JP5349802B2

JP5349802B2 - Heat treatment equipment

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Publication number: JP5349802B2
Application number: JP2008001276A
Authority: JP
Inventors: 達文楠田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-01-08
Also published as: JP2009164388A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treatment apparatus capable of improving within-wafer nonuniformity of a temperature distribution on a substrate during heat treatment. <P>SOLUTION: Light from a plurality of halogen lamps 31 is radiated toward a substrate W held by a holding part 2 to perform preliminary heating treatment, and flashing light from a plurality of flashing lamps 41 is radiated to perform flash heating treatment. A disposition relation adjusting part 6 adjusts a geometrical disposition relation between a plurality of the halogen lamps 31 and a plurality of the flash lamps 41 by changing the positions and postures of a plurality of the flash lamps 41. Even when the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 have light distribution characteristics biased with respect to a specific direction, the geometrical disposition relation between both of them is properly adjusted, and a uniform light distribution can be thereby formed by offsetting mutual light distribution characteristics. Accordingly, within-wafer nonuniformity of the temperature distribution on the substrate during heat treatment can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for heat-treating a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device or the like (hereinafter simply referred to as “substrate”), particularly a heat treatment apparatus for heat-treating the substrate. The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating.

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。 Conventionally, a lamp annealing apparatus using a halogen lamp has been generally used in an ion activation process of a substrate after ion implantation. In such a lamp annealing apparatus, ion activation of the substrate is performed by heating (annealing) the substrate 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。 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 the substrate is performed using the above-mentioned lamp annealing apparatus that heats the substrate at a rate of several hundred degrees per second, ions such as boron and phosphorus implanted into the substrate are diffused deeply by heat. It has been found that a phenomenon 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。 Therefore, a technique has been proposed in which only the surface of the substrate into which ions are implanted is heated in an extremely short time (several milliseconds or less) by irradiating the surface of the substrate with flash light using a xenon flash lamp or the like. Yes. 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 the silicon substrate. Therefore, when the substrate is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the substrate can be rapidly heated with little transmitted light. It has also been found that if the flash irradiation is performed for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the substrate 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. A configuration example of a heat treatment apparatus using such a xenon flash lamp is described in Patent Document 1, for example.

特開２００４−１４０３１８号公報JP 2004-140318 A

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。 In a heat treatment apparatus using a xenon flash lamp, the area where a plurality of xenon flash lamps are arranged is considerably larger than the area of the substrate, but the illuminance at the peripheral edge of the substrate is nevertheless on the inner side. Compared to the illuminance, it was expected to decrease somewhat. In particular, with a large-diameter substrate having a diameter of 300 mm, the degree of decrease in illuminance at the periphery of the wafer was large, and the in-plane illuminance distribution was not good. Further, it has been found that there is not only nonuniform temperature distribution along the radial direction of the wafer but also nonuniform temperature distribution along the circumferential direction of the same radius. Specifically, a low temperature region called a cold spot may occur only in a part of the peripheral edge of the substrate.

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。 In addition, before performing flash heating with a xenon flash lamp, the substrate is preheated using a hot plate, a halogen lamp, or the like. Although the hot plate has an advantage that the temperature of the substrate can be raised safely and uniformly to some extent, the application range is limited because the temperature that can be raised is limited. On the other hand, if a halogen lamp is used, a temperature increase of 600 degrees or more can be realized. If the substrate can be preliminarily heated to a high temperature region of 600 ° C. or higher before flash heating, the temperature increase range required for flash heating can be reduced accordingly. That is, the energy to be given to the substrate by the xenon flash lamp can be reduced. This makes it possible to reduce the thermal stress generated in the substrate during flash heating, and to prevent the occurrence of cracks in the substrate during flash heating. However, with a configuration using a halogen lamp, it is very difficult to raise the temperature of the substrate uniformly. Even in the preliminary temperature increase, only a part of the surface area of the substrate has a high temperature region or a cold spot called a hot spot. It will occur.

