JP2004127978A

JP2004127978A - Light radiation device for flash lamps

Info

Publication number: JP2004127978A
Application number: JP2002285883A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Kaburagi; 蕪木　清幸; Tatsushi Oowada; 大和田　樹志
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4419377B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an illumination distribution enhanced in homogeneity by diminishing irregular illumination responsible for equidistantly differences in intensity in the illumination distribution of a light radiation device for flash lamps wherein flash lamps are arranged with a specified gap in between them. <P>SOLUTION: The light radiation device for flash lamps has a plurality of flash lamps 11, 12, 13, etc. arranged approximately in a plane and provided with roughly cylindrical luminous tubes 111, 121, 131, etc. respectively, and has a reflecting board 3 that reflects light radiated by the flash lamps 11, 12, 13, etc. toward an irradiation-receiving surface 8. When the flash lamps 11, 12, 13, etc. radiate, light diffusion sections 4 are formed at locations on the reflecting board 3 to be at least crossed by light which is surrounded with tangential planes drawn from the fictitious center lines of the virtual images of the flash lamps 11, 12, 13, etc. to the outer surfaces of the luminous tubes 111, 121, 131, etc., and which is radiated in between the luminous tubes 111, 121, 131, etc. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板への光照射を行うフラッシュランプ光照射装置に係わり、更に詳しくは、極めて短時間で半導体基板の活性化等の処理を行うフラッシュランプ光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トランジスタの製造工程においては種々の熱処理が行われており、その中でも、浅い拡散層であるｐｎ接合の形成プロセスは重要な熱処理工程といわれる。ｐｎ接合を形成する場合、イオン注入によってシリコン基板中に不純物を導入し、続いて熱処理によって注入された不純物の活性化処理を行うが、かつては、活性化処理に拡散炉を使用する時代もあったが、近年ではハロゲンランプを用いて急速加熱処理が行われるようになってきた。しかし、より近年では一層の高集積化の進展により、ｐｎ接合深さは２０ｎｍオーダーが求められるようになり、最早ハロゲンランプによる急速加熱では薄い拡散層を制御することは困難となってきた。
【０００３】
特開２００２−１９８３２２号公報には、半導体の熱処理方法に関し、高エネルギーを有し、瞬時加熱が可能なフラッシュランプを使用する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９８３２２号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は、シリコン基板の径は１２インチが主流となり、光照射技術において大面積を均一に加熱することが要求されるようになってきた。不均一な加熱はウエーハ面内の不均一な温度分布となり、ウエーハ面内の温度分布が不均一になるとウエーハに結晶欠陥を生じ、半導体素子の性能、歩留まりに大きく影響を及ぼすと言われている。
【０００６】
図１１は、上記公報に開示された熱処理装置に類似する試作されたフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
この装置は、投入エネルギーが約５ｋＪで管径が１３．５ｍｍのキセノンフラッシュランプを１．７ｍｍの間隔（ピッチ間隔１５．２ｍｍ）を置いて３０本平面状に並列配置したもので、これらのフラッシュランプの中心から上部に２６ｍｍ離間させた位置に平面ミラーとして鏡面仕上げしたアルミニウム板を配置し、石英からなる照射窓、チャンバー窓を介してフラッシュランプの中心の下方４１．５ｍｍの位置に基板ステージを設けている。
【０００７】
図１２は、上記のフラッシュランプ光照射装置において、フラッシュランプを一斉に点灯した際のサーモパイル方式のパワーメータで測定した被照射面上の放射照度分布（以下、照度分布と略す。）の一部を示すものである。
同図に示すように、１５．２ｍｍのピッチ間隔で、フラッシュランプ直下では高照度となり、フラッシュランプ間の間隙では低照度となる等間隔で強弱を有する照度分布となる。かかる強弱のある不均一な照度分布は、ウエーハ面上において高低のある温度分布となって現れ、これは、前述したように熱処理後の半導体素子の性能に悪影響を及ぼす。
【０００８】
図１３は、上記フラッシュランプ光照射装置において、３０本のフラッシュランプを並列配置した状態で、中心付近の１本のフラッシュランプ（例えば、右から１５本目）のみを点灯した場合の光学シミュレーションによって解析された被照射面における放射照度分布を示したものである。
同図において、縦軸は被照射面の相対放射照度（％）、横軸は点灯したフラッシュランプからの照射面位置（ｍｍ）を表している。
【０００９】
同図から明らかなように、点灯したフラッシュランプの両側に配置されたフラッシュランプの直下近傍に大きな角状の突出した特異照度分布が観測される。さらに、点灯したフラッシュランプの両側のフラッシュランプ２本分隔てた位置にも、前記の特異照度分布よりは小さいものの、角状の突出した特異照度分布が観測される。これらの特異照度分布は、３０本のフラッシュランプを一斉に点灯した際には、図１２に示したような等間隔の強弱のある不均一な照度分布の発生原因と考えられる。
【００１０】
上記の特異照度分布は、光学シミュレーションによって解析すると反射板方向に放射される光に起因して発生しているものであることが明らかとなった。
【００１１】
図１４は、上記のフラッシュランプ光照射装置の一部を拡大して示した正面断面図である。
同図に示すように、複数のフラッシュランプ１１，１２，１３が並列配置されており、これらのフラッシュランプ１１，１２，１３上には反射板が配置されており、この反射板を基準に対象位置にフラッシュランプ１２の虚像が現れている。フラッシュランプ１２から放射され反射板によって反射された反射光は、前記虚像から放射されるように形成され、その放射光の一部がフラッシュランプ１１とフラッシュランプ１２との間、およびフラッシュランプ１２とフラッシュランプ１３との間を通って直接半導体基板に照射される。
【００１２】
この虚像から放射されるように見える反射光が、各フラッシュランプ間の間隙を通って放射されるために、上記の特異照度分布が発生すると考えられる。即ち、上記の各特異照度分布は、反射板を介して擬似的に反射板上にフラッシュランプ１２の位置と対称位置に形成されたフラッシュランプ１２の虚像から放射されたように見える光が、各フラッシュランプ間の間隙を通って半導体基板面に照射することによって形成されていることが明らかとなった。
【００１３】
さらに、図１５に示すように、フラッシュランプ１２から放射されて反射板に反射され、フラッシュランプの虚像から放射されるように見える反射光が、フラッシュランプの発光管近傍を通過する場合には、発光管によって屈折された光も上記の特異照度分布に相乗され、より一層強調された特異照度分布となることも明らかとなった。
