強度パターンに応じて、被処理物に光照射式加熱処理を行う。
上記発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布は、例えば成膜反応ガスのガス分布であり、該成膜反応ガスのガス分布は、試験用被処理物の表面内に生成した膜の膜厚分布を測定することにより求め、この膜厚分布に基づき、光加熱処理後被処理物表面内に生成される膜厚分布を均一にするのに必要な被処理物上での光強度分布パターンを設定する。
上記試験用被処理物の表面内に生成した膜の膜厚分布の測定は、具体的には、成膜用反応ガス中に設置される試験用被処理物を、設置姿勢および設置位置が略同一であって、かつ、それぞれ温度が異なる温度均一条件下で１つずつ複数個加熱して各試験用被処理物に膜を生成し、各試験用被処理物の表面内に生成した膜の膜厚分布を測定することにより求める。
そして、各試験用被処理物の任意の同一箇所における成膜速度をそれぞれ測定し、これらのそれぞれ測定した成膜速度から、成膜用反応ガス中に設置される試験用被処理物の任意の同一箇所における成膜速度の温度依存性を求め、前記膜厚分布及び前記成膜速度の温度依存性から、成膜用反応ガス中に設置される被処理物表面内に生成される膜の膜厚分布を均一にするための被処理物上での光強度分布パターンを求め、この光強度パターンに応じて、上記１つ以上の発光部分から放出される個々の光強度を事前に求め、この求めた結果に対応させて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して被処理物に光照射を行う。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明の第１の加熱方法においては、被処理物の場所的物理特性分布を予め計測して輻射率分布を求め、この輻射率分布に基づき、光照射中の被処理物温度が略均一化されるような被処理物上での光強度分布パターンを設定し、被処理物に光照射式加熱処理を行なっているので、従来の加熱方法と比較すると、高精度に光照射中の被処理物温度の均一化を実現することが可能となり、加熱後、被処理物に所望の物理特性を付与することが可能となる。
また、被処理物における場所的物理特性分布は、被処理物形状に対して非対称である場合が多いが、本発明の加熱方法では、１つ以上の発光部分を有するランプユニットを有し、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能であり、被処理物上の光の強度分布を被処理物形状に対して非対称に設定可能である機能を有する光照射式加熱処理装置を用いて加熱しているので、被処理物形状に対して非対称である場所的物理特性分布にも対応することが可能である。
さらに、放射温度計を用いて温度を測定する場合、輻射率分布の不均一に起因する温度測定誤差が生ずるが、本発明では輻射率分布に基づき光照射中の被処理物温度が略均一化されるような被処理物上での光強度分布パターンを設定して、光照射しているので、放射温度計の測定誤差に起因する不具合を回避することができる。
【００２０】
（２）本発明の第２の加熱方法においては、被処理物の場所的物理特性分布を予め計測し、この計測結果に基づき、加熱処理後の被処理物に略均一な電気的あるいは物理的特性が付与されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定し、被処理物に光照射式加熱処理を行っているので、加熱処理後の被処理物に、略均一なあるいは所望の電気あるいは物理特性を付与することが可能となる。
また、被処理物上の光の強度分布を被処理物形状に対して非対称に設定可能である機能を有する光照射式加熱処理装置を用いているので、被処理物形状に対して非対称である場所的物理特性分布にも対応することが可能である。
（３）本発明の第３の加熱方法においては、発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布を計測し、その計測値に基づいて、光加熱処理後被処理物に所望の物理的特性を付与するのに必要な被処理物上での光強度分布パターンを求め、被処理物に光照射式加熱処理を行なっているので、発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布が均一でない場合であっても、加熱処理後の被処理物の電気特性がバラつき、結果として、デバイス特性にバラつきが生じるという不具合を抑制することが可能となる。
例えば、被処理物である半導体ウエハ表面上における原料ガスのガス流分布が均一ではない場合に、半導体ウエハを従来の加熱方法に基づき被処理物の温度が均一になるように加熱し成膜処理を行うと、半導体ウエハ上に生成される膜の組成や膜厚に場所的な分布が生じる。
そこで、本発明の第３の加熱方法では上記のように原料ガスのガス流分布が均一でない場合、所定の原料ガス導入雰囲気において、複数の試験用被処理物をそれぞれ互いに異なる温度での温度均一条件下で加熱して成膜し、成膜分布、成膜速度の温度依存性のデータを求め、これらのデータに基づき、加熱処理後の被処理物に略均一な膜厚や組成の膜が成膜されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定し、設定した光強度分布パターンが維持されるように、被処理物に光照射式加熱処理を行う。
このように加熱処理を行うことで、加熱処理後の被処理物である半導体ウエハの電気特性がバラつき、結果として、デバイス特性にバラつきが生じるという不具合を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
Ａ．加熱装置の構成
まず、本発明の加熱方法に使用する加熱装置の構成例について説明する。
図１は、加熱装置１００の構成を説明するための図である。
図１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に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０から放出される光を、石英窓４を介して加熱処理空間Ｓ２に設置される被処理物６に照射することにより、被処理物の加熱処理が施される。
ランプユニット収容空間Ｓ１に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０は、例えば、１０本の直管状の白熱ランプ１を所定の間隔で並列に配置して構成される。両ランプユニット１０、２０は互いに対向するように配置されている。なお、ランプユニット１０を構成する直管状の白熱ランプ１の軸方向は、例えば後述する図１２に示すようにランプユニット２０を構成する直管状の白熱ランプ１の軸方向と互いに交差するように配置されている。
【００２２】
本加熱方法に使用する加熱装置のランプユニット１０，２０は、発光部分を複数具えた白熱ランプが、例えば、所定の距離だけ離間して並列に並べられる。
ここで、各ランプユニット１０、２０を構成する白熱ランプ１は、例えば、本出願人が、特願２００５−５７８０３号で提案しているような、直管状の発光管の内部に配置されるフィラメントを複数に分割し、各フィラメントそれぞれ独立に給電可能な構造のヒータとしてもよい。
すなわち、ランプユニット１０、２０を構成する各ヒータは、直管状の白熱ランプ構造であって、更に、略同一軸状に１つ以上配置された発光部分を有している。
そして、各ヒータの発光部分であるフィラメントを個別に発光させたり、各ヒータ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、被処理物６上の光強度分布を任意に、かつ、高精度に設定することが可能となる。図２には、３つのフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有する白熱ランプ１（以下ヒータともいう）の例が示されている。
【００２３】
ここで、直管状の白熱ランプ構造を有する各ヒータ１が有する発光部分は、必ずしも略同一軸状に１つ以上配置されている必要はない。すなわち、各ヒータの発光部分は、略同一軸状に１つ以上配置されていなくともよい。しかしながら、各発光部分を略同一軸状に１つ以上配置するようにすれば、各ヒータを直管構造とすることが可能となるので、ランプユニットにおける各ヒータの配置が簡便で、各ヒータ間隔を比較的狭くすることが容易となる。すなわち、白熱ランプ構造としては、発光管形状が直管形状であってフィラメントへの給電装置が直管の両端部に設けられている、所謂、直管型ダブルエンドランプ構造を採用することが望ましい。
なお、このように１つ以上の発光部分を有するランプユニットを有し、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能な加熱装置は、上記した構造に限るものではない。  例えば、特許文献３に記載されたもののように、Ｕ字管内にフィラメントが配設されたハロゲンランプを複数並べたランプハウスを有する加熱装置でもよい。また、特許文献４に記載されたもののように、シングルエンド型ハロゲンランプを複数並べたランプハウスを有する加熱装置でもよい。
【００２４】
図２に本出願人が特願２００５−５７８０３号で提案したヒータ１の詳細構造を示す。図２に示すように、ヒータ１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及び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、及び１３ｆには、それぞれ、外部リード１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、及び１８ｆが電気的に接続されている。  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、及びフィラメント１４ｃと対向する絶縁管１６ｆを通過するように設置される。
【００２５】
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。
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、及びフィラメント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。
【００２６】
ヒータ１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、及び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、及び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。
すなわち、図２に示すヒータ１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、このようなヒータを有するランプユニットによれば、被処理物６上の光強度分布を任意に、かつ、高精度に設定することが可能となる。
なお、第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０の各ヒータ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、所望の光強度分布によっては、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。
