JP2004140318A - 熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板上の照度分布の面内均一性を向上させることができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂには強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分７２ｂの間のランプ間対応部分７２ｃには弱い光拡散加工を施している。これにより、ランプ対応部分７２ｂの光の透過率がランプ間対応部分７２ｃの透過率よりも低くなる。複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するフラッシュランプ６９間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性が向上する。
【選択図】 図３
【解決手段】光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂには強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分７２ｂの間のランプ間対応部分７２ｃには弱い光拡散加工を施している。これにより、ランプ対応部分７２ｂの光の透過率がランプ間対応部分７２ｃの透過率よりも低くなる。複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するフラッシュランプ６９間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性が向上する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に閃光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置等の熱処理装置が使用されている。このような熱処理装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
このようなハロゲンランプを使用したランプアニール装置には、石英板の表面を削って微細な凹凸をもつ粗面に加工したり、石英板に多数の微細な気泡が含まれるように加工したりして製作した拡散板を使用することによってウェハ面上の温度均一性を保持しているものもある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する熱処理装置を使用して半導体ウェハーのイオン活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまる、すなわち、熱によりイオンが拡散してしまうという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、半導体ウェハーの表面にイオンを高濃度で注入しても、注入後のイオンが拡散してしまうことから、イオンを必要以上に注入しなければならないという問題が生じていた。
【０００５】
上述した問題を解決するため、キセノンフラッシュランプ等を使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンが拡散するための十分な時間がないため、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルをなまらせることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１１０５７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１０５８０号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１６９１２５号公報
【特許文献４】
特開昭６３−１６６２１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなキセノンフラッシュランプを使用する熱処理装置においては、棒状またはそれに準じる形状の複数のキセノンフラッシュランプが列設されている。それら複数のキセノンフラッシュランプを半導体ウェハーから離すに従ってアニールに必要なエネルギーが著しく増大するため、省エネルギーの観点からはキセノンフラッシュランプと半導体ウェハーとをある程度接近させざるを得ない。ところが、キセノンフラッシュランプと半導体ウェハーとを接近させると、ウェハー面のランプ直下の部分の照度が他の部分の照度よりも高くなるため、温度分布の面内均一性が損なわれることとなる。
【０００８】
また、複数のキセノンフラッシュランプを列設した領域は、半導体ウェハーの面積よりもかなり大きいのであるが、それにもかかわらず半導体ウェハーの端縁部における照度はそれよりも内側部における照度と比較すると多少低下することとなっていた。
【０００９】
従来のハロゲンランプを使用したランプアニール装置においても上記と同様の問題は生じていたのであるが、目標温度までの昇温時間が比較的長いため、ウェハーを回転させて照度分布の面内均一性を維持するという解決手法を採用することができた。
【００１０】
しかしながら、キセノンフラッシュランプを使用する熱処理装置においては、閃光照射による昇温時間が極めて短いため、ウェハーを回転させたとしても照度分布の面内均一性を維持することは出来ない。このため、ウェハー面における温度分布の面内均一性が損なわれて処理結果にバラツキが生じるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板上の照度分布の面内均一性を向上させることができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、複数のランプを平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、を備え、前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分の光の透過率を当該中央対応部分よりも外側に位置する端部対応部分の透過率よりも低くしている。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板の前記端部対応部分から前記中央対応部分に向けて透過率を漸次低くしている。
【００１４】
また、請求項３の発明は、基板に対して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、複数のランプを平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、を備え、前記拡散板のうち前記複数のランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合う前記ランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしている。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板の前記ランプ対応部分の中央位置から前記ランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率を漸次高くしている。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率を前記ランプ対応部分の透過率よりも高くしている。
【００１７】
また、請求項６の発明は、基板に対して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、複数のフラッシュランプを平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、を備える。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板のうち前記複数のフラッシュランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合う前記ランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしている。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板の前記ランプ対応部分の中央位置から前記ランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率を漸次高くしている。
【００２０】
また、請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率を前記ランプ対応部分の透過率よりも高くしている。
【００２１】
また、請求項１０の発明は、請求項６の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板を前記保持手段に保持された基板の端縁部を除く部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成したガラス板としている。
【００２２】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明にかかる熱処理装置において、前記幾何学模様を縞模様としている。
【００２３】
また、請求項１２の発明は、請求項１０の発明にかかる熱処理装置において、前記幾何学模様を井桁模様としている。
【００２４】
また、請求項１３の発明は、請求項６から請求項１２のいずれかの発明にかか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をキセノンフラッシュランプとし、前記保持手段に保持する基板を予備加熱するアシスト加熱手段を備える。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
＜１．第１実施形態＞
図１および図２は本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。この熱処理装置は、キセノンフラッシュランプからの閃光によって半導体ウェハー等の基板の熱処理を行う装置である。
【００２７】
この熱処理装置は、透光板６１、底板６２および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収納して熱処理するためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されており、光源５から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述する熱拡散板７３および加熱プレート７４を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。
【００２８】
また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が解放された状態で、図示しない搬送ロボットによりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ６８により開口部６６が閉鎖される。
【００２９】
チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては２５本）のキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）と、リフレクタ７１とを備える。複数のフラッシュランプ６９は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿うようにして互いに平行に平面状に配列されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を被うように配設されている。
【００３０】
このキセノンフラッシュランプ６９は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
【００３１】
光源５と透光板６１との間には、光拡散板（ディフューザ）７２が配設されている。この光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用され、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射された光を拡散させるものであるが、その詳細についてはさらに後述する。
【００３２】
フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。また、フラッシュランプ６９から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ７１によって反射されてから光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。
【００３３】
チャンバー６５内には、加熱プレート７４と熱拡散板７３とが設けられている。熱拡散板７３は加熱プレート７４の上面に貼着されている。また、熱拡散板７３の表面には、半導体ウェハーＷの位置ずれ防止ピン７５が付設されている。