熱処理において基板上に不均一な温度分布が生じてしまう原因の１つに、熱処理に用いられる光源（キセノンフラッシュランプやハロゲンランプ等）からの光が、等方的に発せられない（すなわち、光源が、点対称の光度分布を与えない）という事情が挙げられる。つまり、光源が特定の方向について偏った特性（配光特性）をもつために、その影響を受けて、基板の温度分布にも特定の方向についての温度勾配が現れてしまうのである。 One of the causes of uneven temperature distribution on the substrate during heat treatment is that light from a light source (such as a xenon flash lamp or a halogen lamp) used in the heat treatment is not emitted isotropically (that is, the light source However, it does not give a point-symmetric luminous intensity distribution). That is, since the light source has a characteristic (light distribution characteristic) that is biased in a specific direction, a temperature gradient in the specific direction also appears in the temperature distribution of the substrate.

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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a heat treatment apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate during the heat treatment.

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複数のハロゲンランプを備える第１の光照射手段と、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閃光を照射する複数のフラッシュランプを備える第２の光照射手段と、前記複数のハロゲンランプと前記複数のフラッシュランプとの幾何学的配置関係を調整する配置関係調整手段と、を備え、前記複数のフラッシュランプのそれぞれが平面状に配列されており、前記複数のハロゲンランプのそれぞれが平面状に配列されており、前記配置関係調整手段が、前記複数のハロゲンランプと前記複数のフラッシュランプとのうちの少なくとも一方の姿勢を変えることによって、前記複数のフラッシュランプが配列される平面と、前記複数のハロゲンランプが配列される平面とがなす角度を変更する傾斜角度変更手段、を備える。 The invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light, the holding means for holding the substrate, and the substrate held by the holding means being separated from the substrate by a predetermined distance. A first light irradiating means including a plurality of halogen lamps that irradiate light toward the substrate from the position, and flashing toward the substrate from a position separated from the substrate held by the holding means by a predetermined distance. A plurality of flash lamps, comprising: a second light irradiating unit including a plurality of flash lamps for irradiation; and an arrangement relationship adjusting unit for adjusting a geometric arrangement relationship between the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps. Each of the lamps is arranged in a planar shape, each of the plurality of halogen lamps is arranged in a planar shape, and the arrangement relationship adjusting means is configured to include the plurality of halogens. By changing the posture of at least one of the lamp and the plurality of flash lamps, an inclination for changing an angle formed between a plane on which the plurality of flash lamps are arranged and a plane on which the plurality of halogen lamps are arranged Angle changing means.

請求項２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複数のハロゲンランプを備える第１の光照射手段と、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閃光を照射する複数のフラッシュランプを備える第２の光照射手段と、前記複数のハロゲンランプと前記複数のフラッシュランプとの幾何学的配置関係を調整する配置関係調整手段と、を備え、前記複数のフラッシュランプのそれぞれが、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おり、前記複数のハロゲンランプのそれぞれが、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おり、前記配置関係調整手段が、前記複数のハロゲンランプと前記複数のフラッシュランプとのうちの少なくとも一方の姿勢を変えることによって、前記複数のフラッシュランプのそれぞれの長手方向と、前記複数のハロゲンランプのそれぞれの長手方向とがなす角度を変更する交差角度変更手段、を備える。 The invention of claim 2 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light, the holding means for holding the substrate, and the substrate held by the holding means being separated by a predetermined distance. A first light irradiating means including a plurality of halogen lamps that irradiate light toward the substrate from the position, and flashing toward the substrate from a position separated from the substrate held by the holding means by a predetermined distance. A plurality of flash lamps, comprising: a second light irradiating unit including a plurality of flash lamps for irradiation; and an arrangement relationship adjusting unit for adjusting a geometric arrangement relationship between the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps. Each of the lamps is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and is arranged in a plane so that the longitudinal directions thereof are parallel to each other. Each of the lamps is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and is arranged in a planar shape so that the longitudinal directions thereof are parallel to each other, and the arrangement relationship adjusting means includes the plurality of halogen lamps and the lamps Crossing angle changing means for changing the angle formed between the longitudinal direction of each of the plurality of flash lamps and the longitudinal direction of each of the plurality of halogen lamps by changing the posture of at least one of the plurality of flash lamps. .

