(57)【要約】【課題】熱処理時における基板上の温度分布の面内均一性を向上させる。【解決手段】熱処理装置１００には、ゲートバルブ６により開閉可能とされる搬送開口部５１１が形成される。ゲートバルブ６の備える遮蔽部材６１は、閉鎖位置Ｐ１におかれた状態において、その頂面６１１（反射体１の筒内部に対向する面）が反射板１１ａの内側面と面一におかれるように成型される。また、頂面６１１は、反射板１１ａと同一の反射率を有するように加工等される。したがって、遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１におかれた状態において、反射板１１ａの内側面と遮蔽部材６１の頂面６１１とによって、凹凸がなく、反射率も一様な反射平面が形成される。これによって、保持部２に保持された基板Ｗ上に均一な放射線束を形成することが可能となり、熱処理時における基板Ｗ上の温度分布の面内均一性を向上させることが可能となる。【選択図】図１
2009231608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
筒状に形成された反射体と、
前記反射体の筒内部にて基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記基板に向けて光を照射する複数のハロゲンランプを備える第１の光照射手段と、
前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記基板に向けて閃光を照射する複数のフラッシュランプを備える第２の光照射手段と、
前記反射体の筒壁面に形成された開口部と、
前記開口部を開閉自在に覆う遮蔽部材と、
を備え、
前記遮蔽部材が前記開口部を閉塞している状態において、前記遮蔽部材の、前記反射体の筒内部に対向する面が、前記反射体の内側面と略面一となることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱処理装置であって、
前記遮蔽部材の、前記反射体の筒内部に対向する面が、前記反射体の内側面と同一の反射率を有することを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱処理装置であって、
前記開口部を介して、前記反射体の筒内部に対する基板の搬出入が行われることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に光を照射することにより該基板を熱処理する熱処理装置、特に閃光を照射して基板を瞬間的に加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン注入後の基板のイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、基板を、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、基板のイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する上記ランプアニール装置を使用して基板のイオン活性化を実行した場合においても、基板に打ち込まれたボロンやリン等のイオンが熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。
【０００４】
このため、キセノンフラッシュランプ等を使用して基板の表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された基板の表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている。キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの基板の基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから基板に閃光を照射したときには、透過光が少なく基板を急速に昇温することが可能である。また、数ミリセカンド以下の極めて短時間の閃光照射であれば、基板の表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置の構成例は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４０３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
キセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置において、複数のキセノンフラッシュランプを列設した領域は、基板の面積よりもかなり大きいのであるが、それにもかかわらず基板の周縁部における照度はそれよりも内側部における照度と比較すると多少低下することとなっていた。特に、φ３００mmの大径基板では、ウェハー周縁部における照度低下の程度が大きく、面内照度分布は良くなかった。また、ウェハーの径方向に沿った温度分布の不均一のみならず、同一半径の周方向に沿った温度分布の不均一も存在することが判明している。具体的には、基板の周縁部の一部のみにコールドスポットと称される低温領域が生じることがあった。
【０００７】
また、キセノンフラッシュランプによるフラッシュ加熱を行う前には、ホットプレートやハロゲンランプ等を使用して基板の予備加熱が行われる。ホットプレートは、安全かつある程度は均一に基板を昇温できるという利点があるものの、昇温可能な温度に限界があるため、適用範囲に限界がある。一方、ハロゲンランプを使用すれば６００度以上の昇温が実現可能である。フラッシュ加熱前に、基板を予備的に６００度以上の高温領域まで昇温させておくことができれば、フラッシュ加熱に求められる昇温幅をその分小さくすることができる。すなわち、キセノンフラッシュランプによって基板に与えるべきエネルギーを小さくすることができる。これによって、フラッシュ加熱において基板に生じる熱応力を小さくすることが可能となり、フラッシュ加熱における基板の割れの発生を防止することができる。しかしながら、ハロゲンランプを用いる構成では、基板を均一に昇温させることが非常に困難であり、予備昇温においても基板の表面領域の一部のみにホットスポットと称される高温領域やコールドスポットが生じてしまう。
【０００８】
予備加熱およびフラッシュ加熱において基板の表面領域に温度不均一領域を生じさせる要因は様々に存在するが、その１つに、装置が構造上有する光学的な非対称性が挙げられる。
【０００９】
図４には、従来の熱処理装置９００の構成が例示されている。ただし、図４（ａ）は熱処理装置９００の側断面図であり、図４（ｂ）は熱処理装置９００の縦断面図である。被加熱物である基板Ｗに対して、加熱手段である光源（例えば、フラッシュランプ９０１およびハロゲンランプ９０２）がある程度離間する装置構成の場合、光源９０１，９０２から出射した光線の一部は、直接基板Ｗに入射せずに、周囲の部材により反射されながら基板Ｗまで到達することになる。周囲の部材の全体が、一定の反射率を有する滑らかな面により構成されていれば、光は規則的に反射されることとなり、基板Ｗ上に均一な放射線束を形成することも困難ではない。しかしながら、現実には、周囲の部材には、例えば基板Ｗを装置内に搬出入するための搬出入口９０３等が形成される。このような開口部が形成されると、当該開口部領域においては、光源から入射した光が反射されず、これに起因して基板Ｗに温度不均一領域が生じてしまう。例えば、図４（ｂ）に模式的に示すように、搬出入口９０３が形成された領域から反射光が得られないために、基板Ｗの周縁領域の一部にコールドスポットＣが生じてしまう。
【００１０】
このように、被加熱物である基板の周囲の部材に開口部等が形成されることによって装置の構造が光学的に非対称なものとなると、これが基板の表面領域に温度不均一領域を生じさせる原因となってしまう。そこで、装置の非対称性に起因して温度不均一領域が生じることを防止する技術として、例えば、基板を回転させながら熱処理する構成が提案されている。この構成によると、熱処理において装置と基板との位置関係が刻一刻変化するので、装置が光学的に非対称な構造を有していても、その影響が基板の表面領域の温度分布に現れにくい。
【００１１】
しかしながら、この方法は、処理に要する時間がある程度長い場合に限り有効なものとなる。例えば、キセノンフラッシュランプからの閃光照射により基板を加熱する場合のように、処理に要する時間が極端に短い熱処理においては、上述した方法は意味をなさない。このような場合は、装置が有する光学的な非対称性が基板の温度分布の面内均一性にとって致命的なものとなってしまう。