【００１４】
なお、フラッシュランプを所定の間隙を介して配列するために、上記に説明したような特異照度分布が発生することが明らかとなったが、この問題を回避するために、フラッシュランプ相互を密着して配置することも考えらえるが、発光管の管外径精度や取付精度、さらには大電流が流れるフラッシュランプで顕著に表れるローレンツ力等の問題によりフラッシュランプ間を密着して配置することはできない。
【００１５】
本発明の目的は、フラッシュランプを所定の間隙を介して配置しても、等間隔の強弱のある照度分布の発生原因となる特異照度分布を小さくすることができ、より均一な照度分布が得られるフラッシュランプ光照射装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、各々が略円筒状の発光管を有し、略平面状に配置された複数本のフラッシュランプと、該フラッシュランプからの光を被照射面側に反射する反射板とを有するフラッシュランプ光照射装置において、前記フラッシュランプの発光時、前記反射板に写るフラッシュランプの虚像の仮想の中心線から前記各フラッシュランプの各発光管の外表面に引いた接線面によって囲まれ発光管間に放射される光が前記反射板を少なくとも横切る部分に、光拡散部を形成したことを特徴とする。
【００１７】
第２の手段は、各々が略円筒状の発光管を有し、略平面状に配置された複数本のフラッシュランプと、該フラッシュランプからの光を被照射面側に反射する反射板とを有するフラッシュランプ光照射装置において、前記フラッシュランプの発光時、前記反射板に写るフラッシュランプの虚像の仮想の中心線から前記各フラッシュランプの各発光管の外表面に引いた接線面によって囲まれ発光管間に放射される光が前記反射板を少なくとも横切る部分に、開口部を形成したことを特徴とする。
【００１８】
第３の手段は、各々が略円筒状の発光管を有し、略平面状に配置された複数本のフラッシュランプと、該フラッシュランプからの光を被照射面側に反射する反射板とを有するフラッシュランプ光照射装置において、前記フラッシュランプの発光時、前記反射板に写るフラッシュランプの虚像の仮想の中心線から前記各フラッシュランプの各発光管の外表面に引いた接線面によって囲まれ発光管間に放射される光が前記反射板を少なくとも横切る部分に、所定の傾斜角を有する傾斜面を形成したことを特徴とする。
【００１９】
第４の手段は、各々が略円筒状の発光管を有し、略平面状に配置された複数本のフラッシュランプと、該フラッシュランプからの光を被照射面側に反射する反射板とを有するフラッシュランプ光照射装置において、前記フラッシュランプの発光時、前記反射板に写るフラッシュランプの虚像の仮想の中心線から前記各フラッシュランプの各発光管の外表面に引いた接線面によって囲まれる発光管外表面の部分に、光拡散部を形成したことを特徴とする。
【００２０】
第５の手段は、第１の手段または第４の手段において、前記光拡散部がフロスト処理により形成されていることを特徴とする。
【００２１】
第６の手段は、第１の手段において、前記反射板がアルミニウム製であり、前記拡散部がアルマイト処理によって形成されていることを特徴とする。
【００２２】
第７の手段は、第１の手段ないし第６の手段のいずれか１つの手段において、前記略平面状に配置された複数本のフラッシュランプに代えて略凸面状に配置された複数本のフラッシュランプから構成されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１ないし図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の全体構成を示す正面断面図である。
同図において、１は、各々が略円筒状で、例えば、投入エネルギーが約５ｋＪで管径が１３．５ｍｍの発光管を１．７ｍｍの間隔（ピッチ間隔１５．２ｍｍ）を置いて３０本を略平面状に並列配置したフラッシュランプ、２は各フラッシュランプ１上に設けられたトリガー線、３は、例えば、フラッシュランプ１の中心から上部に２６ｍｍ離間させた位置に配置され、平面状のアルミニウム板等からなる反射板、４は反射板３の一部または全部に形成された光拡散部、５は石英ガラス等で構成された照射窓、６はチャンバー窓、７は基板ステージ、８は照射窓５、チャンバー窓６を介してフラッシュランプ１の中心の下方、例えば、４１．５ｍｍの基板ステージ７上の位置に載置された半導体基板である。
【００２４】
図２は、図１に示したフラッシュランプ光照射装置の一部を拡大して示した正面断面図である。
同図において、１１，１２，１３はそれぞれ３０本のフラッシュランプ１のうち、３本を拡大して示したフラッシュランプ、１１１，１２１，１３１はそれぞれ各フラッシュランプ１１，１２，１３の発光管、９は反射板３によってフラッシュランプ１２との対称位置に形成されたフラッシュランプ１２の虚像、１０はフラッシュランプ１２と平行に形成される虚像９の仮想の中心線である。なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応する。
【００２５】
ここで、光拡散部４は、中心線１０から各フラッシュランプ１１，１２，１３の各発光管１１１，１２１，１３１の外表面に引いた接線面によって囲まれ、各発光管１１１，１２１，１３１間に放射される光が反射板３を少なくとも横切る部分に形成される。
【００２６】
なお、フラッシュランプ１のアークは揺らぐこともあるので、拡散部４の幅は、前記少なくとも横切る部分以上にある程度広げて形成することが好ましい。また必要に応じて、反射板３全体を光拡散部４で形成するようにしてもよい。
ここで、光拡散部４は、反射板３をサンドブラス後に化学研磨を施すフロスト処理によって形成したり、また反射板３がアルミニウム製である場合は、アルマイト処理によって形成してもよい。
【００２７】
また、光拡散部４の反射率をどの程度に設定するかについては、例えば、正反射率を１０％以下に設定するとよい。このように設定することにより、後述する角状の突出した特異照度分布のピークを１０％以下に減少させることができ、これでも十分実用上使用可能となるものである。
【００２８】
図３は、図１に示すフラッシュランプ光照射装置において、複数本のフラッシュランプを並列配置した状態で、１本のフラッシュランプ、例えばフラッシュランプ１２のみを点灯した場合の光学シミュレーションによって解析された被照射面における放射照度分布を示したものである。
同図において、縦軸は被照射面の相対放射照度（％）、横軸は点灯したフラッシュランプからの照射面位置（ｍｍ）を表している。
【００２９】
同図から明らかなように、フラッシュランプ１２の虚像９の中心線から各発光管１１１，１２１，１３１の外表面に引いた接線面によって囲まれ、各発光管１１１，１２１，１３１間に放射される光が反射板３を少なくとも横切る部分が光拡散部４で形成されているので、フラッシュランプ１２から放射され反射板３によって反射される光は光拡散部４によって拡散され、光拡散部４が設けてられていない時に発生していた、フラッシュランプ１２の両側に配置されたフラッシュランプ１１，１３の直下近傍に生じていた大きな角状の突出した特異照度分布が小さくなり、さらには、フラッシュランプ１１の両側のフラッシュランプ２本分隔てた位置に発生していた、前記の特異照度分布よりも小さな角状の突出した特異照度分布もより一層小さくなっていることが観測される。
【００３０】
図４は、図１に示したフラッシュランプ光照射装置において、フラッシュランプを一斉に点灯した際のサーモパイル方式のパワーメータで測定した被照射面上の照度分布の一部を示すものである。
同図に示すように、本実施形態の発明によれば、上記に述べたように、光拡散部４を設けたことにより、角状に突出した特異照度分布が小さくなった結果、従来発生していた、ランプ直下では高照度、ランプの間隙では低照度となる等間隔の強弱のある照度分布が小さくなっていることが観測される。
【００３１】
このように、本実施形態の発明によれば、従来のフラッシュランプ光照射装置に比べて、照度分布が均一化され、半導体基板であるウエーハ面上において高低のある温度分布を均一化することができ、熱処理後の半導体素子の性能への悪影響を回避することが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態を図５を用いて説明する。
図５は、図１に示したようなフラッシュランプ光照射装置において、その一部を拡大して示した本実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
同図において、２０は反射板３の一部に形成された開口部である。その他の構成は図２に示す同符号の構成に対応する。
【００３３】
