特許 6546512 熱処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6546512

(24)【登録日】2019年6月28日

(45)【発行日】2019年7月17日

(54)【発明の名称】熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/26 20060101AFI20190705BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20190705BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/26 J

   H01L21/265 602B

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-216334(P2015-216334)

(22)【出願日】2015年11月4日

(65)【公開番号】特開2017-92095(P2017-92095A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】青山 敬幸

(72)【発明者】

【氏名】加藤 慎一

(72)【発明者】

【氏名】河原▲崎▼ 光

(72)【発明者】

【氏名】古川 雅志

【審査官】 桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４６０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２１６８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４０３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７８８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５１３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００２３１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、基板を載置して支持する支持部と、
前記チャンバーの開口部を閉塞する石英窓と、
前記チャンバーの外部に設けられ、前記石英窓を介して前記支持部に支持された基板に光を照射する光照射部と、
を備え、
前記石英窓の前記支持部に対向する対向面に、前記光照射部から前記チャンバー内に照射する光を減光させる減光部を設け、
前記石英窓の前記対向面とは反対側の面に、前記光照射部から前記石英窓に入射する光の光量を調整する円形の光量調整部をさらに備え、
前記減光部は、前記光量調整部よりも小さな円形状であることを特徴とする熱処理装置。

【請求項2】

請求項１記載の熱処理装置において、
前記支持部を昇降させる昇降部をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、
前記減光部は、前記石英窓の前記対向面の中央部に設けられることを特徴とする熱処理装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記減光部は、前記対向面に形成された凹凸を有する粗面であることを特徴とする熱処理装置。

【請求項5】

請求項４記載の熱処理装置において、
前記粗面は、前記減光部の設けられる領域の一部に形成されることを特徴とする熱処理装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光照射部は、フラッシュ光を照射するフラッシュランプを含むことを特徴とする熱処理装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光照射部はハロゲンランプを含むことを特徴とする熱処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。

【0003】

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。

【0004】

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、シリコンの半導体ウェハー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半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハー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、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。

【0005】

フラッシュランプを使用した熱処理装置においては、半導体ウェハーの周縁部の温度が中心部よりも相対的に低くなる問題が生じやすい。このような温度分布の不均一が生じる原因としては、半導体ウェハーの周縁部からの熱放射、或いは半導体ウェハーの周縁部から比較的低温の石英サセプターへの熱伝導などが考えられる。

【0006】

一方、半導体デバイスの微細化および半導体ウェハーの大口径化にともなって、半導体製造装置にはより厳しいプロセスの均一性が要求されており、フラッシュランプアニール装置においても加熱処理時の温度分布の均一性向上が強く求められている。フラッシュランプアニール装置における温度分布の不均一を解決するための種々の方法が検討されており、例えば特許文献１には、フラッシュランプと半導体ウェハーを保持する保持部との間に設けられた石英窓の上に半導体ウェハーの直径よりも小さい径を有する照度調整板を載置することが提案されている。半導体ウェハーの内側部分に到達する光の光量が照度調整板によって低下する一方、半導体ウェハーの周縁部に到達する光の光量は低下しないため、相対的に半導体ウェハーの中心部の温度が低くなり、結果として半導体ウェハーの面内温度分布の均一性が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６−２７８８０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、従来より典型的にはフラッシュランプアニール装置は概ね常圧で加熱処理を行っていたが、近年フラッシュランプアニールを不純物の活性化以外（例えば、高誘電率ゲート絶縁膜の熱処理）にも適用する試みが検討されているのと相まって、フラッシュランプアニール装置のチャンバー内を減圧雰囲気とする必要性が生じている。チャンバー内を減圧雰囲気とするためには、チャンバー構造を耐圧構造とする必要があり、フラッシュランプからのフラッシュ光を透過する石英窓の厚さを、従来の常圧仕様のものよりも厚くしなければならない。

【0009】

板厚の厚い石英窓に特許文献１に開示されるような照度調整板を載置した場合、照度調整板の側方から石英窓に入射した光が石英窓の上面と下面とで多重反射を繰り返して照度調整板の下方に位置する半導体ウェハーの中心部近傍にも照射されるという現象が生じる。そうすると、照度調整板によって半導体ウェハーの中心部近傍に到達する光の光量を低下させることが妨げられ、加熱処理時における半導体ウェハーの面内温度分布の均一性が損なわれるという問題が生じる。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、石英窓の厚さにかかわらず、基板の面内温度分布の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】