【００１２】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、熱処理時における基板上の温度分布の面内均一性を向上させることができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、筒状に形成された反射体と、前記反射体の筒内部にて基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記基板に向けて光を照射する複数のハロゲンランプを備える第１の光照射手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記基板に向けて閃光を照射する複数のフラッシュランプを備える第２の光照射手段と、前記反射体の筒壁面に形成された開口部と、前記開口部を開閉自在に覆う遮蔽部材と、を備え、前記遮蔽部材が前記開口部を閉塞している状態において、前記遮蔽部材の、前記反射体の筒内部に対向する面が、前記反射体の内側面と略面一となる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱処理装置であって、前記遮蔽部材の、前記反射体の筒内部に対向する面が、前記反射体の内側面と同一の反射率を有する。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の熱処理装置であって、前記開口部を介して、前記反射体の筒内部に対する基板の搬出入が行われる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によると、反射体の筒壁面に形成された開口部を覆う遮蔽部材の所定の面（反射体の筒内部に対向する面）が、反射体の内側面と略面一に形成されている。この構成によると、光線が、反射体の内側面における開口部の形成領域に入射した場合であっても、他の領域に入射した場合と同じ角度で反射される。したがって、基板上に均一な放射線束を容易に形成することが可能となり、熱処理時における基板上の温度分布の面内均一性を向上させることができる。
【００１７】
請求項２の発明によると、遮蔽部材の所定の面（反射体の筒内部に対向する面）が、反射体の内側面と同一の反射率を有する。この構成によると、反射体の内側面中、開口部の形成領域に入射した光線が他の領域に入射した光線と同じ反射率で反射される。したがって、基板上に均一な放射線束をさらに容易に形成することが可能となり、熱処理時における基板上の温度分布の面内均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態に係る熱処理装置について図面を参照しながら説明する。この発明の実施の形態に係る熱処理装置は、略円形の基板Ｗに閃光（フラッシュ光）を照射してその基板Ｗを加熱するフラッシュランプアニール装置である。
【００１９】
〈１．熱処理装置の全体構成〉
はじめに、この発明の実施の形態に係る熱処理装置の全体構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、熱処理装置１００の構成を示す側断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、熱処理装置１００を図１の矢印Ｑ１方向および矢印Ｑ２方向からそれぞれみた縦断面図である。
【００２０】
熱処理装置１００は、６枚の反射板１１によって６角形の筒状に形成された反射体１を備える。各反射板１１は反射率が十分に高い部材（例えば、アルミニウム等）により形成されている。もしくは、内側表面に反射率を高めるコーティング（例えば、金の非拡散コーティング）がなされている。後述する光照射部３，４から照射された光線の一部は、反射板１１の内側表面で反射されて後述する保持部２に保持される基板Ｗに入射する。これによって、光照射部３，４から発生した光エネルギーが無駄なく基板Ｗの熱処理に用いられることになる。
【００２１】
また、熱処理装置１００は、反射体１の筒内部（以下において「熱空間Ｖ」という）において基板Ｗを水平に保持する保持部２を備える。保持部２は、基板Ｗの直径よりも若干大きな直径を有するリング状の部材であり、その内側端面には、基板Ｗの裏面を点で支持する支持部材２１が複数個（例えば４個）形成されている。保持部２に保持される基板Ｗは、これら複数個の支持部材２１によって裏面側から支持される。
【００２２】
また、熱処理装置１００は、熱空間Ｖに配置され、保持部２に保持される基板Ｗに光を照射することにより基板Ｗを加熱する２つの光照射部３，４を備える。
【００２３】
第１の光照射部（第１光照射部３）は、保持部２に保持された基板Ｗの下側であって基板Ｗと１００mm以上離間した位置から、基板Ｗに向けて光を照射する。そして、その光エネルギーによって基板Ｗを所定の予備加熱温度（例えば、６００度）まで昇温させる。第１光照射部３は、複数のハロゲンランプ３１およびリフレクタ３２を有する。複数のハロゲンランプ３１は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が互いに平行となるように平面状に配列されている。リフレクタ３２は、複数のハロゲンランプ３１の下方にそれら全体を覆うように設けられ、その表面はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。