以下、複数の給電装置を総称して電源部７と称することもある。
【００２７】
図１に戻り、第１のランプユニット１０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、第１のランプユニット１０及び第２のランプユニット２０から上方に向けて照射された光を被処理物６側へ反射する。
すなわち、加熱装置１００において、第１のランプユニット１０及び第２のランプユニット２０から放出される光は、直接、あるいは反射鏡２で反射されて、被処理物６に照射される。
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、第１のランプユニット１０及び第２のランプユニット２０における各ヒータ１に吹き付けられ、各ヒータ１を構成する発光管１１を冷却する。ここで、各ヒータ１の封止部１２ａ、１２ｂ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、各ヒータ１の封止部１２ａ、１２ｂに対向して配置し、各ヒータ１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。各ヒータ１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ヒータ１を加熱しないように考慮されている。
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。
【００２８】
ところで、加熱される被処理物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、被処理物６は不所望な加熱作用を受けることがある。
この場合、被処理物の温度制御性の冗長化（例えば、設定温度より被処理物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被処理物における温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、被処理物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、図１に示すように冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２を石英窓４の近傍にも設け、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。
【００２９】
第１のランプユニット１０の各ヒータ１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。
上記第１のランプユニット１０を構成するヒータの本数をｎ１、上記ヒータが有する分割されたフィラメントの個数をｍ１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、ｎ１×ｍ１組となる。
一方、第２ランプユニット２０の各ヒータ１は、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。
上記第２のランプユニット２０を構成するヒータの本数をｎ２、上記ヒータが有する分割されたフィラメントの個数をｍ２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２の固定台の組数は、ｎ２×ｍ２組となる。
【００３０】
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１では１組の電源供給ポート７１、７２が示されているが、ヒータ１の個数、各ヒータ内のフィラメントの個数等に応じて、一組の電源供給ポートの個数は決められる。
図１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。
第１のランプ固定台５００の導電台５１は、例えば、第１のランプユニット１０における１つのヒータ１の給電装置である外部リード１８ａ（図２参照）と電気的に接続されている。第１のランプ固定台５０１の導電台５１は、例えば、外部リード１８ｆ（図２参照）と電気的に接続されている。このような構成により、給電装置から、第１のランプユニット１０における１つのヒータ１のフィラメント１４ａへの給電が可能となる。
ヒータ１の他のフィラメント１４ｂ、１４ｃ、また、第１のランプユニット１０の他のヒータ１の各フィラメント、第２のランプユニット２０の各ヒータ１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。
【００３１】
一方、加熱処理空間Ｓ２には、被処理物６が固定される処理台５が設けられる。例えば、被処理物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６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嵌め込むように配置され、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。
【００３２】
処理台５に設置される被処理物６の光照射面の裏面側には、温度測定部９１が被処理物６に当接或いは近接して設けられる。温度測定部９１は、被処理物６の温度分布をモニタするためのものであり、被処理物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、熱電対や放射温度計が使用される。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から加熱処理空間Ｓ２に導入される。また、排気は排出口８６から行われる。
【００３３】
Ｂ．本発明における加熱方法
次に、上記光照射式加熱装置を用いた本発明の加熱方法について説明する。
本発明の加熱方法は、半導体ウエハ等の被加熱物の場所的物理特性分布もしくは、発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布に対応するように、加熱源から照射される光の被処理物上での強度分布を設定して加熱処理するものである。
本発明の加熱方法を実現するには、例えば前記図１に示したように、１つ以上の発光部分を有するランプユニットを有し、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能であり、被処理物上の光の強度分布を被処理物形状に対して非対称に設定可能である機能を有する光照射式加熱処理装置を用いる。
【００３４】
例えば、被処理物が半導体ウエハである場合、熱処理の前工程処理に応じて、半導体ウエハ表面上で場所的物理特性分布が存在する。この場所的物理特性分布は、後で述べるように非対称である場合が多い。
本発明の加熱方法は、加熱により被処理物に所望の物理特性を付与する際、ＲＴＰを行う前の被処理物における場所的物理特性分布を考慮して加熱する。この場所的物理特性分布を考慮した加熱方法としては、以下の方法がある。
（１）被処理物の温度分布が略一定になるように加熱する。
すなわち、被処理物表面での場所的物理特性分布（輻射率分布、あるいは光吸収率分布等）に対応させて、加熱処理中の被処理物の温度分布が略一定になるように加熱処理をする。
（２）被処理物の物理的特性が所望の分布となるように加熱する。
すなわち、被処理物表面での場所的物理特性分布に対応させて、被処理物の物理的（電気的）特性が所望の分布となるような光強度分布パターンを設定し、加熱処理を行う。
【００３５】
また、被処理物上の光強度分布パターンを被処理物における場所的物理特性分布ではなく、加熱処理に関係する別のパラメータに基づいて被処理物上の光強度分布パターンを設定するようにしてもよい。
例えば、半導体ウエハ表面に加熱により膜形成を行う場合、膜原料である原料ガスを半導体ウエハ表面に流しながら、光照射して半導体ウエハを加熱することにより膜形成を行う。このとき、半導体ウエハ表面上における原料ガスのガス流分布は、必ずしも均一にはならない。このような状態で、半導体ウエハを従来の加熱方法に基づき被処理物の温度が均一になるように加熱し成膜処理を行うと、半導体ウエハ上に生成される膜の組成や膜厚に場所的な分布が生じることになる。
このように、発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布が均一でない場合もあり、このような場合には、以下のように加熱する。
（３）発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布に応じて加熱する。
すなわち、上記原料分子の場所的特性分布を計測し、その計測値に基づいて、光加熱処理後被処理物に所望の物理特性を付与するのに必要な被処理物上での光強度分布パターンを求め、加熱処理中の被処理物の温度分布が所定の温度分布を有するように加熱する。
【００３６】
以下、上記（１）〜（３）のそれぞれについて詳細に説明する。
（１）被処理物の温度分布が略一定になるように加熱する場合。
例えば、被処理物が半導体ウエハである場合、半導体ウエハ表面には、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。
このとき、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といった物理特性には、ウエハ表面上で場所的な分布が生じる。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、注入不純物イオン密度の分布が生じると、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。
【００３７】
上記場所的輻射率分布が存在する要因としては以下のものがある。
（イ）半導体ウエハの表面状態の分布
半導体ウエハの表面状態の場所的な分布が生じる代表的な要因は、(i) 半導体ウエハ表面に形成される膜の種類の違い、(ii)成膜条件である。
(i)半導体ウエハ表面に形成される膜の種類の違い
例えば、半導体ウエハが単結晶シリコンウエハである場合を考える。半導体デバイス設計に応じて、半導体ウエハ表面のある部分では、ＳｉＯ2 膜が形成され、別の部分ではＳｉＮ膜が形成され、また、ある部分では、膜形成がされない。このように場所的に形成される膜の種類が相違すると、各膜形成部においてそれぞれ輻射率が相違する。
(ii)成膜条件
同一種類の膜においても、成膜条件に応じて、ある部分は緻密で表面が鏡面状の膜になり、ある部分は表面がポーラスな膜となる。このような膜自体の表面状態が相違しても、それぞれ輻射率が相違する。
【００３８】
上記（イ）のような、表面状態に場所的分布が存在する半導体ウエハの表面上に、加熱処理により、例えば、略均一な膜厚のＳｉＮ膜やｐｏｌｙ−Ｓｉ膜等を形成する場合を考える。
加熱処理時に加熱処理空間Ｓ２に導入する原料ガスの流れは、仮に半導体ウエハ表面上で均一であるとする。
この場合、加熱処理により半導体ウエハ上に略均一な膜厚のＳｉＮ膜やｐｏｌｙ−Ｓｉ膜等を形成するには、加熱処理時に被処理物である半導体ウエハの温度を略均一にする必要がある。
