JP5274846B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、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）に光を照射することにより該基板を熱処理する熱処理装置、特に閃光を照射して基板を瞬間的に加熱する熱処理装置に関する。

従来より、イオン注入後の基板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、基板を、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、基板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。

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基板を昇温する上記ランプアニール装置を使用して基板のイオン活性化を実行した場合においても、基板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。

このため、キセノンフラッシュランプ等を使用して基板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基板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。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、シリコンの基板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基板に閃光を照射したときには、透過光が少なく基板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閃光照射であれば、基板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。このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置の構成例は、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００４−１４０３１８号公報

キセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置において、複数のキセノンフラッシュランプを列設した領域は、基板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基板の周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。特に、φ３００mmの大径基板では、ウェハー周縁部における照度低下の程度が大きく、面内照度分布は良くなかった。また、ウェハーの径方向に沿った温度分布の不均一のみならず、同一半径の周方向に沿った温度分布の不均一も存在することが判明している。具体的には、基板の周縁部の一部のみにコールドスポットと称される低温領域が生じることがあった。

また、キセノンフラッシュランプによるフラッシュ加熱を行う前には、ホットプレートやハロゲンランプ等を使用して基板の予備加熱が行われる。ホットプレートは、安全かつある程度は均一に基板を昇温できるという利点があるものの、昇温可能な温度に限界があるため、適用範囲に限界がある。一方、ハロゲンランプを使用すれば６００度以上の昇温が実現可能である。フラッシュ加熱前に、基板を予備的に６００度以上の高温領域まで昇温させておくことができれば、フラッシュ加熱に求められる昇温幅をその分小さくすることができる。すなわち、キセノンフラッシュランプによって基板に与えるべきエネルギーを小さくすることができる。これによって、フラッシュ加熱において基板に生じる熱応力を小さくすることが可能となり、フラッシュ加熱における基板の割れの発生を防止することができる。しかしながら、ハロゲンランプを用いる構成では、基板を均一に昇温させることが非常に困難であり、予備昇温においても基板の表面領域の一部のみにホットスポットと称される高温領域やコールドスポットが生じてしまう。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、熱処理時における基板上の温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。

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当該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記基板に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、前記１以上の光照射手段のうちの所定の光照射手段にその反射面を対向させ、前記所定の光照射手段に対して前記保持手段の逆側に配置された反射カバーと、前記所定の光照射手段に対する前記反射面の対向位置関係を調整する位置関係調整手段と、を備え、前記所定の光照射手段が、平面状に配列された１以上のランプ、を備え、前記位置関係調整手段が、前記１以上のランプが配列される平面の法線方向を中心として前記反射カバーを回動させる回動手段、を備える。

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱処理装置であって、前記位置関係調整手段が、前記反射カバーを前記所定の光照射手段に対して進退させて、前記反射面と前記所定の光照射手段との離間距離を変更する離間距離変更手段、を備える。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の熱処理装置であって、前記位置関係調整手段が、前記反射カバーを傾動させて、前記１以上のランプが配列される平面と前記反射面とがなす角度を変更する傾動手段、を備える。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記位置関係調整手段が、前記反射面を湾曲させる湾曲手段、を備える。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記１以上の光照射手段の１つが、閃光を照射するフラッシュランプ、を備える。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記１以上の光照射手段の少なくとも１つが、ハロゲンランプ、を備える。

請求項１〜６の発明によると、反射カバーの反射面の光照射手段に対する対向位置関係を調整することができる。これによって、反射面による反射光の進行方向を調整することができる。反射光が基板上の適切な位置に入射するように反射面の対向位置関係を調整することによって、熱処理における基板上の温度分布の面内均一性を向上させることができる。

この発明の実施の形態に係る熱処理装置について図面を参照しながら説明する。この発明の実施の形態に係る熱処理装置１００は、略円形の基板Ｗに閃光（フラッシュ光）を照射してその基板Ｗを加熱するフラッシュランプアニール装置である。

〈１．熱処理装置の全体構成〉
はじめに、この発明の実施の形態に係る熱処理装置の全体構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、熱処理装置１００の構成を示す側断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、熱処理装置１００を図１の矢印Ｑ１方向および矢印Ｑ２方向からそれぞれみた縦断面図である。