ここで、開口部２０は、各フラッシュランプ１１，１２，１３の虚像の中心線から各フラッシュランプ１１，１２，１３の各発光管１１１，１２１，１３１の外表面に引いた接線面によって囲まれ、各発光管１１１，１２１，１３１間に放射される光が反射板３を少なくとも横切る部分に形成される。
【００３４】
本実施形態の発明によれば、開口部２０が形成されているので、第１の実施形態の発明と同様に、フラッシュランプ１２から放射され、反射板３によって反射される光は開口部２０の部分で反射されなくなるため、開口部２０を設けていない時に発生していた、点灯したフラッシュランプ１２の両側に配置されたフラッシュランプ１１，１３の直下近傍に生じていた大きな角状の突出した特異照度分布や、点灯したフラッシュランプ１１の両側のフラッシュランプ２本分隔てた位置に発生していた、前記の特異照度分布よりも小さな角状の突出した特異照度分布をより一層小さくすることが可能となる。
【００３５】
その結果、本実施形態の発明においても、従来のフラッシュランプ光照射装置に比べて、照度分布が均一化され、半導体基板であるウエーハ面上において高低のある温度分布が均一化され、熱処理後の半導体素子の性能への悪影響を回避することが可能となる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施形態を図６を用いて説明する。
図６は、図１に示したようなフラッシュランプ光照射装置において、その一部を拡大して示した本実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【００３７】
同図において、３０は各フラッシュランプ１１，１２，１３の反射板３が設けられる側の発光管１１１，１２１，１３１の外表面に形成された光拡散部である。その他の構成は図２に示す同符号の構成に対応する。
【００３８】
ここで、光拡散部３０は、各フラッシュランプ１１，１２，１３の虚像の中心線から各フラッシュランプ１１，１２，１３の各発光管１１１，１２１，１３１の外表面に引いた接線面によって囲まれた各発光管１１１，１２１，１３１の外表面の部分に形成される。
【００３９】
なお、ここで、光拡散部３０は、発光管の上記外表面をすりガラス状に加工したり、または別途光拡散処理が施されたガラス等からなる光拡散部材を取り付けるようにして形成される。
【００４０】
本実施形態の発明は、各発光管１１１，１２１，１３１の外表面の一部に光拡散部３０が形成されているので、フラッシュランプ１２から反射板３に向けて放射される光が光拡散部３０によって拡散されるので、光拡散部３０が設けられていない時に発生していた、点灯したフラッシュランプ１２の両側に配置されたフラッシュランプ１１，１３の直下近傍に生じていた大きな角状の突出した特異照度分布や、点灯したフラッシュランプ１１の両側のフラッシュランプ２本分隔てた位置に発生していた、前記の特異照度分布よりも小さな角状の突出した特異照度分布をより一層小さくすることが可能となる。
【００４１】
その結果、本実施形態の発明においても、従来のフラッシュランプ光照射装置に比べて、照度分布が均一化され、半導体基板であるウエーハ面上において高低のある温度分布も均一化され、熱処理後の半導体素子の性能への悪影響を回避することが可能となる。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態を図７および図８を用いて説明する。
図７および図８は、それぞれ図１に示したようなフラッシュランプ光照射装置において、その一部を拡大して示した本実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【００４３】
これらの図において、４０は反射板３の一部に形成され反射板３に対して所定の球面状の傾斜角を有する傾斜面部、４１は反射板３の一部に形成され反射板３に対して所定の傾斜角を有する傾斜面部、９１〜９３は、反射板３の傾斜面部４０によってフラッシュランプ１２との対称位置に形成された複数のフラッシュランプ１２の虚像、１０１〜１０３はフラッシュランプ１２と平行な虚像９１〜９３の仮想の中心線、９４は、反射板３の傾斜面部４１によってフラッシュランプ１２との対称位置に形成されたフラッシュランプ１２の虚像、１０４はフラッシュランプ１２と平行な虚像９４の仮想の中心線であり、その他の構成は図２に示す同符号の構成に対応する。
【００４４】
ここで、これらの傾斜面部４０，４１は、図２において説明したように、虚像９の中心線１０から各フラッシュランプ１１，１２，１３の各発光管１１１，１２１，１３１の外表面に引いた接線面によって囲まれ、各発光管１１１，１２１，１３１間に放射される光が反射板３を少なくとも横切る部分に形成される。
【００４５】
本実施形態の発明は、まず、図７に示したフラッシュランプ光照射装置においては、傾斜面部４０が半径Ｒからなる球面状の傾斜面を有するので、傾斜面部４０に対するフラッシュランプ１２の虚像９１〜９３は、図示するような位置に、連続的に無数に形成され、この虚像９１〜９３から放射されるように見え、傾斜面部４０によって反射される光は、各発光管１１１，１２１，１３１間の間隙を介して半導体基板８には放射されることはない。
【００４６】
また、図８に示したフラッシュランプ光照射装置においては、傾斜面部４１が所定の平面状の傾斜面を有するので、傾斜面部４１に対するフラッシュランプ１２の虚像９４は、図示するような位置に形成され、虚像９４から放射されるように見え、傾斜面部４１によって反射される光は、各発光管１１１，１２１，１３１間の間隙を介して半導体基板８には放射されることはない。
【００４７】
その結果、傾斜面部４０，４１が設けられていない時に発生していた、点灯したフラッシュランプ１２の両側に配置されたフラッシュランプ１１，１３の直下近傍に生じていた大きな角状の突出した特異照度分布や、点灯したフラッシュランプ１１の両側のフラッシュランプ２本分隔てた位置に発生していた、前記の特異照度分布よりも小さな角状の突出した特異照度分布をより一層小さくすることが可能となる。
【００４８】
そのため、本実施形態の発明においても、従来のフラッシュランプ光照射装置に比べて、照度分布が均一化され、半導体基板であるウエーハ面上において高低のある温度分布が均一化され、熱処理後の半導体素子の性能への悪影響を回避することが可能となる。
【００４９】
図９は、本実施形態の発明において、反射板３に対して傾斜面部４０，４１の傾斜をどの程度に設定すべきかを説明するための図である。
同図において、Ｈｒはフラッシュランプ１１，１２，１３と反射板３間の距離、ｓ（＝ピッチ間隔Ｐ−管径ｄ）はフラッシュランプ１１，１２，１３間の距離、ａ、ｂ、ｃはそれぞれフラッシュランプ１２の反射板３への入射角である。
【００５０】
ここで、光線２が反射板３に入射角ｂで入射した場合、光線２はフラッシュランプ１１，１２，１３間の間隙ｓの中央を通過する。また、間隙幅ｓを考慮すると、光線２の反射板３への入射角度がｂ±ｔａｎ（ｓ／２／Ｈｒ）^−１の範囲で、光線２はフラッシュランプ１１，１２，１３の間隙を通過することができる。
【００５１】
つまり、光線２は、フラッシュランプの配置面に対して、ｂ＋ｔａｎ（ｓ／２／Ｈｒ）^−１以上傾いている場合、隣のフラッシュランプの間隙を通過することができない。
【００５２】
光線１，３についても、光線２と同様に考えることができ、ａ≒ｃあるので、光線１，３も反射板に対して、ｂ＋ｔａｎ（ｓ／２／Ｈｒ）^−１以上傾いている場合、隣のフラッシュランプの隙間を通過することができない。
【００５３】
従って、傾斜面部４０，４１は、フラッシュランプ１１，１２，１３の配置面に対して、少なくともｂ＋ｔａｎ（ｓ／２／Ｈｒ）^−１以上傾いていることが必要であることが分かる。
【００５４】
図１０は、図１に示した複数のフラッシュランプが略平面状に配置されているものに代えて、複数のフラッシュランプが略凸面状に配置されたフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【００５５】
上記の各実施形態では、複数のフラッシュランプが略平面状に配置されている場合について説明したが、図１０に示すように、複数のフラッシュランプ１を、被照射面の中央付近では反射板３側に突出し、中央から離れるに従い被照射面に近づくように構成してもよい。
【００５６】
このように構成しても、第１，２，４の実施形態の発明で行ったと同様に、フラッシュランプ１の発光時、反射板３に写るフラッシュランプ１の虚像の仮想の光中心線から各フラッシュランプ１の各発光管の外表面に引いた接線面によって囲まれ発光管間に放射される光が反射板を少なくとも横切る部分に、光拡散部、開口部または傾斜面部を形成することが可能であり、また、第３の実施形態の発明で行ったと同様に、フラッシュランプの発光時、反射板３に写るフラッシュランプ１の虚像の仮想の中心線から各フラッシュランプの各発光管の外表面に引いた接線面によって囲まれる発光管外表面の部分に光拡散部を形成することが可能である。