【００３４】
加熱プレート７４は、半導体ウェハーＷを予備加熱（アシスト加熱）するためのものである。この加熱プレート７４は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に予備加熱するためのものである。この熱拡散板７３の材質としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３：酸化アルミニウム）や石英等の比較的熱伝導率が小さいものが採用される。
【００３５】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００３６】
すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。
【００３７】
図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、熱拡散板７３および加熱プレート７４が下降した位置である。この状態においては、支持ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板７３の表面より上方に突出する。
【００３８】
一方、図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、熱拡散板７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１の搬入・搬出位置から図２の熱処理位置に上昇する過程において、支持ピン７０に載置された半導体ウェハーＷは熱拡散板７３によって受け取られ、その下面を熱拡散板７３の表面に支持されて上昇し、チャンバー６５内の透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持される。逆に、熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置から搬入・搬出位置に下降する過程においては、熱拡散板７３に支持された半導体ウェハーＷは支持ピン７０に受け渡される。
【００３９】
半導体ウェハーＷを支持する熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときの熱拡散板７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能である。
【００４０】
また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、熱拡散板７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
【００４１】
チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には、開閉弁８０に連通接続された導入路７８が形成されている。この導入路７８は、チャンバー６５内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを導入するためのものである。一方、側板６４における開口部６６には、開閉弁８１に連通接続された排出路７９が形成されている。この排出路７９は、チャンバー６５内の気体を排出するためのものであり、開閉弁８１を介して図示しない排気手段と接続されている。
【００４２】
以上のような熱処理装置の構成において、光拡散板７２は、光源５のフラッシュランプ６９の配列およびチャンバー６５内にて熱拡散板７３および加熱プレート７４によって熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷと平行に配設された平板状の部材である。複数のフラッシュランプ６９は水平面に沿って配列され、半導体ウェハーＷは熱拡散板７３によって水平姿勢に保持されるため、光拡散板７２も水平面に沿って配設されることとなる。
【００４３】
図３は、第１実施形態の光拡散板７２を説明するための図である。上述したように光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものである。石英は耐熱性、強度が高く、しかも光減衰率が少ないため光拡散板７２の材質として適している。光拡散板７２の材質としては、溶融石英よりも合成石英の方がフラッシュ加熱に寄与する紫外線領域の光の減衰が少なく好適である。
【００４４】
図３に示すように、第１実施形態の光拡散板７２には複数種類の光拡散加工が施されている。まず、光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分（端部対応部分７２ａ以外の部分）には強い光拡散加工と弱い光拡散加工とを交互に縞状に施している。すなわち、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂには強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分７２ｂの間のランプ間対応部分７２ｃには弱い光拡散加工を施している。
【００４５】
具体的な上述の如き光拡散加工の手法としては、例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。この手法によるときには、まず光拡散加工が全く施されていない光拡散板７２の全面にフォトレジスト（感光剤）を塗布してマスクパターンの露光処理および現像処理を行うことにより、ランプ間対応部分７２ｃのみが露出してそれ以外の部分がフォトレジストによって覆われた状態とする。そしてこのようなマスク状態にて、例えばサンドブラスト等のブラスト工法によって表面加工を行うことにより、ランプ間対応部分７２ｃのみに光拡散加工が施されることとなる。ランプ間対応部分７２ｃにサンドブラスト処理を行うときには、比較的粒度の粗い研磨剤を使用することにより弱い光拡散加工とする。
【００４６】
次に、上記のフォトレジストを一旦全て剥離した後、再び光拡散板７２の全面にフォトレジストを塗布して上述とは異なるマスクパターンの露光処理および現像処理を行うことにより、ランプ対応部分７２ｂのみが露出してそれ以外の部分がフォトレジストによって覆われた状態とする。そしてこのようなマスク状態にて、再度サンドブラスト等のブラスト工法によって表面加工を行うことにより、ランプ対応部分７２ｂのみに光拡散加工が施されることとなる。ランプ対応部分７２ｂにサンドブラスト処理を行うときには、ランプ間対応部分７２ｃよりも粒度の細かい研磨剤を使用することにより強い光拡散加工とする。このようにして図３に示す如き光拡散板７２を得る。
【００４７】
以上のような光拡散加工を施した結果、強い光拡散加工が施されたランプ対応部分７２ｂの光の透過率（厳密にはフラッシュランプ６９から出射される光の透過率）が弱い光拡散加工が施されたランプ間対応部分７２ｃの透過率よりも低くなる。また、特に光拡散加工を施していない端部対応部分７２ａの光の透過率が中央対応部分（ランプ対応部分７２ｂおよびランプ間対応部分７２ｃ）の透過率よりも高くなる。つまり、光拡散板７２の両端部の光の透過率が最も高くなり、それらの間に透過率の高い部分と低い部分とが交互に縞状に形成されることとなる。
【００４８】
次に、上記構成を有する熱処理装置による半導体ウェハーＷの熱処理動作について説明する。この熱処理装置において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。
【００４９】
この熱処理装置においては、熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、図示しない搬送ロボットにより開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウェハーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される。しかる後、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。また、開閉弁８０および開閉弁８１を開いてチャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する。
【００５０】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にある熱拡散板７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する。
【００５１】
この状態においては、半導体ウェハーＷは熱拡散板７３により継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する。
【００５２】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度、好ましくは３５０℃〜５５０℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。
【００５３】
やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００５４】
このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。
【００５５】
このとき、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。
【００５６】
また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【００５７】
フラッシュ加熱工程が終了した後に、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放される。そして、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷが図示しない搬送ロボットにより搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。
【００５８】
ところで、第１実施形態の熱処理装置は複数種類の異なる透過率領域を有する光拡散板７２を備えている。ここで仮に光拡散板７２を配置することなくフラッシュ加熱を行うと、半導体ウェハーＷ上の照度分布のバラツキが大きくなる。図４は、半導体ウェハーＷの表面におけるフラッシュランプ６９から照射される光の照度とフラッシュランプ６９の列設方向の位置との関係を模式的に示す図である。同図において、符号Ａは光拡散板７２を配置していないときの半導体ウェハーＷ上の照度分布を示している。図４の符号Ａにて示すように、熱処理位置の半導体ウェハーＷと光源５とをある程度近接させ、かつ光拡散板７２を配置しないと照度分布の不均一性が大きくなる。
【００５９】
これに対して、第１実施形態の熱処理装置のように光拡散板７２を設置した状態にてフラッシュ加熱を行えば、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射された光が拡散されて熱処理位置の半導体ウェハーＷに向かうこととなるため、半導体ウェハーＷ上の照度分布の不均一性が緩和される。
【００６０】
特に、第１実施形態の光拡散板７２においては、端部対応部分７２ａの光の透過率が中央対応部分の透過率よりも高いため、フラッシュランプ６９が配列されている中央部分からの光がより強く拡散されることとなり、半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【００６１】
また、ランプ対応部分７２ｂの光の透過率がランプ間対応部分７２ｃの透過率よりも低くなるため、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するフラッシュランプ６９間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【００６２】
以上のように、図３に示す如き光拡散板７２を配置した熱処理装置においてフラッシュ加熱を行うと、半導体ウェハーＷ上の照度分布は図４の符号Ｂにて示すようなものとなり、符号Ａと比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性が向上している。
【００６３】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００６４】
図５は、第２実施形態の光拡散板７２を説明するための図である。第２実施形態の光拡散板７２の配設態様や材質は第１実施形態と同じであるが、光拡散加工を行う領域の態様が異なる。
【００６５】
図５に示すように、第２実施形態の光拡散板７２にも複数種類の光拡散加工が施されている。まず、光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、光拡散板７２のうち端部対応部分７２ａよりも内側に位置する中央対応部分（端部対応部分７２ａ以外の部分）には３段階の光拡散加工を繰り返し縞状に施している。すなわち、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂには最も強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分７２ｂの間の中心近傍に位置するランプ間中心対応部分７２ｄには最も弱い光拡散加工を施し、ランプ対応部分７２ｂとランプ間中心対応部分７２ｄとの間の遷移領域部分７２ｅにはそれらの中間程度の光拡散加工を施す。