熱処理装置１００は、６枚の反射板１１によって６角形の筒状に形成された反射体１を備える。各反射板１１は反射率が十分に高い部材（例えば、アルミニウム等）により形成されている。もしくは、内側表面に反射率を高めるコーティング（例えば、金の非拡散コーティング）がなされている。後述する光照射部３，４から照射された光線の一部は、反射板１１の内側表面で反射されて後述する保持部２に保持される基板Ｗに入射する。これによって、光照射部３，４から発生した光エネルギーが無駄なく基板Ｗの熱処理に用いられることになる。

また、熱処理装置１００は、反射体１の筒内部において基板Ｗを水平に保持する保持部２を備える。保持部２は、基板Ｗの直径よりも若干大きな直径を有するリング状の部材であり、その内側端面には、基板Ｗの裏面を点で支持する支持部材２１が複数個（例えば４個）形成されている。保持部２に保持される基板Ｗは、これら複数個の支持部材２１によって裏面側から支持される。

また、熱処理装置１００は、反射体１の筒内部に配置され、保持部２に保持される基板Ｗに光を照射することにより基板Ｗを加熱する２つの光照射部３，４を備える。

第１の光照射部（第１光照射部３）は、保持部２に保持された基板Ｗの下側であって基板Ｗと１００mm以上離間した位置から、基板Ｗに向けて光を照射する。そして、その光エネルギーによって基板Ｗを所定の予備加熱温度（例えば、６００度）まで昇温させる。第１光照射部３は、複数のハロゲンランプ３１およびハロゲンランプ３１の反射カバー３２を有する。

複数のハロゲンランプ３１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互いに平行となるように平面状に配列されている。ハロゲンランプ３１は、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入したものが封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプ３１は、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特徴を有する。

反射カバー３２は、複数のハロゲンランプ３１の下方（すなわち、複数のハロゲンランプ３１に対して、保持部２と逆側の位置）に、複数のハロゲンランプ３１の全体を覆うように設けられる。複数のハロゲンランプ３１が配列された平面（後述する「ハロゲンランプ平面Ｈ３１」）に対向する面（反射面）３２１は、反射率が十分に高い部材（例えば、アルミニウム等）により形成されている。複数のハロゲンランプ３１から照射された光線の一部は、反射面３２１で反射されて、（反射光の一部はさらに反射板１１で反射されて、）保持部２に保持される基板Ｗに入射する。これによって、ハロゲンランプ３１から発生した光エネルギーが無駄なく基板Ｗの熱処理に用いられることになる。また、反射カバー３２には、複数のハロゲンランプ３１に対する反射面３２１の対向位置関係を調整する位置関係調整部６が接続されている。位置関係調整部６の具体的な構成については後に説明する。

第２の光照射部（第２光照射部４）は、保持部２に保持された基板Ｗの上側であって基板Ｗと１００mm以上離間した位置から、基板Ｗ（より具体的には、第１光照射部３により予備加熱された基板Ｗ）に向けて閃光を照射する。そして、その光エネルギーによって基板Ｗの表面を短時間に昇温させる。第２光照射部４は、複数（例えば、３０本）のキセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」という）４１およびフラッシュランプ４１の反射カバー４２を有する。

複数のフラッシュランプ４１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互いに平行となるように平面状に配列されている。キセノンフラッシュランプ４１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、該ガラス管の外周面上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４１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。

反射カバー４２は、複数のフラッシュランプ４１の上方（すなわち、複数のフラッシュランプ４１に対して保持部２と逆側の位置）に、複数のフラッシュランプ４１の全体を覆うように設けられる。複数のフラッシュランプ４１が配列された平面（後述する「フラッシュランプ平面Ｈ４１」）に対向する面（反射面）４２１は、反射率が十分に高い部材により形成されている。複数のフラッシュランプ４１から照射された光線の一部は、反射面４２１で反射されて、（反射光の一部はさらに反射板１１で反射されて、）保持部２に保持される基板Ｗに入射する。これによって、フラッシュランプ４１から発生した光エネルギーが無駄なく基板Ｗの熱処理に用いられることになる。また、反射カバー４２には、複数のフラッシュランプ４１に対する反射面４２１の対向位置関係を調整する位置関係調整部６が接続されている。位置関係調整部６の具体的な構成については後に説明する。

