(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】
(24)【登録日】2023-06-29
(45)【発行日】2023-07-07
(54)【発明の名称】熱処理装置および熱処理装置の洗浄方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/26 20060101AFI20230630BHJP
H01L 21/265 20060101ALI20230630BHJP
H01L 21/205 20060101ALN20230630BHJP
【ＦＩ】
H01L21/26 G
H01L21/265 602B
H01L21/205
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019149433
(22)【出願日】2019-08-16
(65)【公開番号】P2021034416
(43)【公開日】2021-03-01
【審査請求日】2022-06-17
(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】布施 和彦
【審査官】鈴木 智之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－０８４７５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５０６６２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０５７５６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１１－５２６０７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０１１２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１７２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１８７７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５２７９７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２６
Ｈ０１Ｌ ２１／２６５
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
(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て前記基板を保持するサセプタと、
前記チャンバー内に光を照射して前記サセプタに保持された前記基板を加熱する連続点灯ランプと、
前記チャンバー内に紫外光を含む光を照射する紫外光ランプと、
前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給する気体供給部と、
を備え、
前記基板の処理が終了した前記チャンバー内をオゾンを含む雰囲気としつつ、前記サセプタにダミー基板を保持した状態にて前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射して前記ダミー基板の表面で紫外光を反射させて前記チャンバーの内壁面に到達させ、
前記連続点灯ランプによって前記オゾンを含む雰囲気を加熱した状態で前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射す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、前記気体供給部は、前記チャンバー内にオゾンと酸素との混合気体を供給し、
前記チャンバー内をオゾンと酸素とを含む雰囲気としつつ前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射することを特徴とする熱処理装置。
【請求項3】
請求項１記載の熱処理装置において、前記基板の処理を行うときに使用する熱処理レシピと前記ダミー基板を用いた紫外光照射処理に使用する処理レシピとは同じであ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、前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気部をさらに備え、
前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射した後に前記排気部が前記チャンバー内から雰囲気を排気す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、前記気体供給部は、前記サセプタよりも上方の給気位置から前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給し、
前記排気部は、前記サセプタと前記給気位置との間の高さ位置から雰囲気を排気す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、前記紫外光ランプはフラッシュ光を照射するフラッシュランプであることを特徴とする熱処理装置。
【請求項7】
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の洗浄方法であって、チャンバー内にてサセプタに保持した基板に光を照射して前記基板を加熱する処理工程と、
前記基板の処理が終了した前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給する気体供給工程と、
前記チャンバー内をオゾンを含む雰囲気としつつ前記チャンバー内に紫外光ランプから紫外光を含む光を照射する紫外光照射工程と、
を備え、
連続点灯ランプから前記チャンバー内に光照射を行って前記オゾンを含む雰囲気を加熱した状態で前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射し、
前記紫外光照射工程では、前記チャンバー内にて前記サセプタにダミー基板を保持した状態にて前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射して前記ダミー基板の表面で紫外光を反射させて前記チャンバーの内壁面に到達させることを特徴とする熱処理装置の洗浄方法。
【請求項8】
請求項７記載の熱処理装置の洗浄方法において、前記気体供給工程では、前記チャンバー内にオゾンと酸素との混合気体を供給し、
前記紫外光照射工程では、前記チャンバー内をオゾンと酸素とを含む雰囲気としつつ前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射することを特徴とする熱処理装置の洗浄方法。
【請求項9】
請求項７記載の熱処理装置の洗浄方法において、前記処理工程にて前記基板の処理を行うときに使用する熱処理レシピと前記紫外光照射工程にて前記ダミー基板の処理を行うときに使用する処理レシピとは同じであることを特徴とする熱処理装置の洗浄方法。
【請求項10】
請求項７から請求項９のいずれかに記載の熱処理装置の洗浄方法において、前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射した後に前記チャンバー内から雰囲気を排気する排気工程をさらに備えることを特徴とする熱処理装置の洗浄方法。
【請求項11】
請求項１０記載の熱処理装置の洗浄方法において、前記気体供給工程では、前記サセプタよりも上方の給気位置から前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給し、