【００６６】
具体的な上述の如き光拡散加工の手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。３種類のマスクパターンを順次形成するとともに、その都度異なる粒度の研磨剤を３段階に分けて使用することによって図５に示す如き光拡散板７２を得ることができる。
【００６７】
なお、端部対応部分７２ａの内側に直接隣接する部分はランプ間中心対応部分７２ｄとして取り扱い、そのランプ間中心対応部分７２ｄと最も端のフラッシュランプ６９の鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂとの間は遷移領域部分７２ｅとして取り扱う。
【００６８】
以上のような光拡散加工を施した結果、ランプ対応部分７２ｂの中央位置からランプ間中心対応部分７２ｄ（つまりランプ間対応部分７２ｃの中央位置）に向けて透過率が漸次高くなる。また、端部対応部分７２ａからそれと最近接のランプ対応部分７２ｂに向けて（つまり中央対応部分に向けて）透過率が漸次低くなる。すなわち、光拡散板７２の両端部の光の透過率が最も高くなるとともに、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下位置の光の透過率が最も低くなり、それらのそれぞれの間では段階的に透過率が変化している。
【００６９】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【００７０】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００７１】
図６は、第３実施形態の光拡散板１７２を説明するための図である。第３実施形態の光拡散板１７２の配設態様や材質は第１実施形態の光拡散板７２と同じである。但し、第３実施形態の光拡散板１７２は、２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせて作成される。
【００７２】
図６（ａ）に示すように、光拡散板１７２Ａのうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分１７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分１７２ｂには強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分１７２ｂの間のランプ間対応部分１７２ｃには光拡散加工を施さない。
【００７３】
また、光拡散板１７２Ｂのうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分１７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分１７２ｂにも光拡散加工を施さず、相互に隣り合うランプ対応部分１７２ｂの間のランプ間対応部分１７２ｃには弱い光拡散加工を施す。
【００７４】
具体的な光拡散加工の手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。第３実施形態においては、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂのそれぞれは１種類のマスクパターンを形成するのみで容易に作成することができる。
【００７５】
そして、２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせることによって図６（ｂ）に示すような光拡散板１７２を得ることができる。この光拡散板１７２を第１実施形態と同様に、複数のフラッシュランプ６９の配列および熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷと平行に配設する。
【００７６】
このようにして構成された光拡散板１７２においては、強い光拡散加工が施されたランプ対応部分１７２ｂの光の透過率が弱い光拡散加工が施されたランプ間対応部分１７２ｃの透過率よりも低くなる。また、特に光拡散加工を施していない端部対応部分１７２ａの光の透過率が中央対応部分の透過率よりも高くなる。つまり、第１実施形態の光拡散板７２と同じく、光拡散板１７２の両端部の光の透過率が最も高くなり、それらの間に透過率の高い部分と低い部分とが交互に縞状に形成されることとなる。
【００７７】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂは比較的容易に作成することが可能である。また、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂの如き１種類のマスクパターンにて作成できる光拡散板を多数用意しておいて、それらを適宜組み合わせることによって所望の透過率パターンを有する光拡散板を容易に作成することができる。
【００７８】
＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００７９】
図７は、第４実施形態の光拡散板１７２を説明するための図である。第４実施形態の光拡散板１７２の配設態様や材質は第１実施形態の光拡散板７２と同じである。但し、第４実施形態の光拡散板１７２は、第３実施形態と同様に２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせて作成される。
【００８０】
図７（ａ）に示すように、光拡散板１７２Ａの全面に弱い光拡散加工を施す。また、光拡散板１７２Ｂのうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分１７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分１７２ｂには弱い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分１７２ｂの間のランプ間対応部分１７２ｃには光拡散加工を施さない。
【００８１】
具体的な光拡散加工の手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。第４実施形態においては、光拡散板１７２Ａの作成にはマスクパターンが不要であり、光拡散板１７２Ｂは１種類のマスクパターンを形成するのみで容易に作成することができる。
【００８２】
そして、２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせることによって図７（ｂ）に示すような光拡散板１７２を得ることができる。この光拡散板１７２を第１実施形態と同様に、複数のフラッシュランプ６９の配列および熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷと平行に配設する。
【００８３】
このようにして構成された光拡散板１７２においては、光拡散加工が施された領域が重ね合わされたランプ対応部分１７２ｂの光の透過率がランプ間対応部分１７２ｃの透過率よりも低くなる。また、端部対応部分１７２ａの光の透過率がランプ対応部分１７２ｂの光の透過率よりも高くなる。
【００８４】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂは比較的容易に作成することが可能である。また、第３実施形態と同様に、複数種類の光拡散板を適宜組み合わせることによって所望の透過率パターンを有する光拡散板を容易に作成することができる。
【００８５】
＜５．第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００８６】
図８は、第５実施形態の光拡散板７２の一例を示す平面図である。第５実施形態においては、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの端縁部を除く部分（以下、内側部分）の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成した石英ガラス板を光拡散板７２としており、図８の例では幾何学模様として擦りガラス状の縞模様９１を形成している。
【００８７】
このような擦りガラス状の縞模様９１を形成する手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。すなわち、縞模様のマスクパターンを形成するとともに、＃４００或いは＃６００の粒度の研磨剤を使用したブラスト工法によって図８に示す如き光拡散板７２を得ることができる。第５実施形態においては、光拡散板７２の表面のうち熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分直上に位置する領域に擦りガラス状の縞模様９１を形成しており、縞模様９１を形成していない部分については何らの光拡散加工をも施さない。
【００８８】
既述したように、半導体ウェハーＷの端縁部における照度は内側部分における照度よりも多少低下する傾向にある。そこで、図８の如き光拡散板７２を使用すると、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域における縞模様９１の面積と同領域における縞模様９１を形成していない部分の面積との比率に応じて、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの内側部分の照度が低下する。すなわち、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域における縞模様９１の面積が大きくなるにつれて、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの内側部分の照度の低下も大きくなる。
【００８９】
このため、半導体ウェハーＷの内側部分の照度が端縁部と同程度にまで低下するような面積比に縞模様９１を形成すれば、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷ上の全面の照度分布が均一になる。
【００９０】
ところで、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域全面に弱い擦りガラス処理（光拡散加工）を施しても半導体ウェハーＷの内側部分の照度を端縁部と同程度にすることは理論上可能であるが、そのような弱い擦りガラス処理は工業的には再現性が低く現実的ではない。これに対して第５実施形態のように、＃４００或いは＃６００の粒度の研磨剤を使用した強い擦りガラス処理であれば、工業的にも安定して同一の表面粗さの擦りガラス状態を再現性良く実現することができる。そして、第５実施形態では、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域における縞模様９１の面積と同領域における縞模様９１を形成していない部分の面積との比率を工業的に安定して調整することによってフラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの内側部分の照度を精度良く調整しているのである。なお、＃４００の粒度の研磨剤を使用した擦りガラス処理であれば平均表面粗さ（Ｒａ）が約１．１６μｍとなり、＃６００の粒度の研磨剤を使用した擦りガラス処理であれば平均表面粗さが約０．３６μｍとなる。
【００９１】
また、縞模様９１がそのまま半導体ウェハーＷ上に投影された場合には却って照度分布の均一性を損なうおそれもあるが、第５実施形態では縞模様９１のピッチをフラッシュランプ６９の配列ピッチよりも小さくすることによって縞模様９１のパターンがそのまま半導体ウェハーＷ上に投影されることを防止している。
【００９２】
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては光源５に２５本のフラッシュランプ６９を備えるようにしていたが、これに限定されずフラッシュランプ６９の本数は任意のものとすることができる。
【００９３】
また、拡散板７２は光源５と熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷとの間であれば任意の位置に配設することができる。
【００９４】
また、拡散板７２の作成はマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせに限定されるものではなく、例えば石英ガラス中に多数の微細な気泡が含まれるような加工により作成するようにしても良い。また、ブラスト工法としてはエアーブラスト等を採用するようにしても良い。もっとも、上記各実施形態の拡散板のように透過率の異なる複数領域を形成する場合には、マスキングプロセスを用いることにより確実な製作が可能となる。
【００９５】
