7813112 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】

(24)【登録日】2026-02-03

(45)【発行日】2026-02-12

(54)【発明の名称】熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   H10P 34/00 20260101AFI20260204BHJP

   H01J 61/54 20060101ALI20260204BHJP

   H01J 61/90 20060101ALI20260204BHJP

   H10P 30/28 20260101ALI20260204BHJP

【ＦＩ】

H10P34/00 T

H01J61/54 H

H01J61/90

H10P30/28 J

H10P34/00 J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021146838

(22)【出願日】2021-09-09

(65)【公開番号】P2023039622

(43)【公開日】2023-03-22

【審査請求日】2024-06-17

(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】戸部 龍太

(72)【発明者】

【氏名】北澤 貴宏

【審査官】山口 祐一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１７７４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７９１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９２６６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｐ ３４／００

Ｈ０１Ｊ ６１／５４

Ｈ０１Ｊ ６１／９０

Ｈ１０Ｐ ３０／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にフラッシュ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保持部と、
前記保持部に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
蓄積した電荷を前記フラッシュランプに放出するコンデンサと、
前記フラッシュランプおよび前記コンデンサと直列に接続された複数のコイルと、
前記複数のコイルの全てについて１対１で並列接続された複数のスイッチと、
前記複数のスイッチの開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、フラッシュ光の照射時間と前記複数のスイッチの開閉との相関関係を示すテーブルから前記フラッシュランプに要求されている照射時間に対応する前記複数のスイッチの開閉態様を抽出して前記複数のスイッチを開閉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、
前記基板に光を照射する複数のフラッシュランプを備え、
前記複数のフラッシュランプのそれぞれについてのインダクタンスが異なるように前記複数のスイッチを開閉することを特徴とする熱処理装置。

【請求項3】

請求項２記載の熱処理装置において、
前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光タイミングを規定するディレイ回路をさらに備え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】

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）にフラッシュ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、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】

特許文献１には、所定の予備加熱温度にまで昇温した半導体ウェハーにフラッシュランプからフラッシュ光を照射することによって半導体ウェハーの表面温度を目標とする処理温度にまで昇温することが開示されている。フラッシュ光照射に先立って半導体ウェハーを予備加熱温度にまで昇温しておくのは、フラッシュ光照射のみでは半導体ウェハーの表面を目標温度にまで昇温することが困難なためである。

【0006】

また、特許文献１には、フラッシュランプの放電回路にＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を組み込み、そのＩＧＢＴがフラッシュランプに流れる電流の波形を制御することによって、フラッシュランプからのフラッシュ光照射時間を適宜に調整することが開示されている。ＩＧＢＴによってフラッシュ光照射時間を調整することにより、様々なプロセスのニーズに対応することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１０－１７７４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、半導体デバイスの微細化および材料の変化にともなって、より低熱履歴なアニール処理が求められている。低熱履歴なアニール処理とは、少ない総熱量で半導体ウェハーの表面を目標温度にまで昇温できる熱処理である。低熱履歴なアニール処理を実現するためには、従来よりも低い予備加熱温度に昇温された半導体ウェハーに対してより短い照射時間（１ミリ秒未満）のフラッシュ光を照射して６００℃以上の高いジャンプ温度を得ることが必要となる。ジャンプ温度とは、フラッシュ光照射に起因した実質の昇温温度であり、目標温度と予備加熱温度との差分に相当する。より短い照射時間のフラッシュ光照射にて高いジャンプ温度を得るためには、フラッシュランプの放電回路に瞬間的に非常に大きな電流を流す必要がある。例えば、照射時間０．１ミリ秒のフラッシュ光照射でジャンプ温度を６００℃以上とするためには、フラッシュランプの放電回路に最大で５０００Ａ程度の大電流を流す必要がある。従って、フラッシュランプの放電回路を構成する回路素子には、５０００Ａを超える定格電流を有するものを選定しなければならない。