【0011】

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に設けられ、基板を載置して支持する支持部と、前記チャンバーの開口部を閉塞する石英窓と、前記チャンバーの外部に設けられ、前記石英窓を介して前記支持部に支持された基板に光を照射する光照射部と、を備え、前記石英窓の前記支持部に対向する対向面に、前記光照射部から前記チャンバー内に照射する光を減光させる減光部を設け、前記石英窓の前記対向面とは反対側の面に、前記光照射部から前記石英窓に入射する光の光量を調整する円形の光量調整部をさらに備え、前記減光部は、前記光量調整部よりも小さな円形状であることを特徴とする。

【0012】

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記支持部を昇降させる昇降部をさらに備えることを特徴とする。

【0013】

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記減光部は、前記石英窓の前記対向面の中央部に設けられることを特徴とする。

【0014】

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記減光部は、前記対向面に形成された凹凸を有する粗面であることを特徴とする。

【0015】

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記粗面は、前記減光部の設けられる領域の一部に形成されることを特徴とする。

【0017】

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記光照射部は、フラッシュ光を照射するフラッシュランプを含むことを特徴とする。

【0018】

また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記光照射部はハロゲンランプを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

請求項１から請求項７の発明によれば、石英窓の支持部に対向する対向面に、光照射部からチャンバー内に照射する光を減光させる減光部を設けるため、厚い石英窓に入射して多重反射を繰り返した光をも減光することができ、石英窓の厚さにかかわらず、基板の面内温度分布の均一性を向上させることができる。また、石英窓の対向面とは反対側の面に、光照射部から石英窓に入射する光の光量を調整する光量調整部をさらに備えるため、光照射部からの光をより効果的に減光することができる。

【0020】

特に、請求項２の発明によれば、支持部を昇降させる昇降部をさらに備えるため、減光部による基板上の減光範囲を調整する自由度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。

【図2】チャンバーの平面図である。

【図3】サセプターの断面図である。

【図4】受渡部の平面図である。

【図5】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。

【図6】上側チャンバー窓に設けられた減光部および光量調整部を示す図である。

【図7】上側チャンバー窓を下面側から見た平面図である。

【図8】減光部の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

【0024】

図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置１は、基板として円板形状の半導体ウェハーＷに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。熱処理装置１に搬入される前の半導体ウェハーＷには高誘電率膜が形成されており、熱処理装置１による加熱処理によって高誘電率膜の成膜後熱処理(PDA:Post Deposition Annealing)が実行される。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

【0025】

熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、を備える。チャンバー６の上側にフラッシュ加熱部５が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部４が設けられている。また、熱処理装置１は、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。

【0026】

図２は、チャンバー６の平面図である。チャンバー６は、平面視で略矩形の筒状のチャンバー側壁部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側壁部６１は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口部には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口部には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。チャンバー側壁部６１は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。

【0027】

チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された板状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射されたフラッシュ光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された板状部材であり、ハロゲン加熱部４からの光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４およびチャンバー側壁部６１によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。

【0028】

また、チャンバー側壁部６１の（＋Ｘ）側には、チャンバー６に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（炉口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、図示省略のゲートバルブによって開閉可能とされている。ゲートバルブが搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブが搬送開口部６６を閉鎖するとチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。

【0029】

また、熱処理装置１は、チャンバー６内部の熱処理空間６５に処理ガスを供給するためのガス供給部８０と、チャンバー６から排気を行う排気部８５と、を備える。ガス供給部８０は、ガス供給管８１にガス供給源８２と供給バルブ８３とを備える。ガス供給管８１の先端側はチャンバー６内の熱処理空間６５に連通され、基端側はガス供給源８２に接続される。ガス供給管８１の経路途中に供給バルブ８３が介挿されている。ガス供給源８２は、ガス供給管８１に処理ガスを送出する。供給バルブ８３を開放することによって、熱処理空間６５に処理ガスが供給される。なお、ガス供給源８２としては、熱処理装置１内に設けられた気体タンクと送給ポンプとで構成するようにしても良いし、熱処理装置１が設置される工場の用力を用いるにようにしても良い。ガス供給源８２が供給する処理ガスとしては、窒素（Ｎ_２）アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス、または、酸素（Ｏ_２）、水素（Ｈ_２）、塩素（Ｃｌ_２）、塩化水素（ＨＣｌ）、オゾン（Ｏ_３）、二酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、フッ化水素（ＨＦ）、フッ素（Ｆ_２）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、アンモニア（ＮＨ_３）などの反応性ガスが例示され、安全が許す範囲でこれらの混合ガスであっても良い。