前記排気工程では、前記サセプタと前記給気位置との間の高さ位置から雰囲気を排気することを特徴とする熱処理装置の洗浄方法。
【請求項12】
請求項７から請求項１１のいずれかに記載の熱処理装置の洗浄方法において、前記紫外光ランプはフラッシュ光を照射するフラッシュランプであることを特徴とする熱処理装置の洗浄方法。
【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およびその熱処理装置の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱する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、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。
【0003】
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。
【0004】
このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、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】
フラッシュランプアニール装置は、上記のような打ち込まれた不純物の活性化のみならず、他の用途への応用も試みられている。例えば、特許文献１には、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）等のドーパントを含んだ二酸化ケイ素の膜を半導体ウェハーの表面に成膜し、ハロゲンランプからの光照射によって半導体ウェハーの表面にドーパントを拡散させた後、フラッシュ光照射によってドーパントを活性化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１８－８２１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示されるような技術において、ドーパントを含んだ膜を加熱したときに、外方拡散によって当該膜からドーパントが放出されてチャンバーの内壁面を汚染することがある。また、半導体ウェハーに成膜された膜の種類によっては、加熱時に昇華物が発生してチャンバーの内壁面を汚染することもある。このため、半導体デバイスを量産するフラッシュランプアニール装置においては、少なくとも１ヶ月に１回以上、チャンバーを開放してのクリーニングが実施されている。取り扱う半導体ウェハーの種類によっては、１週に１回以上チャンバーのクリーニングが必要になる場合もある。
【0008】
チャンバーを開放してクリーニングを行うときには、当然に装置を停止しなければならない。よってチャンバーを開放してのクリーニング処理は、装置の稼働率を低下させるとともに、生産コスト増大の要因ともなるのである。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバー内の汚染を容易に清掃することができる熱処理装置および熱処理装置の洗浄方法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】
【0010】
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て前記基板を保持するサセプタと、前記チャンバー内に光を照射して前記サセプタに保持された前記基板を加熱する連続点灯ランプと、前記チャンバー内に紫外光を含む光を照射する紫外光ランプと、前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給する気体供給部と、を備え、前記基板の処理が終了した前記チャンバー内をオゾンを含む雰囲気としつつ、前記サセプタにダミー基板を保持した状態にて前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射して前記ダミー基板の表面で紫外光を反射させて前記チャンバーの内壁面に到達させ、前記連続点灯ランプによって前記オゾンを含む雰囲気を加熱した状態で前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射することを特徴とする。
【0011】
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、前記気体供給部は、前記チャンバー内にオゾンと酸素との混合気体を供給し、前記チャンバー内をオゾンと酸素とを含む雰囲気としつつ前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射することを特徴とする。
【0014】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記基板の処理を行うときに使用する熱処理レシピと前記ダミー基板を用いた紫外光照射処理に使用する処理レシピとは同じであることを特徴とする。
【0016】
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、前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気部をさらに備え、前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射した後に前記排気部が前記チャンバー内から雰囲気を排気することを特徴とする。
【0017】
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、前記気体供給部は、前記サセプタよりも上方の給気位置から前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給し、前記排気部は、前記サセプタと前記給気位置との間の高さ位置から雰囲気を排気することを特徴とする。
【0018】
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、前記紫外光ランプはフラッシュ光を照射するフラッシュランプであることを特徴とする。
【0019】
また、請求項７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の洗浄方法において、チャンバー内にてサセプタに保持した基板に光を照射して前記基板を加熱する処理工程と、前記基板の処理が終了した前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給する気体供給工程と、前記チャンバー内をオゾンを含む雰囲気としつつ前記チャンバー内に紫外光ランプから紫外光を含む光を照射する紫外光照射工程と、を備え、連続点灯ランプから前記チャンバー内に光照射を行って前記オゾンを含む雰囲気を加熱した状態で前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射し、前記紫外光照射工程では、前記チャンバー内にて前記サセプタにダミー基板を保持した状態にて前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射して前記ダミー基板の表面で紫外光を反射させて前記チャンバーの内壁面に到達させることを特徴とする。