請求項１、２の発明によると、複数のハロゲンランプと複数のフラッシュランプとの幾何学的配置関係を調整することができる。したがって、ハロゲンランプやフラッシュランプが特定の方向について偏った配光特性をもつ場合であっても、両者の幾何学的配置関係を適切に調整することによって、互いの配光特性を相殺させてトータルで均一な光分布を形成させることができる。これによって、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。
According to the first and second aspects of the invention, the geometrical arrangement relationship between the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps can be adjusted. Therefore, even when halogen lamps and flash lamps have a light distribution characteristic that is biased in a specific direction, the light distribution characteristics of each other can be offset by appropriately adjusting the geometrical arrangement relationship between them. A uniform light distribution can be formed. Thereby, the in-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate during the heat treatment can be improved.

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。 A heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The heat treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is a flash lamp annealing apparatus that heats a substantially circular substrate W by irradiating flash light (flash light).

〈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。 <1. Overall configuration of heat treatment equipment>
First, an overall configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side sectional view showing the configuration of the heat treatment apparatus 100. 2 (a) and 2 (b) are longitudinal sectional views of the heat treatment apparatus 100 as seen from the directions of arrows Q1 and Q2 in FIG. 1, respectively.

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。 The heat treatment apparatus 100 includes a reflector 1 that is formed in a hexagonal cylindrical shape by six reflectors 11. Each reflector 11 is formed of a member having a sufficiently high reflectance (for example, aluminum). Alternatively, the inner surface is coated with a coating that increases reflectivity (eg, a gold non-diffusive coating). A part of the light beams emitted from the light irradiation units 3 and 4 described later are reflected by the inner surface of the reflecting plate 11 and enter the substrate W held by the holding unit 2 described later. As a result, the light energy generated from the light irradiation units 3 and 4 is used for heat treatment of the substrate W without waste.

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。 The heat treatment apparatus 100 also includes a holding unit 2 that holds the substrate W horizontally inside the cylinder of the reflector 1. The holding unit 2 is a ring-shaped member having a diameter slightly larger than the diameter of the substrate W, and a plurality of (for example, four) support members 21 that support the back surface of the substrate W with dots are formed on the inner end surface thereof. Has been. The substrate W held by the holding unit 2 is supported from the back side by the plurality of support members 21.

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。 In addition, the heat treatment apparatus 100 includes two light irradiation units 3 and 4 that heat the substrate W by irradiating the substrate W held by the holding unit 2 with light.

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およびリフレクタ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。リフレクタ３２は、複数のハロゲンランプ３１の下方にそれら全体を覆うように設けられ、その表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。 The first light irradiation unit (first light irradiation unit 3) irradiates light toward the substrate W from a position below the substrate W held by the holding unit 2 and separated from the substrate W by 100 mm or more. . Then, the substrate W is heated to a predetermined preheating temperature (for example, 600 degrees) by the light energy. The first light irradiation unit 3 includes a plurality of halogen lamps 31 and a reflector 32. The plurality of halogen lamps 31 are rod-shaped lamps each having a long cylindrical shape, and are arranged in a plane so that their longitudinal directions are parallel to each other. The reflector 32 is provided below the plurality of halogen lamps 31 so as to cover all of them, and the surface thereof is roughened by blasting to exhibit a satin pattern.

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。 The halogen lamp 31 is a filament-type light source that emits light by making the filament incandescent by energizing the filament disposed inside the glass tube. Inside the glass tube, a small amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) introduced into an inert gas such as nitrogen or argon is enclosed. By introducing a halogen element, it is possible to set the filament temperature to a high temperature while suppressing breakage of the filament. Therefore, the halogen lamp 31 has a feature that it has a longer life than a normal incandescent bulb and can continuously radiate strong light.