【0030】

排気部８５は、ガス排気管８６に排気装置８７と排気バルブ８８とを備える。ガス排気管８６の先端側はチャンバー６内の熱処理空間６５に連通され、基端側は排気装置８７に接続される。排気装置８７を作動させつつ、排気バルブ８８を開放することによって、熱処理空間６５の雰囲気が排気される。排気装置８７としては、真空ポンプや熱処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。

【0031】

ガス供給部８０からチャンバー６への処理ガスの供給を行うことなく、排気部８５によってチャンバー６内の熱処理空間６５の雰囲気を排気すると、チャンバー６内を大気圧未満に減圧することができる。チャンバー６は、内部を減圧することが可能な耐圧構造とされており、石英の上側チャンバー窓６３および下側チャンバー窓６４の厚さは常圧仕様のフラッシュランプアニール装置の石英窓よりも厚い。

【0032】

また、熱処理装置１は、サセプター７０および昇降駆動部２０を備える。サセプター７０は、処理対象となる半導体ウェハーＷを載置して支持する。サセプター７０は、石英にて形成された略矩形の平板状部材である。サセプター７０の縦および横の長さは、処理対象となる半導体ウェハーＷの径よりも大きい（例えば、半導体ウェハーＷの径がφ４５０ｍｍであれば、サセプター７０の縦および横の長さは４５０ｍｍよりも大きい）。その一方、図２に示すように、サセプター７０の平面サイズはチャンバー６内の熱処理空間６５の平面サイズよりも小さい。

【0033】

図３は、サセプター７０の断面図である。図２および図３に示すように、サセプター７０の上面中央にはウェハーポケット７１が形設されている。ウェハーポケット７１は、円形の凹部であり、その径は半導体ウェハーＷの径よりも若干大きい。また、ウェハーポケット７１の周縁部はテーパ面とされている（図３）。

【0034】

ウェハーポケット７１の底面には支持ピン７２が立設されている。本実施形態においては、円形のウェハーポケット７１と同心円の周上に沿って３０°毎に計１２本の支持ピン７２が立設されている。１２本の支持ピン７２を配置した円の径（対向する支持ピン７２間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さい。それぞれの支持ピン７２は石英にて形成されている。なお、複数の支持ピン７２とサセプター７０とを一体に加工するようにしても良いし、別に形成した支持ピン７２をサセプター７０に溶着するようにしても良い。

【0035】

半導体ウェハーＷは、ウェハーポケット７１に立設された複数の支持ピン７２によって点接触にて支持されてサセプター７０に載置される。支持ピン７２の高さよりもウェハーポケット７１の深さの方が大きい。従って、支持ピン７２によって支持された半導体ウェハーＷの位置ずれはウェハーポケット７１周縁部のテーパ面によって防止される。

【0036】

また、サセプター７０には８個の貫通孔７３が穿設されている。それぞれの貫通孔７３は、サセプター７０を上下に貫通するように設けられている。８個の貫通孔７３のうちの４個はウェハーポケット７１の底面に設けられ、残る４個はウェハーポケット７１よりも外側に設けられている。貫通孔７３は、後述する受渡部１０の受け渡しピン１２が貫通するための孔である。

【0037】

本発明に係る熱処理装置１においては、サセプター７０が昇降駆動部２０によってチャンバー６内にて昇降される。昇降駆動部２０は、チャンバー６の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側にそれぞれ１個ずつ設けられている。すなわち、本実施形態では、２個の昇降駆動部２０によってサセプター７０を両持ちで支持して昇降させるのである。

【0038】

各昇降駆動部２０は、駆動モータ２１、支持板２２および支持軸２３を備える。支持板２２は、金属製の板であり、その先端部はサセプター７０の端部とボルトおよびナットによって締結されている。支持板２２の下面には支持軸２３が連結されている。駆動モータ２１は、支持軸２３を昇降させることによって、支持板２２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させる。駆動モータ２１が支持軸２３を昇降させる機構としては、例えば支持軸２３の下端に連結される部材に螺合するボールネジを駆動モータ２１が回転させるボールネジ機構などを用いることができる。駆動モータ２１としては、正確な位置決め制御が可能なパルスモータを用いるのが好ましい。また、サセプター７０の高さ位置を検出するために、駆動モータ２１にエンコーダを付設するのが好ましい。