【0020】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る熱処理装置の洗浄方法において、前記気体供給工程では、前記チャンバー内にオゾンと酸素との混合気体を供給し、前記紫外光照射工程では、前記チャンバー内をオゾンと酸素とを含む雰囲気としつつ前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射することを特徴とする。
【0023】
また、請求項９の発明は、請求項７の発明に係る熱処理装置の洗浄方法において、前記処理工程にて前記基板の処理を行うときに使用する熱処理レシピと前記紫外光照射工程にて前記ダミー基板の処理を行うときに使用する処理レシピとは同じであることを特徴とする。
【0025】
また、請求項１０の発明は、請求項７から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置の洗浄方法において、前記紫外光ランプから紫外光を含む光を照射した後に前記チャンバー内から雰囲気を排気する排気工程をさらに備えることを特徴とする。
【0026】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る熱処理装置の洗浄方法において、前記気体供給工程では、前記サセプタよりも上方の給気位置から前記チャンバー内にオゾンを含む気体を供給し、前記排気工程では、前記サセプタと前記給気位置との間の高さ位置から雰囲気を排気することを特徴とする。
【0027】
また、請求項１２の発明は、請求項７から請求項１１のいずれかの発明に係る熱処理装置の洗浄方法において、前記紫外光ランプはフラッシュ光を照射するフラッシュランプであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0028】
請求項１から請求項６の発明によれば、基板の処理が終了したチャンバー内をオゾンを含む雰囲気としつつ紫外光ランプから紫外光を含む光を照射するため、オゾンおよび紫外光の作用によりチャンバー内の汚染物質を分解除去することができ、チャンバー内の汚染を容易に清掃することができる。また、連続点灯ランプによってオゾンを含む雰囲気を加熱した状態で紫外光ランプから紫外光を含む光を照射するため、汚染物質の分解除去をより促進することができる。
【0030】
特に、請求項３の発明によれば、基板の処理を行うときに使用する熱処理レシピと前記ダミー基板を用いた紫外光照射処理に使用する処理レシピとは同じであるため、ダミー基板を用いた処理を行っているときに直ぐに基板の処理を開始することができる。
【0031】
特に、請求項４の発明によれば、紫外光ランプから紫外光を含む光を照射した後に排気部がチャンバー内から雰囲気を排気するため、汚染物質が分解して生成された物質をチャンバー外に排出することができる。
【0032】
請求項７から請求項１２の発明によれば、基板の処理が終了したチャンバー内をオゾンを含む雰囲気としつつチャンバー内に紫外光ランプから紫外光を含む光を照射するため、オゾンおよび紫外光の作用によりチャンバー内の汚染物質を分解除去することができ、チャンバー内の汚染を容易に清掃することができる。また、連続点灯ランプからチャンバー内に光照射を行ってオゾンを含む雰囲気を加熱した状態で紫外光ランプから紫外光を含む光を照射するため、汚染物質の分解除去をより促進することができる。
【0034】
特に、請求項９の発明によれば、処理工程にて基板の処理を行うときに使用する熱処理レシピと紫外光照射工程にてダミー基板の処理を行うときに使用する処理レシピとは同じであるため、ダミー基板を用いた処理を行っているときに直ぐに基板の処理を開始することができる。
【0035】
特に、請求項１０の発明によれば、紫外光ランプから紫外光を含む光を照射した後にチャンバー内から雰囲気を排気するため、汚染物質が分解して生成された物質をチャンバー外に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【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】保持部の全体外観を示す斜視図である。
【図3】サセプタの平面図である。
【図4】サセプタの断面図である。
【図5】移載機構の平面図である。
【図6】移載機構の側面図である。
【図7】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図8】チャンバーの洗浄処理の手順を示すフローチャートである。
【図9】熱処理装置の他の構成例を示す図である。
【図10】紫外光ランプの配置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
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。
【0038】
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。図１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。なお、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。
【0039】
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、チャンバー６の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と装置外部との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。さらに、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。
【0040】
チャンバー６は、筒状のチャンバー側部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円板形状部材であり、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円板形状部材であり、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。
【0041】
また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。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、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９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。
【0042】
チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。チャンバー側部６１および反射リング６８，６９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。
【0043】
また、チャンバー側部６１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、ゲートバルブ１８５によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は凹部６２の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間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１８５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。