なお、光照射部３，４と保持部２との間には、光照射部３，４のそれぞれと保持部２に保持された基板Ｗとを分離された空間におくための雰囲気遮断部材を設けてもよい。ただし、この雰囲気遮断部材は光を透過させる部材（例えば、石英）を用いて形成する必要がある。雰囲気遮断部材を設けることによって、光照射部３，４にて発生したパーティクル等によって保持部２に保持された基板Ｗが汚染されるのを防止することができる。

また、熱処理装置１００は、反射体１を覆う六角筒形状のチャンバー５を備える。チャンバー５は、反射体１を包囲する六角筒状のチャンバー側部５１と、チャンバー側部５１の上部を覆うチャンバー蓋部５２、および、チャンバー側部５１の下部を覆うチャンバー底部５３によって構成される。チャンバー側部５１には、基板Ｗの搬入および搬出を行うための搬送開口部５１１が形成されている。搬送開口部５１１は、軸５１２を中心に回動するゲートバルブ５１３により開閉可能とされる。搬送開口部５１１は、反射体１の側壁面をも貫通して形成されており、ゲートバルブ５１３が開放位置（図１の仮想線位置）におかれることによって、搬送開口部５１１を通じて反射体１の筒内部に基板Ｗを搬出入することが可能となる（矢印ＡＲ５）。一方、ゲートバルブ５１３が閉鎖位置（図１の実線位置）におかれると、チャンバー５の内部が密閉空間とされる。

また、熱処理装置１００は、上記の各構成を制御する制御部９１と、ユーザインターフェイスである操作部９２および表示部９３を備える。操作部９２および表示部９３はチャンバー５の外部に配置され、ユーザから各種の指示をチャンバー５の外部にて受け付ける。制御部９１は、操作部９２および表示部９３から入力された各種の指示に基づいて熱処理装置１００の各構成を制御する。

〈２．熱処理装置の動作〉
次に、熱処理装置１００における基板Ｗの処理手順について図３を参照しながら説明する。図３は、熱処理装置１００にて実行される処理の流れを示す図である。ここで処理対象となる基板Ｗはイオン注入法により不純物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１００による熱処理により行われる。なお、以下の処理動作は、制御部９１が所定のタイミングで各構成を制御することによって行われる。

また、以下の処理が行われる前に、制御部９１が、オペレータからの指示に応じて、後述する位置関係調整部６を駆動制御して、反射カバー３２の反射面３２１のハロゲンランプ３１に対する対向位置関係および反射カバー４２の反射面４２１のフラッシュランプ４１に対する対向位置関係を調整しているものとする。すなわち、反射面３２１，４２１で反射された光線が基板Ｗ上の適切な位置に入射して、保持部２に保持された基板Ｗの表面領域に均一な光束分布が形成されるように、反射面３２１，４２１それぞれの位置、姿勢および形状等が調整されているものとする。

はじめに、イオン注入後の基板Ｗを熱処理装置１００内に搬入する（ステップＳ１）。より具体的には、制御部９１が駆動手段（図示省略）を制御して、ゲートバルブ５１３を開放位置におく。これにより搬送開口部５１１が開放される。続いて、装置外部の搬送ロボットが、イオン注入後の基板Ｗを搬送開口部５１１を通じてチャンバー５内に搬入して、保持部２上に載置する。基板Ｗが保持部２上に載置されると、制御部９１が再び駆動手段（図示省略）を制御して、ゲートバルブ５１３を閉鎖位置におく。これにより搬送開口部５１１が閉鎖され、チャンバー５内部が密閉空間とされる。

続いて、保持部２に保持された基板Ｗを予備加熱する（ステップＳ２）。より具体的には、制御部９１が第１光照射部３を制御して、保持部２に保持された基板Ｗに向けて光を照射させる。この光エネルギーによって基板Ｗが所定の予備加熱温度まで昇温される。このとき、第１光照射部３のハロゲンランプ３１から放射される光の一部は直接に保持部２に保持された基板Ｗへと向かい、他の一部は一旦反射板１１や反射カバー３２の反射面３２１により反射されてから基板Ｗへと向かう。これらの光照射により基板Ｗの予備加熱が行われる。