【0039】

図１に示すように、昇降駆動部２０は、支持板２２の先端の一部を除いてチャンバー６のチャンバー側壁部６１よりも外側に設けられている。支持板２２は、チャンバー側壁部６１の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側に形成された開口部を貫通するように設けられている。熱処理空間６５の気密性を維持するために、支持板２２が貫通するチャンバー側壁部６１の両端開口部は筐体２４によって覆われており、その筐体２４の内側に昇降駆動部２０が収納されている。このため、熱処理装置１外部と熱処理空間６５とは雰囲気遮断されている。なお、昇降駆動部２０自体の発塵によって生じたパーティクルが熱処理空間６５に流入するのを防止するために、支持軸２３等を蛇腹によって覆っておくことが好ましい。

【0040】

本実施形態では、チャンバー６の（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側に設けられた２個の昇降駆動部２０の駆動モータ２１が同期して支持板２２を昇降させる。従って、サセプター７０は、チャンバー６内にて水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）のまま、２個の昇降駆動部２０によって鉛直方向に沿って昇降されることとなる。

【0041】

また、熱処理装置１は、サセプター７０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行うための受渡部１０をチャンバー６内に備える。図４は、受渡部１０の平面図である。受渡部１０は、２本のアーム１１を備える。それぞれのアーム１１には、２本の受け渡しピン１２が立設されている。よって、受渡部１０は計４本の受け渡しピン１２を有する。各アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対のアーム１１をサセプター７０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う受渡動作位置（図４の実線位置）とサセプター７０に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図４の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。水平移動機構１３は、チャンバー６の（−Ｘ）側に設けられている。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対のアーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。

【0042】

４本の受け渡しピン１２は、水平移動機構１３によって水平方向（ＸＹ平面内）にて移動されるが、鉛直方向に沿って昇降されることはない。すなわち、チャンバー６内における４本の受け渡しピン１２の高さ位置は固定されている。

【0043】

一対のアーム１１が閉じられて受渡動作位置に位置しているときに、昇降駆動部２０によってサセプター７０が下降すると、４本の受け渡しピン１２がウェハーポケット７１に穿設された貫通孔７３を通過し、受け渡しピン１２の上端がサセプター７０の上面から突き出る。このときに、サセプター７０のウェハーポケット７１に半導体ウェハーＷが保持されていると、その半導体ウェハーＷは４本の受け渡しピン１２によって突き上げられて支持される。また、サセプター７０の上面よりも突き出た４本の受け渡しピン１２に半導体ウェハーＷを支持した状態でサセプター７０が上昇すると、ウェハーポケット７１に当該半導体ウェハーＷが保持されることとなる。このようにして、４本の受け渡しピン１２とサセプター７０との間での半導体ウェハーＷの授受が行われる。

【0044】

一方、一対のアーム１１が開かれて退避位置に位置しているときに、昇降駆動部２０によってサセプター７０が下降すると、４本の受け渡しピン１２がウェハーポケット７１よりも外側に設けられた貫通孔７３を通過し、受け渡しピン１２の上端がサセプター７０の上面から突き出る。このときには、サセプター７０のウェハーポケット７１に半導体ウェハーＷが保持されていたとしても、その半導体ウェハーＷはサセプター７０に保持されたままである。

【0045】

図１に戻り、チャンバー６の上方に設けられたフラッシュ加熱部５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２と、を備えて構成される。また、フラッシュ加熱部５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。フラッシュ加熱部５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部５がチャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３が上側チャンバー窓６３と相対向することとなる。フラッシュランプＦＬはチャンバー６の上方からランプ光放射窓５３および上側チャンバー窓６３を介して熱処理空間６５にフラッシュ光を照射する。

【0046】

複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿って互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。

【0047】

キセノンフラッシュランプＦＬ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棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設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、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても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、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに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１００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、ハロゲンランプＨＬの如き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。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。

【0048】

また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。

【0049】

チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４は、筐体４１の内側に複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。ハロゲン加熱部４は、複数のハロゲンランプＨＬによってチャンバー６の下方から下側チャンバー窓６４を介して熱処理空間６５への光照射を行う。

【0050】

図５は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が水平方向に沿って互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。

【0051】

また、図５に示すように、上段、下段ともにサセプター７０に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。

【0052】

また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向と下段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向とが直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。

【0053】

ハロゲンランプＨＬ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。ガラス管の内部には、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）を微量導入した気体が封入されている。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ＨＬ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性を有する。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。