【００５７】
図１０に示すフラッシュランプ光照射装置によれば、第１ないし第４の実施形態の発明の効果に加えて、被処理物である半導体基板の中央付近と円周方向とで照射される光量を調節でき、均質な照射光を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項４に記載の発明によれば、従来のフラッシュランプ光照射装置に比べて、照度分布が均一化され、半導体の熱処理工程に利用した場合には、半導体基板であるウエーハ面上において高低のある温度分布を均一化することができ、熱処理後の半導体素子の性能への悪影響を回避することが可能となる。
【００５９】
請求項５に記載の発明によれば、光拡散部をフロスト処理により容易に形成することが可能となる。
【００６０】
請求項６に記載の発明によれば、反射板がアルミニウム製の場合は、拡散部をアルマイト処理によって容易に形成することが可能となる。
【００６１】
請求項７に記載の発明によれば、略凸面状に配置された複数本のフラッシュランプから構成されたフラッシュランプ光照射装置においても、従来のフラッシュランプ光照射装置に比べて、照度分布が均一化され、半導体の熱処理工程に利用した場合には、半導体基板であるウエーハ面上において高低のある温度分布を均一化することができ、熱処理後の半導体素子の性能への悪影響を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の全体構成を示す正面断面図である。
【図２】図１に示したフラッシュランプ光照射装置の一部を拡大して示した正面断面図である。
【図３】図１に示すフラッシュランプ光照射装置において、複数本のフラッシュランプを並列配置した状態で、１本のフラッシュランプのみを点灯した場合の光学シミュレーションによって解析された被照射面における放射照度分布を示した図である。
【図４】図１に示したフラッシュランプ光照射装置において、フラッシュランプを一斉に点灯した際のサーモパイル方式のパワーメータで測定した上記の半導体基板上の照度分布の一部を示す図である。
【図５】第２の実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【図６】第３の実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【図７】第４の実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【図８】第４の実施形態の発明に係るフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【図９】第４の実施形態の発明において、反射板３に対して傾斜面部４０，４１の傾斜をどの程度に設定すべきかを説明するための図である。
【図１０】複数のフラッシュランプが略凸面状に配置されたフラッシュランプ光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【図１１】公報に開示された熱処理装置に類似する試作された光照射装置の構成を示す正面断面図である。
【図１２】図１１に示したフラッシュランプ光照射装置において、フラッシュランプを一斉に点灯した際のサーモパイル方式のパワーメータで測定した被照射面上の照度分布の一部を示す図である。
【図１３】図１１に示したフラッシュランプ光照射装置において、３０本のフラッシュランプを並列配置した状態で、中心付近の１本のフラッシュランプを点灯した場合の光学シミュレーションによって解析された被照射面における放射照度分布を示した図である。
【図１４】図１１に示したフラッシュランプ光照射装置の一部を拡大して示した正面断面図である。
【図１５】図１１に示したフラッシュランプ光照射装置の一部を拡大して示した正面断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１２，１３　フラッシュランプ
１１１，１２１，１３１　発光管
２　トリガー線
３　反射板
４　光拡散部
５　照射窓
６　チャンバー窓
７　基板ステージ
８　半導体基板
９，９１〜９３，９４　虚像
１０，１０１〜１０３，１０４　虚像の仮想の中心線
２０　開口部
３０　光拡散部
４０，４１　傾斜面部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flash lamp light irradiation apparatus that performs light irradiation on a semiconductor substrate, and more particularly to a flash lamp light irradiation apparatus that performs processing such as activation of a semiconductor substrate in a very short time.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various heat treatments are performed in the manufacturing process of a transistor, and among them, the formation process of a pn junction which is a shallow diffusion layer is said to be an important heat treatment step. When forming a pn junction, impurities are introduced into the silicon substrate by ion implantation, and subsequently the activation treatment of the impurities implanted by heat treatment is performed. In the past, there was a time when a diffusion furnace was used for the activation treatment. However, in recent years, rapid heat treatment has been performed using a halogen lamp. However, in recent years, with the progress of further higher integration, the pn junction depth is required to be on the order of 20 nm, and it has become difficult to control a thin diffusion layer by rapid heating with a halogen lamp.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-198322 discloses a technique for using a flash lamp having a high energy and capable of instantaneous heating with respect to a semiconductor heat treatment method.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-198322 A (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, the diameter of a silicon substrate is mainly 12 inches, and it has been required to uniformly heat a large area in the light irradiation technique. It is said that non-uniform heating results in a non-uniform temperature distribution within the wafer surface, and if the temperature distribution within the wafer surface becomes non-uniform, crystal defects occur in the wafer, greatly affecting the performance and yield of semiconductor devices. .