予備加熱が完了すると、続いて、保持部２に保持された基板Ｗをフラッシュ加熱する（ステップＳ３）。より具体的には、制御部９１が第２光照射部４を制御して、保持部２に保持された基板Ｗに向けて閃光（フラッシュ光）を照射させる。この光エネルギーによって基板Ｗが所定の処理加熱温度まで昇温される。このとき、第２光照射部４のフラッシュランプ４１から放射される光の一部は直接に保持部２に保持された基板Ｗへと向かい、他の一部は一旦反射板１１や反射カバー４２の反射面４２１により反射されてから基板Ｗへと向かう。これらの閃光照射により基板Ｗのフラッシュ加熱が行われる。

なお、フラッシュ加熱は、フラッシュランプ４１からの閃光照射により行われるため、基板Ｗの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、第２光照射部４のフラッシュランプ４１から照射される閃光は、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４１からの閃光照射によりフラッシュ加熱される基板Ｗの表面温度は、瞬間的に所定の処理温度（例えば、１０００℃ないし１１００℃程度）まで上昇し、基板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１００では、基板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、基板Ｗに添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、基板Ｗ中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう）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。

また、フラッシュ加熱の前に第１光照射部３により基板Ｗを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプ４１からの閃光照射によって基板Ｗの表面温度を処理温度まで容易に上昇させることができる。特に、この実施の形態においては、ハロゲンランプ３１を用いて予備加熱を行うので、ホットプレート等を用いた場合に比べて高温（例えば、６００度以上）領域まで基板Ｗを予備昇温させておくことができる。これにより、フラッシュ加熱における昇温幅を小さくすることが可能となり、フラッシュ加熱における基板の割れの発生を防止することができる。

また、反射カバー３２の反射面３２１のハロゲンランプ３１に対する対向位置関係および反射カバー４２の反射面４２１のフラッシュランプ４１に対する対向位置関係を予め適切に調整しておくことによって、基板Ｗの表面領域に均一な光束分布を形成することができる。すなわち、熱処理（予備加熱処理およびフラッシュ加熱処理）における基板Ｗ上の温度分布の面内均一性を良好なものとすることができる。

フラッシュ加熱が終了すると、基板Ｗを熱処理装置１００内から搬出する（ステップＳ４）。より具体的には、制御部９１が駆動手段（図示省略）を制御してゲートバルブ５１３を開放位置におく。続いて、装置外部の搬送ロボットが、基板Ｗを搬送開口部５１１を通じてチャンバー６内から搬出する。以上で、熱処理装置１００における基板Ｗの処理が終了する。

〈３．位置関係調整部６の構成〉
位置関係調整部６の構成について、図１および図４〜図６を参照しながら説明する。図１は、上述した通り熱処理装置１００の側断面図であり、後述する離間位置変更機構６１により位置変更される反射カバー３２，４２の様子を示している。また、図４は、熱処理装置１００の側断面図であり、後述する傾動機構６２により姿勢変更される反射カバー３２，４２の様子を示している。また、図５は、熱処理装置１００を図１の矢印Ｑ１方向からみた縦断面図であり、後述する回動機構６３により姿勢変更される反射カバー３２，４２の様子を示している。図６は、熱処理装置１００の側断面図であり、後述する湾曲度変更機構６４により形状変更される（より具体的には、湾曲される）反射カバー３２，４２の様子を示している。

なお、この実施の形態においては、反射カバー３２，４２はいずれも四角形に形成され、その周縁部は内側（ランプ側）に向けて所定角度だけ傾斜がつけられており、浅皿状に成型されているものとする（傾斜領域３２２，４２２（図１参照））。また、反射カバー３２，４２の反射面３２１，４２１と逆側の面には、反射カバー３２，４２をチャンバー５内の所定位置に所定姿勢にて支持する支持軸Ａが形成されているものとする。この支持軸Ａは、反射面３２１，４２１に対して垂直に固設されているものとする。