【0044】
さらに、チャンバー側部６１には、貫通孔６１ａが穿設されている。チャンバー側部６１の外壁面の貫通孔６１ａが設けられている部位には放射温度計２０が取り付けられている。貫通孔６１ａは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を放射温度計２０に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａは、その貫通方向の軸がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。貫通孔６１ａの熱処理空間６５に臨む側の端部には、放射温度計２０が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓２１が装着されている。
【0045】
また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガスを供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。ガス供給管８３は処理ガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中にはバルブ８４が介挿されている。バルブ８４が開放されると、処理ガス供給源８５から緩衝空間８２に処理ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。処理ガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）等の反応性ガス、或いはそれらを混合した混合ガスを用いることができる（本実施形態では窒素ガス）。また、処理ガス供給源８５からクリーニングガスとして、オゾン（Ｏ３）、酸素（Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、塩素（ＣＬ２）等を送給してガス供給孔８１からチャンバー６内に供給することもできる。
【0046】
一方、チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気部１９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、チャンバー６の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。
【0047】
排気部１９０は真空ポンプを含む。ガス供給孔８１からガス供給を行うことなく、排気部１９０を作動させて熱処理空間６５の気体を排気することにより、チャンバー６内を大気圧未満に減圧することができる。また、排気部１９０の真空ポンプとガス排気管８８とは、例えば管径の異なる３本のバイパスラインによって接続されており、それらのいずれを開放するかによってチャンバー６からの排気流量および排気速度を変化させることができる。
【0048】
図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。
【0049】
基台リング７１は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構１０の移載アーム１１と基台リング７１との干渉を防ぐために設けられている。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図１参照）。基台リング７１の上面に、その円環形状の周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。
【0050】
サセプタ７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。図３は、サセプタ７４の平面図である。また、図４は、サセプタ７４の断面図である。サセプタ７４は、保持プレート７５、ガイドリング７６および複数の基板支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート７５の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート７５は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。
【0051】
保持プレート７５の上面周縁部にガイドリング７６が設置されている。ガイドリング７６は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーＷの直径がφ３００ｍｍの場合、ガイドリング７６の内径はφ３２０ｍｍである。ガイドリング７６の内周は、保持プレート７５から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング７６は、保持プレート７５と同様の石英にて形成される。ガイドリング７６は、保持プレート７５の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート７５に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート７５とガイドリング７６とを一体の部材として加工するようにしても良い。
【0052】
保持プレート７５の上面のうちガイドリング７６よりも内側の領域が半導体ウェハーＷを保持する平面状の保持面７５ａとされる。保持プレート７５の保持面７５ａには、複数の基板支持ピン７７が立設されている。本実施形態においては、保持面７５ａの外周円（ガイドリング７６の内周円）と同心円の周上に沿って３０°毎に計１２個の基板支持ピン７７が立設されている。１２個の基板支持ピン７７を配置した円の径（対向する基板支持ピン７７間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、半導体ウェハーＷの径がφ３００ｍｍであればφ２７０ｍｍ～φ２８０ｍｍ（本実施形態ではφ２７０ｍｍ）である。それぞれの基板支持ピン７７は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン７７は、保持プレート７５の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート７５と一体に加工するようにしても良い。
【0053】
図２に戻り、基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプタ７４の保持プレート７５の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されている。このような保持部７の基台リング７１がチャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７がチャンバー６に装着される。保持部７がチャンバー６に装着された状態においては、サセプタ７４の保持プレート７５は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。すなわち、保持プレート７５の保持面７５ａは水平面となる。
【0054】
チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー６に装着された保持部７のサセプタ７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーＷは保持プレート７５上に立設された１２個の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。より厳密には、１２個の基板支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。１２個の基板支持ピン７７の高さ（基板支持ピン７７の上端から保持プレート７５の保持面７５ａまでの距離）は均一であるため、１２個の基板支持ピン７７によって半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持することができる。