[0006]
FIG. 11 is a front sectional view showing the configuration of a prototype flash lamp light irradiation apparatus similar to the heat treatment apparatus disclosed in the above publication.
In this device, 30 xenon flash lamps with an input energy of about 5 kJ and a tube diameter of 13.5 mm are arranged in parallel in a plane with an interval of 1.7 mm (pitch interval 15.2 mm). A mirror-finished aluminum plate is placed as a flat mirror at a position 26 mm above the center of the lamp, and a substrate stage is placed at a position 41.5 mm below the center of the flash lamp via an irradiation window and chamber window made of quartz. Provided.
[0007]
FIG. 12 shows a part of the irradiance distribution on the irradiated surface (hereinafter abbreviated as illuminance distribution) measured with a thermopile power meter when the flash lamps are turned on all at once in the above flash lamp light irradiation device. Is shown.
As shown in the figure, at a pitch interval of 15.2 mm, the illuminance distribution has high and low illuminance at equal intervals, with high illuminance just below the flash lamps and low illuminance between the flash lamps. Such a strong and uneven illuminance distribution appears as a high and low temperature distribution on the wafer surface, which adversely affects the performance of the semiconductor element after heat treatment as described above.
[0008]
FIG. 13 shows an analysis by optical simulation in the above flash lamp light irradiation device when only one flash lamp near the center (for example, the 15th lamp from the right) is turned on with 30 flash lamps arranged in parallel. The irradiance distribution on the irradiated surface is shown.
In the figure, the vertical axis represents the relative irradiance (%) of the irradiated surface, and the horizontal axis represents the irradiation surface position (mm) from the lit flash lamp.
[0009]
As is clear from the figure, a large horn-like protruding specific illuminance distribution is observed in the vicinity immediately below the flash lamps arranged on both sides of the lit flash lamp. Furthermore, a square-shaped protruding specific illuminance distribution is also observed at a position separated by two flash lamps on both sides of the lit flash lamp, although it is smaller than the specific illuminance distribution. These specific illuminance distributions are considered to be the cause of the occurrence of uneven illuminance distributions with equal intervals as shown in FIG. 12 when 30 flash lamps are turned on all at once.
[0010]
When the above-mentioned specific illuminance distribution is analyzed by optical simulation, it has become clear that it is caused by light emitted in the direction of the reflector.
[0011]
FIG. 14 is a front sectional view showing a part of the flash lamp light irradiation device in an enlarged manner.
As shown in the figure, a plurality of flash lamps 11, 12, and 13 are arranged in parallel, and a reflector is arranged on these flash lamps 11, 12, and 13, and this reflector is used as a reference. A virtual image of the flash lamp 12 appears at the position. The reflected light emitted from the flash lamp 12 and reflected by the reflector is formed so as to be emitted from the virtual image, and a part of the emitted light is between the flash lamp 11 and the flash lamp 12 and between the flash lamp 12 and The semiconductor substrate is directly irradiated with the flash lamp 13.
[0012]
The reflected light that appears to be radiated from the virtual image is radiated through the gaps between the flash lamps, and thus the above-mentioned specific illuminance distribution is considered to occur. That is, each of the above-mentioned specific illuminance distributions is such that light that appears to have been emitted from a virtual image of the flash lamp 12 that is formed on the reflector plate in a position symmetrical to the position of the flash lamp 12 via the reflector plate. It was revealed that the semiconductor substrate was formed by irradiating the surface of the semiconductor substrate through the gap between the flash lamps.
[0013]
Furthermore, as shown in FIG. 15, when the reflected light that is emitted from the flash lamp 12 and reflected by the reflecting plate and appears to be emitted from the virtual image of the flash lamp passes through the vicinity of the arc tube of the flash lamp, It has also been clarified that the light refracted by the arc tube is also synergistic with the above-mentioned specific illuminance distribution, resulting in a more emphasized specific illuminance distribution.
[0014]
It has been clarified that the unique illuminance distribution as described above occurs because the flash lamps are arranged with a predetermined gap, but in order to avoid this problem, the flash lamps are in close contact with each other. However, due to problems such as the outer diameter accuracy and mounting accuracy of the arc tube, and the Lorentz force that appears prominently in flash lamps through which a large current flows, Can not.
[0015]
The object of the present invention is to reduce the specific illuminance distribution that causes the generation of illuminance distributions with equal intervals, even if the flash lamps are arranged with a predetermined gap, thereby obtaining a more uniform illuminance distribution. An object of the present invention is to provide a flash lamp light irradiation device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means includes a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflector that reflects light from the flash lamp to the irradiated surface side. In the flash lamp light irradiation device, the flash lamp emits light that is surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of the flash lamp. A light diffusion portion is formed at a portion where light emitted between the tubes crosses at least the reflector.
[0017]
The second means includes a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp to the irradiated surface side. In the flash lamp light irradiation device, the flash lamp emits light that is surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of the flash lamp. An opening is formed in a portion where light emitted between the tubes crosses at least the reflector.
[0018]
The third means includes a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp toward the irradiated surface side. In the flash lamp light irradiation device, the flash lamp emits light that is surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of the flash lamp. An inclined surface having a predetermined inclination angle is formed in a portion where light emitted between the tubes crosses at least the reflecting plate.
[0019]
The fourth means includes a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp to the irradiated surface side. In the flash lamp light irradiation device, the light emission surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of each flash lamp when the flash lamp emits light A light diffusing portion is formed on a portion of the outer surface of the tube.
[0020]
A fifth means is characterized in that, in the first means or the fourth means, the light diffusion portion is formed by a frost process.