【００２４】
ハロゲンランプ３１は、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入したものが封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプ３１は、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特徴を有する。
【００２５】
第２の光照射部（第２光照射部４）は、保持部２に保持された基板Ｗの上側であって基板Ｗと１００mm以上離間した位置から、基板Ｗ（より具体的には、第１光照射部３により予備加熱された基板Ｗ）に向けて閃光を照射する。そして、その光エネルギーによって基板Ｗの表面を短時間に昇温させる。第２光照射部４は、複数（例えば、３０本）のキセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」という）４１およびリフレクタ４２を有する。複数のフラッシュランプ４１は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が互いに平行となるように平面状に配列されている。リフレクタ４２は、複数のフラッシュランプ４１の上方にそれら全体を覆うように設けられ、その表面はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。
【００２６】
キセノンフラッシュランプ４１は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外周面上に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ４１においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
【００２７】
なお、光照射部３，４と保持部２との間には、光照射部３，４のそれぞれと保持部２に保持された基板Ｗとを分離された空間におくための雰囲気遮断部材を設けてもよい。ただし、この雰囲気遮断部材は光を透過させる部材（例えば、石英）を用いて形成する必要がある。雰囲気遮断部材を設けることによって、光照射部３，４にて発生したパーティクル等によって保持部２に保持された基板Ｗが汚染されるのを防止することができる。
【００２８】
また、熱処理装置１００は、反射体１を覆う六角筒形状のチャンバー５を備える。チャンバー５は、反射体１を包囲する六角筒状のチャンバー側部５１と、チャンバー側部５１の上部を覆うチャンバー蓋部５２、および、チャンバー側部５１の下部を覆うチャンバー底部５３によって構成される。チャンバー側部５１および反射体１のそれぞれには、互いに対応する位置に開口部が形成されており、これらの開口部により熱空間Ｖを装置の外部と連通させる搬送開口部５１１が形成される。この搬送開口部５１１を介して基板Ｗの搬入および搬出が行われる。搬送開口部５１１は、後述するゲートバルブ６により開閉可能とされる。すなわち、ゲートバルブ６の遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１（図１の実線位置）におかれると、搬送開口部５１１が閉鎖される。すると、熱空間Ｖが密閉空間となり、基板Ｗに対する熱処理を行うことが可能となる。一方、遮蔽部材６１が開放位置Ｐ２（図１の仮想線位置）におかれると、搬送開口部５１１が開放される。すると、搬送開口部５１１を通じて熱空間Ｖに基板Ｗを搬出入することが可能となる（矢印ＡＲ５）。
【００２９】
また、熱処理装置１００は、上記の各構成を制御する制御部９１と、ユーザインターフェイスである操作部９２および表示部９３を備える。操作部９２および表示部９３はチャンバー５の外部に配置され、ユーザから各種の指示をチャンバー５の外部にて受け付ける。制御部９１は、操作部９２および表示部９３から入力された各種の指示に基づいて熱処理装置１００の各構成を制御する。
【００３０】
〈２．ゲートバルブ６〉
上述した通り、反射体１には搬送開口部５１１が形成される。なお、上述の通り、反射体１は複数枚の反射板１１から形成されており、図２（ｂ）においては、そのうちの１枚の反射板１１に搬送開口部５１１が形成される様子が示されているが、複数枚の反射板１１をまたぐ形で搬送開口部５１１が形成されてもよい。以下において、搬送開口部５１１が形成された反射板１１を特に「反射板１１ａ」と示す。
【００３１】