また、光源５にフラッシュランプ６９に代えて他の種類のランプ（例えばハロゲンランプ）を備え、当該ランプからの光照射によって半導体ウェハーＷの加熱を行う熱処理装置であっても本発明に係る技術を適用することができる。この場合であっても、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するランプ間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【００９６】
また、上記第１から第４実施形態においては、光拡散板７２に透過率の異なる複数の領域を形成するようにしていたが、光拡散板７２の全面が均一な透過率を有するような光拡散加工を施すようにしても良い。このような全面が均一な透過率を有する光拡散板７２であっても、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が拡散されるため、光拡散板７２を設けない場合に比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性を向上させることができる。特に、光源５にフラッシュランプを備える場合は、既述した如くウェハー回転によって照度分布の面内均一性を維持することが不可能であるため、光拡散板７２によって照度分布の面内均一性を向上させる意義は大きい。
【００９７】
また、上記第５実施形態において、図９または図１０に示すような光拡散板７２を使用するようにしても良い。図９の例では、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の井桁模様９２を形成している。また、図１０の例では、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域に擦りガラス状のカゴメ模様９３を形成している。これらの模様を形成する手法は第５実施形態と同じものとすれば良い。
【００９８】
このようにしても、半導体ウェハーＷの内側部分の照度が端縁部と同程度にまで低下するような面積比に井桁模様９２またはカゴメ模様９３を形成すれば、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷ上の照度分布が均一になる。しかも、井桁模様９２またはカゴメ模様９３による面積比の調整は工業的に安定して行うことができる。すなわち、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成し、同領域における幾何学模様の面積と幾何学模様を形成していない部分の面積との比率を調整することによって、半導体ウェハーＷの内側部分の照度を端縁部と同程度にまで低下させてフラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷ上の照度分布を均一にすることができるのである。
【００９９】
また、擦りガラス状の幾何学模様を半導体ウェハーＷの内側部分の上方だけでなく光拡散板７２の全面に形成するようにしても良い。このようにしても、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が拡散されるため、光拡散板７２を設けない場合に比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性を向上させることができる。特に、光源５にフラッシュランプを備える場合は、上述と同様の理由により、光拡散板７２によって照度分布の面内均一性を向上させる意義が大きい。
【０１００】
また、上記各実施形態においては、アシスト加熱手段として加熱プレート７４を使用していたが、半導体ウェハーＷを保持する手段の下方に複数のランプ群（例えば複数のハロゲンランプ）を設け、それらからの光照射によってアシスト加熱を行うようにしても良い。この場合、アシスト加熱を行うランプ群と半導体ウェハーＷとの間に上記各実施形態の如き光拡散板を設けることにより、アシスト加熱時における半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【０１０１】
また、上記各実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる熱処理装置による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い。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる熱処理装置による処理を行っても良い。一例として、ＣＶＤ法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる熱処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。
【０１０２】
また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のＴＦＴ基板に対して本発明にかかる熱処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、拡散板のうちランプ配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分の光の透過率を当該中央対応部分よりも外側に位置する端部対応部分の透過率よりも低くしているため、ランプが配列されている中央部分からの光がより強く拡散されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１０４】
また、請求項２の発明によれば、拡散板の端部対応部分から中央対応部分に向けて透過率を漸次低くしているため、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１０５】
また、請求項３の発明によれば、拡散板のうち複数のランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合うランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしているため、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するランプ間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１０６】
また、請求項４の発明によれば、拡散板のランプ対応部分の中央位置からランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率が漸次高くなるため、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１０７】
また、請求項５の発明によれば、拡散板のうちランプ配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率をランプ対応部分の透過率よりも高くしているため、ランプが配列されている部分からの光がより強く拡散されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１０８】
また、請求項６の発明によれば、光源と保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、複数のフラッシュランプのそれぞれから出射された光を拡散させて基板に向かわせる拡散板を備えるため、基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１０９】
また、請求項７の発明によれば、拡散板のうち複数のフラッシュランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合うランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしているため、複数のフラッシュランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するフラッシュランプ間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１１０】
また、請求項８の発明によれば、拡散板のランプ対応部分の中央位置からランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率が漸次高くなるため、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１１１】
また、請求項９の発明によれば、拡散板のうちランプ配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率をランプ対応部分の透過率よりも高くしているため、フラッシュランプが配列されている部分からの光がより強く拡散されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１１２】
また、請求項１０の発明によれば、保持手段に保持された基板の端縁部を除く部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成したガラス板を拡散板としているため、基板の端縁部を除く部分の照度が若干低下することとなり、基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１１３】
また、請求項１１の発明によれば、幾何学模様が縞模様であるため、容易に拡散板を作成することができる。
【０１１４】
また、請求項１２の発明によれば、幾何学模様が井桁模様であるため、容易に拡散板を作成することができる。
【０１１５】
また、請求項１３の発明によれば、複数のフラッシュランプのそれぞれがキセノンフラッシュランプであり、保持手段が保持する基板を予備加熱するアシスト加熱手段を備えるため、キセノンフラッシュランプによる基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図３】第１実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図４】光拡散板を配置していないときの半導体ウェハーの表面におけるフラッシュランプから照射される光の照度とフラッシュランプの列設方向の位置との関係を模式的に示す図である。
【図５】第２実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図６】第３実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図７】第４実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図８】第５実施形態の光拡散板の一例を示す平面図である。
【図９】第５実施形態の光拡散板の他の例を示す平面図である。
【図１０】第５実施形態の光拡散板の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
５ 光源
６１ 透光板
６５ チャンバー
６９ フラッシュランプ
７１ リフレクタ
７２，１７２ 光拡散板
７２ａ，１７２ａ 端部対応部分
７２ｂ，１７２ｂ ランプ対応部分
７２ｃ，１７２ｃ ランプ間対応部分
７２ｄ ランプ間中心対応部分
７２ｅ 遷移領域部分
７３ 熱拡散板
７４ 加熱プレート
９１ 縞模様
９２ 井桁模様
９３ カゴメ模様
Ｗ 半導体ウェハー
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に閃光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置等の熱処理装置が使用されている。このような熱処理装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
このようなハロゲンランプを使用したランプアニール装置には、石英板の表面を削って微細な凹凸をもつ粗面に加工したり、石英板に多数の微細な気泡が含まれるように加工したりして製作した拡散板を使用することによってウェハ面上の温度均一性を保持しているものもある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する熱処理装置を使用して半導体ウェハーのイオン活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまる、すなわち、熱によりイオンが拡散してしまうという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、半導体ウェハーの表面にイオンを高濃度で注入しても、注入後のイオンが拡散してしまうことから、イオンを必要以上に注入しなければならないという問題が生じていた。
【０００５】