【0054】

また、本実施形態においては、チャンバー６の上側開口部を閉塞する石英窓である上側チャンバー窓６３の下面に減光部６８を形設するとともに、上側チャンバー窓６３の上面に光量調整部６９を設けている。すなわち、上側チャンバー窓６３のサセプター７０と対向する対向面に減光部６８を形設するとともに、その対向面と反対側の面に光量調整部６９を設けているのである。

【0055】

図６は、上側チャンバー窓６３に設けられた減光部６８および光量調整部６９を示す図である。図７は、上側チャンバー窓６３を下面側から見た平面図である。本実施形態の減光部６８は、微細な凹凸を有する粗面である。従って、上側チャンバー窓６３の下面のうち減光部６８が形設された領域は、いわゆる擦りガラス（または曇りガラス）状となる。

【0056】

図７に示すように、減光部６８は、上側チャンバー窓６３の下面の中央部に円形状に設けられる。減光部６８の円形領域の直径は半導体ウェハーＷの径よりも小さい。例えば、半導体ウェハーの径がφ３００ｍｍであれば、減光部６８の円形領域の直径は約２００ｍｍである。また、減光部６８の円形領域の中心軸は、サセプター７０に支持された半導体ウェハーＷの中心軸と一致する。よって、減光部６８は、サセプター７４に支持された半導体ウェハーＷの周縁部を除く中央側領域と対向することとなる。

【0057】

減光部６８は、擦りガラスを形成するための公知の種々の手法によって形成すれば良く、例えば図７に示す上側チャンバー窓６３の円形領域にサンドブラスト処理を施すことによって形成される。減光部６８の粗面の平均表面粗さは０．１μｍ以上１０μｍ以下である。

【0058】

このような微細な凹凸を有する粗面である減光部６８は光を散乱させる性質を有する。フラッシュランプＦＬから放射されて上側チャンバー窓６３に入射した光のうち減光部６８に到達した光は微細な凹凸を有する粗面によって散乱されることにより光量が減光されてチャンバー６内に出射されることとなる。すなわち、減光部６８は、フラッシュランプＦＬからチャンバー６内に照射される光を減光させる。

【0059】

一方、上側チャンバー窓６３の上面に設けられた光量調整部６９は不透明石英等で形成された遮光板である。不透明石英は微小な気泡を有する石英である。本実施形態にて光量調整部６９として使用される遮光板は、完全に光を遮断（透過率０％）するものではなく、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の波長域においてある程度の光を透過させる。光量調整部６９の透過率は、素材である不透明石英に含まれる気泡の含有率および光量調整部６９の板厚によって規定される。光量調整部６９の形状および大きさは特に限定されるものではないが、本実施形態では減光部６８よりも若干大きな円形とされる。光量調整部６９の中心軸は、サセプター７０に支持された半導体ウェハーＷの中心軸と一致する。よって、光量調整部６９も、サセプター７４に支持された半導体ウェハーＷの中央側領域と対向することとなる。光量調整部６９は、フラッシュランプＦＬから光量調整部６９を透過して上側チャンバー窓６３に入射する光の光量を調整する。その調整の程度は、光量調整部６９の透過率によって定まる。

【0060】

また、制御部３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１における処理が進行する。

【0061】

上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー側壁部６１には水冷管（図示省略）が設けられている。ハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部５は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓６３とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部５および上側チャンバー窓６３を冷却する。また、チャンバー６には、サセプター７０に支持された半導体ウェハーＷの温度を測定する温度センサー（例えば、非接触で温度測定する放射温度計）が設けられている。さらに、チャンバー６には、熱処理空間６５の圧力を測定する圧力センサーが設けられている。

【0062】

次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷは、ゲート絶縁膜として高誘電率膜が例えばＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)等の手法によって成膜された半導体基板である。成膜直後の高誘電率膜中には多数の欠陥が存在しているため、熱処理装置１によるフラッシュ光照射加熱処理（アニール）によって欠陥を消滅させる。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することにより進行する。

【0063】

まず、チャンバー６の搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介して高誘電率膜成膜後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。このときには、受渡部１０の一対のアーム１１が受渡動作位置に位置するとともに、サセプター７０が下降して４本の受け渡しピン１２がウェハーポケット７１に穿設された貫通孔７３を通過し、受け渡しピン１２の上端がサセプター７０の上面から突き出ている。

【0064】

搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷはサセプター７０のウェハーポケット７１の直上位置にまで進出して停止する。そして、搬送ロボットが下降することにより、半導体ウェハーＷが搬送ロボットから４本の受け渡しピン１２に渡されて載置される。このときには、受け渡しピン１２に載置された半導体ウェハーＷとアーム１１との間の高さ位置にサセプター７０が位置することとなる。

