JP2010045113A

JP2010045113A - Thermal treatment apparatus

Info

Publication number: JP2010045113A
Application number: JP2008207184A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nishihara; 英夫西原
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2010-02-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal treatment apparatus can prevent discoloration of a holding plate during flash light irradiation. <P>SOLUTION: A quartz susceptor 72 is mounted on a top face of a hot plate 71, and a semiconductor wafer W is mounted on a top face of the susceptor 72. Diameters of the hot plate 71 and the susceptor 72 are larger than a diameter of the semiconductor wafer W. A shading ring 75 is mounted on a rim part of the susceptor 72 of an outer side than the semiconductor wafer W. The shading ring 75 covers a circular area of an outer side than an area covered by the semiconductor wafer W of the top face of the hot plate 71. Accordingly, substantially the whole of the top face of the hot plate 71 is shielded from flash light of a flash lamp FL by the semiconductor wafer W and the shading ring 75. As a result, discoloration due to oxidation of the hot plate 71 is prevented during irradiation of the flash light. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device or the like (hereinafter simply referred to as “substrate”) with flash light.

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が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、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。 Conventionally, a lamp annealing apparatus using a halogen lamp has been generally used in an ion activation process of a semiconductor wafer after ion implantation. In such a lamp annealing apparatus, ion activation of a semiconductor wafer is performed by heating (annealing) the semiconductor wafer to a temperature of about 1000 ° C. to 1100 ° C., for example. In such a heat treatment apparatus, the temperature of the substrate is raised at a rate of several hundred degrees per second by using the energy of light irradiated from the halogen lamp.

一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で半導体ウェハーを昇温する上記ランプアニール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ボロンやリン等のイオンが熱によって深く拡散する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、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。 On the other hand, in recent years, as semiconductor devices have been highly integrated, it is desired to reduce the junction depth as the gate length becomes shorter. However, even when ion activation of a semiconductor wafer is performed using the above-described lamp annealing apparatus that raises the temperature of the semiconductor wafer at a speed of several hundred degrees per second, ions such as boron and phosphorus implanted in the semiconductor wafer are heated. It was found that the phenomenon of deep diffusion occurs. When such a phenomenon occurs, there is a concern that the junction depth becomes deeper than required, which hinders good device formation.

このため、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、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１，２）。キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリセカンド以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。 For this reason, the surface of the semiconductor wafer into which ions have been implanted by irradiating the surface of the semiconductor wafer with flash light using a xenon flash lamp (hereinafter simply referred to as “flash lamp” means xenon flash lamp). Has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2) in which the temperature is raised only for a very short time (several milliseconds or less). The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near infrared region, has a shorter wavelength than the conventional halogen lamp, and almost coincides with the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated with little transmitted light. Further, it has been found that if the flash light is irradiated for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated. For this reason, if the temperature is raised for a very short time by a xenon flash lamp, only the ion activation can be performed without diffusing ions deeply.

特開２００４−５５８２１号公報JP 2004-55821 A 特開２００４−８８０５２号公報JP 2004-88052 A

従来より、フラッシュランプを使用して半導体ウェハーをフラッシュ加熱する場合、所定温度にまで半導体ウェハーを予備加熱した後にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するようにしていた。これは、フラッシュ光の照射のみでは半導体ウェハーを目標の処理温度（多くの場合１０００℃以上）にまで昇温することが困難であるためである。例えば、特許文献１，２に開示される装置においては、ホットプレートで半導体ウェハーを支持して予備加熱を行っており、半導体ウェハーの面内温度分布を良好に維持するためにホットプレートの直径はウェハー経よりも大きくしてある。すなわち、ホットプレートの周縁部には半導体ウェハーによって覆われていない領域が存在する。 Conventionally, when a semiconductor wafer is flash-heated using a flash lamp, the flash light is irradiated from the flash lamp after the semiconductor wafer is preheated to a predetermined temperature. This is because it is difficult to raise the temperature of the semiconductor wafer to a target processing temperature (in many cases, 1000 ° C. or higher) only by flash light irradiation. For example, in the apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, preheating is performed by supporting a semiconductor wafer with a hot plate, and the diameter of the hot plate is set to maintain a good in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer. It is larger than the wafer diameter. That is, there is a region that is not covered by the semiconductor wafer at the periphery of the hot plate.

図１０は、従来におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。ホットプレート１０１はステンレスまたはインコネル（登録商標）等の耐熱性に優れた金属によって形成された円板形状の部材である。ホットプレート１０１はヒータを内蔵している。ホットプレート１０１の上面には石英製のサセプタ１０２が載置されている。サセプタ１０２も円板形状を有しており、その直径はホットプレート１０１の直径と等しい。半導体ウェハーＷはサセプタ１０２の上面に載置される。同図に示すように、半導体ウェハーＷの直径はホットプレート１０１の直径よりも小さく、ホットプレート１０１の周縁部には半導体ウェハーＷによって覆われない部分がある。 FIG. 10 is a diagram schematically showing a conventional flash light irradiation. The hot plate 101 is a disk-shaped member formed of a metal having excellent heat resistance such as stainless steel or Inconel (registered trademark). The hot plate 101 has a built-in heater. A quartz susceptor 102 is placed on the upper surface of the hot plate 101. The susceptor 102 also has a disc shape, and its diameter is equal to the diameter of the hot plate 101. The semiconductor wafer W is placed on the upper surface of the susceptor 102. As shown in the figure, the diameter of the semiconductor wafer W is smaller than the diameter of the hot plate 101, and there is a portion that is not covered by the semiconductor wafer W at the peripheral edge of the hot plate 101.

また、ホットプレート１０１の上方にはフラッシュランプＦＬが列設されている。サセプタ１０２に載置された半導体ウェハーＷはホットプレート１０１によって所定温度まで予備加熱された後、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射によってフラッシュ加熱される。このときに、半導体ウェハーＷによって覆われていないホットプレート１０１の周縁部にもフラッシュ光が照射され、その熱影響を受ける。なお、石英にて形成されたサセプタ１０２はフラッシュ光を透過する。 Further, flash lamps FL are arranged above the hot plate 101. The semiconductor wafer W placed on the susceptor 102 is preheated to a predetermined temperature by the hot plate 101 and then flash heated by flash light irradiation from the flash lamp FL. At this time, the flash light is also irradiated to the peripheral portion of the hot plate 101 not covered with the semiconductor wafer W, and is affected by the heat. Note that the susceptor 102 made of quartz transmits flash light.

通常、フラッシュ加熱時には、半導体ウェハーＷを保持するホットプレート１０１の周辺は窒素ガス雰囲気とされているが、微量ながら酸素も残留しており、金属製のホットプレート１０１の周縁部がフラッシュ光照射を受けたときに僅かに酸化する。このため、フラッシュ加熱を繰り返すうちに半導体ウェハーＷによって覆われていないホットプレート１０１の周縁部の酸化が徐々に進行して変色する。 Normally, at the time of flash heating, the periphery of the hot plate 101 holding the semiconductor wafer W is in a nitrogen gas atmosphere, but a small amount of oxygen remains, and the peripheral portion of the metal hot plate 101 is irradiated with flash light. Oxidizes slightly when received. For this reason, the oxidation of the peripheral portion of the hot plate 101 that is not covered by the semiconductor wafer W gradually progresses and changes color as the flash heating is repeated.