[0021]
A sixth means is characterized in that, in the first means, the reflecting plate is made of aluminum, and the diffusing portion is formed by alumite treatment.
[0022]
The seventh means is a plurality of flashes arranged in a substantially convex shape instead of the plurality of flash lamps arranged in a substantially flat shape in any one of the first means to the sixth means. It is composed of a lamp.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a front sectional view showing the entire configuration of a flash lamp light irradiation apparatus according to the invention of this embodiment.
In the figure, each 1 is substantially cylindrical, and for example, 30 light emitting tubes with an input energy of about 5 kJ and a tube diameter of 13.5 mm are arranged at intervals of 1.7 mm (pitch interval 15.2 mm). The flash lamps arranged in parallel in a substantially planar shape, 2 is a trigger wire provided on each flash lamp 1, and 3 is, for example, arranged at a position spaced 26 mm from the center of the flash lamp 1 to the top, and is made of planar aluminum Reflecting plate made of a plate or the like, 4 is a light diffusing portion formed on a part or all of the reflecting plate 3, 5 is an irradiation window made of quartz glass, 6 is a chamber window, 7 is a substrate stage, and 8 is irradiation. The semiconductor substrate is placed under the center of the flash lamp 1 through the window 5 and the chamber window 6, for example, at a position on the substrate stage 7 of 41.5 mm.
[0024]
FIG. 2 is an enlarged front sectional view showing a part of the flash lamp light irradiation device shown in FIG.
In the figure, 11, 12, and 13 are flash lamps showing three of the 30 flash lamps 1 in an enlarged manner, 111, 121, and 131 are arc tubes of the flash lamps 11, 12, and 13, respectively. Reference numeral 9 denotes a virtual image of the flash lamp 12 formed at a position symmetrical to the flash lamp 12 by the reflector 3, and reference numeral 10 denotes a virtual center line of the virtual image 9 formed in parallel to the flash lamp 12. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
[0025]
Here, the light diffusing section 4 is surrounded by a tangential surface drawn from the center line 10 to the outer surface of each arc tube 111, 121, 131 of each flash lamp 11, 12, 13 and each arc tube 111, 121, 131. Light emitted between them is formed at least at a portion crossing the reflector 3.
[0026]
In addition, since the arc of the flash lamp 1 may fluctuate, it is preferable that the width of the diffusion portion 4 is formed so as to be widened to a certain extent beyond the at least crossing portion. Moreover, you may make it form the reflecting plate 3 whole with the light-diffusion part 4 as needed.
Here, the light diffusing portion 4 may be formed by a frost process in which the reflector 3 is subjected to chemical polishing after sandblasting, or may be formed by an alumite process when the reflector 3 is made of aluminum.
[0027]
Further, as to how much the reflectance of the light diffusion portion 4 is set, for example, the regular reflectance may be set to 10% or less. By setting in this way, the peak of the square-shaped protruding specific illuminance distribution described later can be reduced to 10% or less, and even this can be sufficiently practically used.
[0028]
FIG. 3 shows an object analyzed by an optical simulation in the flash lamp light irradiation apparatus shown in FIG. 1 when only one flash lamp, for example, the flash lamp 12 is turned on in a state where a plurality of flash lamps are arranged in parallel. It shows the irradiance distribution on the irradiated surface.
In the figure, the vertical axis represents the relative irradiance (%) of the irradiated surface, and the horizontal axis represents the irradiation surface position (mm) from the lit flash lamp.
[0029]
As is clear from the figure, it is surrounded by a tangential plane drawn from the center line of the virtual image 9 of the flash lamp 12 to the outer surface of each arc tube 111, 121, 131, and is emitted between the arc tubes 111, 121, 131. Since the light diffusing unit 4 forms at least a portion of the light that crosses the reflecting plate 3, the light emitted from the flash lamp 12 and reflected by the reflecting plate 3 is diffused by the light diffusing unit 4. The large horn-like protruding specific illuminance distribution generated near the flash lamps 11 and 13 disposed on both sides of the flash lamp 12 which has been generated when the flash lamp 12 is not provided is reduced. 11 has a singular illuminance distribution that is smaller than the above singular illuminance distribution and is generated at a position separated by two flash lamps on both sides of 11. It is observed that is fence.
[0030]
FIG. 4 shows a part of the illuminance distribution on the irradiated surface measured with a thermopile power meter when the flash lamps are turned on all at once in the flash lamp light irradiation device shown in FIG.
As shown in the figure, according to the invention of the present embodiment, as described above, the provision of the light diffusing unit 4 reduces the singular illuminance distribution that protrudes in a square shape. It is observed that the illuminance distribution with the same interval strength, which is high illuminance immediately below the lamp and low illuminance in the gap between the lamps, is small.
[0031]
As described above, according to the present embodiment, the illuminance distribution is made uniform as compared with the conventional flash lamp light irradiation device, and the temperature distribution on the wafer surface, which is a semiconductor substrate, can be made uniform. It is possible to avoid an adverse effect on the performance of the semiconductor element after the heat treatment.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a front cross-sectional view showing the configuration of the flash lamp light irradiation apparatus according to the present embodiment, in which a part of the flash lamp light irradiation apparatus shown in FIG. 1 is enlarged.
In the figure, reference numeral 20 denotes an opening formed in a part of the reflector 3. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
[0033]
Here, the opening 20 is surrounded by a tangential plane drawn from the center line of the virtual image of each flash lamp 11, 12, 13 to the outer surface of each arc tube 111, 121, 131 of each flash lamp 11, 12, 13. The light emitted between the arc tubes 111, 121, 131 is formed at a portion at least crossing the reflector 3.
[0034]
According to the invention of this embodiment, since the opening 20 is formed, the light radiated from the flash lamp 12 and reflected by the reflector 3 is similar to that of the first embodiment. Since it is not reflected by the portion, a large angular projecting peculiarity that occurred when the opening 20 was not provided and occurred in the vicinity immediately below the flash lamps 11 and 13 disposed on both sides of the lit flash lamp 12 It is possible to further reduce the singular illuminance distribution which is smaller than the singular illuminance distribution and which is generated at the position separated by two flash lamps on both sides of the lit flash lamp 11. It becomes.
[0035]
As a result, also in the invention of this embodiment, the illuminance distribution is made uniform as compared with the conventional flash lamp light irradiation device, the temperature distribution on the wafer surface which is a semiconductor substrate is made uniform, and the temperature distribution after the heat treatment is made uniform. It is possible to avoid an adverse effect on the performance of the semiconductor element.
[0036]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a front cross-sectional view showing the configuration of the flash lamp light irradiation apparatus according to the present embodiment, which is an enlarged view of a part of the flash lamp light irradiation apparatus as shown in FIG.