【0065】

半導体ウェハーＷが受け渡しピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、搬送開口部６６がゲートバルブによって閉鎖される。そして、昇降駆動部２０によってサセプター７０が受け渡しピン１２よりも上方に上昇することにより、受け渡しピン１２に載置されていた半導体ウェハーＷはサセプター７０に受け渡される。サセプター７０は、受け渡しピン１２から受け取った半導体ウェハーＷをウェハーポケット７１内に載置して支持する。半導体ウェハーＷは、高誘電率膜が形成された表面を上面としてサセプター７０に支持される。

【0066】

サセプター７０に半導体ウェハーＷが受け渡された後、一対のアーム１１は水平移動機構１３によって退避位置に移動する。また、ガス供給部８０および排気部８５によってチャンバー６内の雰囲気置換が行われる。具体的には、まず、ガス供給部８０からチャンバー６への処理ガスの供給を行うことなく、排気部８５によってチャンバー６内の熱処理空間６５の雰囲気を排気することにより、チャンバー６内を一旦大気圧未満にまで減圧する。続いて、排気部８５による排気を継続しつつ、ガス供給部８０からアンモニアと希釈ガスとしての窒素との混合ガスを処理ガスとして供給することにより、チャンバー６内の熱処理空間６５にアンモニア雰囲気を形成する。これにより、チャンバー６内の熱処理空間６５が大気雰囲気からアンモニア雰囲気へと置換される。チャンバー６内を一旦減圧してから処理ガスを供給することにより、置換効率を高めることができる。なお、半導体ウェハーＷの搬入にともなう外部雰囲気の流入を最小限に抑制すべく、搬送開口部６６を開放する前からチャンバー６内への窒素ガス供給を開始するようにしても良い。

【0067】

次に、制御部３が昇降駆動部２０を制御してサセプター７０を所定の熱処理位置に移動させる。この熱処理位置についてはさらに後述するが受け渡しピン１２の上端より下方であっても良い。本実施形態では、サセプター７０が半導体ウェハーＷを受け取った後に、一対のアーム１１が退避位置に移動しているため、サセプター７０が受け渡しピン１２の上端より下方にまで下降したとしても、４本の受け渡しピン１２はウェハーポケット７１よりも外側に設けられた貫通孔７３を通過することとなる。このとき、受け渡しピン１２がサセプター７０の上面よりも突き出ることとなるが、その受け渡しピン１２によって半導体ウェハーＷが突き上げられることは無く、半導体ウェハーＷはサセプター７０に保持された状態が維持される。

【0068】

半導体ウェハーＷを保持するサセプター７０が熱処理位置に到達して停止した後、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプター７０を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、受渡部１０の一対のアーム１１は、半導体ウェハーＷと重ならない退避位置に移動しているため、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の障害となることは無い。

【0069】

ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が図示省略の温度センサーによって測定されている。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、温度センサーによる測定結果に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御するのである。予備加熱温度Ｔ１は、３００℃以上６００℃以下であり、本実施形態では４５０℃である。

【0070】

半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、温度センサーによって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点で制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。

【0071】

このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階にて生じる半導体ウェハーＷの面内温度分布の不均一をある程度緩和することができる。

【0072】

半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点でフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬから閃光を照射することによるフラッシュ加熱処理を実行する。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。

【0073】

フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハー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、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに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ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。高誘電率膜が成膜された半導体ウェハーＷの表面にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することによって、高誘電率膜を含む半導体ウェハーＷの表面は瞬間的に処理温度Ｔ２にまで昇温して成膜後熱処理（ＰＤＡ）が実行される。フラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面が到達する最高温度（ピーク温度）である処理温度Ｔ２は６００℃以上１２００℃以下であり、本実施形態では１０００℃である。

【0074】

アンモニア雰囲気中にて半導体ウェハーＷの表面が処理温度Ｔ２にまで昇温して成膜後熱処理が実行されると、高誘電率膜の窒化が促進されるとともに、高誘電率膜中に存在していた点欠陥等の欠陥が消滅する。なお、フラッシュランプＦＬからの照射時間は０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の短時間であるため、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１から処理温度Ｔ２にまで昇温するのに要する時間も１秒未満の極めて短時間である。フラッシュ光照射後の半導体ウェハーＷの表面温度は処理温度Ｔ２からただちに急速に下降する。