このような酸化によって変色したホットプレート１０１の周縁部はパーティクルの発生源或いは金属汚染源となるおそれがある。また、ホットプレート１０１の周縁部が変色することによって当該領域の反射率が低下し、その結果フラッシュ光照射時にホットプレート１０１の上面周縁部で反射してから半導体ウェハーＷの端縁部に入射する光量が低下し、ウェハーの面内温度分布が変動する要因となる。 The peripheral portion of the hot plate 101 discolored by such oxidation may become a particle generation source or a metal contamination source. Further, the peripheral portion of the hot plate 101 is discolored, so that the reflectance of the region is lowered. As a result, it is reflected by the peripheral portion of the upper surface of the hot plate 101 when irradiated with flash light and then enters the edge portion of the semiconductor wafer W. The amount of light is reduced, and the in-plane temperature distribution of the wafer varies.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射時における保持プレートの変色を防止す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。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the heat processing apparatus which can prevent discoloration of the holding | maintenance plate at the time of flash light irradiation.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板の平面サイズよりも大きな平面サイズを有し、基板を水平姿勢に保持する金属製の保持プレートと、前記保持プレートの上方に設けられ、前記保持プレートに保持された基板にフラッシュ光を照射するフラッシュ光源と、前記保持プレートの上面のうち前記保持プレートに保持された基板によって覆われる領域よりも外側の環状領域を前記フラッシュ光源から遮光する遮光手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light, and has a plane size larger than the plane size of the substrate, A holding plate made of metal that is held in a posture, a flash light source that is provided above the holding plate and that irradiates flash light onto a substrate held by the holding plate, and is held by the holding plate among the upper surfaces of the holding plate And a light shielding means for shielding the annular area outside the area covered by the formed substrate from the flash light source.

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記保持プレートおよび基板は円板形状を有し、前記遮光手段は円環状の遮光リングであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, the holding plate and the substrate have a disk shape, and the light shielding means is an annular light shielding ring.

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記遮光リングの外径は前記保持プレートの直径以上であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the outer diameter of the light shielding ring is equal to or larger than the diameter of the holding plate.

また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明に係る熱処理装置において、前記遮光リングの内径よりも大きな直径の円板形状を有して前記保持プレートの上面に載置される石英サセプタをさらに備え、前記遮光リングは前記石英サセプタの周縁部に載置されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the second or third aspect of the present invention, the heat treatment apparatus has a disk shape having a diameter larger than the inner diameter of the light shielding ring and is placed on the upper surface of the holding plate. A quartz susceptor, and the light shielding ring is mounted on a peripheral edge of the quartz susceptor.

また、請求項５の発明は、請求項２または請求項３の発明に係る熱処理装置において、前記遮光リングの内径以下の直径の円板形状を有して前記保持プレートの上面に載置される石英サセプタをさらに備え、前記遮光リングは前記石英サセプタの周囲を取り囲むように前記保持プレートの上面に載置されることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the heat treatment apparatus according to claim 2 or claim 3, wherein the heat treatment apparatus has a disk shape with a diameter equal to or smaller than the inner diameter of the light shielding ring and is placed on the upper surface of the holding plate. A quartz susceptor is further provided, and the light shielding ring is placed on the upper surface of the holding plate so as to surround the quartz susceptor.

また、請求項６の発明は、請求項２から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記遮光リングは不透明石英にて形成されることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the second to fifth aspects of the present invention, the light shielding ring is made of opaque quartz.

また、請求項７の発明は、請求項２から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記遮光リングは炭化ケイ素または窒化アルミニウムにて形成されることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the light shielding ring is made of silicon carbide or aluminum nitride.

また、請求項８の発明は、請求項２から請求項７のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記遮光リングの厚さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 7, wherein the thickness of the light shielding ring is 2 mm or more and 5 mm or less.

また、請求項９の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板の平面サイズよりも大きな平面サイズを有する保持プレートと、前記保持プレートの上面に載置され、前記保持プレートの平面サイズ以上の平面サイズを有して基板を水平姿勢に載置する石英サセプタと、前記保持プレートの上方に設けられ、前記石英サセプタに載置された基板にフラッシュ光を照射するフラッシュ光源と、を備え、前記石英サセプタのうち前記石英サセプタに載置された基板によって覆われる領域よりも外側の環状領域を不透明とすることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light, a holding plate having a plane size larger than the plane size of the substrate and an upper surface of the holding plate are provided. A quartz susceptor that is placed and has a planar size equal to or larger than the planar size of the holding plate and that places the substrate in a horizontal position, and a flash placed on the substrate that is provided above the holding plate and placed on the quartz susceptor A flash light source for irradiating light, wherein the annular region outside the region covered by the substrate placed on the quartz susceptor of the quartz susceptor is made opaque.

また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持プレートは、前記フラッシュ光源からフラッシュ光を照射する前に基板を予備加熱するヒータを備えることを特徴とする。 The invention of claim 10 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the holding plate is a heater for preheating the substrate before irradiating flash light from the flash light source. It is characterized by providing.

本発明によれば、基板によって覆われていない保持プレートの上面も遮光されることとなり、フラッシュ光照射時における保持プレートの酸化による変色を防止することができる。 According to the present invention, the upper surface of the holding plate that is not covered by the substrate is also shielded, and discoloration due to oxidation of the holding plate during flash light irradiation can be prevented.

特に、請求項３の発明によれば、遮光リングの外径が保持プレートの直径以上であるため、保持プレートの上面を完全に遮光することができ、保持プレートの変色を確実に防止することができる。 In particular, according to the invention of claim 3, since the outer diameter of the light shielding ring is equal to or larger than the diameter of the holding plate, the upper surface of the holding plate can be completely shielded from light, and the discoloration of the holding plate can be surely prevented. it can.

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。本明細書において、「不透明」とはフラッシュランプから出射されるフラッシュ光の分光分布において少なくとも強度の大きな可視光域について透過しないことを意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this specification, “opaque” means that at least a visible light region having a high intensity is not transmitted in the spectral distribution of the flash light emitted from the flash lamp.

＜１．第１実施形態＞
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。熱処理装置１は基板として円板形状の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール（ＦＬＡ）装置である。熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６およびランプハウス５に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理を実行させる制御部３を備える。 <1. First Embodiment>
First, the overall configuration of the heat treatment apparatus according to the present invention will be outlined. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 is a flash lamp annealing (FLA) apparatus that irradiates a disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate with flash light and heats the semiconductor wafer W. The heat treatment apparatus 1 includes a substantially cylindrical chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, and a lamp house 5 that houses a plurality of flash lamps FL. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls each operation mechanism provided in the chamber 6 and the lamp house 5 to execute the flash heating process of the semiconductor wafer W.

チャンバー６は、ランプハウス５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。 The chamber 6 is provided below the lamp house 5 and includes a chamber side 63 having a substantially cylindrical inner wall and a chamber bottom 62 covering the lower part of the chamber side 63. A space surrounded by the chamber side 63 and the chamber bottom 62 is defined as a heat treatment space 65. An upper opening 60 is formed above the heat treatment space 65, and a chamber window 61 is attached to the upper opening 60 to be closed.

チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス５から出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。 The chamber window 61 constituting the ceiling portion of the chamber 6 is a disk-shaped member made of quartz, and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the lamp house 5 to the heat treatment space 65. The chamber bottom 62 and the chamber side 63 constituting the main body of the chamber 6 are formed of, for example, a metal material having excellent strength and heat resistance such as stainless steel, and a ring on the upper side of the inner side surface of the chamber side 63. 631 is formed of an aluminum (Al) alloy or the like having durability superior to stainless steel against deterioration due to light irradiation.

また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とはＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にＯリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。 Further, in order to maintain the airtightness of the heat treatment space 65, the chamber window 61 and the chamber side portion 63 are sealed by an O-ring. That is, the O-ring is sandwiched between the lower surface peripheral portion of the chamber window 61 and the chamber side portion 63, the clamp ring 90 is brought into contact with the upper peripheral portion of the chamber window 61, and the clamp ring 90 is attached to the chamber side portion 63. The chamber window 61 is pressed against the O-ring by screwing.

チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。 The chamber bottom 62 has a plurality (in this embodiment) for supporting the semiconductor wafer W from the lower surface (surface opposite to the side irradiated with light from the lamp house 5) through the holding portion 7. 3) support pins 70 are provided upright. The support pin 70 is made of, for example, quartz and is fixed from the outside of the chamber 6 and can be easily replaced.

チャンバー側部６３は、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。チャンバー側部６３における搬送開口部６６とは反対側の部位には熱処理空間６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ₂）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（０₂）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、その一端は弁８２を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続される。また、搬送開口部６６には熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、弁８７を介して図示省略の排気機構に接続される。 The chamber side 63 has a transfer opening 66 for carrying in and out the semiconductor wafer W, and the transfer opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185 that rotates about a shaft 662. A portion of the chamber side 63 opposite to the transfer opening 66 is provided with a processing gas (for example, an inert gas such as nitrogen (N ₂ ) gas, helium (He) gas, argon (Ar) gas) in the heat treatment space 65, Alternatively, an introduction path 81 for introducing oxygen (0 ₂ ) gas or the like is formed, one end of which is connected to an air supply mechanism (not shown) via a valve 82, and the other end is formed inside the chamber side portion 63. Connected to the gas introduction buffer 83. A discharge passage 86 for discharging the gas in the heat treatment space 65 is formed in the transfer opening 66 and is connected to an exhaust mechanism (not shown) via a valve 87.

図２は、チャンバー６をガス導入バッファ８３の位置にて水平面で切断した断面図である。図２に示すように、ガス導入バッファ８３は、図１に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバー側部６３の内周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入バッファ８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４から熱処理空間６５内へと供給される。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the chamber 6 cut along a horizontal plane at the position of the gas introduction buffer 83. As shown in FIG. 2, the gas introduction buffer 83 is formed over about ３ of the inner periphery of the chamber side 63 on the opposite side of the transfer opening 66 shown in FIG. Then, the processing gas guided to the gas introduction buffer 83 is supplied into the heat treatment space 65 from the plurality of gas supply holes 84.

また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持しつつフラッシュ光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。 The heat treatment apparatus 1 also includes a substantially disc-shaped holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal position inside the chamber 6 and performs preheating of the held semiconductor wafer W before irradiation with flash light. And a holding unit elevating mechanism 4 that elevates the unit 7 with respect to the chamber bottom 62 which is the bottom surface of the chamber 6. 1 includes a substantially cylindrical shaft 41, a moving plate 42, guide members 43 (three arranged around the shaft 41 in the present embodiment), a fixed plate 44, a ball screw 45, It has a nut 46 and a motor 40. A substantially circular lower opening 64 having a smaller diameter than the holding portion 7 is formed in the chamber bottom 62 which is the lower portion of the chamber 6, and the stainless steel shaft 41 is inserted through the lower opening 64 to hold the holding portion. 7 (strictly speaking, the hot plate 71 of the holding unit 7) is connected to the lower surface of the holding unit 7 to support it.

移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。 A nut 46 that is screwed into the ball screw 45 is fixed to the moving plate 42. The moving plate 42 is slidably guided by a guide member 43 that is fixed to the chamber bottom 62 and extends downward, and is movable in the vertical direction. Further, the moving plate 42 is connected to the holding unit 7 via the shaft 41.

モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図１に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図６に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。 The motor 40 is installed on a fixed plate 44 attached to the lower end of the guide member 43, and is connected to the ball screw 45 via the timing belt 401. When the holding part 7 is raised and lowered by the holding part raising / lowering mechanism 4, the motor 40 as the driving part rotates the ball screw 45 under the control of the control part 3, and the moving plate 42 to which the nut 46 is fixed follows the guide member 43. Move vertically. As a result, the shaft 41 fixed to the moving plate 42 moves along the vertical direction, and the holding unit 7 connected to the shaft 41 moves to the delivery position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 1 and the semiconductor wafer W shown in FIG. Move up and down smoothly between the processing positions.

移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。 On the upper surface of the moving plate 42, a mechanical stopper 451 having a substantially semi-cylindrical shape (a shape obtained by cutting the cylinder in half along the longitudinal direction) is provided so as to extend along the ball screw 45. If the upper limit of the mechanical stopper 451 is struck against the end plate 452 provided at the end of the ball screw 45, the moving plate 42 is prevented from rising abnormally. Thereby, the holding part 7 does not rise above a predetermined position below the chamber window 61, and the collision between the holding part 7 and the chamber window 61 is prevented.

また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。 The holding unit lifting mechanism 4 has a manual lifting unit 49 that manually lifts and lowers the holding unit 7 when performing maintenance inside the chamber 6. The manual elevating part 49 has a handle 491 and a rotating shaft 492. By rotating the rotating shaft 492 via the handle 491, the ball screw 45 connected to the rotating shaft 492 is rotated via the timing belt 495 to hold the holding part. 7 can be moved up and down.

チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材４１１によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。 A telescopic bellows 47 that surrounds the shaft 41 and extends downward is provided below the chamber bottom 62, and its upper end is connected to the lower surface of the chamber bottom 62. On the other hand, the lower end of the bellows 47 is attached to the bellows lower end plate 471. The bellows lower end plate 471 is attached by being screwed to the shaft 41 by a flange-shaped member 411. The bellows 47 is contracted when the holding portion 7 is raised with respect to the chamber bottom 62 by the holding portion lifting mechanism 4, and the bellows 47 is expanded when the holding portion 7 is lowered. When the holding unit 7 moves up and down, the airtight state in the heat treatment space 65 is maintained by the expansion and contraction of the bellows 47.

図３は、保持部７の構成を示す断面図である。図４は、保持部７の平面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持して予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、ホットプレート７１の上面（保持部７が半導体ウェハーＷを保持する側の面）に載置されるサセプタ７２、および、サセプタ７２の上面周縁部に載置される遮光リング７５を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the holding unit 7. FIG. 4 is a plan view of the holding unit 7. The holding unit 7 includes a hot plate (heating plate) 71 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal posture and performs preliminary heating (so-called assist heating), and an upper surface of the hot plate 71 (the surface on the side where the holding unit 7 holds the semiconductor wafer W). ) And a light-shielding ring 75 placed on the peripheral edge of the upper surface of the susceptor 72. As described above, the shaft 41 that moves up and down the holding unit 7 is connected to the lower surface of the holding unit 7.

ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成された円板形状の部材である。ホットプレート７１の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、ホットプレート７１は半導体ウェハーＷの平面サイズよりも大きな平面サイズを有する。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７７が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。なお、上部プレート７３および下部プレート７４は、耐熱性に特に優れたインコネル（登録商標）等のニッケル基合金によって形成するようにしても良い。 The hot plate 71 is a disk-shaped member composed of an upper plate 73 and a lower plate 74 made of stainless steel. The diameter of the hot plate 71 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the hot plate 71 has a plane size larger than the plane size of the semiconductor wafer W. Between the upper plate 73 and the lower plate 74, a resistance heating wire 77 such as a nichrome wire for heating the hot plate 71 is disposed and filled with a conductive nickel (Ni) solder and sealed. The end portions of the upper plate 73 and the lower plate 74 are bonded by brazing. The upper plate 73 and the lower plate 74 may be formed of a nickel-based alloy such as Inconel (registered trademark) that is particularly excellent in heat resistance.

図５は、ホットプレート７１を示す平面図である。図５に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７８が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。 FIG. 5 is a plan view showing the hot plate 71. As shown in FIG. 5, the hot plate 71 includes a disk-shaped zone 711 and an annular zone 712 that are concentrically arranged in the center of the region facing the semiconductor wafer W to be held, and the zone 712. There are four zones 713 to 716 obtained by equally dividing a peripheral substantially annular region into four equal parts in the circumferential direction, and a slight gap is formed between the zones. The hot plate 71 is provided with three through holes 78 through which the support pins 70 are inserted, every 120 ° on the circumference of the gap between the zone 711 and the zone 712.

６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７７が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通り制御部３に接続される。 In each of the six zones 711 to 716, heaters are individually formed so that mutually independent resistance heating wires 77 circulate, and each zone is individually formed by a heater built in each zone. Heated. The semiconductor wafer W held by the holding unit 7 is heated by heaters built in the six zones 711 to 716. Each of the zones 711 to 716 is provided with a sensor 710 that measures the temperature of each zone using a thermocouple. Each sensor 710 passes through the inside of a substantially cylindrical shaft 41 and is connected to the control unit 3.

ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７７への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７７への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。 When the hot plate 71 is heated, the resistance heating wire disposed in each zone is set so that the temperature of each of the six zones 711 to 716 measured by the sensor 710 becomes a predetermined temperature. The amount of power supplied to 77 is controlled by the control unit 3. The temperature control of each zone by the control unit 3 is performed by PID (Proportional, Integral, Derivative) control. In the hot plate 71, the temperature of each of the zones 711 to 716 is continuously measured until the heat treatment of the semiconductor wafer W (when plural semiconductor wafers W are continuously processed, the heat treatment of all the semiconductor wafers W) is completed. The amount of power supplied to the resistance heating wire 77 arranged in each zone is individually controlled, that is, the temperature of the heater built in each zone is individually controlled, and the temperature of each zone becomes the set temperature. Maintained.

６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７７は、シャフト４１の内部を通る電力線を介して電力供給源（図示省略）に接続されている。電力供給源から各ゾーンに至る経路途中において、電力供給源からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。 The resistance heating wires 77 respectively disposed in the six zones 711 to 716 are connected to a power supply source (not shown) via a power line passing through the inside of the shaft 41. On the way from the power supply source to each zone, the power lines from the power supply source are arranged so as to be electrically insulated from each other inside a stainless tube filled with an insulator such as magnesia (magnesium oxide). The

サセプタ７２は石英により形成された円板形状の部材である。保持部７に保持される半導体ウェハーＷはサセプタ７２の上面に載置される。第１実施形態においては、サセプタ７２の直径はホットプレート７１の直径と等しい。サセプタ７２の上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止する複数のピン７６が立設される。本実施形態においては、半導体ウェハーＷの直径よりも若干大きな径の円周に沿って６０°毎に計６本のピン７６が立設されており、半導体ウェハーＷは６本のピン７６の内側に水平姿勢で載置される。 The susceptor 72 is a disk-shaped member made of quartz. The semiconductor wafer W held by the holding unit 7 is placed on the upper surface of the susceptor 72. In the first embodiment, the diameter of the susceptor 72 is equal to the diameter of the hot plate 71. On the upper surface of the susceptor 72, a plurality of pins 76 for preventing the positional deviation of the semiconductor wafer W are provided upright. In the present embodiment, a total of six pins 76 are erected every 60 ° along a circumference having a diameter slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W, and the semiconductor wafer W is located inside the six pins 76. Placed in a horizontal position.

サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に載置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。 The susceptor 72 is placed on the hot plate 71 with its lower surface in contact with the upper surface of the hot plate 71. Thus, the susceptor 72 diffuses the thermal energy from the hot plate 71 and transmits it to the semiconductor wafer W placed on the susceptor 72, and can be removed from the hot plate 71 and cleaned during maintenance.

６本のピン７６よりも外側に位置するサセプタ７２の周縁部には遮光リング７５が載置されている。遮光リング７５は、フラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光に対して不透明な材質にて形成されており、本実施形態では不透明石英にて形成されている。なお、本実施形態にて使用している不透明石英は、フラッシュ光に不透明な素材の両表面を透明石英ガラスで挟み込んだものである。従って、遮光リング７５の表面は透明石英ガラスと同様の平滑面であり、パーティクル等を発生するおそれはない。 A light-shielding ring 75 is placed on the periphery of the susceptor 72 located outside the six pins 76. The light shielding ring 75 is made of a material opaque to the flash light emitted from the flash lamp FL, and is made of opaque quartz in this embodiment. The opaque quartz used in this embodiment is obtained by sandwiching both surfaces of a material opaque to flash light between transparent quartz glasses. Therefore, the surface of the light shielding ring 75 is a smooth surface similar to transparent quartz glass, and there is no possibility of generating particles or the like.

図４に示すように、遮光リング７５は円環形状の板であり、その外径はホットプレート７１の直径以上（本実施形態ではホットプレート７１の直径と等しい）である。また、遮光リング７５の内径は半導体ウェハーＷの直径よりも若干大きく、遮光リング７５は６本のピン７６よりも外側に設置される。また、遮光リング７５の厚さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、半導体ウェハーＷの厚み（１ｍｍ未満）より厚い。 As shown in FIG. 4, the light shielding ring 75 is an annular plate, and its outer diameter is equal to or larger than the diameter of the hot plate 71 (in this embodiment, equal to the diameter of the hot plate 71). The inner diameter of the light shielding ring 75 is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W, and the light shielding ring 75 is installed outside the six pins 76. Moreover, the thickness of the light shielding ring 75 is 2 mm or more and 5 mm or less, and is thicker than the thickness (less than 1 mm) of the semiconductor wafer W.

第１実施形態においては、サセプタ７２の直径はホットプレート７１の直径と等しく、つまり遮光リング７５の外径と等しい。よって、遮光リング７５の内径よりもサセプタ７２の直径の方が大きく、図３に示すように、遮光リング７５はサセプタ７２の周縁部に載置される。 In the first embodiment, the diameter of the susceptor 72 is equal to the diameter of the hot plate 71, that is, the outer diameter of the light shielding ring 75. Therefore, the diameter of the susceptor 72 is larger than the inner diameter of the light shielding ring 75, and the light shielding ring 75 is placed on the peripheral portion of the susceptor 72 as shown in FIG. 3.