[0037]
In the figure, reference numeral 30 denotes a light diffusion portion formed on the outer surface of the arc tube 111, 121, 131 on the side where the reflector 3 of each flash lamp 11, 12, 13 is provided. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
[0038]
Here, the light diffusing unit 30 is surrounded by a tangential surface drawn from the center line of the virtual image of each flash lamp 11, 12, 13 to the outer surface of each arc tube 111, 121, 131 of each flash lamp 11, 12, 13. The arc tube 111, 121, 131 is formed on the outer surface portion.
[0039]
Here, the light diffusing portion 30 is formed by processing the outer surface of the arc tube into a ground glass shape or attaching a light diffusing member made of glass or the like subjected to a separate light diffusing treatment.
[0040]
In the invention of this embodiment, since the light diffusing portion 30 is formed on a part of the outer surface of each arc tube 111, 121, 131, the light radiated from the flash lamp 12 toward the reflector 3 is light diffused. Since the light is diffused by the unit 30, the large horn-like shape that occurs when the light diffusing unit 30 is not provided and has occurred near the flash lamps 11 and 13 disposed on both sides of the lit flash lamp 12. The protruding specific illuminance distribution, which is smaller than the above-mentioned specific illuminance distribution and is generated at the position separated by two flash lamps on both sides of the lit flash lamp 11, is further reduced. It becomes possible.
[0041]
As a result, also in the invention of this embodiment, the illuminance distribution is made uniform as compared with the conventional flash lamp light irradiation device, the temperature distribution on the wafer surface which is a semiconductor substrate is also made uniform, and the temperature after the heat treatment is made uniform. It is possible to avoid an adverse effect on the performance of the semiconductor element.
[0042]
Next, the 4th Embodiment of this invention is described using FIG. 7 and FIG.
7 and FIG. 8 are front sectional views showing the configuration of the flash lamp light irradiation apparatus according to the present embodiment, in which a part of the flash lamp light irradiation apparatus as shown in FIG. 1 is enlarged. It is.
[0043]
In these drawings, reference numeral 40 denotes an inclined surface portion formed on a part of the reflecting plate 3 and having a predetermined spherical inclination angle with respect to the reflecting plate 3, and 41 is formed on a part of the reflecting plate 3 to the reflecting plate 3. The inclined surface portions 91 to 93 having a predetermined inclination angle are virtual images of the plurality of flash lamps 12 formed at the symmetrical positions with the flash lamp 12 by the inclined surface portion 40 of the reflector 3, and 101 to 103 are the flash lamps 12. The virtual center line of the parallel virtual images 91 to 93, 94 is the virtual image of the flash lamp 12 formed at the symmetrical position with the flash lamp 12 by the inclined surface portion 41 of the reflector 3, and 104 is the virtual image 94 parallel to the flash lamp 12. The other configuration corresponds to the configuration of the same symbol shown in FIG.
[0044]
Here, as described in FIG. 2, these inclined surface portions 40 and 41 are drawn from the center line 10 of the virtual image 9 to the outer surfaces of the arc tubes 111, 121, and 131 of the flash lamps 11, 12, and 13. Light that is surrounded by the tangential plane and radiated between the arc tubes 111, 121, 131 is formed at least at a portion that crosses the reflector 3.
[0045]
In the flash lamp light irradiation apparatus shown in FIG. 7, the invention of the present embodiment first has the inclined surface portion 40 having a spherical inclined surface having a radius R, so that the virtual images 91 to 91 of the flash lamp 12 with respect to the inclined surface portion 40. 93 are formed innumerably continuously at the positions shown in the figure, and appear to be emitted from the virtual images 91 to 93, and the light reflected by the inclined surface portion 40 is between the arc tubes 111, 121, and 131. The semiconductor substrate 8 is not radiated through the gap.
[0046]
Further, in the flash lamp light irradiation device shown in FIG. 8, since the inclined surface portion 41 has a predetermined flat inclined surface, the virtual image 94 of the flash lamp 12 with respect to the inclined surface portion 41 is formed at a position as illustrated. The light that appears to be emitted from the virtual image 94 and is reflected by the inclined surface portion 41 is not emitted to the semiconductor substrate 8 through the gaps between the arc tubes 111, 121, 131.
[0047]
As a result, a large horn-shaped protruding specific illuminance that occurred when the inclined surface portions 40 and 41 were not provided and occurred in the vicinity immediately below the flash lamps 11 and 13 disposed on both sides of the lit flash lamp 12. It is possible to further reduce the singular illuminance distribution which is smaller than the singular illuminance distribution and which is generated at the position separated by two flash lamps on both sides of the flash lamp 11 which is lit. Become.
[0048]
Therefore, also in the invention of this embodiment, compared with the conventional flash lamp light irradiation device, the illuminance distribution is made uniform, the temperature distribution on the wafer surface which is a semiconductor substrate is made uniform, and the semiconductor after heat treatment is made uniform. An adverse effect on the performance of the element can be avoided.
[0049]
FIG. 9 is a diagram for explaining the degree of inclination of the inclined surface portions 40 and 41 with respect to the reflecting plate 3 in the invention of the present embodiment.
In the figure, Hr is the distance between the flash lamps 11, 12, 13 and the reflector 3, s (= pitch interval P-tube diameter d) is the distance between the flash lamps 11, 12, 13, and a, b, c are Each of them is an incident angle of the flash lamp 12 to the reflector 3.
[0050]
Here, when the light beam 2 is incident on the reflector 3 at the incident angle b, the light beam 2 passes through the center of the gap s between the flash lamps 11, 12, and 13. Further, when the gap width s is taken into consideration, the incident angle of the light beam 2 on the reflector 3 is b ± tan (s / 2 / Hr). ^-1 In the range, the light beam 2 can pass through the gap between the flash lamps 11, 12, 13.
[0051]
That is, the light beam 2 is b + tan (s / 2 / Hr) with respect to the arrangement surface of the flash lamp. ^-1 If it is tilted above, it cannot pass through the gap between the adjacent flash lamps.
[0052]
The light rays 1 and 3 can be considered in the same manner as the light ray 2, and since a≈c, the light rays 1 and 3 are also b + tan (s / 2 / Hr) with respect to the reflector. ^-1 If it is tilted above, it cannot pass through the gap between the adjacent flash lamps.
[0053]
Therefore, the inclined surface portions 40 and 41 are at least b + tan (s / 2 / Hr) with respect to the arrangement surface of the flash lamps 11, 12 and 13. ^-1 It turns out that it is necessary to incline above.
[0054]
FIG. 10 is a front sectional view showing a configuration of a flash lamp light irradiation device in which a plurality of flash lamps are arranged in a substantially convex shape instead of the plurality of flash lamps shown in FIG. 1 arranged in a substantially planar shape. FIG.