上述した問題を解決するため、キセノンフラッシュランプ等を使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンが拡散するための十分な時間がないため、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルをなまらせることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１１０５７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１０５８０号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１６９１２５号公報
【特許文献４】
特開昭６３−１６６２１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなキセノンフラッシュランプを使用する熱処理装置においては、棒状またはそれに準じる形状の複数のキセノンフラッシュランプが列設されている。それら複数のキセノンフラッシュランプを半導体ウェハーから離すに従ってアニールに必要なエネルギーが著しく増大するため、省エネルギーの観点からはキセノンフラッシュランプと半導体ウェハーとをある程度接近させざるを得ない。ところが、キセノンフラッシュランプと半導体ウェハーとを接近させると、ウェハー面のランプ直下の部分の照度が他の部分の照度よりも高くなるため、温度分布の面内均一性が損なわれることとなる。
【０００８】
また、複数のキセノンフラッシュランプを列設した領域は、半導体ウェハーの面積よりもかなり大きいのであるが、それにもかかわらず半導体ウェハーの端縁部における照度はそれよりも内側部における照度と比較すると多少低下することとなっていた。
【０００９】
従来のハロゲンランプを使用したランプアニール装置においても上記と同様の問題は生じていたのであるが、目標温度までの昇温時間が比較的長いため、ウェハーを回転させて照度分布の面内均一性を維持するという解決手法を採用することができた。
【００１０】
しかしながら、キセノンフラッシュランプを使用する熱処理装置においては、閃光照射による昇温時間が極めて短いため、ウェハーを回転させたとしても照度分布の面内均一性を維持することは出来ない。このため、ウェハー面における温度分布の面内均一性が損なわれて処理結果にバラツキが生じるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板上の照度分布の面内均一性を向上させることができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、複数のランプを平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、を備え、前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分の光の透過率を当該中央対応部分よりも外側に位置する端部対応部分の透過率よりも低くしている。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板の前記端部対応部分から前記中央対応部分に向けて透過率を漸次低くしている。
【００１４】
また、請求項３の発明は、基板に対して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、複数のランプを平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、を備え、前記拡散板のうち前記複数のランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合う前記ランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしている。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板の前記ランプ対応部分の中央位置から前記ランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率を漸次高くしている。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率を前記ランプ対応部分の透過率よりも高くしている。
【００１７】
また、請求項６の発明は、基板に対して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、複数のフラッシュランプを平面状に配列した光源と、前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、を備える。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板のうち前記複数のフラッシュランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合う前記ランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしている。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板の前記ランプ対応部分の中央位置から前記ランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率を漸次高くしている。
【００２０】
また、請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率を前記ランプ対応部分の透過率よりも高くしている。
【００２１】
また、請求項１０の発明は、請求項６の発明にかかる熱処理装置において、前記拡散板を前記保持手段に保持された基板の端縁部を除く部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成したガラス板としている。
【００２２】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明にかかる熱処理装置において、前記幾何学模様を縞模様としている。
【００２３】
また、請求項１２の発明は、請求項１０の発明にかかる熱処理装置において、前記幾何学模様を井桁模様としている。
【００２４】
また、請求項１３の発明は、請求項６から請求項１２のいずれかの発明にかか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をキセノンフラッシュランプとし、前記保持手段に保持する基板を予備加熱するアシスト加熱手段を備える。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
＜１．第１実施形態＞
図１および図２は本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。この熱処理装置は、キセノンフラッシュランプからの閃光によって半導体ウェハー等の基板の熱処理を行う装置である。
【００２７】
この熱処理装置は、透光板６１、底板６２および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収納して熱処理するためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されており、光源５から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述する熱拡散板７３および加熱プレート７４を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。
【００２８】
また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が解放された状態で、図示しない搬送ロボットによりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ６８により開口部６６が閉鎖される。
【００２９】
チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては２５本）のキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）と、リフレクタ７１とを備える。複数のフラッシュランプ６９は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿うようにして互いに平行に平面状に配列されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を被うように配設されている。
【００３０】
このキセノンフラッシュランプ６９は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
【００３１】
光源５と透光板６１との間には、光拡散板（ディフューザ）７２が配設されている。この光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用され、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射された光を拡散させるものであるが、その詳細についてはさらに後述する。
【００３２】
フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。また、フラッシュランプ６９から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ７１によって反射されてから光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。
【００３３】
チャンバー６５内には、加熱プレート７４と熱拡散板７３とが設けられている。熱拡散板７３は加熱プレート７４の上面に貼着されている。また、熱拡散板７３の表面には、半導体ウェハーＷの位置ずれ防止ピン７５が付設されている。
【００３４】
加熱プレート７４は、半導体ウェハーＷを予備加熱（アシスト加熱）するためのものである。この加熱プレート７４は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に予備加熱するためのものである。この熱拡散板７３の材質としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３：酸化アルミニウム）や石英等の比較的熱伝導率が小さいものが採用される。
【００３５】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００３６】
すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。
【００３７】
図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、熱拡散板７３および加熱プレート７４が下降した位置である。この状態においては、支持ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板７３の表面より上方に突出する。
【００３８】
一方、図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、熱拡散板７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１の搬入・搬出位置から図２の熱処理位置に上昇する過程において、支持ピン７０に載置された半導体ウェハーＷは熱拡散板７３によって受け取られ、その下面を熱拡散板７３の表面に支持されて上昇し、チャンバー６５内の透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持される。逆に、熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置から搬入・搬出位置に下降する過程においては、熱拡散板７３に支持された半導体ウェハーＷは支持ピン７０に受け渡される。
【００３９】
半導体ウェハーＷを支持する熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときの熱拡散板７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能である。
【００４０】
また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、熱拡散板７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
【００４１】
チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には、開閉弁８０に連通接続された導入路７８が形成されている。この導入路７８は、チャンバー６５内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを導入するためのものである。一方、側板６４における開口部６６には、開閉弁８１に連通接続された排出路７９が形成されている。この排出路７９は、チャンバー６５内の気体を排出するためのものであり、開閉弁８１を介して図示しない排気手段と接続されている。
【００４２】