サセプタ７２の周縁部に遮光リング７５が載置されることによって、ホットプレート７１の上面のうちホットプレート７１に保持される半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の円環状領域が遮光リング７５にて覆われる。その結果、保持部７が半導体ウェハーＷを保持したときには、ホットプレート７１の上面のほぼ全面が半導体ウェハーＷおよび遮光リング７５によってフラッシュランプＦＬのフラッシュ光から遮光されることとなる。 By placing the light shielding ring 75 on the peripheral edge of the susceptor 72, an annular area outside the area covered by the semiconductor wafer W held on the hot plate 71 on the upper surface of the hot plate 71 is formed on the light shielding ring 75. Covered. As a result, when the holding unit 7 holds the semiconductor wafer W, almost the entire upper surface of the hot plate 71 is shielded from the flash light of the flash lamp FL by the semiconductor wafer W and the light shielding ring 75.

次に、ランプハウス５は、チャンバー６内の保持部７の上方に設けられている。ランプハウス５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなるフラッシュ光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２と、を備えて構成される。また、ランプハウス５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。ランプハウス５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英により形成された板状部材である。ランプハウス５がチャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷにランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。 Next, the lamp house 5 is provided above the holding part 7 in the chamber 6. The lamp house 5 includes a flash light source including a plurality of (30 in this embodiment) xenon flash lamps FL and a reflector 52 provided so as to cover the light source inside the housing 51. Configured. A lamp light emission window 53 is attached to the bottom of the casing 51 of the lamp house 5. The lamp light radiation window 53 constituting the floor of the lamp house 5 is a plate-like member made of quartz. By installing the lamp house 5 above the chamber 6, the lamp light emission window 53 faces the chamber window 61. The lamp house 5 heats the semiconductor wafer W by irradiating the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 in the chamber 6 with flash light from the flash lamp FL via the lamp light emission window 53 and the chamber window 61. .

複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。複数のフラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面の平面エリアは少なくとも保持部７に保持される半導体ウェハーＷよりも大きい。 Each of the plurality of flash lamps FL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and the longitudinal direction of each of the flash lamps FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane. The plane area of the plane formed by the arrangement of the plurality of flash lamps FL is at least larger than the semiconductor wafer W held by the holding unit 7.

キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし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。 The xenon flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. And a triggered electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy stored in the capacitor in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 10 millisecond, which is extremely incomparable with a continuous light source. It has the feature that it can irradiate strong light.

また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を保持部７の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。 In addition, the reflector 52 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 52 is to reflect flash light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the holding unit 7. The reflector 52 is formed of an aluminum alloy plate, and the surface (the surface facing the flash lamp FL) is roughened by blasting to exhibit a satin pattern. The roughening process is performed when the surface of the reflector 52 is a perfect mirror surface, and a regular pattern is generated in the intensity of the reflected light from the plurality of flash lamps FL, so that the surface temperature distribution of the semiconductor wafer W is obtained. This is because the uniformity of the is reduced.

また、制御部３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。 Further, the control unit 3 controls the various operation mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. The configuration of the control unit 3 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It has a magnetic disk.

上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー６のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図１参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。 In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 is used for various cooling purposes in order to prevent excessive temperature rise of the chamber 6 and the lamp house 5 due to the heat energy generated from the flash lamp FL and the hot plate 71 during the heat treatment of the semiconductor wafer W. It has the structure of For example, water-cooled tubes (not shown) are provided on the chamber side 63 and the chamber bottom 62 of the chamber 6. The lamp house 5 has an air cooling structure provided with a gas supply pipe 55 and an exhaust pipe 56 for exhausting heat by forming a gas flow therein (see FIG. 1). Air is also supplied to the gap between the chamber window 61 and the lamp light emission window 53 to cool the lamp house 5 and the chamber window 61.

次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体基板であり、添加された不純物の活性化が熱処理装置１による光照射加熱処理（アニール）により実行される。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することにより進行する。 Next, a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 will be described. Here, the semiconductor wafer W to be processed is a semiconductor substrate to which impurities (ions) are added by an ion implantation method, and activation of the added impurities is executed by light irradiation heating processing (annealing) by the heat treatment apparatus 1. . The processing procedure of the heat treatment apparatus 1 described below proceeds by the control unit 3 controlling each operation mechanism of the heat treatment apparatus 1.

まず、保持部７が図６に示す処理位置から図１に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図６に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図１に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。熱処理装置１における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図１に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端が保持部７を貫通して保持部７の上方に突出する。 First, the holding unit 7 is lowered from the processing position shown in FIG. 6 to the delivery position shown in FIG. The “processing position” is the position of the holding unit 7 when the semiconductor wafer W is irradiated with light from the flash lamp FL, and is the position in the chamber 6 of the holding unit 7 shown in FIG. Further, the “delivery position” is the position of the holding unit 7 when the semiconductor wafer W is carried in and out of the chamber 6, and is the position of the holding unit 7 shown in FIG. The reference position of the holding unit 7 in the heat treatment apparatus 1 is the processing position. Before the processing, the holding unit 7 is located at the processing position, and this is lowered to the delivery position at the start of processing. As shown in FIG. 1, when the holding portion 7 is lowered to the delivery position, the holding portion 7 comes close to the chamber bottom portion 62, and the tip of the support pin 70 penetrates the holding portion 7 and protrudes above the holding portion 7.

次に、保持部７が受渡位置に下降したときに、弁８２および弁８７が開かれてチャンバー６の熱処理空間６５内に常温の窒素ガスが導入される。続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介して半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入され、複数の支持ピン７０上に載置される。 Next, when the holding unit 7 is lowered to the delivery position, the valve 82 and the valve 87 are opened, and normal temperature nitrogen gas is introduced into the heat treatment space 65 of the chamber 6. Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W is loaded into the chamber 6 through the transfer opening 66 by the transfer robot outside the apparatus and placed on the plurality of support pins 70. Is done.

半導体ウェハーＷの搬入時におけるチャンバー６への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされ、供給された窒素ガスはチャンバー６内においてガス導入バッファ８３から図２中に示す矢印ＡＲ４の方向へと流れ、図１に示す排出路８６および弁８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、べローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。なお、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバー６には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスの供給量は半導体ウェハーＷの処理工程に合わせて様々に変更される。 The purge amount of nitrogen gas into the chamber 6 when the semiconductor wafer W is loaded is about 40 liters / minute, and the supplied nitrogen gas is moved from the gas introduction buffer 83 in the direction of the arrow AR4 shown in FIG. Then, the exhaust gas is exhausted by utility exhaust via the discharge path 86 and the valve 87 shown in FIG. A part of the nitrogen gas supplied to the chamber 6 is also discharged from an outlet (not shown) provided inside the bellows 47. In each step described below, nitrogen gas is continuously supplied to and exhausted from the chamber 6, and the supply amount of the nitrogen gas is variously changed according to the processing process of the semiconductor wafer W.