【0009】

しかしながら、現在使用可能とされているＩＧＢＴの定格電流の上限は１５００Ａ程度であり、５０００Ａを超えるような大電流に耐えられるＩＧＢＴは存在しない。よって、照射時間０．１ミリ秒のフラッシュ光照射を実現するためのフラッシュランプの放電回路にはＩＧＢＴを組み込むことができない。その結果、フラッシュランプに流れる電流の波形はコンデンサおよびコイル等によって規定される固定波となり、フラッシュ光の照射時間を調整することは不可能となる。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大電流に対応しつつもフラッシュ光の照射時間を調整することが可能な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、基板にフラッシュ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保持部と、前記保持部に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、蓄積した電荷を前記フラッシュランプに放出するコンデンサと、前記フラッシュランプおよび前記コンデンサと直列に接続された複数のコイルと、前記複数のコイルの全てについて１対１で並列接続された複数のスイッチと、前記複数のスイッチの開閉を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、フラッシュ光の照射時間と前記複数のスイッチの開閉との相関関係を示すテーブルから前記フラッシュランプに要求されている照射時間に対応する前記複数のスイッチの開閉態様を抽出して前記複数のスイッチを開閉することを特徴とする。

【0014】

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、前記基板に光を照射する複数のフラッシュランプを備え、前記複数のフラッシュランプのそれぞれについてのインダクタンスが異なるように前記複数のスイッチを開閉することを特徴とする。

【0015】

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記複数のフラッシュランプのそれぞれの発光タイミングを規定するディレイ回路をさらに備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

請求項１から請求項３の発明によれば、フラッシュランプおよびコンデンサと直列に接続された複数のコイルと、それら複数のコイルの全てについて１対１で並列接続された複数のスイッチと、を備えるため、ＩＧＢＴを用いることなく放電回路のインダクタンスを変化させることができ、大電流に対応しつつもフラッシュ光の照射時間を調整することができる。また、フラッシュランプに要求されている照射時間に応じて制御部が複数のスイッチを開閉するため、所望の照射時間が指定されれば自動的に複数のスイッチの開閉が決定される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【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】フラッシュランプの放電回路を示す図である。

【図9】フラッシュランプに流れる電流の波形を示す図である。

【図10】フラッシュ光の照射時間とスイッチの開閉との相関関係を示すテーブルの一例を示す図である。

【図11】フラッシュランプの放電回路の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。よって、放射温度計２０はサセプタ７４の斜め下方に設けられることとなる。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。

【0027】

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（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）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。

【0028】

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。また、処理ガス供給源８５および排気部１９０は、熱処理装置１に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１が設置される工場のユーティリティであっても良い。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

図８は、フラッシュランプＦＬの放電回路を示す図である。図８に示すような放電回路は、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれについて設けられている。同図に示すように、コンデンサ９３、第１コイル９４ａ、第２コイル９４ｂ、第３コイル９４ｃおよびフラッシュランプＦＬが直列に接続されている。なお、第１コイル９４ａ、第２コイル９４ｂおよび第３コイル９４ｃを区別する必要の無い場合にはこれらを総称してコイル９４とする。

【0043】

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陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）９２と、該ガラス管９２の外周面上に付設されたトリガー電極９１とを備える。トリガー電極９１は、ディレイ回路９８を介してトリガー回路９７に接続されている。トリガー電極９１にはトリガー回路９７から高電圧を印加することができる。トリガー回路９７がトリガー電極９１に電圧を印加するタイミングは制御部３の制御下にてディレイ回路９８によって規定される。

【0044】

コンデンサ９３には、電源ユニット９５によって所定の電圧が印加され、その印加電圧（充電電圧）に応じた電荷が充電される。コンデンサ９３は、蓄積した電荷をフラッシュランプＦＬに放出する。フラッシュランプＦＬのガラス管９２に封入された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９３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９２内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路９７がトリガー電極９１に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、ガラス管９２の両端に配設された陽極と陰極との間に放電が発生し、それによってガラス管９２内に電流が瞬時に流れ、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フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が放出される。

【0045】

フラッシュランプＦＬおよびコンデンサ９３には、３つのコイル９４、すなわち第１コイル９４ａ、第２コイル９４ｂおよび第３コイル９４ｃが直列に接続されている。コイル９４は、インダクタとして機能することにより、フラッシュランプＦＬの放電時に放電回路に生じる急激な電流変化を滑らかにし、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形を調整してフラッシュ光の照射時間を長くする。第１コイル９４ａ、第２コイル９４ｂおよび第３コイル９４ｃは互いにインダクタンスが異なる。例えば、第１コイル９４ａのインダクタンスは２５μＨであり、第２コイル９４ｂのインダクタンスは５０μＨであり、第３コイル９４ｃのインダクタンスは１００μＨである。