以上のような熱処理装置の構成において、光拡散板７２は、光源５のフラッシュランプ６９の配列およびチャンバー６５内にて熱拡散板７３および加熱プレート７４によって熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷと平行に配設された平板状の部材である。複数のフラッシュランプ６９は水平面に沿って配列され、半導体ウェハーＷは熱拡散板７３によって水平姿勢に保持されるため、光拡散板７２も水平面に沿って配設されることとなる。
【００４３】
図３は、第１実施形態の光拡散板７２を説明するための図である。上述したように光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものである。石英は耐熱性、強度が高く、しかも光減衰率が少ないため光拡散板７２の材質として適している。光拡散板７２の材質としては、溶融石英よりも合成石英の方がフラッシュ加熱に寄与する紫外線領域の光の減衰が少なく好適である。
【００４４】
図３に示すように、第１実施形態の光拡散板７２には複数種類の光拡散加工が施されている。まず、光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分（端部対応部分７２ａ以外の部分）には強い光拡散加工と弱い光拡散加工とを交互に縞状に施している。すなわち、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂには強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分７２ｂの間のランプ間対応部分７２ｃには弱い光拡散加工を施している。
【００４５】
具体的な上述の如き光拡散加工の手法としては、例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。この手法によるときには、まず光拡散加工が全く施されていない光拡散板７２の全面にフォトレジスト（感光剤）を塗布してマスクパターンの露光処理および現像処理を行うことにより、ランプ間対応部分７２ｃのみが露出してそれ以外の部分がフォトレジストによって覆われた状態とする。そしてこのようなマスク状態にて、例えばサンドブラスト等のブラスト工法によって表面加工を行うことにより、ランプ間対応部分７２ｃのみに光拡散加工が施されることとなる。ランプ間対応部分７２ｃにサンドブラスト処理を行うときには、比較的粒度の粗い研磨剤を使用することにより弱い光拡散加工とする。
【００４６】
次に、上記のフォトレジストを一旦全て剥離した後、再び光拡散板７２の全面にフォトレジストを塗布して上述とは異なるマスクパターンの露光処理および現像処理を行うことにより、ランプ対応部分７２ｂのみが露出してそれ以外の部分がフォトレジストによって覆われた状態とする。そしてこのようなマスク状態にて、再度サンドブラスト等のブラスト工法によって表面加工を行うことにより、ランプ対応部分７２ｂのみに光拡散加工が施されることとなる。ランプ対応部分７２ｂにサンドブラスト処理を行うときには、ランプ間対応部分７２ｃよりも粒度の細かい研磨剤を使用することにより強い光拡散加工とする。このようにして図３に示す如き光拡散板７２を得る。
【００４７】
以上のような光拡散加工を施した結果、強い光拡散加工が施されたランプ対応部分７２ｂの光の透過率（厳密にはフラッシュランプ６９から出射される光の透過率）が弱い光拡散加工が施されたランプ間対応部分７２ｃの透過率よりも低くなる。また、特に光拡散加工を施していない端部対応部分７２ａの光の透過率が中央対応部分（ランプ対応部分７２ｂおよびランプ間対応部分７２ｃ）の透過率よりも高くなる。つまり、光拡散板７２の両端部の光の透過率が最も高くなり、それらの間に透過率の高い部分と低い部分とが交互に縞状に形成されることとなる。
【００４８】
次に、上記構成を有する熱処理装置による半導体ウェハーＷの熱処理動作について説明する。この熱処理装置において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。
【００４９】
この熱処理装置においては、熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、図示しない搬送ロボットにより開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウェハーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される。しかる後、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。また、開閉弁８０および開閉弁８１を開いてチャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する。
【００５０】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にある熱拡散板７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する。
【００５１】
この状態においては、半導体ウェハーＷは熱拡散板７３により継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する。
【００５２】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度、好ましくは３５０℃〜５５０℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。
【００５３】
やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００５４】
このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。
【００５５】
このとき、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。
【００５６】
また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【００５７】
フラッシュ加熱工程が終了した後に、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放される。そして、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷが図示しない搬送ロボットにより搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。
【００５８】
ところで、第１実施形態の熱処理装置は複数種類の異なる透過率領域を有する光拡散板７２を備えている。ここで仮に光拡散板７２を配置することなくフラッシュ加熱を行うと、半導体ウェハーＷ上の照度分布のバラツキが大きくなる。図４は、半導体ウェハーＷの表面におけるフラッシュランプ６９から照射される光の照度とフラッシュランプ６９の列設方向の位置との関係を模式的に示す図である。同図において、符号Ａは光拡散板７２を配置していないときの半導体ウェハーＷ上の照度分布を示している。図４の符号Ａにて示すように、熱処理位置の半導体ウェハーＷと光源５とをある程度近接させ、かつ光拡散板７２を配置しないと照度分布の不均一性が大きくなる。
【００５９】
これに対して、第１実施形態の熱処理装置のように光拡散板７２を設置した状態にてフラッシュ加熱を行えば、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射された光が拡散されて熱処理位置の半導体ウェハーＷに向かうこととなるため、半導体ウェハーＷ上の照度分布の不均一性が緩和される。
【００６０】
特に、第１実施形態の光拡散板７２においては、端部対応部分７２ａの光の透過率が中央対応部分の透過率よりも高いため、フラッシュランプ６９が配列されている中央部分からの光がより強く拡散されることとなり、半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【００６１】
また、ランプ対応部分７２ｂの光の透過率がランプ間対応部分７２ｃの透過率よりも低くなるため、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するフラッシュランプ６９間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【００６２】
以上のように、図３に示す如き光拡散板７２を配置した熱処理装置においてフラッシュ加熱を行うと、半導体ウェハーＷ上の照度分布は図４の符号Ｂにて示すようなものとなり、符号Ａと比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性が向上している。
【００６３】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００６４】
図５は、第２実施形態の光拡散板７２を説明するための図である。第２実施形態の光拡散板７２の配設態様や材質は第１実施形態と同じであるが、光拡散加工を行う領域の態様が異なる。
【００６５】
図５に示すように、第２実施形態の光拡散板７２にも複数種類の光拡散加工が施されている。まず、光拡散板７２のうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、光拡散板７２のうち端部対応部分７２ａよりも内側に位置する中央対応部分（端部対応部分７２ａ以外の部分）には３段階の光拡散加工を繰り返し縞状に施している。すなわち、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂには最も強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分７２ｂの間の中心近傍に位置するランプ間中心対応部分７２ｄには最も弱い光拡散加工を施し、ランプ対応部分７２ｂとランプ間中心対応部分７２ｄとの間の遷移領域部分７２ｅにはそれらの中間程度の光拡散加工を施す。
【００６６】
具体的な上述の如き光拡散加工の手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。３種類のマスクパターンを順次形成するとともに、その都度異なる粒度の研磨剤を３段階に分けて使用することによって図５に示す如き光拡散板７２を得ることができる。
【００６７】
なお、端部対応部分７２ａの内側に直接隣接する部分はランプ間中心対応部分７２ｄとして取り扱い、そのランプ間中心対応部分７２ｄと最も端のフラッシュランプ６９の鉛直方向直下に位置するランプ対応部分７２ｂとの間は遷移領域部分７２ｅとして取り扱う。
【００６８】
以上のような光拡散加工を施した結果、ランプ対応部分７２ｂの中央位置からランプ間中心対応部分７２ｄ（つまりランプ間対応部分７２ｃの中央位置）に向けて透過率が漸次高くなる。また、端部対応部分７２ａからそれと最近接のランプ対応部分７２ｂに向けて（つまり中央対応部分に向けて）透過率が漸次低くなる。すなわち、光拡散板７２の両端部の光の透過率が最も高くなるとともに、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下位置の光の透過率が最も低くなり、それらのそれぞれの間では段階的に透過率が変化している。
【００６９】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【００７０】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００７１】
図６は、第３実施形態の光拡散板１７２を説明するための図である。第３実施形態の光拡散板１７２の配設態様や材質は第１実施形態の光拡散板７２と同じである。但し、第３実施形態の光拡散板１７２は、２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせて作成される。
【００７２】
図６（ａ）に示すように、光拡散板１７２Ａのうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分１７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分１７２ｂには強い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分１７２ｂの間のランプ間対応部分１７２ｃには光拡散加工を施さない。
【００７３】
また、光拡散板１７２Ｂのうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分１７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分１７２ｂにも光拡散加工を施さず、相互に隣り合うランプ対応部分１７２ｂの間のランプ間対応部分１７２ｃには弱い光拡散加工を施す。
【００７４】
具体的な光拡散加工の手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。第３実施形態においては、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂのそれぞれは１種類のマスクパターンを形成するのみで容易に作成することができる。