【００３９】
（ロ）注入不純物イオン密度
イオン注入プロセスにおいて注入される不純物イオン密度が相違すると、上記した半導体ウエハの表面状態が相違する場合と同様、輻射率が相違する。すなわち、半導体ウエハ表面における場所的な不純物イオン密度分布に応じて、場所的な輻射率分布が生じる。
【００４０】
上記（ロ）のような、注入された不純物イオン密度に場所的分布が存在する半導体ウエハの表面上に、加熱処理により、例えば、略均一な膜厚のＳｉＮ膜や酸化膜等を形成する場合を考える。加熱処理時に加熱処理空間Ｓ２に導入する原料ガスの流れは、仮に半導体ウエハ表面上で均一であるとする。
この場合、加熱処理により半導体ウエハ上に略均一な膜厚のＳｉＮ膜や酸化膜等を形成するには、加熱処理時に被処理物である半導体ウエハの温度を略均一にする必要がある。
【００４１】
図３は、輻射率分布が存在する被処理物を被処理物表面上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きの被処理物温度を示すモデル図である。
例えば半導体ウエハである被処理物が、図３（ａ）に示すように半導体ウエハの中心に対して非対称である輻射率分布を有しているものとする。
図３（ｂ）は、（ａ）における破線上での輻射率を示す。ここで、図３（ｃ）に示すように、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すると、図３（ｄ）に示すように、半導体ウエハの温度は、（ｂ）の輻射率分布に対応した分布を示す。すなわち、半導体ウエハの温度は均一にはならない。
なお、（ｃ）に示す光強度分布、（ｄ）に示す温度分布は、いずれも（ａ）における破線上での分布を示すものである。
【００４２】
本発明の（１）の加熱方法においては、概略的に図４に示すような手順で光照射式加熱を行う。
まず、被処理物（例えば、半導体ウエハ）表面での場所的物理特性分布を予め測定し、輻射率分布を得る（ステップＳ１）。
次に、被処理物上での光強度分布パターンを求める（ステップＳ２）。この光強度分布パターンは、被処理物の場所的な輻射率分布に対応するものであり、光照射される被処理物の光吸収量分布を略均一にして、結果的に光照射中の被処理物温度の略均一化を実現するように計算される。
次に、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、各発光部分から放出させる光の個々の光強度を求める。これらの個々の光強度は、上記被処理物上での光強度分布パターンを実現するための光強度である（ステップＳ３）。
その後、各発光部分から放出される個々の光強度がステップＳ３で求めた値となるように、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して、被処理物に光照射を行う（ステップＳ４）。すなわち、ステップＳ４においては、上記した被処理物上での光強度分布パターンを維持しながら、被処理物に光照射が行われる。
なお、上記したステップＳ２で求める光強度分布パターンは、半導体ウエハ周縁部からの熱放射等による上記周縁部の温度低下分を考慮して補正しておいてもよい。
【００４３】
図５は、輻射率分布が存在する被処理物を本加熱方法に基づいて加熱したときの被処理物温度を示すモデル図である。
例えば半導体ウエハである被処理物が、（ａ）に示すように半導体ウエハの中心に対して非対称である輻射率分布を有しているものとする。
（ｂ）は、（ａ）における破線上での輻射率を示す。ここで、（ｃ）に示すように、半導体ウエハ表面での光強度分布を（ｂ）の輻射率分布に対応したパターンに設定して、半導体ウエハを光照射により加熱すると、（ｄ）に示すように、半導体ウエハの温度は、略均一の温度分布を有するようになる。
なお、（ｃ）に示す光強度分布、（ｄ）に示す温度分布は、いずれも（ａ）における破線上での分布を示すものである。
【００４４】
ここで、半導体ウエハ表面に形成される膜の種類の違いによる表面状態分布は、以下のようにして測定される。
例えば、輻射率の測定は、温度がわかっている黒体から放射される放射光や波長の異なる２つ以上の光を照射し、反射してくる反射光の強度と波長の関係を測定して算出される。例えば、ジャパンセンサー（株）から販売されている放射率測定器を用いることができる。測定点をウエハ内でスキャンさせながら測定することにより、輻射率分布を得る。
また、成膜条件に応じて生じる表面状態分布についても、上記と同様に測定することができる。
更に、不純物イオン密度分布は、以下のようにして測定される。
例えば、オージェ電子分光法で測定する。スキャニングオージェ電子分光分析装置を用いれば、非破壊でイオン濃度のウエハ面内分布を測定することができる。簡易的には、蛍光Ｘ線分析法を用いることもできる。この場合も、ウエハ内で測定点をスキャンさせて分布を測定する。
【００４５】
本加熱方法は、加熱プロセスにおいて従来は考慮されていなかった前記（イ）表面状態分布、（ロ）注入不純物イオン密度分布といった被処理物の場所的物理特性分布を予め計測して輻射率分布を求め、この輻射率分布に基づき、光照射中の被処理物温度が略均一化されるような被処理物上での光強度分布パターンを設定し、設定した光強度分布パターンが維持されるように、被処理物に光照射式加熱処理を行うものである。
そのため、従来の加熱方法と比較すると、高精度に光照射中の被処理物温度の均一化を実現することが可能となり、加熱後、被処理物に所望の物理特性を付与することが可能となる。
【００４６】
上記したように、被処理物における場所的物理特性分布は、被処理物形状に対して非対称である場合が多い。
本発明の加熱方法では、１つ以上の発光部分を有するランプユニットを有し、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能であり、被処理物上の光の強度分布を被処理物形状に対して非対称に設定可能である機能を有する光照射式加熱処理装置を用いているので、被処理物形状に対して非対称である場所的物理特性分布にも対応することが可能である。
【００４７】
従来のように、光照射中の被処理物温度を放射温度計でモニタし、その結果に基づき、ランプユニットから放出される光の被処理物上での強度分布を制御する場合は以下のような問題がある。
前記したように、従来の光照射式加熱装置は、被処理物上の光強度分布パターンを被処理物形状に対して対称的にしか設定できない。また、光照射中、被処理物を回転させる場合が多い。よって、被処理物形状に対して非対称である場合が多い場所的物理特性分布を有する被処理物を加熱しても、高精度に光照射中の被処理物温度の均一化を実現することは難しい。
また、放射温度計を用いているので、場所的な輻射率分布を有している被処理物の加熱を行う場合、輻射率分布の不均一に起因する温度測定誤差の影響を無視できない。温度測定誤差により、加熱処理時に被処理物の温度分布が生じてしまい、場合によっては、半導体ウエハにスリップが発生し不良品となる恐れがある。
これに対し、本発明の加熱方法によれば、輻射率分布に基づき、光照射中の被処理物温度が略均一化されるような被処理物上での光強度分布パターンを設定して、光照射している。よって、上記した放射温度計の測定誤差に起因する不具合を回避することが可能となる。
【００４８】
（２）被処理物の物理的特性が所望の分布となるように加熱する場合。
上記したように、被処理物が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半導体ウエハであるとき、不純物イオンの密度には、半導体ウエハ表面上で場所的な分布が生じる。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。
このような、半導体ウエハにドーピングされている不純物イオンは、加熱処理により活性化される。ここで、ドーピングされた不純物イオン密度に場所的分布が存在する半導体ウエハについて、加熱処理により当該ウエハの表面上に成膜するのではなく、加熱処理により不純物イオンの活性化をする場合を例に取る。
ここで、まず、従来の加熱方法に基づき、被処理物の温度が均一になるように加熱し活性化処理を行うことを考える。
この場合、半導体ウエハ表面においては、不純物イオン密度分布に応じて、キャリア濃度分布が生じることになる。すなわち、不純物イオン密度が高密度な部位は、キャリア濃度が多くなり、シート抵抗値が下がる。一方、不純物イオン密度が低密度な部位は、キャリア濃度が少なくなり、シート抵抗値が上がる。よって、半導体ウエハの場所的な電気特性がバラつき、均一な電気特性を得ることが困難になる。
【００４９】
このような被処理物に対し、本発明の（２）の加熱方法においては、概略的に図６に示すような手順で光照射式加熱を行う。
まず、被処理物（例えば、半導体ウエハ）表面での場所的物理特性分布（例えば、不純物イオン分布）を予め測定する（ステップＳ１０）。次に、被処理物上での光強度分布パターンを求める（ステップＳ２０）。この光強度分布パターンは、被処理物の場所的な不純物イオン密度分布に対応するものである。具体的には、まず、加熱処理後の被処理物のキャリア濃度が略均一となって被処理物に略均一な電気特性が付与されるように、被処理物の場所的な不純物イオン密度分布に対応する光照射中の被処理物の温度分布を求める。そして、この温度分布が実現されるような被処理物上での光強度分布パターンを求める。  次に、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、各発光部分から放出させる光の個々の光強度を求める。これらの個々の光強度は、上記被処理物上での光強度分布パターンを実現するための光強度である（ステップＳ３０）。
その後、各発光部分から放出される個々の光強度がステップＳ３０で求めた値となるように、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して、被処理物に光照射を行う（ステップＳ４０）。すなわち、ステップＳ４０においては、上記した被処理物上での光強度分布パターンを維持しながら、被処理物に光照射が行われる。
なお、ステップＳ２０で求める光強度分布パターンは、半導体ウエハ周縁部からの熱放射等による上記周縁部の温度低下分を考慮して補正しておいてもよい。
ここで、不純物イオン密度分布の測定は、先に述べたような手順で行われる。
【００５０】
本加熱方法は、注入不純物イオン密度分布といった被処理物の場所的物理特性分布を予め計測し、この計測結果に基づき、加熱処理後の被処理物に略均一な電気特性が付与されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定し、設定した光強度分布パターンが維持されるように、被処理物に光照射式加熱処理を行うものである。
従来の加熱プロセスにおいては、加熱処理中の被処理物の温度を均一にすることを念頭においている。そのため、被処理物の場所的物理特性分布を予め計測し、この計測結果に応じて、加熱処理中に被処理物の温度を均一ではなく、敢えて温度分布が生じるように設定するということは考慮されていなかった。