【0046】

本実施形態においては、３つのコイル９４のそれぞれにスイッチが並列接続される。図８に示すように、第１コイル９４ａには第１スイッチ９９ａが並列に接続され、第２コイル９４ｂには第２スイッチ９９ｂが並列に接続され、第３コイル９４ｃには第３スイッチ９９ｃが並列に接続される。第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃの開閉は制御部３によって制御される。なお、第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃを区別する必要の無い場合にはこれらを総称してスイッチ９９とする。

【0047】

スイッチ９９が閉じているときには、対応するコイル９４はインダクタとしての機能を喪失する。逆に、スイッチ９９が開いているときには、対応するコイル９４はインダクタとして機能する。

【0048】

３つのスイッチ９９の開閉パターンによって放電回路のインダクタンスを可変とすることができる。第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃの全てが閉じているときにはインダクタとして機能するコイル９４が存在しなくなり、放電回路のインダクタンスは最小となる。但し、不可避的に生じる寄生インダクタンスがあるため、３つのスイッチ９９の全てが閉じている場合であっても放電回路のインダクタンスは完全に０μＨにはならない。一方、第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃの全てが開いているときには３つのコイル９４の全てがインダクタとして機能し、放電回路のインダクタンスは最大となる。

【0049】

図９は、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形を示す図である。同図中に実線で示すのは、３つのスイッチ９９の全てが閉じている場合にフラッシュランプＦＬに流れる電流の波形であり、点線で示すのは、３つのスイッチ９９の全てが開いている場合にフラッシュランプＦＬに流れる電流の波形である。３つのスイッチ９９の全てが閉じている場合には、放電回路中にインダクタとして機能するコイル９４が存在しなくなり、放電回路のインダクタンスが極めて小さくなってフラッシュランプＦＬに流れる電流は急激に上昇してから急激に減少する。その結果、図９の実線にて示すように、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形はピーキーなものとなり、フラッシュ光の照射時間は０．１ミリ秒程度となる。もっとも、受動素子として機能するコイル９４が存在しなくても放電回路には寄生インダクタンスおよび配線抵抗が存在するため、それらによってフラッシュランプＦＬに流れる電流の波形は規定される。

【0050】

一方、３つのスイッチ９９の全てが開いている場合には、３つのコイル９４の全てがインダクタとして機能し、放電回路のインダクタンスが大きくなってフラッシュランプＦＬに流れる電流は比較的緩やかに上昇してから緩やかに減少する。その結果、図９の点線にて示すように、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形は３つのスイッチ９９の全てが閉じている場合に比較してブロードなものとなる。

【0051】

第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃのうちのいずれかが閉じて残りが開いている場合には、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形は図９の実線と点線との間のものとなる。３つのスイッチ９９の開閉状況に応じて定まる放電回路のインダクタンスが大きくなるほど、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形は緩やかなものとなる（点線の波形に近くなる）。なお、図８に示すような放電回路は３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれに設けられているため、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれについて個別に電流波形およびフラッシュ光照射時間を調整することができる。

【0052】

図１に戻り、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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。また、制御部３は、第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃの開閉を個別に制御することによって、フラッシュランプＦＬに流れる電流波形およびフラッシュ光の照射時間を調整する。

【0060】

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。

【0061】

次に、熱処理装置１における処理動作について説明する。処理対象となる半導体ウェハーＷは、前工程としてのイオン注入によって不純物が注入されたシリコン（Ｓｉ）の半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置１によるアニール処理により実行される。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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【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。

【0065】

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、パターン形成がなされて不純物が注入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。

【0066】

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。

【0067】

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。本実施形態における予備加熱温度Ｔ１は２００℃以上４００℃以下であり、この温度は従来の典型的な予備加熱温度（７００℃～８００℃）よりも低い。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

半導体ウェハーＷに対するフラッシュ光照射を行うのに先立って、フラッシュ光の照射時間と３つのスイッチ９９の開閉との相関関係を示すテーブルが予め作成されている。図１０は、フラッシュ光の照射時間と３つのスイッチ９９の開閉との相関関係を示すテーブルの一例を示す図である。目標とするフラッシュ光の照射時間と第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃのそれぞれの開閉とが相互に関連付けられてテーブルに登録されている。具体的には、３つのスイッチ９９の開閉態様によって放電回路のインダクタンスが定まり、そのインダクタンスに基づいたシミュレーションによりフラッシュ光の照射時間を求める。そして、３つのスイッチ９９の開閉態様と求めた照射時間とを相互に関連付けて登録することにより図１０のようなテーブルが作成される。作成されたテーブルは制御部３の記憶部（メモリまたは磁気ディスク等）に格納される。