【００７５】
そして、２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせることによって図６（ｂ）に示すような光拡散板１７２を得ることができる。この光拡散板１７２を第１実施形態と同様に、複数のフラッシュランプ６９の配列および熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷと平行に配設する。
【００７６】
このようにして構成された光拡散板１７２においては、強い光拡散加工が施されたランプ対応部分１７２ｂの光の透過率が弱い光拡散加工が施されたランプ間対応部分１７２ｃの透過率よりも低くなる。また、特に光拡散加工を施していない端部対応部分１７２ａの光の透過率が中央対応部分の透過率よりも高くなる。つまり、第１実施形態の光拡散板７２と同じく、光拡散板１７２の両端部の光の透過率が最も高くなり、それらの間に透過率の高い部分と低い部分とが交互に縞状に形成されることとなる。
【００７７】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂは比較的容易に作成することが可能である。また、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂの如き１種類のマスクパターンにて作成できる光拡散板を多数用意しておいて、それらを適宜組み合わせることによって所望の透過率パターンを有する光拡散板を容易に作成することができる。
【００７８】
＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００７９】
図７は、第４実施形態の光拡散板１７２を説明するための図である。第４実施形態の光拡散板１７２の配設態様や材質は第１実施形態の光拡散板７２と同じである。但し、第４実施形態の光拡散板１７２は、第３実施形態と同様に２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせて作成される。
【００８０】
図７（ａ）に示すように、光拡散板１７２Ａの全面に弱い光拡散加工を施す。また、光拡散板１７２Ｂのうち複数のフラッシュランプ６９の配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分１７２ａには特に光拡散加工は施さない。そして、複数のフラッシュランプ６９のそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分１７２ｂには弱い光拡散加工を施し、相互に隣り合うランプ対応部分１７２ｂの間のランプ間対応部分１７２ｃには光拡散加工を施さない。
【００８１】
具体的な光拡散加工の手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。第４実施形態においては、光拡散板１７２Ａの作成にはマスクパターンが不要であり、光拡散板１７２Ｂは１種類のマスクパターンを形成するのみで容易に作成することができる。
【００８２】
そして、２枚の光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂを貼り合わせることによって図７（ｂ）に示すような光拡散板１７２を得ることができる。この光拡散板１７２を第１実施形態と同様に、複数のフラッシュランプ６９の配列および熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷと平行に配設する。
【００８３】
このようにして構成された光拡散板１７２においては、光拡散加工が施された領域が重ね合わされたランプ対応部分１７２ｂの光の透過率がランプ間対応部分１７２ｃの透過率よりも低くなる。また、端部対応部分１７２ａの光の透過率がランプ対応部分１７２ｂの光の透過率よりも高くなる。
【００８４】
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、光拡散板１７２Ａ，１７２Ｂは比較的容易に作成することが可能である。また、第３実施形態と同様に、複数種類の光拡散板を適宜組み合わせることによって所望の透過率パターンを有する光拡散板を容易に作成することができる。
【００８５】
＜５．第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態の熱処理装置が第１実施形態の熱処理装置と異なるのは光拡散板７２の構成であり、残余の構成および動作については同一であるためその詳説は省略する。
【００８６】
図８は、第５実施形態の光拡散板７２の一例を示す平面図である。第５実施形態においては、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの端縁部を除く部分（以下、内側部分）の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成した石英ガラス板を光拡散板７２としており、図８の例では幾何学模様として擦りガラス状の縞模様９１を形成している。
【００８７】
このような擦りガラス状の縞模様９１を形成する手法としては、第１実施形態と同様に例えばマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせを採用することができる。すなわち、縞模様のマスクパターンを形成するとともに、＃４００或いは＃６００の粒度の研磨剤を使用したブラスト工法によって図８に示す如き光拡散板７２を得ることができる。第５実施形態においては、光拡散板７２の表面のうち熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分直上に位置する領域に擦りガラス状の縞模様９１を形成しており、縞模様９１を形成していない部分については何らの光拡散加工をも施さない。
【００８８】
既述したように、半導体ウェハーＷの端縁部における照度は内側部分における照度よりも多少低下する傾向にある。そこで、図８の如き光拡散板７２を使用すると、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域における縞模様９１の面積と同領域における縞模様９１を形成していない部分の面積との比率に応じて、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの内側部分の照度が低下する。すなわち、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域における縞模様９１の面積が大きくなるにつれて、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの内側部分の照度の低下も大きくなる。
【００８９】
このため、半導体ウェハーＷの内側部分の照度が端縁部と同程度にまで低下するような面積比に縞模様９１を形成すれば、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷ上の全面の照度分布が均一になる。
【００９０】
ところで、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域全面に弱い擦りガラス処理（光拡散加工）を施しても半導体ウェハーＷの内側部分の照度を端縁部と同程度にすることは理論上可能であるが、そのような弱い擦りガラス処理は工業的には再現性が低く現実的ではない。これに対して第５実施形態のように、＃４００或いは＃６００の粒度の研磨剤を使用した強い擦りガラス処理であれば、工業的にも安定して同一の表面粗さの擦りガラス状態を再現性良く実現することができる。そして、第５実施形態では、半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域における縞模様９１の面積と同領域における縞模様９１を形成していない部分の面積との比率を工業的に安定して調整することによってフラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの内側部分の照度を精度良く調整しているのである。なお、＃４００の粒度の研磨剤を使用した擦りガラス処理であれば平均表面粗さ（Ｒａ）が約１．１６μｍとなり、＃６００の粒度の研磨剤を使用した擦りガラス処理であれば平均表面粗さが約０．３６μｍとなる。
【００９１】
また、縞模様９１がそのまま半導体ウェハーＷ上に投影された場合には却って照度分布の均一性を損なうおそれもあるが、第５実施形態では縞模様９１のピッチをフラッシュランプ６９の配列ピッチよりも小さくすることによって縞模様９１のパターンがそのまま半導体ウェハーＷ上に投影されることを防止している。
【００９２】
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては光源５に２５本のフラッシュランプ６９を備えるようにしていたが、これに限定されずフラッシュランプ６９の本数は任意のものとすることができる。
【００９３】
また、拡散板７２は光源５と熱処理位置に保持された半導体ウェハーＷとの間であれば任意の位置に配設することができる。
【００９４】
また、拡散板７２の作成はマスキングプロセスとブラスト工法との組み合わせに限定されるものではなく、例えば石英ガラス中に多数の微細な気泡が含まれるような加工により作成するようにしても良い。また、ブラスト工法としてはエアーブラスト等を採用するようにしても良い。もっとも、上記各実施形態の拡散板のように透過率の異なる複数領域を形成する場合には、マスキングプロセスを用いることにより確実な製作が可能となる。
【００９５】
また、光源５にフラッシュランプ６９に代えて他の種類のランプ（例えばハロゲンランプ）を備え、当該ランプからの光照射によって半導体ウェハーＷの加熱を行う熱処理装置であっても本発明に係る技術を適用することができる。この場合であっても、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するランプ間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【００９６】
また、上記第１から第４実施形態においては、光拡散板７２に透過率の異なる複数の領域を形成するようにしていたが、光拡散板７２の全面が均一な透過率を有するような光拡散加工を施すようにしても良い。このような全面が均一な透過率を有する光拡散板７２であっても、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が拡散されるため、光拡散板７２を設けない場合に比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性を向上させることができる。特に、光源５にフラッシュランプを備える場合は、既述した如くウェハー回転によって照度分布の面内均一性を維持することが不可能であるため、光拡散板７２によって照度分布の面内均一性を向上させる意義は大きい。
【００９７】
また、上記第５実施形態において、図９または図１０に示すような光拡散板７２を使用するようにしても良い。図９の例では、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の井桁模様９２を形成している。また、図１０の例では、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域に擦りガラス状のカゴメ模様９３を形成している。これらの模様を形成する手法は第５実施形態と同じものとすれば良い。
【００９８】
このようにしても、半導体ウェハーＷの内側部分の照度が端縁部と同程度にまで低下するような面積比に井桁模様９２またはカゴメ模様９３を形成すれば、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷ上の照度分布が均一になる。しかも、井桁模様９２またはカゴメ模様９３による面積比の調整は工業的に安定して行うことができる。すなわち、熱拡散板７３および加熱プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの内側部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成し、同領域における幾何学模様の面積と幾何学模様を形成していない部分の面積との比率を調整することによって、半導体ウェハーＷの内側部分の照度を端縁部と同程度にまで低下させてフラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷ上の照度分布を均一にすることができるのである。
【００９９】
また、擦りガラス状の幾何学模様を半導体ウェハーＷの内側部分の上方だけでなく光拡散板７２の全面に形成するようにしても良い。このようにしても、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が拡散されるため、光拡散板７２を設けない場合に比較して半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性を向上させることができる。特に、光源５にフラッシュランプを備える場合は、上述と同様の理由により、光拡散板７２によって照度分布の面内均一性を向上させる意義が大きい。