また、上述の通り、第１光照射部３および第２光照射部４のそれぞれは、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互いに平行となるように平面状に配列された複数のランプ（ハロゲンランプ３１、フラッシュランプ４１）を備えている。以下の説明においては、複数のハロゲンランプ３１が配列された平面を「ハロゲンランプ平面Ｈ３１」と、複数のフラッシュランプ４１が配列された平面を「フラッシュランプ平面Ｈ４１」と、それぞれ示す。また、フラッシュランプ４１の長手方向を「フラッシュランプ方向Ｒ４１」と示す。さらに、フラッシュランプ平面Ｈ４１に正投影された反射カバー４２の投影像における所定の辺（例えば、Ｙ軸と平行な２辺のうち、−Ｘ側にある辺）の方向を「反射カバー方向Ｒ４２」と示す。

位置関係調整部６は、反射カバー３２（もしくは反射カバー４２）に接続され、接続された反射カバーの反射面の、ランプ（当該反射カバーが覆っているランプ）に対する対向位置関係を調整する機構（離間位置変更機構６１、傾動機構６２、回動機構６３および湾曲度変更機構６４）を備える。なお、以下においては、位置関係調整部６が第２光照射部４の備える反射カバー４２に接続されているものとして、位置関係調整部６の構成を説明する。

図１を参照する。離間位置変更機構６１は、反射カバー４２をフラッシュランプ４１に対して進退させて、反射面４２１とフラッシュランプ平面Ｈ４１との離間距離ｄを変更する。例えば、離間位置変更機構６１は、支持軸Ａと接続されており、当該支持軸Ａを、フラッシュランプ平面Ｈ４１の法線方向（図１においては、垂直方向（Ｚ方向））について移動させることによって、反射カバー４２をフラッシュランプ４１に対して進退させる（ＡＲ６１）。

図４を参照する。傾動機構６２は、反射カバー４２を傾動させて、反射面４２１がフラッシュランプ平面Ｈ４１に対してなす角度（傾斜角度）φを変更する。例えば、傾動機構６２は、支持軸Ａと接続されており、当該支持軸Ａを、フラッシュランプ平面Ｈ４１の法線方向（図４においては、垂直方向（Ｚ方向））に対して所定角度だけ傾斜させることによって、反射カバー４２を傾動させる（ＡＲ６２）。なお、反射カバー４２を傾動させる方向（傾動方向）（すなわち、図４の場合、ＸＹ平面上のどの方向に沿って反射カバー４２を傾動させるか）は、任意に規定できる。例えば、予め設定された方向としてもよいし、オペレータが指示した方向としてもよい。後者の場合、オペレータは、傾動方向を任意に設定できることになる。また、前者の場合であっても、所定の方向について傾動させた反射カバー４２を、後述する回動機構６３によって任意の角度だけ回動させることによって、傾動方向を任意の方向におくことができる。

図５を参照する。回動機構６３は、反射カバー４２を、フラッシュランプ平面Ｈ４１の法線方向を中心として回動させる。より具体的には、例えば、フラッシュランプ平面Ｈ４１と直交し、かつ複数のフラッシュランプ４１が配列された領域の幾何学中心を通る回転軸Ｋを中心として、反射カバー４２を回動させる（ＡＲ６３）。これによって、反射カバー方向Ｒ４２とフラッシュランプ方向Ｒ４１とがなす角度（交差角度）θが変更される。例えば、反射面３２１とフラッシュランプ平面Ｈ４１とが非平行な状態で、交差角度θを「０」以外の値とすれば、反射カバー方向Ｒ４２とフラッシュランプ方向Ｒ４１とをねじれの位置におくことができる。

図６を参照する。湾曲度変更機構６４は、反射カバー４２を湾曲させて、反射面４２１の湾曲率を変更する。例えば、湾曲度変更機構６４は、反射カバー４２の任意の位置（例えば、互いに対向する２つの辺に沿って）に設けられた互いに平行な変更軸Ｂ１，Ｂ２と接続されており、当該変更軸Ｂ１，Ｂ２を、所定距離だけ離間もしくは近接させることによって、反射面４２１の湾曲率を変更する（ＡＲ６４）。変更軸Ｂ１，Ｂ２を移動させる距離を調整することによって、反射カバー４２の湾曲率を調整することができる。なお、変更軸Ｂ１，Ｂ２を離間もしくは近接する際に、反射カバー４２の所定位置（変更軸Ｂ１，Ｂ２の間の所定位置であって、例えば、反射カバー４２の幾何学中心）に、反射カバー４２をフラッシュランプ４１の側に向けて押す力（もしくはフラッシュランプ４１とは反対の側に向けて引く力）を付加する。変更軸Ｂ１，Ｂ２を近接させつつ、反射カバー４２の所定位置にフラッシュランプ４１とは反対側に向けて引く力を付加すれば、反射面４２１を、その中央部がフラッシュランプ４１から遠くなるように湾曲させることができる（仮想線位置Ｐ１）。逆に、フラッシュランプ４１の側に向けて押す力を付加すれば、その中央部がフラッシュランプ４１に近くなるように湾曲させることができる（仮想線位置Ｐ２）。