【0072】

熱処理装置１の作業者は、制御部３のユーザーインターフェイス（例えば、タッチパネル等）から希望するフラッシュ光の照射時間を指定する。本実施形態では例えば、熱処理装置１の作業者は希望するフラッシュ光の照射時間として０．１ミリ秒を指定する。制御部３は、指定されたフラッシュ光の照射時間に対応する３つのスイッチ９９の開閉態様を図１０のテーブルから抽出する。例えば、フラッシュ光の照射時間として０．１ミリ秒が指定されている場合には、図１０のテーブルから第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃの全てが”閉”という態様が決定される。なお、作業者がフラッシュ光の照射時間を指定するのに代えて、処理レシピ（半導体ウェハーＷの処理手順および処理条件を定義したもの）に記述されたフラッシュ光の照射時間に基づいて制御部３が図１０のテーブルから３つのスイッチ９９の開閉態様を決定するようにしても良い。要するに、フラッシュランプＦＬに要求されているフラッシュ光の照射時間に応じて制御部３が複数のスイッチ９９の開閉を決定するようにすれば良い。

【0073】

コンデンサ９３に電荷が蓄積され、かつ、制御部３によって決定された３つのスイッチ９９の開閉態様に従って第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃが個別に開閉された状態でトリガー回路９７からトリガー電極９１に高電圧が印加されてフラッシュランプＦＬが発光する。フラッシュランプＦＬから放射されたフラッシュ光はサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの表面に照射されてフラッシュ加熱が実行される。本実施形態においては、第１スイッチ９９ａ、第２スイッチ９９ｂおよび第３スイッチ９９ｃの全てが閉じられた状態でフラッシュランプＦＬが発光する。このため、放電回路のインダクタンスは極めて小さくなってフラッシュランプＦＬに流れる電流の波形はピーキーなものとなり（図９の実線）、フラッシュ光の照射時間は０．１ミリ秒程度となる。コンデンサ９３に蓄積された電荷が０．１ミリ秒という極めて短い時間でフラッシュランプＦＬで放電されると、放電回路には５０００Ａ程度の大電流が流れる。図８に示すように、本実施形態の放電回路にはＩＧＢＴが組み込まれていないため、５０００Ａ程度の大電流を流すことも可能である。

【0074】

０．１ミリ秒の間に５０００Ａ程度の大電流が流れることにより、フラッシュランプＦＬからは極めて強度の強いフラッシュ光が照射されることとなる。その結果、半導体ウェハーＷの表面は予備加熱温度Ｔ１から目標温度Ｔ２にまで瞬間的に昇温される。目標温度Ｔ２は８００℃以上１２００℃以下である。すなわち、３つのスイッチ９９を全て閉じて照射時間が０．１ミリ秒のフラッシュ光照射を行うことにより、フラッシュ加熱によるジャンプ温度（予備加熱温度Ｔ１から目標温度Ｔ２までの昇温温度）を６００℃以上とすることができる。半導体ウェハーＷの表面が瞬間的に目標温度Ｔ２にまで昇温されることによって、当該表面に注入されていた不純物が活性化される。そして、半導体ウェハーＷの表面温度は目標温度Ｔ２に到達した後に急速に降温する。半導体ウェハーＷの表面は瞬間的に目標温度Ｔ２に昇温されて直ちに急速に降温するため、注入された不純物の拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。

【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からも急速に降温する。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。

【0076】

本実施形態においては、フラッシュランプＦＬの放電回路にＩＧＢＴを組み込むのに代えて３つのコイル９４を直列に接続するとともに、それら３つのコイル９４の全てについて１対１で並列接続された３つのスイッチ９９を設けている。３つのスイッチ９９を開閉して３つのコイル９４を適宜にインダクタとして機能させることにより、ＩＧＢＴが無くてもフラッシュランプＦＬに流れる電流の波形を変化させてフラッシュ光の照射時間を調整することができる。また、ＩＧＢＴを用いていないため、フラッシュランプＦＬの放電回路に大電流を流すこともできる。すなわち、本実施形態のようにすれば、大電流に対応しつつもフラッシュ光の照射時間を調整することが可能となる。