【0075】

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。また、一対のアーム１１が水平移動機構１３によって退避位置から受渡動作位置に移動し、サセプター７０が下降する。サセプター７０は、上述した搬送ロボットから受け渡しピン１２に半導体ウェハーＷが渡されるときのサセプター７０の高さ位置にまで下降する。一対のアーム１１が受渡動作位置に位置した状態でサセプター７０が下降するため、４本の受け渡しピン１２はウェハーポケット７１に設けられた貫通孔７３を通過することとなる。その結果、サセプター７０に保持されていた半導体ウェハーＷは４本の受け渡しピン１２によってサセプター７０から突き上げられて支持される。

【0076】

その後、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、チャンバー６の搬送開口部６６が開放され、受け渡しピン１２に載置されている半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットによりチャンバー６から搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。なお、チャンバー６の搬送開口部６６を開放する前に、排気部８５によってチャンバー６内を再び大気圧未満にまで減圧してアンモニア雰囲気を排出した後に、ガス供給部８０からチャンバー６内に窒素ガスを供給して熱処理空間６５を復圧しておくのが好ましい。

【0077】

本実施形態においては、上側チャンバー窓６３の下面に減光部６８を形設するとともに、その上面に光量調整部６９を設けている。上記のフラッシュ加熱処理時に、フラッシュランプＦＬから放射されたフラッシュ光のうち光量調整部６９に到達した光は、光量調整部６９を透過するときに光量が減光されてから上側チャンバー窓６３に入射することとなる。また、上側チャンバー窓６３に入射した光のうち減光部６８に到達した光は、減光部６８を透過するときに光量が減光されて上側チャンバー窓６３から下方に向けて出射されることとなる。減光部６８および光量調整部６９は、いずれもサセプター７４に支持された半導体ウェハーＷの中央側領域と対向して設けられているため、減光部６８および光量調整部６９によってフラッシュ光の光量が減光された結果、半導体ウェハーＷの周縁部を除く中央側領域に照射されるフラッシュ光の光量が相対的に減光されることとなる。

【0078】

上述したように、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱時には、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向があり、フラッシュ加熱時に均一な照度でフラッシュ光を照射したとしても、到達表面温度は中央部よりも周縁部が低くなることがあった。本実施形態では、減光部６８および光量調整部６９によってフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷの中央側領域に照射されるフラッシュ光の光量を相対的に減光することにより、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの周縁部の表面温度と中央部の表面温度との温度差を低減して面内温度分布の均一性を向上させることができる。

【0079】

ところで、本実施形態の熱処理装置１のチャンバー６は減圧可能な耐圧構造とされており、石英の上側チャンバー窓６３および下側チャンバー窓６４の厚さは常圧仕様の従来のフラッシュランプアニール装置のものより厚い。上側チャンバー窓６３の厚さが厚くなると、図６に示すように、光量調整部６９の側方から上側チャンバー窓６３に入射したフラッシュ光が上側チャンバー窓６３の上面と下面との間で多重反射を繰り返してサセプター７４に支持された半導体ウェハーＷの中央側領域と対向する位置にまで到達することがある。このようなフラッシュ光がそのまま上側チャンバー窓６３の下面から半導体ウェハーＷに向けて出射されると、半導体ウェハーＷの中央側領域に照射されるフラッシュ光の減光が妨げられることとなり、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの表面温度の面内温度分布均一性を向上させることが阻害される。

【0080】

本実施形態においては、上側チャンバー窓６３の下面の中央部に減光部６８が設けられているため、光量調整部６９の側方から上側チャンバー窓６３に入射して多重反射を繰り返したフラッシュ光がサセプター７４に支持された半導体ウェハーＷの中央側領域と対向する位置にまで到達したとしても、そのようなフラッシュ光は減光部６８によって光量が減光されて出射されることとなる。その結果、半導体ウェハーＷの中央側領域に照射されるフラッシュ光の光量が確実に減光され、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布の均一性を向上させることができる。すなわち、上側チャンバー窓６３の下面に減光部６８を設けることにより、上側チャンバー窓６３の厚さにかかわらず、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布の均一性を向上させることができるのである。