制御部９１は、操作部９２および表示部９３を介してオペレータから入力された指示に応じて位置関係調整部６を制御することによって、位置関係調整部６に、反射カバー４２の反射面４２１の、フラッシュランプ４１に対する対向位置関係を調整させる。すなわち、オペレータが、操作部９２および表示部９３を介して、離間距離ｄ、公差角度θ、傾斜角度φおよび湾曲率の値等を指示入力すると、制御部９が、当該入力に応じて位置関係調整部６を駆動制御して、反射カバー４２の位置、姿勢および形状を変更する。

なお、上記の説明においては、位置関係調整部６が第２光照射部４の備える反射カバー４２に接続された場合について説明したが、第１光照射部３の備える反射カバー３２に接続された場合は、調整対象となるカバーが反射カバー４２ではなく反射カバー３２となるだけである。

〈４．調整態様〉
上述したように、熱処理装置１００においては、ハロゲンランプ３１およびフラッシュランプ４１からの光照射によって基板Ｗに対する熱処理が行われ、その際に、ハロゲンランプ３１、フラッシュランプ４１からそれぞれ照射された光線の一部は、反射カバー３２の反射面３２１、反射カバー４２の反射面４２１でそれぞれ反射されて半導体ウェハーＷまで到達する。

予備加熱およびフラッシュ加熱において、温度分布の不均一を生じさせないためには、保持部２に保持された基板Ｗの表面領域に均一な放射線束が形成される必要がある。ところが、各種の要因（例えば、保持部２、第１光照射部３、第２光照射部４等が構造上有する光学的な非対称性（より具体的には、保持部２に保持された基板Ｗに対して有する光学的な非対称性）、ハロゲンランプ３１やフラッシュランプ４１の配光特性、保持部２による光線の遮断、搬送開口部５１１による光の屈折等）により基板Ｗの表面領域に均一な放射線束が形成されない（したがって、温度分布の不均一が生じる）ことが多い。

この実施の形態においては、上述した位置関係調整部６を用いて、反射カバー３２の反射面３２１の、ランプ３１に対する対向位置関係および、反射カバー４２の反射面４２１の、フラッシュランプ４１に対する対向位置関係を調整することができる。これによって、基板Ｗに生じる温度分布の不均一を解消し、熱処理時における基板Ｗ上の温度分布の面内均一性を向上させることができる。

対向位置関係を調整することによって基板Ｗの温度分布の面内均一性を向上させる態様についてより具体的に説明する。反射面３２１，４２１のランプ３１，４１に対する対向位置関係を変更すると、フラッシュランプ４１から出射されて反射面４２１で反射される光やハロゲンランプ３１から出射されて反射面３２１で反射される光（以下において、単に「反射光」という）の進行方向が変更される。つまり、反射面３２１，４２１の対向位置関係を変更することによって、反射光の基板Ｗ上における入射領域（以下において「反射光入射領域」という）のサイズや位置を変更することが可能となる。

例えば、図１の仮想線で示すように、反射カバー４２をフラッシュランプ４１から遠ざける（すなわち、離間距離ｄを大きくする）ことによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域を広げることができる。逆に、反射カバー４２をフラッシュランプ４１に近づける（すなわち、離間距離ｄを小さくする）ことによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域を狭めることができる。つまり、離間距離ｄを変えることによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域のサイズを変更することができる。

また例えば、図４の仮想線で示すように、反射カバー４２を傾動させて、反射面４２１がフラッシュランプ平面Ｈ４１と平行な位置関係にある状態（すなわち、傾斜角度φ＝０の状態）から、反射面４２１がフラッシュランプ平面Ｈ４１と非平行な位置関係となる状態へと変更することによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域の位置を、基板Ｗの半径方向に沿って移動させることができる。つまり、傾斜角度φを変えることによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域の位置を変更することができる。