本加熱方法では、上記のように、加熱処理後の被処理物に略均一な電気特性が付与されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定するようにした。すなわち、本加熱方法では、加熱処理後の被処理物に略均一な電気特性を付与することが可能となった。
なお、加熱処理後の被処理物に付与する電気特性は略均一な電気特性に限るものではなく、必要に応じて、所望の電気特性分布を付与するようにしてもよい。
【００５１】
また、加熱処理後の被処理物に付与する物理特性は電気特性に限るものではなく、必要に応じて、所望の物理特性を付与するようにしてもよい。この場合、予め測定する被処理物表面での場所的物理特性分布は、不純物イオン分布でなくともよい。すなわち、所望の物理特性分布を加熱処理後に付与するのに関係する任意の場所的物理特性分布を測定するようにすればよい。
なお、本発明による第２の加熱方法においても、１つ以上の発光部分を有するランプユニットを有し、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御可能であり、被処理物上の光の強度分布を被処理物形状に対して非対称に設定可能である機能を有する光照射式加熱処理装置を用いているので、被処理物形状に対して非対称である場所的物理特性分布にも対応することが可能である。
ここで、半導体ウエハが、例えば、ガリウム砒素のような化合物半導体ウエハの場合、上記した加熱処理は、１０００°Ｃ以下の温度で行うことが多い。このような場合、半導体ウエハに温度分布の不均一が生じても、スリップは生じない。すなわち、上記したように、加熱処理中に被処理物の温度を均一ではなく、敢えて温度分布が生じるように設定してもスリップという不具合は生じない。
【００５２】
（３）発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布に応じて加熱する場合。
前記した（１）（２）の加熱方法では、加熱処理中の被処理物の温度分布が略一定となるように、あるいは所定の温度分布を有するように被処理物上の光強度分布パターンを設定しているが、ここでは、原料分子の場所的特性分布を計測し、その計測値に基づいて、光強度分布パターンを求める。
例えば、半導体ウエハ表面に加熱により膜形成を行う場合、膜原料である原料ガスを半導体ウエハ表面に流しながら、光照射して半導体ウエハを加熱することにより膜形成を行う。
このとき、半導体ウエハ表面上における原料ガスのガス流分布は、加熱処理空間の形状、この加熱処理空間に所定の流量で導入される原料ガスの導入位置、原料ガスを導入するガスノズルの吹出し口形状といった様々な要因に影響を受け、均一ではない。そのため、このような状態で、半導体ウエハを従来の加熱方法に基づき被処理物の温度が均一になるように加熱し成膜処理を行うと、半導体ウエハ上に生成される膜の組成や膜厚に場所的な分布が生じる。その結果、半導体ウエハの電気特性がバラつき、結果として、デバイス特性にバラつきが生じる。
【００５３】
上記したような不具合は、被処理物の温度を均一にすることを目的としている従来の加熱処理では、解決することは困難である。
このような被処理物に対し、本発明の（３）の加熱方法においては、発光部分と被処理物との間の空間における成膜反応ガスのガス分布等の、原料分子の場所的物理的特性分布を、例えば、試験用被処理物の表面内に生成した膜の膜厚分布を測定することにより推定し、測定した膜厚分布および成膜速度に基づき、発光部分から放出させる個々の光強度を求める。
なお、上記した成膜反応ガスのガス分布は、成膜反応速度に影響する原料ガス分子の場所的物理的特性分布である。具体的には、成膜反応ガス分子の濃度分布、ガス流速分布、成膜反応によって生成する二次生成物（副生成物）の濃度分布、成膜反応ガスの被処理物に対する吸着・離脱分布（すなわち、単位時間当たりの成膜反応ガス分子数分布）等が複合的に反映された場所的物理的特性分布であり、これは上記した膜厚分布に対応する。
具体的には、例えば図７に概略的に示すような手順で光照射式加熱を行う。
まず、成膜用の反応ガスが所定の流量で導入されている加熱処理空間に、試験用被処理物（例えば、半導体ウエハ）を設置する（ステップＳ１１）。次に試験用被処理物に対して、試験用被処理物の温度が所定の温度で均一になるように光照射を実施する（ステップＳ２１）。
ここで、例えば、試験用被処理物に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場合は、前記した図４のステップＳ１〜Ｓ４の手順がステップＳ２１に相当する。
【００５４】
試験用被処理物にイオン注入や膜形成などの前処理が施されていない半導体ウエハの場合は、半導体ウエハ表面の周縁部以外での光強度分布が略一定となるように、所定の光強度で光照射して、光照射中の試験用被処理物である半導体ウエハ表面の温度が所定の温度で略均一になるようにする。なお、半導体ウエハの周縁部の温度は、上記周縁部からの熱放射などに起因して、周縁部以外の温度と比較すると低下する。よって、半導体ウエハ周縁部へ照射される光の光強度は、光強度分布が略一定に設定される半導体ウエハ表面の周縁部以外での光強度より大きくなるように設定される。
すなわち、試験用被処理物にイオン注入や膜形成などの前処理が施されていない半導体ウエハの場合、半導体ウエハ周縁部の温度低下を考慮して、半導体ウエハ表面での光強度分布パターンが設定される。そして、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、この光強度分布パターンを実現するように各発光部分から放出させる個々の光強度を設定・制御され、半導体ウエハに光照射を行う。これにより、光照射中の試験用被処理物である半導体ウエハ表面の温度が所定の温度で略均一になる。
【００５５】
次に、ステップＳ２１で光照射され成膜された試験用被処理物を、成膜されていない試験用被処理物と交換する（ステップＳ３１）。なお、交換されて設置される成膜されていない試験用被処理物の設置位置および設置姿勢は、先に成膜された試験用被処理物の光照射中の設置位置および設置姿勢と同等になるように位置決めされる。すなわち、試験用被処理物が半導体ウエハの場合、成膜されていない半導体ウエハの基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの向きを、先に成膜された半導体ウエハの光照射中のオリエンテーションフラットまたはノッチの向きと同じ方向になるように位置決めする。
次に、この成膜されていない試験用被処理物に対して、試験用被処理物の温度がステップＳ２１のときと相違する温度で均一になるように光照射を実施する（ステップＳ４１）。
ステップＳ２１およびステップＳ４１で成膜した複数の（２枚の）試験用被処理物の膜厚分布を測定する（ステップＳ５１）。
また、上記２枚の試験用被処理物の任意の同一箇所における成膜速度をそれぞれ測定し、成膜用反応ガス中に設置される試験用被処理物の任意の同一箇所における成膜速度の温度依存性を求める（ステップＳ６１）。ここで、成膜速度は、膜厚を成膜時間で除することにより求める。
【００５６】
ステップＳ５１、ステップＳ６１で求めた膜厚分布及び成膜速度の温度依存性から、被処理物表面内に生成される膜の膜厚分布を均一にするための被処理物上での光強度分布パターンを求める（ステップＳ７１）。
この光強度分布パターンは、結果的に、半導体ウエハ表面上における原料ガスの均一ではないガス流分布に対応するパターンとなる。
なお、ステップＳ６１において、「試験用被処理物の任意の同一箇所」とは、正確には、例えば、以下のように定義される。まず、１つ以上の発光部分を有するランプユニットの任意の発光部分の位置を基準点とし、この基準点から試験用被処理物の表面に対し、垂線（仮想線）を降ろす。この垂線と試験用被処理物の表面との交点を、「試験用被処理物の任意の同一箇所」とする。
上記した例では、２枚の試験用被処理物の設置位置と設置姿勢を略同一にし、試験用被処理物の基準形状からの同一箇所を「試験用被処理物の任意の同一箇所」としている。２枚の試験用被処理物の設置位置と設置姿勢の位置合わせ精度が高精度であれば、試験用被処理物の基準形状からの同一箇所を「試験用被処理物の任意の同一箇所」としても問題は無い。
【００５７】
次に、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、発光部分から放出させる個々の光強度を求める。これらの個々の光強度は、上記被処理物上での光強度分布パターンを実現するための光強度である（ステップＳ８１）。その後、各発光部分から放出される個々の光強度がステップＳ８１で求めた値となるように、加熱装置が備える１つ以上の発光部分を有するランプユニットにおいて、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して、被処理物に光照射を行う。（ステップＳ９１）。すなわち、ステップＳ９１においては、上記した被処理物上での光強度分布パターンを維持しながら、被処理物に光照射が行われる。
なお、上記した例では、成膜分布、成膜速度の温度依存性のデータを求めるために、２枚の試験用被処理物を互いに異なる温度での温度均一条件下で加熱し成膜したが、３枚以上の試験用被処理物を互いに異なる温度での温度均一条件下で加熱し成膜して、成膜分布、成膜速度の温度依存性のデータを求めてもよい。
【００５８】
本加熱方法は、所定の原料ガス導入雰囲気において、複数の試験用被処理物をそれぞれ互いに異なる温度での温度均一条件下で加熱して成膜し、成膜分布、成膜速度の温度依存性のデータを求め、これらのデータに基づき、加熱処理後の被処理物に略均一な膜厚や組成の膜が成膜されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定し、設定した光強度分布パターンが維持されるように、被処理物に光照射式加熱処理を行うものである。
従来の加熱プロセスにおいては、加熱処理中の被処理物の温度を均一にすることを念頭においている。そのため、被処理物である半導体ウエハ表面上における原料ガスのガス流分布は均一ではない場合に、半導体ウエハを従来の加熱方法に基づき被処理物の温度が均一になるように加熱し成膜処理を行うと、半導体ウエハ上に生成される膜の組成や膜厚に場所的な分布が生じる。その結果、半導体ウエハの電気特性がバラつき、結果として、デバイス特性にバラつきが生じる。
本加熱方法では、上記のように、加熱処理後の被処理物に略均一な膜厚や組成の膜が成膜されるように被処理物上での光強度分布パターンを設定するようにした。すなわち、本加熱方法では、加熱処理後の被処理物である半導体ウエハの電気特性がバラつき、結果として、デバイス特性にバラつきが生じるという不具合を抑制することが可能となった。
【００５９】
Ｃ．本発明の加熱方法の詳細手順
次に、本発明の加熱方法の詳細な手順について説明する。
図８に本発明の加熱処理手順を実施するための光照射式加熱装置を含む制御ブロック図を示す。