【0055】
また、半導体ウェハーＷは複数の基板支持ピン７７によって保持プレート７５の保持面７５ａから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン７７の高さよりもガイドリング７６の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれはガイドリング７６によって防止される。
【0056】
また、図２および図３に示すように、サセプタ７４の保持プレート７５には、上下に貫通して開口部７８が形成されている。開口部７８は、放射温度計２０が半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。すなわち、放射温度計２０が開口部７８およびチャンバー側部６１の貫通孔６１ａに装着された透明窓２１を介して半導体ウェハーＷの下面から放射された光を受光して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。さらに、サセプタ７４の保持プレート７５には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。
【0057】
図５は、移載機構１０の平面図である。また、図６は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。移載アーム１１およびリフトピン１２は石英にて形成されている。各移載アーム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、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７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５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としては、個別のモータによって各移載アーム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移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。
【0058】
また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプタ７４に穿設された貫通孔７９（図２，３参照）を通過し、リフトピン１２の上端がサセプタ７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー６の外部に排出されるように構成されている。
【0059】
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。
【0060】
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保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）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。複数のフラッシュランプＦＬが配列される領域は半導体ウェハーＷの平面サイズよりも大きい。
【0061】
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円筒形状のガラス管（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。
【0062】
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。
【0063】
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への光照射を行って半導体ウェハーＷを加熱する。
【0064】
図７は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。４０本のハロゲンランプＨＬは上下２段に分けて配置されている。保持部７に近い上段に２０本のハロゲンランプＨＬが配設されるとともに、上段よりも保持部７から遠い下段にも２０本のハロゲンランプ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保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）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。
【0065】
また、図７に示すように、上段、下段ともに保持部７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。
【0066】
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、上段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向と下段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向とが互いに直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
【0067】
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。
【0068】
また、ハロゲン加熱部４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図１）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
【0069】
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。
【0070】
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６の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、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。
【0071】
次に、熱処理装置１における処理動作について説明する。ここではまず、製品となる通常の半導体ウェハー（プロダクトウェハー）Ｗに対する熱処理動作について説明した後、熱処理装置１のチャンバー６の洗浄処理について説明する。以下に説明する半導体ウェハーＷ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。
【0072】
まず、半導体ウェハーＷの処理に先立って給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９が開放されてチャンバー６内に対する給排気が開始される。バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。また、バルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６からチャンバー６内の気体が排気される。これにより、チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。