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およびリフレクタ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。リフレクタ４２は、複数のフラッシュランプ４１の上方にそれら全体を覆うように設けられ、その表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。 The second light irradiation unit (second light irradiation unit 4) is located on the substrate W (more specifically, the first light irradiation unit 4) from a position above the substrate W held by the holding unit 2 and separated from the substrate W by 100 mm or more. A flash is irradiated toward the substrate W) preliminarily heated by the one-light irradiation unit 3. Then, the surface of the substrate W is heated in a short time by the light energy. The second light irradiation unit 4 includes a plurality of (for example, 30) xenon flash lamps (hereinafter simply referred to as “flash lamps”) 41 and a reflector 42. The plurality of flash lamps 41 are rod-shaped lamps each having a long cylindrical shape, and are arranged in a plane so that the longitudinal directions thereof are parallel to each other. The reflector 42 is provided above the plurality of flash lamps 41 so as to cover all of them, and the surface thereof is roughened by blasting to exhibit a satin pattern.

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。 The xenon flash lamp 41 includes a glass tube in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, a trigger electrode wound on the outer peripheral surface of the glass tube, Is provided. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions. However, if the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor instantaneously flows into the glass tube, and the xenon gas is heated by Joule heat at that time, and light is emitted. . In this xenon flash lamp 41, the electrostatic energy stored in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 10 millisecond. It has the feature that it can.

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。 In addition, between the light irradiation parts 3 and 4 and the holding | maintenance part 2, the atmosphere interruption member for putting each of the light irradiation parts 3 and 4 and the board | substrate W hold | maintained at the holding | maintenance part 2 in the isolate | separated space is provided. It may be provided. However, this atmosphere blocking member needs to be formed using a member that transmits light (for example, quartz). By providing the atmosphere blocking member, it is possible to prevent the substrate W held on the holding unit 2 from being contaminated by particles generated in the light irradiation units 3 and 4.

また、熱処理装置１００は、光照射部３と第２光照射部４との幾何学的配置関係（より具体的には、第１光照射部３の備える複数のハロゲンランプ３１と、第２光照射部４の備える複数のフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係）を調整する配置関係調整部６を備える。配置関係調整部６の具体的な構成については後に説明する。 Further, the heat treatment apparatus 100 includes a geometric arrangement relationship between the light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4 (more specifically, the plurality of halogen lamps 31 included in the first light irradiation unit 3 and the second light. An arrangement relationship adjusting unit 6 for adjusting a geometric arrangement relationship with a plurality of flash lamps 41 included in the irradiation unit 4 is provided. A specific configuration of the arrangement relationship adjusting unit 6 will be described later.

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。 Further, the heat treatment apparatus 100 includes a hexagonal cylindrical chamber 5 that covers the reflector 1. The chamber 5 includes a hexagonal cylindrical chamber side portion 51 that surrounds the reflector 1, a chamber lid portion 52 that covers the upper portion of the chamber side portion 51, and a chamber bottom portion 53 that covers the lower portion of the chamber side portion 51. . A transfer opening 511 for carrying in and out the substrate W is formed in the chamber side portion 51. The transfer opening 511 can be opened and closed by a gate valve 513 that rotates about a shaft 512. The transport opening 511 is also formed so as to penetrate the side wall surface of the reflector 1, and when the gate valve 513 is placed in the open position (the phantom line position in FIG. 1), the reflector 1 passes through the transport opening 511. The substrate W can be carried in and out of the cylinder (arrow AR5). On the other hand, when the gate valve 513 is placed in the closed position (solid line position in FIG. 1), the inside of the chamber 5 is set as a sealed space.