また例えば、反射面４２１がフラッシュランプ平面Ｈ４１と非平行な位置関係となっている状態（図４の仮想線位置で示す状態）で、図５の仮想線で示すように、反射カバー４２を回動させて交差角度θを変更することによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域の位置を、基板Ｗの円周方向に沿って移動させることができる。また例えば、反射面４２１の一部に、回転軸Ｋについて非対称な傾斜領域が形成されている場合も、反射カバー４２を回動させることによって、反射光入射領域の位置を移動させることができる。つまり、反射面４２１のフラッシュランプ平面Ｈ４１に対する対向位置関係が、回転軸Ｋについて非対称な状態となっている場合、交差角度θを変えることによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域の位置を変更することができる。

また例えば、図６の仮想線位置Ｐ１で示すように、反射カバー４２の反射面４２１を、その中央部がフラッシュランプ４１から遠くなるように湾曲させることによって、反射光の光束を縮めることが可能となり、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域を狭めることができる。この場合、湾曲率を大きくするほど反射光入射領域を小さくすることができる。また、同図の仮想線位置Ｐ２で示すように、反射面４２１を、その中央部がフラッシュランプ４１に近くなるように湾曲させることによって、反射光の光束を広げることが可能となり、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域を大きくすることができる。この場合、湾曲率を大きくするほど反射光入射領域を大きくすることができる。このように、反射面４２１を湾曲させる方向およびその湾曲率を変えることによって、基板Ｗ上に形成される反射光入射領域のサイズを変更することができる。

以上の通り、位置関係調整部６に、反射面３２１，４２１のランプ３１，４１に対する対向位置関係を変更させることによって、基板Ｗ上の任意の領域に任意のサイズの反射光入射領域を形成することができる。基板Ｗ上の適切な位置に適切なサイズの反射光入射領域が形成されるように反射面３２１，４２１の対向位置関係を調整すれば、熱処理を施される基板Ｗの表面領域に均一な光束分布を形成することができる。例えば、基板Ｗの表面領域にコールドスポットが生じている場合、当該コールドスポット領域に反射光入射領域が形成されるように反射面３２１，４２１の対向位置関係を調整すれば、当該コールドスポットに入射する光束の量が多くなり、これによって、コールドスポットを消滅させることができる。このように、反射面３２１，４２１の対向位置関係を調整することによって、熱処理時において基板Ｗ上に生じる温度不均一領域を消滅させて、基板Ｗの温度分布の面内均一性を向上させることができる。また、基板Ｗ上の周縁部を覆う円環状の反射光入射領域が形成されるように反射面３２１，４２１の対向位置関係を調整すれば、熱処理において基板Ｗの周縁領域にコールドスポットが生じることを防止できる。周縁部を暖めておけば、基板Ｗの割れが発生しにくいという効果も得られる。

〈５．変形例〉
上記の実施の形態に係る熱処理装置１００においては、位置関係調整部６は、離間位置変更機構６１、傾動機構６２、回動機構６３および湾曲度変更機構６４を備えるとしたが、これらの全ての機構を必ずしも備える必要はなく、少なくとも１つの変更機構を備える構成としてもよい。

また、上記の実施の形態においては、反射カバー３２，４２は、その周縁部が所定角度だけ傾斜した四角形に形成されているものとしたが、反射カバー３２，４２の形状はこれに限らない。例えば、周縁部を傾斜させずに平板状に形成してもよい。また例えば、円形状に形成してもよい。また例えば、ドーム状に形成してもよい。

また、上記の実施の形態においては、制御部９１によって電気的に制御される変更機構６１，６２，６３，６４によって反射面３２１，４２１の対向位置関係を変更するものとしたが、対向位置関係を変更する機構は必ずしも電気的制御によるものでなくてもよい。例えば、支持軸Ａや調整軸Ｂ１，Ｂ２等を、チャンバー５を貫通させて形成し、当該軸を、チャンバー５の外部から直接に調整させることによって反射カバー３２，４２の位置等を変更する構成としてもよい。この構成によると、オペレータは、チャンバー５の外部から支持軸Ａ等を調整して反射カバー３２，４２の位置等を変更することによって、反射面３２１，４２１の対向位置関係を変更することができる。