【0073】
続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部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を介して処理対象となる半導体ウェハー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、半導体ウェハーＷの搬入にともなって装置外部の雰囲気を巻き込むおそれがあるが、チャンバー６には窒素ガスが供給され続けているため、搬送開口部６６から窒素ガスが流出して、そのような外部雰囲気の巻き込みを最小限に抑制することができる。
【0074】
搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通ってサセプタ７４の保持プレート７５の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。このとき、リフトピン１２は基板支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。
【0075】
半導体ウェハーＷがリフトピン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、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプタ７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７５上に立設された複数の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、成膜処理のなされた表面を上面として保持部７に保持される。複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）と保持プレート７５の保持面７５ａとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。
【0076】
半導体ウェハーＷが石英にて形成された保持部７のサセプタ７４によって水平姿勢にて下方より保持された後、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７４を透過して半導体ウェハーＷの下面に照射される。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、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。
【0077】
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の温度は放射温度計２０によって測定される。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、放射温度計２０による測定値に基づいて、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。
【0078】
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、放射温度計２０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に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を調整し、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。
【0079】
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に均一に昇温している。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、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一なものとすることができる。
【0080】
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がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。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。
【0081】
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。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃以上の処理温度Ｔ２まで上昇した後、急速に下降する。
【0082】
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。降温中の半導体ウェハーＷの温度は放射温度計２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、放射温度計２０の測定結果より半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプタ７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプタ７４から受け取る。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された半導体ウェハー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、半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。
【0083】
表面に膜が形成された半導体ウェハーＷが予備加熱された後にフラッシュ加熱されると、昇温した膜からの外方拡散によってドーパント等が熱処理空間６５に放出されることがある。また、膜の種類によっては、昇温した膜から昇華物が発生することもある。これらの膜由来の物質（主に炭素系の物質）は冷却されているチャンバー６の内壁面に付着してチャンバー６を汚染することとなる。そこで、本実施形態では、以下のようにして熱処理装置１のチャンバー６の洗浄処理を行っている。
【0084】
図８は、チャンバー６の洗浄処理の手順を示すフローチャートである。上述したような半導体ウェハーＷの処理が例えば２５枚のプロダクトウェハーについて終了（ステップＳ１）した後、熱処理装置１は待機状態となり、チャンバー６内にダミーウェハーが搬入される（ステップＳ２）。ダミーウェハーは、製品となる半導体ウェハーＷと同様の円板形状のシリコンウェハーであり、半導体ウェハーＷと同様のサイズおよび形状を有する。但し、ダミーウェハーには、パターン形成や成膜処理はなされていない。すなわち、ダミーウェハーはいわゆるシリコンのベアウェハーである。ダミーウェハーのチャンバー６への搬入動作は、上述した半導体ウェハーＷの搬入動作と同じである。
【0085】