加熱装置１００は図１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８では、図１では省略した部分も一部記載されている。加熱装置１００は、前記したようにチャンバ３００を有し、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に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０から放出される光を、石英窓４を介して加熱処理空間Ｓ２に設置される被処理物６に照射することにより、被処理物６の加熱処理が施される。
各ランプユニット１０，２０は、電源部７に設けられた給電装置６２，６３，６４から給電される。なお、図８においては、ヒータ１の各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃの両端と給電装置６２、６３、６４とを接続する各給電線は、ヒータ１の両端部以外から引き出されているように示されているが、これは、フィラメントと給電装置との接続様態を概念的に示したものであり、実際は、前記図２に示したように、上記各給電線は全てヒータの両端部から引き出される。
ランプユニット収容空間Ｓ１には、前記したように冷却風ユニット８からの冷却風が冷却風供給ノズル８１からチャンバ３００に導入される。
【００６０】
加熱処理空間Ｓ２には、被処理物６が固定される処理台５が設けられ、処理台５に設置される被処理物６の光照射面の裏面側には、温度測定部９１が被処理物６に当接或いは近接して設けられる。
温度測定部９１は、被処理物６の温度分布をモニタするためのものであり、被処理物６の寸法に応じて個数、配置が設定される。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、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。温度計９により算出された温度は温度制御部９２に送られる。なお、これら後述する「第２の実施例の加熱処理方法」で説明する温度をフィードバック制御する場合に使用される。
また、前記したように、加熱処理空間Ｓ２にプロセスガスを導入・排気するプロセスガスユニット８００が必要に応じて接続される。プロセスガスユニット８００からのプロセスガスは、ガス供給ノズル８４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。
【００６１】
また、加熱装置１００の前段には、前工程を終えた被処理物６が設置されるカセット２０１ａと、被処理物６を位置決めステージ２０３に搬送する搬送機構２０２ａと、位置決めステージ２０３で基準形状の向きを所定の方向に位置決めされた被処理物６を、加熱処理空間の処理台５に載せる搬送機構２０２ｂが設けられる。また、加熱装置１００の後段には、加熱処理が終了した被処理物６をカセット２０１ｂに搬送する搬送機構２０２ｃが設けられる。これらの搬送機構２０２ａ〜２０２ｃは搬送機構制御部２０４により動作が制御される。
主制御部ＭＣは、電源部７に設けられた給電装置６２，６３，６４を制御するとともに、上記冷却風ユニット８、搬送制御機構制御部２０４、位置決めステージ２０３、温度制御部９２を制御することにより、被処理物６の搬送、加熱処理を制御する。
【００６２】
（ａ）第１の実施例の加熱処理方法
以下、被処理物６が半導体ウエハ６００である場合を例にとって、本発明の第１の実施例の加熱処理方法について、図８の制御ブロック図、図９のフローチャート、図１０のタイムチャートを用いて説明する。なお、ランプユニット１０，２０を構成する各ヒータ１の構造は、例えば、図２に示す構造を採用する。
図８において、前工程を終えた被処理物６である半導体ウエハ６００が、図示を省略した搬送装置により、加熱装置１００に搬送され、カセット２０１ａに設置される（図９のステップＳ１０１）。
ここで、搬送されてきた半導体ウエハ６００の場所的物理特性分布データは、不図示の物理特性分布測定手段により採取されている。この場所的物理特性分布データは、半導体ウエハの基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの位置と関連付けられている。カセット２０１ａに設置される各半導体ウエハ６００個々の場所的物理特性分布データは、物理特性分布測定手段が有する測定系制御部（図示せず）より主制御部ＭＣに送信される（図１０のａ）。
【００６３】
なお、この場所的物理特性分布データは、前工程の種類によって、半導体ウエハ個々に採取されている場合もあれば、半導体ウエハ１ロット単位で行う場合もある。
場所的物理特性分布データを半導体ウエハ個々に対して採取することが必要な前処理は、例えば、熱処理の前工程としてのイオンインプランテーション処理（イオン注入処理）であり、これはバッチ処理である。
しかしながら、大きなサセプタに平面状に半導体ウエハを並べて回転させながらイオンを打ち込むので半導体ウエハ毎にバラつきが生じる。そのため、半導体ウエハ個々において、場所的物理特性分布が相違する。
前処理として、エピタキシャルやプラズマＣＶＤ処理を経てきた半導体ウエハも、これらの処理においては枚葉処理が主流なので、やはり半導体ウエハ１枚毎にバラツキが出る。よって、これらの前処理を経てきた半導体ウエハにおいても、場所的物理特性分布データを、半導体ウエハ個々に採取することが望ましい。
【００６４】
一方、場所的物理特性分布データを半導体ウエハ１ロット単位で採取しても問題がない前処理は、例えば、バッチ処理での熱ＣＶＤ、酸化膜形成工程である。バッチ処理の熱ＣＶＤ、酸化工程は通常１００枚〜２００枚の半導体ウエハを１バッチとして処理する。即ち、２５枚ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）なら４〜８カセット（１カセットで半導体ウエハ２５枚）を１本の反応チューブに装填して処理する。この場合、温度分布は反応チューブの端と中央では異なるが、１カセット２５枚の範囲では殆ど変わらない。
よって、場所的物理特性分布データの採取は１ロット単位で行えばよい。すなわち、半導体ウエハの１ロットのうち、任意の１枚の半導体ウエハにおける場所的物理特性分布データを採取すればよい。
【００６５】
ここで、上記したように、前工程がイオン注入処理の場合の場所的物理特性分布は、半導体ウエハ表面における場所的な不純物イオン密度分布である。
そして、場所的物理特性分布データは、場所的な不純物イオン密度分布から求めた場所的な輻射率分布である。
この輻射率分布は、光照射される被処理物の光吸収量分布を略均一にして、結果的に光照射中の被処理物温度の略均一化を実現するための光強度分布パターンを計算するために使用される（前記図４のステップＳ１，Ｓ２参照）。
すなわち、ここでの場所的物理特性分布データは、前記した『（１）被処理物の温度分布が略一定になるように加熱する』ために使用される。
【００６６】
一方、同様に前工程がイオン注入処理の場合、場所的物理特性分布データは、被処理物の物理的特性が所定の分布を有するように加熱するためにも使用される。
すなわち、加熱処理後の被処理物のキャリア濃度が略均一となって、被処理物に略均一な電気特性が付与されるように、被処理物の場所的な不純物イオン密度分布に対応する光照射中の被処理物の温度分布を求め、その温度分布が実現されるような被処理物上での光強度分布パターンを計算するためにも使用される（前記図６のステップＳ１０，Ｓ２０参照）。
すなわち、ここでの場所的物理特性分布データは、前記した『（２）被処理物の物理的特性が所望の分布を有するように加熱する』ために使用される。
【００６７】
また、前工程がエピタキシャルやプラズマＣＶＤの場所的物理特性分布は、半導体ウエハの表面状態の分布であり、具体的には、輻射率分布である。
そして、前記（１）の加熱処理である、加熱処理中の被処理物の温度分布が略一定となるように加熱するために、光照射される被処理物の光吸収量分布を略均一にして、結果的に光照射中の被処理物温度の略均一化を実現するための光強度分布パターンの計算のために使用される（前記図４のステップＳ１，Ｓ２参照）。
ここで、前工程としてバッチ処理での熱ＣＶＤ、酸化膜形成工程を経てきた半導体ウエハの場所的物理特性分布は、半導体ウエハの表面状態の分布であり、具体的には、輻射率分布である。そして、前記（１）の加熱処理である、加熱処理中の被処理物の温度分布が略一定となるように加熱するために、光照射される被処理物の光吸収量分布を略均一にして、結果的に光照射中の被処理物温度の略均一化を実現するための光強度分布パターンを計算するために使用される（前記図４のステップＳ１，Ｓ２参照）。
【００６８】
図８、図９、図１０に戻り、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枚を位置決めステージ２０３に搬送するよう搬送指令信号を送信する（図９のステップＳ１０２、図１０のｂ）。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から半導体ウエハ６００を１枚取り出し、位置決めステージ２０３に搬送し、半導体ウエハ６００を位置決めステージ２０３に載せる（図９のステップＳ１０３、図１０のｃ）。
主制御部ＭＣは、位置決めステージ２０３に置かれた半導体ウエハ６００の基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの向きを所定の方向に位置決めするように、位置決めステージ２０３に位置決め指令信号を送信する（図９のステップＳ１０４、図１０のｄ）。
位置決めステージ２０３は、半導体ウエハ６００の基準形状の位置、方向を検出し、半導体ウエハ６００の基準形状の向きを所定の方向に位置決めする（図９ステップＳ１０５、図１０のｅ）。ここで、基準形状位置の検出は、例えば、半導体レーザ装置等の光学的手段を用いる。具体的な位置決め手順については周知技術であるので、ここでは説明を省略する。
【００６９】
主制御部ＭＣは、位置決めステージ２０３で位置決めされた半導体ウエハ６００を、半導体ウエハ６００の加熱処理空間Ｓ２を内包するチャンバ３００内の処理台５に搬送し、処理台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９のステップＳ１０６、図１０のｂ）。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、位置決めステージ２０３から半導体ウエハ６００を搬送して処理台５に載せる（図９のステップＳ１０７、図１０のｃ）。なお、半導体ウエハ６００の搬送中、ならびに、処理台５へ半導体ウエハ６００を載せる際、先に位置決めした半導体ウエハ６００の基準形状位置が保存され、処理台５上に載置された半導体ウエハ６００の基準形状の方向が所定方向となるように、搬送機構２０２ｂは動作する。
【００７０】
なお、半導体ウエハ６００の位置決め機能を処理台５に付与し、半導体ウエハ６００の位置決めを処理台５に半導体ウエハ６００が載置された後、行っても良い。その場合、位置決めステージ２０３、搬送機構２０２ｂは省略され、半導体ウエハ６００は、搬送機構２０２ａより処理台５に搬送される。
また、上記ステップＳ１０２〜ステップ１０７は、図１１に示す以下のステップＳ１０２’〜Ｓ１０５’のように変更される。
すなわち、ステップＳ１０２’において、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、半導体ウエハ６００の加熱処理空間Ｓ２を内包するチャンバ３００内の処理台５に搬送し、処理台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。