反射板１１ａにおいて搬送開口部５１１が形成された部分からは、反射光が得られない（図４参照）。たとえ、搬送開口部５１１を塞ぐ部材による反射光が得られたとしても、得られる反射光の量は他の領域から得られる反射光に比べて少なくなり、また、反射方向も異なるものとなってしまう。その結果、基板Ｗに入射する放射線束の分布が不均一なものとなり、例えばコールドスポットといった温度不均一領域が発生してしまう。この実施の形態に係る熱処理装置１００は、以下に説明するゲートバルブ６を備えることによって、このような温度不均一領域の発生を防止することを可能としている。
【００３２】
ゲートバルブ６について、引き続き図１、図２を参照しながら説明する。ゲートバルブ６は、遮蔽部材６１と、この遮蔽部材６１を閉鎖位置Ｐ１と開放位置Ｐ２との間で移動させる駆動機構６２とを備えている。
【００３３】
〈駆動機構６２〉
駆動機構６２は、アクチュエータ等により構成される２つの駆動機構を備える。第１の駆動機構（密閉用駆動機構６２１）は、遮蔽部材６１をチャンバー側部５１の壁面に対して垂直に進退移動させる（ＡＲ６２１）。第２の駆動機構（開閉用駆動機構６２２）は、遮蔽部材６１をチャンバー側部５１の壁面に沿って上下移動させる（ＡＲ６２２）。密閉用駆動機構６２１および開閉用駆動機構６２２のそれぞれは、制御部９１と電気的に接続されている。
【００３４】
閉鎖されている搬送開口部５１１を開放する場合、制御部９１は、密閉用駆動機構６２１を制御して、閉鎖位置Ｐ１におかれている遮蔽部材６１を、搬送開口部５１１と対向する高さの中間位置Ｐ１１に移動させる（ＡＲ６２１）。続いて、開閉用駆動機構６２２を制御して、中間位置Ｐ１１におかれている遮蔽部材６１を開放位置Ｐ２に移動させる（ＡＲ６２２）。これによって、搬送開口部５１１が開放され、基板Ｗを熱処理装置１００内に搬入すること、また、基板Ｗを熱処理装置１００内から搬出すること、が可能となる。
【００３５】
一方、開放されている搬送開口部５１１を閉鎖する場合、制御部９１は、開閉用駆動機構６２２を制御して、開放位置Ｐ２におかれている遮蔽部材６１を中間位置Ｐ１１に移動させる（ＡＲ６２２）。続いて、密閉用駆動機構６２１を制御して、中間位置Ｐ１１におかれている遮蔽部材６１を閉鎖位置Ｐ１に移動させる（ＡＲ６２１）。これによって、搬送開口部５１１が閉鎖され、チャンバー５内が密閉空間とされる。
【００３６】
〈遮蔽部材６１〉
遮蔽部材６１は、凸型形状に成型されており、遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１におかれた状態において、その凸部６１ａが搬送開口部５１１に嵌め込まれるとともに、その基部６１ｂがチャンバー側部５１に当接する。これによって、搬送開口部５１１が閉塞され、チャンバー５内部が密閉空間とされる。なお、気密性を高めるべく、基部６１ｂとチャンバー側部５１との接触面にシール部材（図示省略）を設けてもよい。
【００３７】
遮蔽部材６１は、凸部６１ａの高さｈが、チャンバー側部５１の外壁面から反射体１の内側面までの距離と略同一となるように成型される。これにより、遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１におかれた状態において、遮蔽部材６１の頂面６１１（すなわち、遮蔽部材６１において、反射体１の筒内部（熱空間Ｖ）に対向する面）が、反射体１の内側面と略面一となる。
【００３８】
遮蔽部材６１の頂面６１１は、反射板１１ａと同一の反射率を有するように加工等される。例えば、反射板１１ａがアルミニウムにより形成されている場合、頂面６１１をアルミニウムの薄膜６１２で被膜することによって、頂面６１１の反射率を反射板１１ａのそれと同一にすることができる。また例えば、反射板１１ａの内側表面に所定のコーティング（例えば、金の非拡散コーティング）が施されている場合、頂面６１１にも同様のコーティングを施すことによって、頂面６１１の反射率を反射板１１ａのそれと同一にすることができる。
【００３９】
なお、頂面６１１は、反射板１１ａに形成された搬送開口部５１１のサイズとなるべく近いサイズに成型されることが望ましい。すなわち、遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１におかれた状態において、反射板１１ａに形成された搬送開口部５１１と頂面６１１との間の間隙領域がなるべく小さくなることが望ましい。
【００４０】
遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１におかれた状態において、反射板１１ａに形成された搬送開口部５１１は、遮蔽部材６１の頂面６１１により塞がれることになるところ、上記の構成を有する遮蔽部材６１によると、反射板１１ａの内側面と遮蔽部材６１の頂面６１１とは面一とされ、また、反射率も同一となる。すなわち、これら２つの平面によって、凹凸が無く、反射率も一様な反射平面が形成される。