ダミーウェハーがチャンバー６内に搬入されてサセプタ７４に保持され、搬送開口部６６がゲートバルブ１８５によって閉鎖された後、チャンバー６内にオゾンを含む雰囲気が形成される（ステップＳ３）。本実施形態においては、チャンバー６内にオゾンと酸素との混合雰囲気が形成される。具体的には、処理ガス供給源８５からオゾンと酸素との混合ガスが送給され、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に当該混合ガスがクリーニングガスとして供給される。ガス排気孔８６からチャンバー６内の気体を排気しつつ、ガス供給孔８１からクリーニングガスを供給することにより、チャンバー６内はオゾンと酸素との混合雰囲気に置換される。
【0086】
チャンバー６内にオゾンと酸素との混合雰囲気が形成された後、ハロゲン加熱部４のハロゲンランプＨＬが点灯する（ステップＳ４）。サセプタ７４にはダミーウェハーが保持されているため、ハロゲンランプＨＬから出射された光は下側チャンバー窓６４およびサセプタ７４を透過してダミーウェハーの下面に照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによってダミーウェハーが加熱されて昇温する。そして、昇温したダミーウェハーからの熱伝導によってチャンバー６内のオゾンと酸素との混合雰囲気も加熱される。
【0087】
ハロゲンランプＨＬからの光照射によってチャンバー６内の雰囲気温度が所定温度に到達した後、チャンバー６内にオゾンを含む雰囲気が形成された状態でフラッシュランプＦＬが発光して熱処理空間６５にフラッシュ光が照射される（ステップＳ５）。フラッシュ光の照射時間は、０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下である。フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光の分光分布は紫外域から近赤外域にまでおよぶ。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紫外光を含む光である。なお、フラッシュ光に紫外光が十分含まれるように、フラッシュランプＦＬのランプ管の材質は紫外光を積極的に透過するものとしておくのが好ましい。
【0088】
チャンバー６内に形成されたオゾンと酸素との混合雰囲気に紫外光を含むフラッシュ光が照射されると、波長１８５ｎｍ程度の紫外光によって酸素分子が分解されるとともに、チャンバー６の壁面に付着した汚染物質も分解される。酸素分子が分解されることによって生成された酸素原子は他の酸素分子と結合してオゾンが生成される。また、波長２５４ｎｍ程度の紫外光によってオゾンが分解されて活性酸素が生成される。その活性酸素と汚染物質とが反応して一酸化炭素（ＣＯ）または二酸化炭素（ＣＯ２）となることにより、チャンバー６の内壁面から汚染物質が除去されることとなる。このようにしてチャンバー６の内壁面が洗浄される。このときに、ハロゲンランプＨＬからの光照射によってチャンバー６内のオゾンと酸素との混合雰囲気を加熱しておくことにより、汚染物質の分解除去がより促進されることとなる。
【0089】
フラッシュ光照射が終了した後、ハロゲンランプＨＬも消灯する。その後、チャンバー６内に気体供給を行うことなく、ガス排気孔８６からチャンバー６内の雰囲気を排気することによってチャンバー６内を大気圧未満に減圧する（ステップＳ６）。これにより、オゾンを含む雰囲気と汚染物質とが反応して生成された一酸化炭素および二酸化炭素がチャンバー６内から排出される。
【0090】
チャンバー６内が所定圧にまで減圧された後、ガス供給孔８１からチャンバー６内に窒素ガスが供給されてチャンバー６内が大気圧にまで復圧される（ステップＳ７）。このときには、チャンバー６内からの排気は継続されていても良いし、停止されていても良い。
【0091】
チャンバー６内が窒素ガスによって復圧された後、チャンバー６からダミーウェハーが搬出される（ステップＳ８）。ダミーウェハーのチャンバー６からの搬出動作は、上述した半導体ウェハーＷの搬出動作と同じである。１枚のダミーウェハーを用いた洗浄処理が終了した後に、新たなダミーウェハーを用いて上述と同様の洗浄処理を行うようにしてもい良い。すなわち、複数枚（例えば５枚）のダミーウェハーについてステップＳ２～ステップＳ８の処理を繰り返すようにしても良い。
【0092】
本実施形態においては、半導体ウェハーＷの処理が終了した後、チャンバー６内にオゾンを含む雰囲気を形成した状態にてフラッシュランプＦＬから紫外光を含むフラッシュ光を照射している。チャンバー６内をオゾンを含む雰囲気としつつチャンバー６内に紫外光を含むフラッシュ光を照射することにより、チャンバー６の内壁面に付着した汚染物質を分解除去することができる。すなわち、チャンバー６内にオゾンを含むクリーニングガスを供給してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射するだけで、チャンバー６内の汚染を容易に効率良く清掃することができるのである。その結果、チャンバー６のクリーニングを行うためのメンテナンス回数を削減することができ、熱処理装置１の停止時間を短くして熱処理装置１の稼働率低下を抑制することができる。また、メンテナンス時には、チャンバー６内の汚染に由来するパーティクルが少ないため、熱処理装置１の立ち上げ時間を短縮することができる。
【0093】
また、フラッシュ光を照射する前に、ハロゲンランプＨＬからの光照射によってチャンバー６内の雰囲気を加熱しているため、オゾン等が活性化されて汚染物質の分解除去をより促進することができる。
【0094】
また、本実施形態においては、ダミーウェハーを用いてチャンバー６の洗浄処理を行っている。すなわち、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温したダミーウェハーからの熱伝導によってチャンバー６内の雰囲気を加熱している。昇温したダミーウェハーは、サセプタ７４をも予熱することとなる。従って、ダミーウェハーを用いた洗浄処理の途中であっても、任意のタイミングでプロダクトウェハーの処理を再開することも可能である。また、サセプタ７４にダミーウェハーが保持されていることにより、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光がダミーウェハーの表面で反射されてチャンバー６の内壁面に到達して汚染物質の分解効率を高めることができる。
【0095】
また、ダミーウェハーを用いてのチャンバー６の洗浄処理時には、ハロゲンランプＨＬによる加熱とフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射とを行っており、これはプロダクトウェハーに対する熱処理内容と同じである。具体的には、プロダクトウェハーに対する熱処理を行うときに使用する熱処理レシピとダミーウェハーに対する光照射処理を行うときに使用する処理レシピとは同じである。熱処理レシピとは、熱処理のプロセスシーケンスおよび熱処理に係る各種構成部（例えば、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬ）の制御パラメータ（例えば、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬの出力値等）を記述したプログラムである。プロダクトウェハーに対する熱処理を行うときに使用する熱処理レシピと同じ処理レシピを用いてダミーウェハーに対する光照射処理を行っているため、チャンバー６の洗浄処理を行っているときにも直ぐにプロダクトウェハーの処理を開始することができる。
【0096】