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から半導体ウエハ６００を１枚取り出し、処理台５に搬送し、半導体ウエハ６００を処理台５に載せる（ステップＳ１０３’）。
主制御部ＭＣは、処理台５に置かれた半導体ウエハ６００の基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの向きを所定の方向に位置決めするように、処理台５に位置決め指令信号を送信する（ステップＳ１０４’）。
処理台５は、半導体ウエハ６００の基準形状の位置、方向を検出し、半導体ウエハ６００の基準形状の向きを所定の方向に位置決めする（ステップＳ１０５’）。
【００７１】
図９のフローチャートに戻り、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１０及びランプユニット２０における各ヒータ１に冷却風を吹き付ける（図９のステップＳ１０８、図８のｆ）。なお、チャンバ３００内は、導入された冷却風が被処理物６（半導体ウエハ６００）を冷却することを防止するため、前述したように石英窓４によってランプユニット１０、２０が収納される空間（ランプユニット収納空間Ｓ１）と半導体ウエハ６００が処理される空間（加熱処理空間Ｓ２）とに仕切られている。  なお、チャンバ３００内に導入された冷却風は、排風口８３から排風される。なお、チャンバ３００への冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各ヒータを加熱しないように考慮されている。すなわち、チャンバ３００への冷却風の導入・排気は、上記冷却風の流れを考慮して配置される。
【００７２】
主制御部ＭＣは、処理台５に載せられている半導体ウエハ６００の基準形状位置方向と、先に測定系制御部より受信した半導体ウエハ６００の場所的物理特性分布データを基に、半導体ウエハ６００の加熱処理中の温度が均一となるような、第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０から照射される光の半導体ウエハ６００上での光強度分布パターンを計算する（図９のステップＳ１０９、図１０のｇ）。
なお、半導体ウエハ６００のエッジ部分近傍は、端面からの放熱が発生しやすく、また半導体ウエハ６００を支持する処理台５と接触する部分でもあるため、熱が逃げ易く、結果として温度分布が生じやすい。
このエッジ部分近傍の温度分布パターンが事前の調査で判明している場合は、このエッジ部分近傍の温度分布パターンをステップＳ１０９における光強度分布パターンの計算に反映させるようにしてもよい。
【００７３】
主制御部ＭＣは、上記光強度分布パターンの計算結果に基づき、ランプユニット１０、２０を構成する各ヒータ１の各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃの点灯条件を求める。すなわち、まず、半導体ウエハ６００上での光強度分布パターンを実現するための上記ランプユニット１０、２０の各発光部（各ヒータ１の各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）から放出される光の光強度が求められる。そして、求めた個々の光強度に対応した各ヒータ１の各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃの点灯条件を求める。
そして求めた点灯条件に基づき、各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ個別に接続されている給電装置６２、６３、６４を制御して、各ヒータを点灯制御する（図９のステップＳ１１０、図１０のｈ）。すなわち、各ヒータの個々の発光部分から放出される光が所定の光強度となり、半導体ウエハ６００上で所定光強度分布パターンが実現されるように上記点灯制御は行われる。
なお、温度計９によりモニタされた被処理物の温度を温度制御部９２にフィードバックし、ランプユニットの点灯条件を修正すれば、より高精度な温度制御を実現することができるが、これについては後述する「（２）第２の実施例の加熱処理方法」で説明する。
【００７４】
ここで、第１のランプユニット１０は、例えば図１２に示すように、半導体ウエハ６００の上方において、紙面に垂直方向に１０個のヒータ１（１ａ，１ｂ，・・・・・１ｊ）が互いに所定距離離間して並列配置されている。また、第２のランプユニット２０は、被処理物６の上方においてランプユニット１０の上方に接触乃至離間して配置され、紙面に平行に１０個のヒータ１（１ｋ，１ｌ，・・・・・１ｔ）が互いに所定距離離間して並列配置されている。
また、各ヒータの構造は、上記したように、図２に示す構造が採用されている。ヒータ１の各フィラメントに個別に給電装置が設けられている場合、電源部７は６０個の給電装置を有することになる。
【００７５】
半導体ウエハ６００の加熱処理は、大まかに、半導体ウエハ温度の上昇、一定温度維持、下降という３つのプロセスを経る。光照射式加熱処理装置である加熱装置１００は、この３つのプロセスに対応した光強度をもって、被処理物である半導体ウエハ６００に光照射を行う。
よって、ステップＳ１１０における各ヒータの点灯制御とは、設定した半導体ウエハ６００上の光強度分布パターンを維持しながら、各ヒータから放出される光の光強度を上記した３つのプロセスに対応させて変化させるものである。
なお、プロセスによっては、半導体ウエハ温度の下降時、各ヒータを全て消灯して半導体ウエハを自然冷却させる場合もある。
【００７６】
主制御部ＭＣは、半導体ウエハ６００の加熱処理が所定のプロセスを経て終了したのち、搬送機構制御部２０４に処理台５に載置されている熱処理済みの半導体ウエハ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９のステップＳ１１１、図１０のｂ）。搬送指令信号を受信した搬送機構制御部２０４は、搬送機構２０２ｃを駆動し、処理台５に載置されている半導体ウエハ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９のステップＳ１１２、図１０のｃ）。以上の手順により、１枚の半導体ウエハ６００の加熱処理が終了する。
【００７７】
なお、加熱処理のスループットを向上させるため、ステップＳ１０６で半導体ウエハ６００が位置決めステージ２０３からチャンバ３００内の処理台５に搬送して載置した時点で、次の半導体ウエハ６００をカセット２０１ａから位置決めステージ２０３への搬送を開始してもよい。すなわち、当該時点で次の半導体ウエハ６００の処理ステップＳ１０２を実行するようにしてもよい。
【００７８】
以上説明した「第１の実施例の加熱処理方法」は、前記した加熱方法において、「（１）被処理物の温度分布が略一定になるように加熱する場合」と「（２）被処理物の物理的特性が所望の分布を有するように加熱する場合」の具体的手順である。
本手順によれば、予め計測した半導体ウエハ等の被加熱物の場所的物理特性分布に応じて被処理物上での加熱源から照射される光の光強度分布パターンを設定している
そして、設定した光強度分布パターンを実現するためのランプユニットを構成する各ヒータの点灯条件を求め、その点灯条件に基づき、１つ以上の発光部分を有するランプユニットを、各発光部分から放出される光の強度を個別に制御して、点灯させている。
したがって、場所的物理特性分布が基板形状に対し非対称である場合においても、それに対応した被処理物上の光強度分布を維持しながら、被処理物の温度の上昇、一定温度維持、下降という一連の加熱処理に対応させて、ランプユニットから放出される光強度を制御することが可能となり、被処理物を均一に加熱することが可能となる。
【００７９】
また、半導体ウエハ６００を支持する処理台５と接触する部分であって、放熱により温度分布が生じ易い被処理物のエッジ部分近傍に関しても、エッジ部分近傍の温度分布パターンを事前の調査で確認し、この温度分布パターンを上記光強度分布パターンの計算に反映させるようにすることにより、前記「（１）被処理物の温度分布が略一定となるように加熱する場合」は、被処理物のエッジ部分近傍に関しても温度分布を均一にして熱処理することが可能となる。
また、前記「（２）被処理物の物理的特性が所望の分布となるように加熱する場合」は、被処理物のエッジ部分近傍に関しても上記所定の温度分布を高精度に維持しながら、熱処理することが可能となる。
【００８０】
なお、上記した第１の実施例の加熱処理方法は、前述した「（３）発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布に応じて加熱する場合」についても、対応可能である。
すなわち、被処理物上での加熱源から照射される光の光強度分布パターンの設定を、上記原料分子の場所的物理的特性分布を考慮して行えばよい。
例えば、半導体ウエハ表面に加熱により、略均一な膜厚や組成の膜形成を行う場合、上記光強度分布パターンの設定は、図７のステップＳ１１〜Ｓ７１の手順に従って行えばよい。
【００８１】
（ｂ）第２の実施例の加熱処理方法
更なる温度制御の高精度化が必要な場合、加熱されている被処理物の温度を実際にモニタし、温度分布を求め、その計測結果によってランプユニットの点灯条件を修正する、所謂、フィードバック制御を前記した第１の実施例の加熱処理手順に追加してもよい。
例えば、設定した光強度分布パターンが維持されるようにランプユニットの点灯制御を実施するには、各ヒータの各フィラメントへの供給電力を所定の値に設定する。しかしながら、各ヒータの各フィラメントに個体差がある場合、各フィラメントへの供給電力を所定の値に設定したとしても、必ずしも所望の光強度を得られるとは限らない。その場合、被処理物上の光強度分布パターンと設定した光強度分布パターンとは必ずしも完全には一致しない。
また、ランプユニット１０、２０と被処理物６との間に設置される石英窓４の光透過特性に不均一が存在する場合は、やはり、被処理物上の光強度分布パターンと設定した光強度分布パターンとは必ずしも完全には一致しないことになる。
こういった光強度分布パターンのずれやその他の要因による温度制御の精度の劣化に対してフィードバック制御を導入することにより、より高精度の温度制御を実現することが可能となる。
【００８２】
第２の実施例の加熱処理方法で採用するフィードバック制御を実現するために、加熱装置１００は、前述したように温度測定部９１、温度計９、温度制御部９２を備える。以下、各構成要素について説明する。
上記したように、被処理物６に当接或いは近接して温度測定部９１が１つ以上設けられる。温度測定部９１としては、例えば、放射温度計や熱電対が使用される。温度測定部９１は、被処理物６の寸法に応じて、個数、配置が定められる。温度測定部９１によりモニタされた被処理物６の１つ以上の地点からの熱エネルギーに応じた情報は、温度計９に送出される。温度計９は、温度測定部９１から受信した情報に応じた電気信号を温度制御部９２に送信する。