半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されると、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖される。そして、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する。保持部７が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーＷは支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２上面の６本のピン７６の内側に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。 When the semiconductor wafer W is loaded into the chamber 6, the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. The holding unit lifting mechanism 4 raises the holding unit 7 from the delivery position to a processing position close to the chamber window 61. In the process in which the holding unit 7 moves up from the delivery position, the semiconductor wafer W is transferred from the support pins 70 to the susceptor 72 of the holding unit 7 and is placed and held inside the six pins 76 on the upper surface of the susceptor 72. When the holding unit 7 is raised to the processing position, the semiconductor wafer W held by the susceptor 72 is also held at the processing position.

ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７７）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する。 Each of the six zones 711 to 716 of the hot plate 71 is heated to a predetermined temperature by a heater (resistance heating wire 77) individually incorporated in each zone (between the upper plate 73 and the lower plate 74). ing. When the holding unit 7 rises to the processing position and the semiconductor wafer W comes into contact with the holding unit 7, the semiconductor wafer W is preheated by the heater built in the hot plate 71 and the temperature gradually rises.

この処理位置にて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度Ｔ１まで上昇する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。 Preheating for about 60 seconds is performed at this processing position, and the temperature of the semiconductor wafer W rises to a preset preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is set to about 200 ° C. to 800 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C., in which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat.

約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内の保持部７へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからの閃光照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。 After the preheating time of about 60 seconds elapses, flash light is irradiated from the flash lamp FL of the lamp house 5 toward the semiconductor wafer W under the control of the control unit 3 while the holding unit 7 is positioned at the processing position. At this time, a part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly to the holding part 7 in the chamber 6, and the other part is once reflected by the reflector 52 and then goes into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by irradiation of the flash light. Since the flash heating is performed by flash irradiation from the flash lamp FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be increased in a short time.

すなわち、ランプハウス５のフラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒ないし１０ミリ秒程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに添加された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱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活性化は完了する。 In other words, the flash light emitted from the flash lamp FL of the lamp house 5 is converted to a light pulse whose electrostatic energy stored in advance is extremely short, and the irradiation time is about 0.1 to 10 milliseconds. A short and strong flash. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W flash-heated by flash irradiation from the flash lamp FL instantaneously rises to a processing temperature T2 of about 1000 ° C. to 1100 ° C., and the impurities added to the semiconductor wafer W are activated. After being done, the surface temperature drops rapidly. As described above, in the heat treatment apparatus 1, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised and lowered in a very short time, so that the impurities are activated while suppressing diffusion of impurities added to the semiconductor wafer W due to heat. Can do. Since the time required for activation of the added impurity is extremely short compared to the time required for thermal diffusion, activation is possible even for a short time when no diffusion of about 0.1 millisecond to 10 millisecond occurs. Is completed.

また、フラッシュ加熱の前に保持部７により半導体ウェハーＷを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプＦＬからの閃光照射によって半導体ウェハーＷの表面温度を処理温度Ｔ２まで速やかに上昇させることができる。 In addition, by preheating the semiconductor wafer W by the holding unit 7 before the flash heating, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be quickly raised to the processing temperature T2 by flash irradiation from the flash lamp FL.

フラッシュ加熱が終了し、処理位置における約１０秒間の待機の後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降し、半導体ウェハーＷが保持部７から支持ピン７０へと渡される。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理が完了する。 After the flash heating is finished and the standby for about 10 seconds at the processing position, the holding unit 7 is lowered again to the delivery position shown in FIG. 1 by the holding unit lifting mechanism 4, and the semiconductor wafer W is transferred from the holding unit 7 to the support pins 70. Is passed. Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the support pins 70 is unloaded by a transfer robot outside the apparatus, and the semiconductor wafer W is flushed in the heat treatment apparatus 1. The heat treatment is completed.

既述のように、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスがチャンバー６に継続的に供給されており、そのパージ量は、保持部７が処理位置に位置するときには約３０リットル／分とされ、保持部７が処理位置以外の位置に位置するときには約４０リットル／分とされる。この継続的な窒素ガス供給によって、チャンバー６内の酸素濃度は極めて低くなっているものの、酸素ガスを完全に排除することは困難である。フラッシュ加熱時に、チャンバー６内に微量ながらも酸素ガスが残留していると、金属製のホットプレート７１にフラッシュ光が照射されたときに僅かに酸化する。この現象は、半導体ウェハーＷによって覆われていないホットプレート７１の周縁部において生じ易く、フラッシュ加熱を繰り返すことによってホットプレート７１の周縁部が徐々に酸化して変色する。なお、石英のサセプタ７２はフラッシュ光を透過するため、フラッシュ光を遮ることはない。 As described above, nitrogen gas is continuously supplied to the chamber 6 during the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1, and the purge amount is about 30 liters / minute when the holding unit 7 is located at the treatment position. When the holding unit 7 is located at a position other than the processing position, the rate is about 40 liters / minute. Although the oxygen concentration in the chamber 6 is extremely low due to this continuous supply of nitrogen gas, it is difficult to completely eliminate the oxygen gas. If a small amount of oxygen gas remains in the chamber 6 during flash heating, it is slightly oxidized when flash light is irradiated onto the metal hot plate 71. This phenomenon is likely to occur at the peripheral portion of the hot plate 71 not covered with the semiconductor wafer W, and the peripheral portion of the hot plate 71 is gradually oxidized and discolored by repeating flash heating. Since the quartz susceptor 72 transmits the flash light, it does not block the flash light.

このため、第１実施形態においては、サセプタ７２の周縁部に遮光リング７５を載置することによって、ホットプレート７１の上面のうち半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の円環状領域を遮光リング７５にて覆っている。このようにすれば、図７に示すように、保持部７が半導体ウェハーＷを保持したときには、ホットプレート７１の上面のほぼ全面が半導体ウェハーＷおよび遮光リング７５によって覆われることとなり、フラッシュランプＦＬのフラッシュ光から遮光される。その結果、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、ホットプレート７１の上面がフラッシュ光に曝されることは防がれ、ホットプレート７１の酸化による変色が防止される。 For this reason, in the first embodiment, by placing the light shielding ring 75 on the periphery of the susceptor 72, the annular region outside the region covered by the semiconductor wafer W on the upper surface of the hot plate 71 is shielded from the light shielding ring. 75. In this way, as shown in FIG. 7, when the holding unit 7 holds the semiconductor wafer W, almost the entire upper surface of the hot plate 71 is covered with the semiconductor wafer W and the light shielding ring 75, and the flash lamp FL From the flash light. As a result, when flash light is irradiated from the flash lamp FL, the upper surface of the hot plate 71 is prevented from being exposed to the flash light, and discoloration due to oxidation of the hot plate 71 is prevented.

これにより、ホットプレート７１の変色に起因したパーティクルの発生や金属汚染が防止される。また、ホットプレート７１の上面は長期間にわたって初期の金属光沢を保ち続けるため、ホットプレート７１上面の反射率の経時変化がなく、フラッシュ光照射時にホットプレート７１の上面周縁部で反射してから半導体ウェハーＷの端縁部に入射する光量も一定となり、半導体ウェハーＷの面内温度分布に経時変化が生じることも防止される。 Thereby, generation | occurrence | production of the particle resulting from discoloration of the hot plate 71 and metal contamination are prevented. In addition, since the upper surface of the hot plate 71 keeps the initial metallic luster for a long period of time, the reflectance of the upper surface of the hot plate 71 does not change with time, and the semiconductor reflects after being reflected at the peripheral edge of the upper surface of the hot plate 71 during flash light irradiation. The amount of light incident on the edge of the wafer W is also constant, and it is possible to prevent the temporal temperature distribution of the semiconductor wafer W from changing with time.