【００４１】
〈３．熱処理装置の動作〉
次に、熱処理装置１００における基板Ｗの処理手順について図３を参照しながら説明する。図３は、熱処理装置１００にて実行される処理の流れを示す図である。ここで処理対象となる基板Ｗはイオン注入法により不純物が添加された半導体基板であり、添加された不純物の活性化が熱処理装置１００による熱処理により行われる。なお、以下の処理動作は、制御部９１が所定のタイミングで各構成を制御することによって行われる。
【００４２】
はじめに、イオン注入後の基板Ｗを熱処理装置１００内に搬入する（ステップＳ１）。より具体的には、制御部９１が駆動機構６２を制御して、遮蔽部材６１を開放位置Ｐ２まで移動させる。これにより搬送開口部５１１が開放される。続いて、装置外部の搬送ロボットが、イオン注入後の基板Ｗを搬送開口部５１１を通じてチャンバー５内に搬入して、保持部２上に載置する。基板Ｗが保持部２上に載置されると、制御部９１が再び駆動機構６２を制御して、遮蔽部材６１を開放位置Ｐ２から閉鎖位置Ｐ１まで移動させる。これにより搬送開口部５１１が閉鎖され、チャンバー５内部が密閉空間とされる。
【００４３】
続いて、保持部２に保持された基板Ｗを予備加熱する（ステップＳ２）。より具体的には、制御部９１が第１光照射部３を制御して、保持部２に保持された基板Ｗに向けて光を照射させる。この光エネルギーによって基板Ｗが所定の予備加熱温度まで昇温される。このとき、第１光照射部３のハロゲンランプ３１から放射される光は直接に、もしくは、反射板１１やリフレクタ３２等で反射されながら、保持部２に保持された基板Ｗへと向かい、これらの光照射により基板Ｗの予備加熱が行われる。
【００４４】
予備加熱が完了すると、続いて、保持部２に保持された基板Ｗをフラッシュ加熱する（ステップＳ３）。より具体的には、制御部９１が第２光照射部４を制御して、保持部２に保持された基板Ｗに向けて閃光（フラッシュ光）を照射させる。この光エネルギーによって基板Ｗが所定の処理加熱温度まで昇温される。このとき、第２光照射部４のフラッシュランプ４１から放射される光は直接に、もしくは、反射板１１やリフレクタ４２等で反射されながら、保持部２に保持された基板Ｗへと向かい、これらの閃光照射により基板Ｗのフラッシュ加熱が行われる。
【００４５】
なお、フラッシュ加熱は、フラッシュランプ４１からの閃光照射により行われるため、基板Ｗの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、第２光照射部４のフラッシュランプ４１から照射される閃光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒ないし１０ミリ秒程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプ４１からの閃光照射によりフラッシュ加熱される基板Ｗの表面温度は、瞬間的に所定の処理温度（例えば、１０００℃ないし１１００℃程度）まで上昇し、基板Ｗに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１００では、基板Ｗの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、基板Ｗに添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、基板Ｗ中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう）を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。
【００４６】
また、フラッシュ加熱の前に第１光照射部３により基板Ｗを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプ４１からの閃光照射によって基板Ｗの表面温度を処理温度まで容易に上昇させることができる。特に、この実施の形態においては、ハロゲンランプ３１を用いて予備加熱を行うので、ホットプレート等を用いた場合に比べて高温（例えば、６００度以上）領域まで基板Ｗを予備昇温させておくことができる。これにより、フラッシュ加熱における昇温幅を小さくすることが可能となり、フラッシュ加熱における基板の割れの発生を防止することができる。
【００４７】
また、予備加熱およびフラッシュ加熱が行われる間はゲートバルブ６の遮蔽部材６１が閉鎖位置Ｐ１におかれており、反射板１１ａの内側面と遮蔽部材６１の頂面６１１とによって、凹凸が無く、反射率も一様な反射平面が形成されている。したがって、開口部が形成された領域においても、他の領域と同様な反射光が得られることとなり、変則的な反射光が発生することもない。これにより、基板Ｗ上に均一な放射線束を形成することが可能となり、熱処理時における基板Ｗ上の温度分布の面内均一性を向上させることができる。