温度制御部９２は、温度計９から受信した被処理物６の１つ以上の地点における温度情報から、被処理物６の測定点の温度を求める。温度制御部９２は、被処理物の種類に応じて、加熱プロセス中の目標温度が予め設定されており、被処理物６の温度が当該目標温度に一致するように電源部７の各給電装置（６２，６３，６４・・・）からランプユニット１０、２０の各ヒータ１に供給される給電量を調整する。そして、被処理物６の加熱プロセス中の温度が目標温度になるようにして、かつ、温度分布が所定の範囲内に収まるようにする。
ここで、上記したように、放射温度計は測定対象物の輻射率の違いにより、実温度を異なる見かけの計測結果を示す。温度測定部９１として放射温度計を使用する場合、温度制御部９２は、見かけの計測結果を基にフィードバック制御を行うことになる。すなわち、加熱処理時に被処理物に不所望な温度分布が生じてしまう。
よって、温度制御部９２には、被処理物６の測定点における輻射率データが入力され、温度制御部９２はこの輻射率データに基づき、温度計９から受信した被処理物６の１つ以上の地点における温度情報を補正する。
【００８３】
以下、第２の実施例の加熱処理方法について、図８の制御ブロック図、図１３、図１４のフローチャート、図１５のタイムチャートを用いて説明する。なお、ランプユニット１０，２０を構成する各ヒータ１の構造は、例えば、図２に示す構造を採用する。
図８において、前工程を終えた被処理物６である半導体ウエハ６００が、図示を省略した搬送装置により、加熱装置１００に搬送され、カセット２０１ａに設置される（図１３のステップＳ１０１）。ここで、搬送されてきた半導体ウエハ６００の場所的物理特性分布データは、不図示の物理特性分布測定手段により採取されている。この場所的物理特性分布データは、半導体ウエハの基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの位置と関連付けられている。
カセット２０１ａに設置される各半導体ウエハ６００個々の場所的物理特性分布データは、物理特性分布測定手段が有する測定系制御部（図示せず）より主制御部ＭＣに送信される（図１５のａ，ｂ）。
【００８４】
ここで、上記したように、場所的物理特性分布が輻射率分布である場合、輻射率分布のデータは、上記測定系制御部より、温度制御部９２へも送信される。
なお、事前に採取されている場所的物理特性分布が輻射率分布ではない場合、不図示の物理特性分布測定手段により被処理物である半導体ウエハの輻射率分布も採取しておき、上記測定系制御部より、温度制御部９２へ送信する。なお、この輻射率分布データは、半導体ウエハの基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの位置と関連付けられている。
前工程を終え、カセット２０１ａに収納された半導体ウエハ６００が、処理台５に位置決めされて載置され、主制御部ＭＣが半導体ウエハ６００上での光強度分布パターンを計算するまでの手順（図１３のステップＳ１０２〜ステップＳ１０９、図１５のｃ〜ｈ）は、第１の実施例の加熱処理手順の図９のステップＳ１０２〜ステップＳ１０９、図１０のｂ〜ｇと同等なので、説明を省略する。
【００８５】
ステップＳ１０９に続くステップＳ１１０１において、主制御部ＭＣは、計算結果に基づき、ランプユニット１０、２０を構成する各ヒータ１の各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃの点灯条件を求める。そして求めた点灯条件に基づき、各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ個別に接続されている給電装置６２、６３、６４を制御して、所定の点灯条件で各ヒータが点灯するように点灯制御する。
同時に、温度計９は、温度測定部９１から受信した半導体ウエハ６００の１つ以上の地点の温度情報に応じた電気信号を温度制御部９２に送信する。
【００８６】
温度制御部９２は、温度計９から受信した半導体ウエハ６００の１つ以上の地点における温度情報から、半導体ウエハ６００の各測定点における温度を算出する（図１４のステップＳ１１０２）。
ここで、温度制御部９２は、前記ステップＳ１０１で測定系制御部より受信している被処理物６の測定点における輻射率データに基づき、算出する半導体ウエハ６００の各測定点における温度を補正する。
なお、温度制御部９２には、被処理物の種類に応じて、加熱プロセス中の各測定点における目標温度が予め設定されている。
温度制御部９２は、各測定点での温度と上記目標温度との偏差ｄが許容範囲ｄｍを超えたかどうかを検定する（図１４のステップＳ１１０３）。
【００８７】
検定の結果、上記偏差ｄが許容範囲ｄｍを超えた測定点が存在する場合、温度制御部９２は当該測定点での上記偏差ｄが許容範囲ｄｍ内に収まるように、ランプユニット１０、２０の各ヒータ１のうち当該測定点への光照射に関係するヒータに供給される給電量を調整するように電源部７の各給電装置を制御する。すなわち、各ヒータの点灯条件が修正されて、各ヒータが点灯制御されることになる（図１４のステップＳ１１０４、図１５のｊ，ｋ）。
なお、ステップＳ１１０４において、温度制御部９２が電源部７の各給電装置を制御するのではなく、主制御部ＭＣが制御するようにしてもよい。その場合、温度制御部９２は、各測定点での温度と上記目標温度との偏差の検定結果を主制御部ＭＣに送信する。検定結果を受信した主制御部ＭＣは、当該測定点での上記偏差が許容範囲内に収まるように制御を行う。具体的には、ランプユニット１０、２０の各ヒータ１のうち、当該測定点への光照射に関係するヒータに供給される給電量を調整するように、電源部７の各給電装置を制御する。すなわち、各ヒータの点灯条件が修正され修正点灯条件が求められ、この修正点灯条件に基づき各ヒータが点灯制御される。
検定の結果、上記偏差ｄが許容範囲ｄｍを超えた測定点が存在しない場合は、各ヒータの点灯条件は変更されず、半導体ウエハ６００の加熱処理が所定のプロセスを経て終了したのち、ステップＳ１１１に移行する。
加熱処理終了後、熱処理済みの半導体ウエハ６００をカセット２０１ｂに収納するまでのステップは、第１の実施例の加熱処理方法におけるステップＳ１１１〜ステップＳ１１２と同等なので、説明を省略する。
【００８８】
第２の実施例の加熱処理方法によれば、加熱処理中、被処理物の温度情報をモニタし、モニタ結果に応じてランプユニットから放出される光強度をフィードバック制御しているので、第１の実施例の加熱処理方法より高精度に被処理物を均一に加熱することが可能となる。
また、被処理物の測定点における輻射率データに基づき、モニタである放射温度計による測定値を補正しているので、高精度なフィードバック制御を実施することができる。  なお、半導体ウエハ温度の上昇、一定温度維持、下降という３つの加熱プロセスのうち、比較的プロセス時間が長い一定温度維持プロセスにおいて、上記した温度制御部９２による温度フィードバック制御が効果的に用いられる。
【００８９】
（ｃ）第３の実施例の加熱処理方法
場所的物理特性分布データの採取を、半導体ウエハの１ロットのうち、任意の１枚の半導体ウエハにおける場所的物理特性分布データを採取すればよい場合、以下に示すように、物理特性分布測定手段を用いることなく、場所的物理特性分布データを採取することが可能な場合がある。
以下、被処理物が半導体ウエハである場合を例にとって、本加熱方法に係る被処理物の加熱手順について、図８の制御ブロック図、図１６、図１７のフローチャート、図１８のタイムチャートを用いて説明する。なお、ランプユニット１０，２０を構成する各ヒータ１の構造は、例えば、図２に示す構造を採用する。
図８において、前工程を終えた被処理物である半導体ウエハ６００が、図示を省略した搬送装置により、加熱装置１００に搬送され、カセット２０１ａに設置される（図１６のステップＳ２０１）。
【００９０】
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枚を位置決めステージ２０３に搬送するよう搬送指令信号を送信する（ステップＳ２０２）。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から半導体ウエハ６００を１枚取り出し、位置決めステージ２０３に搬送し、半導体ウエハ６００を位置決めステージ２０３に載せる（図１６のステップＳ２０３、図１８のａ，ｂ）。
主制御部ＭＣは、位置決めステージ２０３に置かれた半導体ウエハ６００の基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの向きを所定の方向に位置決めするように、位置決めステージ２０３に位置決め指令信号を送信する（図１６のステップＳ２０４、図１８のｃ）。
位置決めステージ２０３は、半導体ウエハ６００の基準形状の位置、方向を検出し、半導体ウエハ６００の基準形状の向きを所定の方向に位置決めする（図１６のステップＳ２０５、図１８のｄ）。ここで、基準形状位置の検出は、例えば、半導体レーザ装置等の光学的手段を用いる。具体的な位置決め手順については周知技術であるので、ここでは説明を省略する。
【００９１】
主制御部ＭＣは、位置決めステージ２０３で位置決めされた半導体ウエハ６００を、半導体ウエハ６００の加熱処理空間Ｓ２を内包するチャンバ３００内の処理台５に搬送し、処理台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１６のステップＳ２０６、図１８のａ）。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、位置決めステージ２０３から半導体ウエハ６００を搬送して処理台５に載せる（図１６のステップＳ２０７）。なお、半導体ウエハ６００の搬送中、ならびに、処理台５へ半導体ウエハ６００を載せる際、先に位置決めした半導体ウエハ６００の基準形状位置が保存され、処理台５上に載置された半導体ウエハ６００の基準形状の方向が所定方向となるように、搬送機構２０２ｂは動作する。
【００９２】
なお、半導体ウエハ６００の位置決め機能を処理台５に付与し、半導体ウエハ６００の位置決めを処理台５に半導体ウエハ６００が載置された後、行っても良い。その場合、位置決めステージ２０３、搬送機構２０２ｂは省略され、半導体ウエハ６００は、搬送機構２０２ａより処理台５に搬送される。
また、上記ステップＳ２０２〜ステップ２０７は、図１９に示す以下のステップＳ２０２’〜Ｓ２０５’のように変更される。
【００９３】
すなわち、ステップＳ２０２’において、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、半導体ウエハ６００の加熱処理空間Ｓ２を内包するチャンバ３００内の処理台５に搬送し、処理台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。
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から半導体ウエハ６００を１枚取り出し、処理台５に搬送し、半導体ウエハ６００を処理台５に載せる（ステップＳ２０３’）。
【００９４】
主制御部ＭＣは、処理台５に置かれた半導体ウエハ６００の基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの向きを所定の方向に位置決めするように、処理台５に位置決め指令信号を送信する（ステップＳ２０４’）。