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、ダミーウェハーを使用してチャンバー６の洗浄処理を行っていたが、これに限定されるものではなく、ダミーウェハーを使用することなくチャンバー６の洗浄処理を行うようにしても良い。具体的には、チャンバー６にダミーウェハーを搬入することなく、チャンバー６内にいかなる基板も存在しない状態（ダミーウェハーもプロダクトウェハーも存在しない状態）にてチャンバー６内にオゾンを含むクリーニングガスを供給し続け、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。この場合、フラッシュランプＦＬからは例えば１分間隔でフラッシュ光照射を繰り返す。また、併せてハロゲンランプＨＬからの光照射も継続して行って、チャンバー６内のオゾンを含む雰囲気を直接加熱するようにしても良い。このようにしても、上記実施形態と同様に、フラッシュ光に含まれる紫外光によってオゾンが分解されて活性酸素が生成され、その活性酸素と汚染物質とが反応することにより、チャンバー６の内壁面から汚染物質が分解除去される。また、ダミーウェハーを使用することなくチャンバー６の洗浄処理を行うようにすれば、ダミーウェハーを消費するコストを削減することができる。もっとも、上記実施形態のように、ダミーウェハーを使用してチャンバー６の洗浄処理を行うようにすれば、ダミーウェハーを介してチャンバー６内の雰囲気を効率良く加熱することができる。さらには、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光がダミーウェハーの表面で反射されてチャンバー６の内壁面に到達するため、汚染物質の分解効率が高まる。
【0097】
また、フラッシュ光照射後のチャンバー６からの排気はサセプタ７４よりも上方の空間から行うようにしても良い。図９は、熱処理装置１の他の構成例を示す図である。同図において、上記実施形態と同一の要素については図１と同様の符号を付している。ガス供給孔８１は、サセプタ７４よりも上方の給気位置に設けられている。従って、オゾンを含むクリーニングガスはサセプタ７４よりも上方の給気位置からチャンバー６内に供給される。ガス排気孔２８１は、サセプタ７４と当該給気位置との間の高さ位置において、チャンバー６の内壁面に形設されている。ガス排気孔２８１は、ガス排気管２８８によって排気部２９０と接続されている。ガス排気管２８８の経路途中にはバルブ２８９が介挿されている。排気部２９０を作動させつつバルブ２８９を開放することにより、サセプタ７４と上記給気位置との間の高さ位置に設けられたガス排気孔２８１からチャンバー６内の雰囲気を排気することができる。
【0098】
一般的には各種膜は半導体ウェハーＷの表面に形成されているため、加熱処理によって膜から放出された汚染物質は半導体ウェハーＷよりも上方、つまりサセプタ７４よりも上方のチャンバー６の内壁面に付着しやすい。よって、汚染物質が分解して生成された一酸化炭素または二酸化炭素は、サセプタ７４よりも上方の空間に滞留しやすい。サセプタ７４と上記給気位置との間の高さ位置からチャンバー６内の雰囲気を排気するようにすれば、汚染物質が分解して生成された一酸化炭素または二酸化炭素を効率良くチャンバー６外に排出できるとともに、半導体ウェハーＷの加熱処理時の排気経路であるガス排気管８８が汚れるのを防止することができる。
【0099】
図９の構成においては、複数のガス供給孔８１からチャンバー６内にトルネード状にオゾンを含むクリーニングガスを供給するとともに、複数のガス排気孔２８１からチャンバー６内の雰囲気をトルネード状に排気するようにしても良い。このようにすれば、常に新たなクリーニングガスがチャンバー６の内壁面に供給されるとともに、汚染物質が分解して生成された一酸化炭素または二酸化炭素を滞留無くチャンバー６から排気することができる。
【0100】
また、上記実施形態においては、フラッシュ光に含まれる紫外光を利用して洗浄処理を行っていたが、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬとは別に専用の紫外光ランプを設けるようにしても良い。図１０は、紫外光ランプの配置の一例を示す図である。図１０の例では、フラッシュ加熱部５にて配列された隣り合うフラッシュランプＦＬの間に専用の紫外光ランプＵＬが設けられている。図８のステップＳ５に代えて、紫外光ランプＵＬからチャンバー６内に紫外光を照射する。このようにしても、紫外光ランプＵＬから照射された紫外光によってオゾンが分解されて活性酸素が生成され、その活性酸素と汚染物質とが反応することにより、チャンバー６の内壁面から汚染物質が分解除去される。図１０の例では、フラッシュランプＦＬの間に紫外光ランプＵＬを配置していたが、隣り合うハロゲンランプＨＬの間に紫外光ランプＵＬを配置するようにしても良い。なお、紫外光ランプＵＬは、プロダクトウェハーの処理時には使用しない。
【0101】
また、チャンバー６の洗浄処理に際して、ハロゲンランプＨＬからの光照射は必ずしも必要ではない。ハロゲンランプＨＬからの光照射を行わなくても、チャンバー６内をオゾンを含む雰囲気としつつ紫外光を含む光を照射することによって、チャンバー６の内壁面に付着した汚染物質を分解除去することができる。
【0102】
また、上記実施形態においては、チャンバー６内にオゾンと酸素との混合雰囲気を形成していたが、これをオゾンのみの雰囲気としても良い。但し、純オゾンの雰囲気は取り扱いが困難であるため、上記実施形態のようにオゾンと酸素との混合雰囲気とした方が容易である。また、オゾンに代えて三フッ化窒素、三フッ化塩素、塩素等のフッ素系や塩素系のエッチングガスを含む雰囲気をチャンバー６内に形成するようにしても良い。
【0103】
また、制御部３のソフトウェアの設定により、プロダクトウェハーの処理を行わない適宜のタイミングで上記実施形態の洗浄処理を実行するようなシーケンスを組むようにしても良い。例えば、プロダクトウェハーを１０００枚処理する毎に洗浄処理を２時間実行するようなシーケンスとしても良いし、１０日おきに洗浄処理を２時間実行するようなシーケンスとしても良い。
【0104】
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。
【0105】
また、上記実施形態においては、１秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプＨＬを用いて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプＨＬに代えて放電型のアークランプ（例えば、キセノンアークランプ）を連続点灯ランプとして用いて予備加熱を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【0106】
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
７ 保持部
１０ 移載機構
６５ 熱処理空間
７４ サセプタ
７５ 保持プレート
７７ 基板支持ピン
８１ ガス供給孔
８６，２８１ ガス排気孔
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
ＵＬ 紫外光ランプ
Ｗ 半導体ウェハー
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
７ 保持部
１０ 移載機構
６５ 熱処理空間
７４ サセプタ
７５ 保持プレート
７７ 基板支持ピン
８１ ガス供給孔
８６，２８１ ガス排気孔
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
ＵＬ 紫外光ランプ
Ｗ 半導体ウェハー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】