【０１００】
また、上記各実施形態においては、アシスト加熱手段として加熱プレート７４を使用していたが、半導体ウェハーＷを保持する手段の下方に複数のランプ群（例えば複数のハロゲンランプ）を設け、それらからの光照射によってアシスト加熱を行うようにしても良い。この場合、アシスト加熱を行うランプ群と半導体ウェハーＷとの間に上記各実施形態の如き光拡散板を設けることにより、アシスト加熱時における半導体ウェハーＷ上の照度分布の面内均一性がより向上することとなる。
【０１０１】
また、上記各実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる熱処理装置による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い。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる熱処理装置による処理を行っても良い。一例として、ＣＶＤ法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる熱処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。
【０１０２】
また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のＴＦＴ基板に対して本発明にかかる熱処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、拡散板のうちランプ配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分の光の透過率を当該中央対応部分よりも外側に位置する端部対応部分の透過率よりも低くしているため、ランプが配列されている中央部分からの光がより強く拡散されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１０４】
また、請求項２の発明によれば、拡散板の端部対応部分から中央対応部分に向けて透過率を漸次低くしているため、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１０５】
また、請求項３の発明によれば、拡散板のうち複数のランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合うランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしているため、複数のランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するランプ間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１０６】
また、請求項４の発明によれば、拡散板のランプ対応部分の中央位置からランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率が漸次高くなるため、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１０７】
また、請求項５の発明によれば、拡散板のうちランプ配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率をランプ対応部分の透過率よりも高くしているため、ランプが配列されている部分からの光がより強く拡散されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１０８】
また、請求項６の発明によれば、光源と保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、複数のフラッシュランプのそれぞれから出射された光を拡散させて基板に向かわせる拡散板を備えるため、基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１０９】
また、請求項７の発明によれば、拡散板のうち複数のフラッシュランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合うランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くしているため、複数のフラッシュランプのそれぞれから出射されて鉛直方向直下に向かう光が強く拡散される一方、隣接するフラッシュランプ間の直下位置では光拡散の程度が弱められ、その結果基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１１０】
また、請求項８の発明によれば、拡散板のランプ対応部分の中央位置からランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率が漸次高くなるため、光拡散の程度がより精細に調整されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１１１】
また、請求項９の発明によれば、拡散板のうちランプ配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率をランプ対応部分の透過率よりも高くしているため、フラッシュランプが配列されている部分からの光がより強く拡散されることとなり、基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【０１１２】
また、請求項１０の発明によれば、保持手段に保持された基板の端縁部を除く部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成したガラス板を拡散板としているため、基板の端縁部を除く部分の照度が若干低下することとなり、基板上の照度分布の面内均一性が向上する。
【０１１３】
また、請求項１１の発明によれば、幾何学模様が縞模様であるため、容易に拡散板を作成することができる。
【０１１４】
また、請求項１２の発明によれば、幾何学模様が井桁模様であるため、容易に拡散板を作成することができる。
【０１１５】
また、請求項１３の発明によれば、複数のフラッシュランプのそれぞれがキセノンフラッシュランプであり、保持手段が保持する基板を予備加熱するアシスト加熱手段を備えるため、キセノンフラッシュランプによる基板上の照度分布の面内均一性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図３】第１実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図４】光拡散板を配置していないときの半導体ウェハーの表面におけるフラッシュランプから照射される光の照度とフラッシュランプの列設方向の位置との関係を模式的に示す図である。
【図５】第２実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図６】第３実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図７】第４実施形態の光拡散板を説明するための図である。
【図８】第５実施形態の光拡散板の一例を示す平面図である。
【図９】第５実施形態の光拡散板の他の例を示す平面図である。
【図１０】第５実施形態の光拡散板の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
５ 光源
６１ 透光板
６５ チャンバー
６９ フラッシュランプ
７１ リフレクタ
７２，１７２ 光拡散板
７２ａ，１７２ａ 端部対応部分
７２ｂ，１７２ｂ ランプ対応部分
７２ｃ，１７２ｃ ランプ間対応部分
７２ｄ ランプ間中心対応部分
７２ｅ 遷移領域部分
７３ 熱拡散板
７４ 加熱プレート
９１ 縞模様
９２ 井桁模様
９３ カゴメ模様
Ｗ 半導体ウェハー
Claims (13)
- 基板に対して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、
複数のランプを平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、
を備え、
前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下に位置する中央対応部分の光の透過率を当該中央対応部分よりも外側に位置する端部対応部分の透過率よりも低くすることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１記載の熱処理装置において、
前記拡散板の前記端部対応部分から前記中央対応部分に向けて透過率を漸次低くすることを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して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、
複数のランプを平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、
を備え、
前記拡散板のうち前記複数のランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合う前記ランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くすることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項３記載の熱処理装置において、
前記拡散板の前記ランプ対応部分の中央位置から前記ランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率が漸次高くなることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項３または請求項４に記載の熱処理装置において、
前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率を前記ランプ対応部分の透過率よりも高くすることを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して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、
複数のフラッシュランプを平面状に配列した光源と、
前記光源の下方にて基板を保持する保持手段と、
前記光源と前記保持手段に保持された基板との間であってそれらと略平行に配設され、前記複数のフラッシュランプのそれぞれから出射された光を拡散させて前記基板に向かわせる拡散板と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項６記載の熱処理装置において、
前記拡散板のうち前記複数のフラッシュランプのそれぞれの鉛直方向直下に位置するランプ対応部分の光の透過率を相互に隣り合う前記ランプ対応部分の間のランプ間対応部分の透過率よりも低くすることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項７記載の熱処理装置において、
前記拡散板の前記ランプ対応部分の中央位置から前記ランプ間対応部分の中央位置に向けて透過率が漸次高くなることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項７または請求項８に記載の熱処理装置において、
前記拡散板のうち前記配列の鉛直方向直下よりも外側に位置する端部対応部分の透過率を前記ランプ対応部分の透過率よりも高くすることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項６記載の熱処理装置において、
前記拡散板は、前記保持手段に保持された基板の端縁部を除く部分の上方に位置する領域に擦りガラス状の幾何学模様を形成したガラス板であることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１０記載の熱処理装置において、
前記幾何学模様は縞模様であることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１０記載の熱処理装置において、
前記幾何学模様は井桁模様であることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項６から請求項１２のいずれかに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はキセノンフラッシュランプであり、
前記保持手段は、保持する基板を予備加熱するアシスト加熱手段を備えることを特徴とする熱処理装置。
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