処理台５は、半導体ウエハ６００の基準形状の位置、方向を検出し、半導体ウエハ６００の基準形状の向きを所定の方向に位置決めする（ステップＳ２０５’）。
【００９５】
図１６のフローチャートに戻り、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１０及びランプユニット２０における各ヒータ１に冷却風を吹き付ける（図１６のステップＳ２０８、図１８ｄ）。なお、チャンバ３００内は、導入された冷却風が被処理物６を冷却することを防止するため、石英窓４によってランプユニット１０、２０が収納される空間（図８におけるランプユニット収納空間Ｓ１）と半導体ウエハ６００が処理される空間（図８における処理空間Ｓ２）とに仕切られている。なお、チャンバ３００内に導入された冷却風は、排風口８３から排風される。なお、チャンバ３００への冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各ヒータを加熱しないように考慮されている。すなわち、チャンバ３００への冷却風の導入・排気は、上記冷却風の流れを考慮して配置される。
主制御部ＭＣは、処理台５に載せられている半導体ウエハ６００に対して、半導体ウエハ６００上での光強度分布が所定の光強度分布（例えば、均一な光強度分布）となるように、第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０の各ヒータの各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ個別に接続されている電源部７の給電装置６２，６３，６４を制御して、光照射を行う（図１６のステップＳ２０９、図１８のｇ）。
温度計９は、温度測定部９１から受信した半導体ウエハ６００の１つ以上の地点の温度情報に応じた電気信号を温度制御部９２に送信する（ステップＳ２１０）。
なお、ここで、温度測定部９１は、被処理物の輻射率分布に測定温度情報が影響されないものがよく、例えば、熱電対が使用される。
【００９６】
温度制御部９２は、温度計９から受信した半導体ウエハ６００の１つ以上の地点における温度情報から、半導体ウエハ６００の各測定点における温度を算出し、算出結果を主制御部ＭＣに送信する（図１６のステップＳ２１１）。
主制御部ＭＣは、温度制御部９２から受信した半導体ウエハ６００の各測定点における温度の算出結果と、処理台５に位置決めされて載置されている半導体ウエハ６００の位置情報を基に、半導体ウエハ６００の基準形状であるオリエンテーションフラットまたはノッチの位置と関連付けられている場所的物理特性分布データを算出して記憶する（ステップＳ２１２、図１８のｈ）。
主制御部ＭＣは、半導体ウエハ６００の場所的物理特性分布データ採取処理を終了したのち、搬送機構制御部２０４に処理台５に載置されている半導体ウエハ６００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１７のステップＳ２１３）。搬送指令信号を受信した搬送機構制御部２０４は、搬送機構２０２ｃを駆動し、処理台５に載置されている半導体ウエハ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１７のステップＳ２１４）。
【００９７】
以降、ステップＳ２１２で得た場所的物理特性分布データを用いて、カセット２０１ａに保管されている残りの半導体ウエハ６００の熱処理を実施する（図１８のｂ，ｃ，ｆ，ｇ）。すなわち、第１の実施例の加熱処理方法、もしくは第２の実施例の加熱処理方法で説明した図９、図１３におけるステップＳ１０２以降の処理を実施する。
第３の実施例の加熱処理方法によれば、実際に任意の１枚に対し光強度分布一定で光照射を行い、場所的物理特性分布データを採取しているので、物理特性分布測定手段を用いることなく、場所的物理特性分布データを採取することが可能となる。
【００９８】
上記したような第１、第２、第３の実施例の加熱処理方法で本発明を実施するに当たり、使用する光照射式加熱装置は、図１に示すようなものでなくともよい。
すなわち、実用上は問題があるものの、特許文献２に記載されているようなランプユニットを使用することも不可能ではない。
また、封止部と反対側の端部から主に光が取り出される一端封止型（シングルエンド型）の白熱ランプを複数有するランプユニットを用いてもよい。例えば、各光取出し部が被処理物の形状に沿うように配置された複数のシングルエンド型の白熱ランプから構成され、各白熱ランプへの給電を個別に制御できるようなランプユニットを用いてもよい。
なお、このようなランプユニットは、例えば、図２に示すヒータ１を用いた図１２に示すランプユニット１０、２０と比べて光取出し部からの光の取り出し効率がよくないので、使用電力が大きくなる。
また、フィラメントが重力方向に変形しやすいので、ランプユニットの寿命が上記したランプユニット１０、２０と比較すると短い傾向にある。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の加熱方法に使用する加熱装置の構成例を説明するための図である。
【図２】ヒータの詳細構造を示す図である。
【図３】輻射率分布が存在する被処理物を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きの被処理物温度を示すモデル図である。
【図４】被処理物の温度分布が略一定となるように加熱する場合における本発明の加熱方法を示すフローチャートである。
【図５】輻射率分布が存在する被処理物を本加熱方法に基づいて加熱したときの被処理物温度を示すモデル図である。
【図６】被処理物の物理的特性が所望の分布となるように加熱する場合における本発明の加熱方法を示すフローチャートである。
【図７】発光部分と被処理物との間の空間における原料分子の場所的物理的特性分布に応じて加熱する場合における本発明の加熱方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の加熱処理手順を実施するための光照射式加熱装置を含む制御ブロック図である。
【図９】第１の実施例の加熱処理方法を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施例の加熱処理方法のタイムチャートである。
【図１１】図９のフローチャートの一部の変形例を示す図である。
【図１２】図１に示す第１のランプユニット及び第２のランプユニットの配列を示す平面図である。
【図１３】第２の実施例の加熱処理方法を示すフローチャート（１）である。
【図１４】第２の実施例の加熱処理方法を示すフローチャート（２）である。
【図１５】第２の実施例の加熱処理方法のタイムチャートである。
【図１６】第３の実施例の加熱処理方法を示すフローチャート（１）である。
【図１７】第３の実施例の加熱処理方法を示すフローチャート（２）である。
【図１８】第３の実施例の加熱処理方法のタイムチャートである。
【図１９】図１６のフローチャートの一部の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１              白熱ランプ（ヒータ）
２              反射鏡
４              石英窓
５              処理台
１０            第１のランプユニット
２０            第２のランプユニット
１００          加熱装置
５００、５０１  第１の固定台
５１            導電台
５２            保持台
６              被処理物
７              電源部
７１、７２      電源供給ポート
８              冷却風ユニット
８１            冷却風供給ノズル
８２            吹出し口
８３            排出口
８００          プロセスガスユニット
８４            ガス供給ノズル
８５            吹出し口
８６            排出口
９              温度計
９１            温度測定部
９２            温度制御部
Ｓ１            ランプユニット収容空間
Ｓ２            加熱処理空間
１１            発光管
１２ａ、１２ｂ  封止部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ  金属箔
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ                          フィラメント
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ  給電線
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ  絶縁管
１７            アンカー
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ  外部リード
６１ａ、６１ｂ  絶縁体
６２            給電装置
６３            給電装置
６４            給電装置
６１１ａ、６１１ｂ  貫通孔
６１２ａ、６１２ｂ  貫通孔
６１３ａ、６１３ｂ  貫通孔
２０１ａ        カセット
２０１ｂ        カセット
２０２ａ        搬送機構
２０２ｂ        搬送機構
２０２ｃ        搬送機構
２０３          位置決めステージ
２０４          搬送機構制御部
３００          チャンバ
３０１          排風口
６００          半導体ウエハ
ＭＣ            主制御部
【図１】
2007095889.tif 000003
【図２】
2007095889.tif 000004
【図３】
2007095889.tif 000005
【図４】
2007095889.tif 000006
【図５】
2007095889.tif 000007
【図６】
2007095889.tif 000008
【図７】
2007095889.tif 000009
【図８】
2007095889.tif 000010
【図９】
2007095889.tif 000011
【図１０】
2007095889.tif 000012
【図１１】
2007095889.tif 000013
【図１２】
2007095889.tif 000014
【図１３】
2007095889.tif 000015
【図１４】
2007095889.tif 000016
【図１５】
2007095889.tif 000017
【図１６】
2007095889.tif 000018
【図１７】
2007095889.tif 000019
【図１８】
2007095889.tif 000020
【図１９】
2007095889.tif 000021