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。 In addition, the heat treatment apparatus 100 includes a control unit 91 that controls each of the above components, an operation unit 92 that is a user interface, and a display unit 93. The operation unit 92 and the display unit 93 are arranged outside the chamber 5 and receive various instructions from the user outside the chamber 5. The control unit 91 controls each component of the heat treatment apparatus 100 based on various instructions input from the operation unit 92 and the display unit 93.

〈２．配置関係調整部６の構成〉
配置関係調整部６の構成について、図１、図２に加えて図３、図４をさらに参照しながら説明する。図３は、第１光照射部３および第２光照射部４の平面図である。図４は、熱処理装置１００の構成を示す側断面図である（ただし、図１とは異なる角度からみた断面図となっている）。 <2. Configuration of Arrangement Relationship Adjustment Unit 6>
The configuration of the arrangement relationship adjusting unit 6 will be described with further reference to FIGS. 3 and 4 in addition to FIGS. FIG. 3 is a plan view of the first light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4. 4 is a side sectional view showing the configuration of the heat treatment apparatus 100 (however, it is a sectional view seen from an angle different from that in FIG. 1).

なお、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。以下においては、ハロゲンランプ３１の長手方向を「ハロゲンランプ方向Ｒ３１」と、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、それぞれ示す（図２、図３参照）。また、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（図１、図４参照）。 In addition, as above-mentioned, each of the 1st light irradiation part 3 and the 2nd light irradiation part 4 is a rod-shaped lamp | ramp which has an elongate cylindrical shape, respectively, It is planar so that each longitudinal direction may become mutually parallel. Are provided with a plurality of lamps (halogen lamp 31 and flash lamp 41). In the following, the longitudinal direction of the halogen lamp 31 is shown as “halogen lamp direction R31”, and the longitudinal direction of the flash lamp 41 is shown as “flash lamp direction R41” (see FIGS. 2 and 3). Further, a plane on which a plurality of halogen lamps 31 are arranged is indicated as “halogen lamp plane H31”, and a plane on which a plurality of flash lamps 41 are arranged is indicated as “flash lamp plane H41” (see FIGS. 1 and 4). .

配置関係調整部６は、第１光照射部３と第２光照射部４とのうちのいずれか一方の光照射部に接続され、接続された光照射部が備えるランプの位置および姿勢を変更する機構（離間位置変更機構６１、交差角度変更機構６２、傾斜角度変更機構６３）を備える。これらの機構６１，６２，６３が、接続された光照射部の備えるランプの位置および姿勢を変更することによって、第１光照射部３が備える複数のハロゲンランプ３１と第２光照射部４が備える複数のフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係が変更されることになる。 The arrangement relationship adjustment unit 6 is connected to one of the first light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4 and changes the position and posture of the lamp included in the connected light irradiation unit. (Separation position changing mechanism 61, crossing angle changing mechanism 62, inclination angle changing mechanism 63). These mechanisms 61, 62, 63 change the position and posture of the lamps included in the connected light irradiation unit, so that the plurality of halogen lamps 31 and the second light irradiation unit 4 included in the first light irradiation unit 3 The geometric arrangement relationship with the plurality of flash lamps 41 provided is changed.

なお、この実施の形態においては、図２に示すように、配置関係調整部６は第２光照射部４と接続されるものとする。すなわち、この実施の形態においては、フラッシュランプ４１の位置および姿勢を変更することによって、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を変更する。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the arrangement relationship adjustment unit 6 is connected to the second light irradiation unit 4. In other words, in this embodiment, the geometrical arrangement relationship between the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 is changed by changing the position and posture of the flash lamp 41.