【0077】

また、本実施形態においては、図１０に示す如きテーブルを用いて、フラッシュランプＦＬに要求されているフラッシュ光の照射時間に応じて制御部３が３つのスイッチ９９を開閉している。このため、熱処理装置１の作業者は、３つのスイッチ９９の開閉を逐一設定する必要はなく、希望するフラッシュ光の照射時間を指定するだけで自動的に３つのスイッチ９９が開閉されることとなる。

【0078】

特に、本実施形態においては、３つのスイッチ９９を全て閉じることによって放電回路のインダクタンスを可能な限り小さくして照射時間が０．１ミリ秒のフラッシュ光照射を実行することができる。照射時間が０．１ミリ秒で強度の強いフラッシュ光を照射することにより短時間で高いジャンプ温度を得ることができるため、予備加熱温度Ｔ１を低くすることができる。その結果、半導体ウェハーＷの表面温度が目標温度Ｔ２に到達するのに必要な総熱量を少なくすることができ、低熱履歴な熱処理を実現して活性化した不純物の不活性化を防止することができる。

【0079】

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、放電回路に３つのコイル９４を設けていたが、これに限定されるものではなく、放電回路に接続するコイル９４の個数は２つであっても良いし４つ以上であっても良い。要するに、フラッシュランプＦＬの放電回路に複数のコイル９４を直列に接続するとともに、それら複数のコイル９４の全てについて１対１で並列接続された複数のスイッチ９９を設ける形態であれば良い。放電回路に接続されるコイル９４の個数が多くなるほど、インダクタンスのバリエーションが豊富になり、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形およびフラッシュ光の照射時間をきめ細かく調整することができるものの放電回路が大型化することとなる。

【0080】

また、図８に示すような放電回路は３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれに設けられている。よって、３つのスイッチ９９の開閉の組み合わせは３０本のフラッシュランプＦＬの全てについて同一である必要はなく、フラッシュランプＦＬ毎に異なっていても良い。すなわち、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれについてのインダクタンスが異なるように各放電回路における３つのスイッチ９９を開閉するようにしても良い。これにより、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれについての電流波形およびフラッシュ光照射時間を異なるものとすることができる。或いは、３０本のフラッシュランプＦＬを幾つかのランプ群に区分けし、ランプ群毎にインダクタンスが異なるように３つのスイッチ９９を開閉するようにしても良い。このようにすれば、例えば、半導体ウェハーＷの中央部に対向するランプ群のインダクタンスを小さくするとともに周縁部に対向するランプ群のインダクタンスを大きくすることにより、当該中央に照射されるフラッシュ光の照射時間を短くして周縁部に照射されるフラッシュ光の照射時間を比較的長くすることができる。

【0081】

また、トリガー回路９７がトリガー電極９１に電圧を印加するタイミングはディレイ回路９８によって規定される（図８）。すなわち、ディレイ回路９８は、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれの発光タイミングを規定する。これにより、３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれについての発光タイミングを異なるものとすることができる。３０本のフラッシュランプＦＬのそれぞれに流れる電流の波形に加えて発光タイミングを適宜に調整することにより、フラッシュ光照射のパターンのバリエーションを豊富なものとすることができる。

【0082】

また、図１１に示すように、フラッシュランプＦＬの放電回路に複数のコンデンサ９３を並列に接続するとともに、それら複数のコンデンサ９３の全てについて１対１で直列接続された複数のスイッチ９９を設けるようにしても良い。図１１において、上記実施形態と同じ要素については同一の符号を付している。図１１に示す放電回路において、スイッチ９９が閉じているときには、対応するコンデンサ９３は蓄電器として機能する。逆に、スイッチ９９が開いているときには、対応するコンデンサ９３は放電回路において蓄電器として機能しない。複数のスイッチ９９を適宜に開閉することにより、放電回路のキャパシタンスを可変とすることができる。その結果、同じ充電電圧であったとしても、フラッシュランプＦＬに流れる電流の波形および強度が変化し、フラッシュ光の強度および半値幅を変化させることができる。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

また、熱処理装置１によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。

【符号の説明】

【0086】

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
２０ 放射温度計
６５ 熱処理空間
７４ サセプタ
９３ コンデンサ
９４ コイル
９８ ディレイ回路
９９ スイッチ
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】

【図9】

【図10】

【図11】