また、第１実施形態においては、遮光リング７５は円環形状の板であり、その外径はホットプレート７１の直径以上である。このため、ホットプレート７１の上面のうち半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の円環状領域のほぼ全面が覆われる。従って、ホットプレート７１の上面周縁部の酸化による変色を確実に防止することができる。 In the first embodiment, the light shielding ring 75 is an annular plate, and the outer diameter thereof is equal to or larger than the diameter of the hot plate 71. For this reason, almost the entire annular region outside the region covered by the semiconductor wafer W on the upper surface of the hot plate 71 is covered. Therefore, discoloration due to oxidation of the peripheral edge of the upper surface of the hot plate 71 can be reliably prevented.

また、遮光リング７５の厚さを２ｍｍ未満とすると、遮光リング７５の加工性が大きく低下する。一方、遮光リング７５の厚さが５ｍｍを超えると、遮光リング７５自体の熱容量が大きくなって半導体ウェハーＷへの熱影響も大きくなる。すなわち、ホットプレート７１およびフラッシュランプＦＬにより加熱された遮光リング７５からの熱影響によって半導体ウェハーＷの端縁部の温度が高くなり過ぎるおそれがある。このため、遮光リング７５の厚さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。 Moreover, if the thickness of the light shielding ring 75 is less than 2 mm, the workability of the light shielding ring 75 is greatly reduced. On the other hand, if the thickness of the light-shielding ring 75 exceeds 5 mm, the heat capacity of the light-shielding ring 75 itself is increased, and the thermal influence on the semiconductor wafer W is also increased. That is, the temperature of the edge portion of the semiconductor wafer W may become too high due to the thermal influence from the light shielding ring 75 heated by the hot plate 71 and the flash lamp FL. For this reason, the thickness of the light shielding ring 75 is set to 2 mm or more and 5 mm or less.

＜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。図８は、第２実施形態におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、遮光リング７５の載置態様である。第２実施形態においては、ホットプレート７１の上面周縁部に遮光リング７５を直接載置している。 <2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram schematically showing the state of flash light irradiation in the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the mounting mode of the light shielding ring 75. In the second embodiment, the light shielding ring 75 is directly placed on the peripheral edge of the upper surface of the hot plate 71.

第２実施形態において、石英のサセプタ７２は、遮光リング７５の内径以下の直径を有する円板形状である。遮光リング７５およびホットプレート７１の形状および大きさは第１実施形態と同じである。よって、サセプタ７２の直径はホットプレート７１の直径よりも小さい。このような小径の石英サセプタ７２がホットプレート７１の上面に載置される。そして、サセプタ７２の上面に半導体ウェハーＷが載置される。 In the second embodiment, the quartz susceptor 72 has a disk shape having a diameter equal to or smaller than the inner diameter of the light shielding ring 75. The shape and size of the light shielding ring 75 and the hot plate 71 are the same as those in the first embodiment. Therefore, the diameter of the susceptor 72 is smaller than the diameter of the hot plate 71. Such a small-diameter quartz susceptor 72 is placed on the upper surface of the hot plate 71. Then, the semiconductor wafer W is placed on the upper surface of the susceptor 72.

サセプタ７２の直径が遮光リング７５の内径以下であるため、図８に示す如く、遮光リング７５はサセプタ７２の周囲を取り囲むようにホットプレート７１の上面周縁部に載置される。第２実施形態の残余の構成および処理手順については、第１実施形態と全く同じである。 Since the diameter of the susceptor 72 is equal to or smaller than the inner diameter of the light shielding ring 75, the light shielding ring 75 is placed on the peripheral edge of the upper surface of the hot plate 71 so as to surround the periphery of the susceptor 72 as shown in FIG. The remaining configuration and processing procedure of the second embodiment are exactly the same as those of the first embodiment.

第２実施形態においても、ホットプレート７１の上面のうち半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の円環状領域が遮光リング７５にて覆われる。その結果、図８に示すように、保持部７が半導体ウェハーＷを保持したときには、ホットプレート７１の上面のほぼ全面が半導体ウェハーＷおよび遮光リング７５によって覆われることとなり、フラッシュランプＦＬのフラッシュ光から遮光される。従って、第１実施形態と同様に、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、ホットプレート７１の上面がフラッシュ光に曝されることは防がれ、ホットプレート７１の酸化による変色が防止される。 Also in the second embodiment, an annular region outside the region covered by the semiconductor wafer W on the upper surface of the hot plate 71 is covered with the light shielding ring 75. As a result, as shown in FIG. 8, when the holding unit 7 holds the semiconductor wafer W, almost the entire upper surface of the hot plate 71 is covered with the semiconductor wafer W and the light shielding ring 75, and the flash light of the flash lamp FL Shielded from light. Accordingly, as in the first embodiment, when the flash light is irradiated from the flash lamp FL, the upper surface of the hot plate 71 is prevented from being exposed to the flash light, and discoloration due to oxidation of the hot plate 71 is prevented. Is done.

＜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。図９は、第３実施形態におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。第３実施形態においては、遮光リング７５を設けるのに代えて、サセプタ７２の周縁部を不透明としている。 <3. Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram schematically showing the state of flash light irradiation in the third embodiment. In the third embodiment, instead of providing the light shielding ring 75, the peripheral edge of the susceptor 72 is opaque.

第３実施形態のサセプタ７２は、ホットプレート７１の直径以上の径を有する（つまりホットプレート７１の平面サイズ以上の平面サイズを有する）円板形状の石英板である。図９の例では、サセプタ７２の直径をホットプレート７１の直径と等しくしている。また、ホットプレート７１の形状および大きさも第１実施形態と同じである。ホットプレート７１の上面に石英のサセプタ７２が載置され、そのサセプタ７２の上面に半導体ウェハーＷが水平姿勢で載置される。 The susceptor 72 of the third embodiment is a disk-shaped quartz plate having a diameter equal to or larger than the diameter of the hot plate 71 (that is, having a planar size equal to or larger than the planar size of the hot plate 71). In the example of FIG. 9, the diameter of the susceptor 72 is made equal to the diameter of the hot plate 71. The shape and size of the hot plate 71 are also the same as those in the first embodiment. A quartz susceptor 72 is placed on the upper surface of the hot plate 71, and the semiconductor wafer W is placed on the upper surface of the susceptor 72 in a horizontal posture.