【0081】

また、本実施形態においては、半導体ウェハーＷを支持するサセプター７０を昇降駆動部２０によって自在に昇降させることができ、半導体ウェハーＷの加熱処理に際しては昇降駆動部２０がサセプター７０を所定の熱処理位置に移動させている。サセプター７０の高さ位置に応じて、サセプター７０に支持された半導体ウェハーＷの表面上におけるフラッシュ光の減光領域（つまり、減光部６８の影となる領域）の大きさが異なる。サセプター７０の高さ位置が高くなるほど、サセプター７０に支持された半導体ウェハーＷが減光部６８に近づくため、半導体ウェハーＷの表面上における減光領域の大きさは大きくなる。逆に、サセプター７０の高さ位置が低くなるほど、サセプター７０に支持された半導体ウェハーＷが減光部６８から遠ざかるため、半導体ウェハーＷの表面上における減光領域の大きさは小さくなる。

【0082】

従って、減光部６８による減光領域の大きさが最適となる高さ位置に昇降駆動部２０がサセプター７０を移動させることにより、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの面内温度分布の均一性をさらに向上させることができる。そして、そのような最適なサセプター７０の高さ位置を上述した熱処理位置とすれば良い。一例として、予備加熱時に相対的な温度低下が認められる半導体ウェハーＷの周縁部を除く中央部と減光部６８による減光領域とが一致するサセプター７０の高さ位置を熱処理装置とするのが好ましい。

【0083】

上側チャンバー窓６３の下面に形設した減光部６８による減光と昇降駆動部２０によるサセプター７０の昇降とを組み合わせることにより、半導体ウェハーＷの表面上に照射されるフラッシュ光の光量を減光する減光領域の調整の自由度が高まり、容易に好適な減光領域の範囲を設定することができる。

【0084】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、上側チャンバー窓６３の下面に減光部６８を形設するとともに、上面に光量調整部６９を設けていたが、少なくとも下面の減光部６８が設けられていれば、光量調整部６９の側方から上側チャンバー窓６３に入射して多重反射を繰り返した後に半導体ウェハーＷの中央側領域に向かうフラッシュ光をも減光することができるため、光量調整部６９は必ずしも必須の要素ではない。もっとも、光量調整部６９を併せて設けておいた方がフラッシュランプＦＬから直接に半導体ウェハーＷの中央側領域に向かうフラッシュ光をより効果的に減光することができる。

【0085】

また、上記実施形態においては、減光部６８を微細な凹凸を有する粗面としていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュ光の光量を減光できる構成であれば良い。例えば、減光部６８としては、メッシュや有孔板であっても良いし、光量調整部６９と同様の不透明石英等の遮光板を上側チャンバー窓６３の下面に貼付するようにしても良い。

【0086】

また、逆に、上側チャンバー窓６３の上面に設けられた光量調整部６９を減光部６８と同様の粗面としても良い。減光部６８または光量調整部６９として、不透明石英等の遮光板を用いる場合には、遮光板を積層構造とするようにしても良い。遮光板を積層構造とすることにより、遮光板を透過する光の光量を自由に調整することができる。

【0087】

また、上記実施形態においては、減光部６８が形設される領域の全面が粗面とされていたが、当該領域の一部が粗面とされていても良い。図８は、減光部６８の他の例を示す図である。図８に示す例では、上側チャンバー窓６３の下面のうちの減光部１６８が設けられる領域に格子状に粗面が形成されている。すなわち、減光部１６８が設けられる領域の一部に粗面が形成されていても良い。このようにしても減光部１６８全体としては、減光部１６８を透過するフラッシュ光の光量を減光することができる。また、減光部１６８が設けられる領域のうちの粗面が形成される面積比率によって減光部１６８全体の減光率を調整することもできる。

【0088】

また、チャンバー６の下側開口部を閉塞する石英窓である下側チャンバー窓６４にも、上側チャンバー窓６３と同様の減光部６８を設けるようにしても良い。下側チャンバー窓６４の場合には、その上面に減光部６８を形設する。すなわち、上側チャンバー窓６３および下側チャンバー窓６４のいずれであっても、サセプター７０と対向する対向面に減光部６８を形設するのである。下側チャンバー窓６４の上面に減光部６８を設けることにより、予備加熱時に半導体ウェハーＷの中央側領域に照射される光の光量が減光され、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布の均一性を向上させることができる。

【0089】

また、上記実施形態においては、フラッシュ加熱部５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。

【符号の説明】

【0090】

１ 熱処理装置
３ 制御部
４ ハロゲン加熱部
５ フラッシュ加熱部
６ チャンバー
１０ 受渡部
１２ 受け渡しピン
２０ 昇降駆動部
６３ 上側チャンバー窓
６４ 下側チャンバー窓
６８ 減光部
６９ 光量調整部
７０ サセプター
７１ ウェハーポケット
８０ ガス供給部
８５ 排気部
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】