【００４８】
フラッシュ加熱が終了すると、基板Ｗを熱処理装置１００内から搬出する（ステップＳ４）。より具体的には、制御部９１が駆動機構６２を制御して遮蔽部材６１を閉鎖位置Ｐ１から開放位置Ｐ２まで移動させる。続いて、装置外部の搬送ロボットが、基板Ｗを搬送開口部５１１を通じてチャンバー５内から搬出する。以上で、熱処理装置１００における基板Ｗの処理が終了する。
【００４９】
〈４．効果〉
上記の実施の形態によると、反射板１１ａに形成された搬送開口部５１１を覆う遮蔽部材６１の頂面６１１（反射体１の筒内部に対向する面）が、反射板１１ａの内側面と略面一に形成されている。また、頂面６１１が反射板１１ａの内側面と同一の反射率を有する。この構成によると、ハロゲンランプ３１やフラッシュランプ４１から出射された光線が、反射体１の内側面における搬送開口部５１１の形成領域に入射した場合であっても、他の領域に入射した場合と同じ角度および同じ反射率で反射される。したがって、搬送開口部５１１が形成されることに起因して基板Ｗの一部に温度不均一領域が生じるといった事態（図４（ｂ）参照）を回避することが可能となる。すなわち、基板Ｗ上に均一な放射線束を容易に形成することが可能となり、これによって、熱処理時における基板Ｗ上の温度分布の面内均一性を向上させることができる。
【００５０】
〈５．変形例〉
上記の実施の形態においては、ゲートバルブ６は、基板Ｗの搬入および搬出を行うために形成された搬送開口部５１１を開閉するものとして説明したが、反射体１に各種の目的をもって形成される貫通孔を開閉可能に塞ぐ部材として、上記のゲートバルブ６を用いることができる。
【００５１】
また、上記の実施の形態においては、反射体１は６枚の反射板１１によって６角形の筒状に形成されているが、反射体１の形状はこれに限らず、ｎ枚（ただし、ｎは３以上の整数）の反射板１１によって任意の多角形の筒状に形成することができる。また、１枚の反射板１１によって円筒状に形成することもできる。
【００５２】
また、上記の実施の形態においては、２つの光照射部３，４の両方が、保持部２に保持された基板Ｗから１００mm以上離間した位置に配置されるとしたが、必ずしも両方の光照射部３，４を基板Ｗから１００mm以上離間させなくともよい。少なくとも一方の光照射部３，４が１００mm以上離間している構成を有する熱処理装置においては、上記の発明は有効に作用する。というのも、被加熱物である基板Ｗと光照射部との距離が大きくなるほど、基板Ｗを均一に加熱することが困難になるからである。
【００５３】
また、上記の実施の形態においては、第１光照射部３および第２光照射部４のそれぞれは、複数の棒状光源（ハロゲンランプ３１、フラッシュランプ４１）を備える構成としたが、光源は必ずしも棒状でなくともよい。例えば、渦巻き形状の光源を用いてもよい。また、複数個の点光源を規則的に配置してもよい。また、互いに異なる直径を有する複数個の円環状の光源を同心円に配置してもよい。
【００５４】
また、上記の実施の形態においては、保持部２は、リング状の部材により基板Ｗを支持する構成としたが、基板Ｗを保持する態様はこれに限らない。例えば、平板状の部材（例えば、石英により形成されたステージ）により基板Ｗを支持（面支持）する構成としてもよい。また、このような平板状の部材にさらに複数個の支持ピンを設け、これら複数個の支持ピンにより基板Ｗを支持（点支持）する構成としてもよい。また、各種形状のハンドにより支持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】熱処理装置にて実行される処理の流れを示す図である。
【図４】従来の熱処理装置の構成を例示する図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  反射体
２  保持部
３  第１光照射部
４  第２光照射部
５  チャンバー
６  ゲートバルブ
１１，１１ａ  反射板
３１  ハロゲンランプ
４１  フラッシュランプ
６１  遮蔽部材
６１ａ  凸部
６１ｂ  基部
６２  駆動機構
９１  制御部
５１１  搬送開口部
６１１  頂面
６１２  薄膜
１００  熱処理装置
Ｐ１  閉鎖位置
Ｐ２  開放位置
Ｗ  基板
【図１】
2009231608.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009231608.tif 000006