第３実施形態においては、サセプタ７２のうち当該サセプタ７２に載置された半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の円環状領域が不透明となる加工を行っている。このような不透明加工として、例えば、サセプタ７２の周縁部表面をサンドブラストによって粗面化すれば良い。サセプタ７２の周縁部上面および周縁部下面のいずれか一方のみを粗面化しても良いし、両面を粗面化しても良い。また、サセプタ７２の周縁部に気泡を含ませて不透明とするようにしても良い。第３実施形態の残余の構成および処理手順については、第１実施形態と全く同じである。 In the third embodiment, processing is performed in which the annular region outside the region covered by the semiconductor wafer W placed on the susceptor 72 becomes opaque. As such opaque processing, for example, the peripheral surface of the susceptor 72 may be roughened by sandblasting. Only one of the upper surface and the lower surface of the peripheral portion of the susceptor 72 may be roughened, or both surfaces may be roughened. Further, bubbles may be included in the periphery of the susceptor 72 to make it opaque. The remaining configuration and processing procedure of the third embodiment are exactly the same as those of the first embodiment.

第３実施形態においては、ホットプレート７１の上面のうち半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の円環状領域は不透明加工を行ったサセプタ７２の周縁部によって覆われる。その結果、図９に示すように、保持部７が半導体ウェハーＷを保持したときには、ホットプレート７１の上面のほぼ全面が半導体ウェハーＷおよびサセプタ７２の不透明領域によって覆われることとなり、フラッシュランプＦＬのフラッシュ光から遮光される。従って、第１実施形態と同様に、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、ホットプレート７１の上面がフラッシュ光に曝されることは防がれ、ホットプレート７１の酸化による変色が防止される。 In the third embodiment, the annular region outside the region covered with the semiconductor wafer W on the upper surface of the hot plate 71 is covered with the peripheral portion of the susceptor 72 that has been subjected to opaque processing. As a result, as shown in FIG. 9, when the holding unit 7 holds the semiconductor wafer W, almost the entire upper surface of the hot plate 71 is covered with the opaque regions of the semiconductor wafer W and the susceptor 72. Shielded from flash light. Accordingly, as in the first embodiment, when the flash light is irradiated from the flash lamp FL, the upper surface of the hot plate 71 is prevented from being exposed to the flash light, and discoloration due to oxidation of the hot plate 71 is prevented. Is done.

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、遮光リング７５を不透明石英にて形成していたが、これに限定されるものではなく、遮光リング７５をフラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光に対して不透明な他の材質にて形成するようにしても良い。もっとも、フラッシュ光照射に耐える材質でなければならず、例えば、遮光リング７５をセラミックスにて形成することができる。セラミックスであれば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）にて遮光リング７５を形成するのが好適である。 <4. Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the light shielding ring 75 is formed of opaque quartz. However, the present invention is not limited to this, and the light shielding ring 75 is opaque to the flash light emitted from the flash lamp FL. You may make it form with another material. However, it should be made of a material that can withstand flash light irradiation. For example, the light shielding ring 75 can be formed of ceramics. In the case of ceramics, it is preferable to form the light shielding ring 75 with silicon carbide (SiC) or aluminum nitride (AlN).

また、上記各実施形態においては、遮光リング７５を円環形状としていたが、これに限定されるものではなく、ホットプレート７１の上面のうちホットプレート７１によって保持される半導体ウェハーＷによって覆われる領域よりも外側の環状領域を覆う形状であれば良い。 In each of the above embodiments, the light shielding ring 75 has an annular shape. However, the present invention is not limited to this, and the region covered by the semiconductor wafer W held by the hot plate 71 on the upper surface of the hot plate 71 is not limited thereto. Any shape that covers the outer annular region may be used.

また、上記実施形態においては、ランプハウス５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。 In the above embodiment, the lamp house 5 is provided with 30 flash lamps FL. However, the present invention is not limited to this, and the number of flash lamps FL can be any number. The flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp.

また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板であっても良い。基板が矩形のガラス基板である場合には、遮光リング７５を矩形の環状形状とする。 The substrate to be processed by the heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a glass substrate used for a liquid crystal display device or the like. When the substrate is a rectangular glass substrate, the light shielding ring 75 has a rectangular annular shape.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus which concerns on this invention. 図１の熱処理装置のガス路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gas path of the heat processing apparatus of FIG. 保持部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a holding | maintenance part. 保持部の平面図である。It is a top view of a holding part. ホットプレートを示す平面図である。It is a top view which shows a hot plate. 図１の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus of FIG. 第１実施形態におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of flash light irradiation in 1st Embodiment. 第２実施形態におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of flash light irradiation in 2nd Embodiment. 第３実施形態におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of flash light irradiation in 3rd Embodiment. 従来におけるフラッシュ光照射の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the flash light irradiation in the past.

Explanation of symbols

１熱処理装置
３制御部
４保持部昇降機構
５ランプハウス
６チャンバー
７保持部
６０上部開口
６１チャンバー窓
６５熱処理空間
７１ホットプレート
７２サセプタ
７５遮光リング
７７抵抗加熱線
ＦＬフラッシュランプ
Ｗ半導体ウェハー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 3 Control part 4 Holding part raising / lowering mechanism 5 Lamp house 6 Chamber 7 Holding part 60 Upper opening 61 Chamber window 65 Heat processing space 71 Hotplate 72 Susceptor 75 Light-shielding ring 77 Resistance heating line FL Flash lamp W Semiconductor wafer

Claims

A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light,
A metal holding plate having a plane size larger than the plane size of the substrate and holding the substrate in a horizontal position;
A flash light source that is provided above the holding plate and irradiates flash light onto a substrate held by the holding plate;
A light shielding means for shielding from the flash light source an annular region outside the region covered by the substrate held by the holding plate on the upper surface of the holding plate;
A heat treatment apparatus comprising:

The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
The holding plate and the substrate have a disc shape,
A heat treatment apparatus characterized in that the light shielding means is an annular light shielding ring.

The heat treatment apparatus according to claim 2,
A heat treatment apparatus, wherein an outer diameter of the light shielding ring is equal to or greater than a diameter of the holding plate.

In the heat treatment apparatus according to claim 2 or claim 3,
A quartz susceptor having a disk shape with a diameter larger than the inner diameter of the light shielding ring and mounted on the upper surface of the holding plate;
The heat-treating apparatus, wherein the light shielding ring is placed on a peripheral edge of the quartz susceptor.

In the heat treatment apparatus according to claim 2 or claim 3,
A quartz susceptor having a disc shape with a diameter equal to or smaller than the inner diameter of the light shielding ring and mounted on the upper surface of the holding plate;
The heat treatment apparatus, wherein the light shielding ring is placed on an upper surface of the holding plate so as to surround the periphery of the quartz susceptor.

In the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 5,
A heat treatment apparatus, wherein the light shielding ring is made of opaque quartz.

In the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The heat treatment apparatus, wherein the light shielding ring is formed of silicon carbide or aluminum nitride.

In the heat treatment apparatus according to any one of claims 2 to 7,
A heat treatment apparatus, wherein a thickness of the light shielding ring is 2 mm or more and 5 mm or less.

A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light,
A holding plate having a planar size larger than the planar size of the substrate;
A quartz susceptor mounted on the upper surface of the holding plate and having a plane size equal to or larger than the plane size of the holding plate and mounting the substrate in a horizontal position;
A flash light source that is provided above the holding plate and that irradiates flash light onto a substrate placed on the quartz susceptor;
With
A heat treatment apparatus characterized in that an annular region outside a region covered with a substrate placed on the quartz susceptor is opaque in the quartz susceptor.

In the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The heat treatment apparatus, wherein the holding plate includes a heater that preheats the substrate before irradiating flash light from the flash light source.