[0055]
In each of the above embodiments, the case where a plurality of flash lamps are arranged in a substantially planar shape has been described. However, as shown in FIG. You may comprise so that it may protrude to the side and it may approach an irradiated surface as it leaves | separates from a center.
[0056]
Even with this configuration, each of the virtual light center lines of the virtual image of the flash lamp 1 reflected on the reflector 3 is emitted from the reflector 3 when the flash lamp 1 emits light, as in the first, second, and fourth embodiments. A light diffusing portion, an opening or an inclined surface portion can be formed in a portion where light emitted between the arc tubes surrounded by a tangential surface drawn on the outer surface of each arc tube of the flash lamp 1 crosses at least the reflector. As in the invention of the third embodiment, the outer surface of each arc tube of each flash lamp from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp 1 reflected on the reflector 3 when the flash lamp emits light. It is possible to form a light diffusing portion on the portion of the outer surface of the arc tube surrounded by the tangential surface drawn on the surface.
[0057]
According to the flash lamp light irradiation apparatus shown in FIG. 10, in addition to the effects of the inventions of the first to fourth embodiments, the amount of light irradiated in the vicinity of the center of the semiconductor substrate as the object to be processed and in the circumferential direction is reduced. It can be adjusted, and uniform irradiation light can be obtained.
[0058]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the present invention, the illuminance distribution is made uniform as compared with the conventional flash lamp light irradiation device, and when used in a semiconductor heat treatment process, the wafer surface which is a semiconductor substrate. The upper and lower temperature distributions can be made uniform, and adverse effects on the performance of the semiconductor element after the heat treatment can be avoided.
[0059]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to easily form the light diffusing portion by frost processing.
[0060]
According to the sixth aspect of the present invention, when the reflecting plate is made of aluminum, the diffusing portion can be easily formed by alumite treatment.
[0061]
According to the seventh aspect of the present invention, the illuminance distribution is uniform in the flash lamp light irradiation device including a plurality of flash lamps arranged in a substantially convex shape as compared with the conventional flash lamp light irradiation device. When used in a semiconductor heat treatment process, the temperature distribution on the wafer surface, which is a semiconductor substrate, can be made uniform, and adverse effects on the performance of the semiconductor element after heat treatment can be avoided. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing an overall configuration of a flash lamp light irradiation apparatus according to the invention of a first embodiment.
2 is an enlarged front sectional view showing a part of the flash lamp light irradiation device shown in FIG. 1; FIG.
3 shows the irradiance on the irradiated surface analyzed by optical simulation when only one flash lamp is turned on in the state where a plurality of flash lamps are arranged in parallel in the flash lamp light irradiation device shown in FIG. It is the figure which showed distribution.
4 is a diagram showing a part of the illuminance distribution on the semiconductor substrate measured with a thermopile power meter when the flash lamps are turned on all at once in the flash lamp light irradiation device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a front sectional view showing a configuration of a flash lamp light irradiation apparatus according to the invention of the second embodiment.
FIG. 6 is a front sectional view showing a configuration of a flash lamp light irradiation apparatus according to the invention of a third embodiment.
FIG. 7 is a front sectional view showing a configuration of a flash lamp light irradiation apparatus according to the invention of a fourth embodiment.
FIG. 8 is a front sectional view showing a configuration of a flash lamp light irradiation apparatus according to the invention of a fourth embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining how much the inclination of the inclined surface portions 40 and 41 should be set with respect to the reflecting plate 3 in the invention of the fourth embodiment.
FIG. 10 is a front sectional view showing a configuration of a flash lamp light irradiation apparatus in which a plurality of flash lamps are arranged in a substantially convex shape.
FIG. 11 is a front sectional view showing a configuration of a prototype light irradiation apparatus similar to the heat treatment apparatus disclosed in the publication.
12 is a diagram showing a part of the illuminance distribution on the irradiated surface measured by a thermopile power meter when the flash lamps are turned on all at once in the flash lamp light irradiation device shown in FIG. 11;
13 shows an irradiated surface analyzed by optical simulation in the flash lamp light irradiation device shown in FIG. 11 when 30 flash lamps are arranged in parallel and one flash lamp near the center is turned on. It is the figure which showed the irradiance distribution in.
14 is an enlarged front sectional view showing a part of the flash lamp light irradiation device shown in FIG.
15 is an enlarged front sectional view of a part of the flash lamp light irradiation device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,11,12,13 Flash lamp
111, 121, 131 arc tube
2 Trigger line
3 reflector
4 Light diffusion part
5 Irradiation window
6 Chamber window
7 Substrate stage
8 Semiconductor substrate
9, 91-93, 94 Virtual image
10, 101 to 103, 104 Virtual center line of virtual image
20 opening
30 Light diffusion part
40, 41 Inclined surface

Claims

A flash lamp light irradiating apparatus having a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp toward the irradiated surface side In
When the flash lamp emits light, light emitted between the arc tubes is surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of each flash lamp. A flash lamp light irradiation device, wherein a light diffusion portion is formed at least in a portion crossing the reflection plate.

A flash lamp light irradiating apparatus having a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp toward the irradiated surface side In
When the flash lamp emits light, light emitted between the arc tubes is surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of each flash lamp. A flash lamp light irradiation device, wherein an opening is formed at least at a portion crossing the reflector.

A flash lamp light irradiating apparatus having a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp toward the irradiated surface side In
When the flash lamp emits light, light emitted between the arc tubes is surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of each flash lamp. A flash lamp light irradiating apparatus, wherein an inclined surface having a predetermined inclination angle is formed at least in a portion crossing the reflector.

A flash lamp light irradiating apparatus having a plurality of flash lamps each having a substantially cylindrical arc tube and arranged in a substantially planar shape, and a reflecting plate that reflects light from the flash lamp toward the irradiated surface side In
When the flash lamp emits light, light is applied to a portion of the outer surface of the arc tube surrounded by a tangential plane drawn from the virtual center line of the virtual image of the flash lamp reflected on the reflector to the outer surface of each arc tube of the flash lamp. A flash lamp light irradiation apparatus characterized in that a diffusion portion is formed.

The flash lamp light irradiation device according to claim 1, wherein the light diffusion portion is formed by a frost treatment.

The flash lamp light irradiation device according to claim 1, wherein the reflecting plate is made of aluminum, and the diffusing portion is formed by alumite treatment.

7. The apparatus according to claim 1, wherein the plurality of flash lamps are arranged in a substantially convex shape instead of the plurality of flash lamps arranged in a substantially planar shape. 8. The flash lamp light irradiation device according to claim.