また、上記の実施の形態においては、反射体１は６枚の反射板１１によって６角形の筒状に形成されているが、反射体１の形状はこれに限らず、ｎ枚（ただし、ｎは３以上の整数）の反射板１１によって任意の多角形の筒状に形成することができる。また、１枚の反射板１１によって円筒状に形成することもできる。

また、上記の実施の形態においては、２つの光照射部３，４の両方が、保持部２に保持された基板Ｗから１００mm以上離間した位置に配置されるとしたが、必ずしも両方の光照射部３，４を基板Ｗから１００mm以上離間させなくともよい。少なくとも一方の光照射部３，４が１００mm以上離間している構成を有する熱処理装置においては、上記の発明は有効に作用する。というのも、被加熱物である基板Ｗと光照射部との距離が大きくなるほど、基板Ｗを均一に加熱すること（すなわち、基板Ｗの位置に均一な放射線束を形成すること）が困難になるからである。

また、上記の実施の形態においては、第２光照射部４は、光源としてキセノンフラッシュランプを備える構成としたが、この光源としてハロゲンランプが用いられてもよい。

また、上記の実施の形態においては、第１光照射部３および第２光照射部４のそれぞれは、複数の棒状光源（ハロゲンランプ３１、フラッシュランプ４１）を備える構成としたが、光源は必ずしも棒状でなくともよい。例えば、渦巻き形状の光源を用いてもよい。また、複数個の点光源を規則的に配置してもよい。また、互いに異なる直径を有する複数個の円環状の光源を同心円に配置してもよい。

また、上記の実施の形態においては、保持部２は、リング状の部材により基板Ｗを支持する構成としたが、基板Ｗを保持する態様はこれに限らない。例えば、平板状の部材（例えば、石英により形成されたステージ）により基板Ｗを支持（面支持）する構成としてもよい。また、このような平板状の部材にさらに複数個の支持ピンを設け、これら複数個の支持ピンにより基板Ｗを支持（点支持）する構成としてもよい。また、各種形状のハンドにより支持する構成としてもよい。

熱処理装置の構成を示す側断面図である。 熱処理装置の構成を示す縦断面図である。 熱処理装置にて実行される処理の流れを示す図である。 熱処理装置の構成を示す側断面図である。 熱処理装置の構成を示す縦断面図である。 熱処理装置の構成を示す側断面図である。

符号の説明

１ 反射体
２ 保持部
３ 第１光照射部
４ 第２光照射部
５ チャンバー
６ 位置関係調整部
３１ ハロゲンランプ
４１ フラッシュランプ
６１ 離間位置変更機構
６２ 傾動機構
６３ 回動機構
６４ 湾曲度変更機構
１００ 熱処理装置
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
   基板を保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記基板に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、
   前記１以上の光照射手段のうちの所定の光照射手段にその反射面を対向させ、前記所定の光照射手段に対して前記保持手段の逆側に配置された反射カバーと、
   前記所定の光照射手段に対する前記反射面の対向位置関係を調整する位置関係調整手段と、
   を備え、
   前記所定の光照射手段が、
   平面状に配列された１以上のランプ、
   を備え、
   前記位置関係調整手段が、
   前記１以上のランプが配列される平面の法線方向を中心として前記反射カバーを回動させる回動手段、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置であって、
   前記位置関係調整手段が、
   前記反射カバーを前記所定の光照射手段に対して進退させて、前記反射面と前記所定の光照射手段との離間距離を変更する離間距離変更手段、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項１または２に記載の熱処理装置であって、
   前記位置関係調整手段が、
   前記反射カバーを傾動させて、前記１以上のランプが配列される平面と前記反射面とがなす角度を変更する傾動手段、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の熱処理装置であって、
   前記位置関係調整手段が、
   前記反射面を湾曲させる湾曲手段、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の熱処理装置であって、
   前記１以上の光照射手段の１つが、
   閃光を照射するフラッシュランプ、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の熱処理装置であって、
   前記１以上の光照射手段の少なくとも１つが、
   ハロゲンランプ、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。

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