図１を参照する。離間位置変更機構６１は、ハロゲンランプ平面Ｈ３１とフラッシュランプ平面Ｈ４１との離間距離（離間距離ｄＨ）を変更する。例えば、複数のフラッシュランプ４１のそれぞれを共通の支持軸Ａ上に固定しておく。そして、離間位置変更機構６１が、当該支持軸Ａを、垂直方向（Ｚ方向）について移動させる（ＡＲ６１）。すると、複数のフラッシュランプ４１が一体となって、Ｚ方向について移動することになる。支持軸Ａを＋Ｚ方向に移動させることによって、フラッシュランプ平面Ｈ４１をハロゲンランプ平面Ｈ３１から遠ざけることができる（すなわち、離間距離ｄＨを大きくすることができる）。また、支持軸Ａを−Ｚ方向に移動させることによって、フラッシュランプ平面Ｈ４１をハロゲンランプ平面Ｈ３１に近づけることができる（すなわち、離間距離ｄＨを小さくすることができる）（図１の仮想線位置）。 Please refer to FIG. The separation position changing mechanism 61 changes the separation distance (separation distance dH) between the halogen lamp plane H31 and the flash lamp plane H41. For example, each of the plurality of flash lamps 41 is fixed on a common support shaft A. Then, the separation position changing mechanism 61 moves the support shaft A in the vertical direction (Z direction) (AR61). As a result, the plurality of flash lamps 41 move together in the Z direction. By moving the support shaft A in the + Z direction, the flash lamp plane H41 can be moved away from the halogen lamp plane H31 (that is, the separation distance dH can be increased). Further, by moving the support axis A in the −Z direction, the flash lamp plane H41 can be brought closer to the halogen lamp plane H31 (that is, the separation distance dH can be reduced) (the position of the phantom line in FIG. 1). .

図３を参照する。交差角度変更機構６２は、ハロゲンランプ方向Ｒ３１とフラッシュランプ方向Ｒ４１とがなす角度（交差角度θ）を変更する。交差角度変更機構６２は、例えば、複数のフラッシュランプ４１が固定された軸（支持軸Ａ）を所定の回転軸Ｋ１（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が配置された領域の中心を通る軸）を中心として所定角度回転させる（ＡＲ６２）。すると、複数のフラッシュランプ４１が一体となって、回転軸Ｋ１を中心に所定角度だけ回転することになる。これによって、交差角度θを変更することができる。 Please refer to FIG. The crossing angle changing mechanism 62 changes the angle (crossing angle θ) formed by the halogen lamp direction R31 and the flash lamp direction R41. The crossing angle changing mechanism 62 includes, for example, an axis (support axis A) on which a plurality of flash lamps 41 are fixed perpendicular to a predetermined rotation axis K1 (for example, the flash lamp plane H41), and the plurality of flash lamps 41 are arranged. Rotate a predetermined angle about the axis passing through the center of the region (AR62). Then, the plurality of flash lamps 41 are integrated and rotated by a predetermined angle about the rotation axis K1. Thereby, the crossing angle θ can be changed.

図４を参照する。傾斜角度変更機構６３は、ハロゲンランプ平面Ｈ３１とフラッシュランプ平面Ｈ４１とがなす角度（傾斜角度φ）を変更する。傾斜角度変更機構６３は、例えば、複数のフラッシュランプ４１が固定された軸（支持軸Ａ）を所定の回転軸Ｋ２（例えば、フラッシュランプ平面Ｈ４１と平行であり、かつ、フラッシュランプ方向Ｒ４１と直交する軸）を中心として所定角度回転させる（ＡＲ６３）。すると、複数のフラッシュランプ４１が一体となって、回転軸Ｋ２を中心に所定角度だけ回転することになる。つまり、フラッシュランプ平面Ｈ４１がハロゲンランプ平面Ｈ３１に対して所定角度だけ傾けられる（ティルトされる）こととなり、これによって傾斜角度φを変更することができる。なお、回転軸Ｋ２はフラッシュランプ方向Ｒ４１と直交する方向でなくともよい。例えば、フラッシュランプ方向Ｒ４１と平行な方向に設定してもよい。また、回転軸Ｋ２の方向をオペレータからの指示に応じて変更する構成をさらに設けることによって、フラッシュランプ平面Ｈ４１をオペレータから指示された任意の方向について傾斜させる構成としてもよい。 Please refer to FIG. The inclination angle changing mechanism 63 changes the angle (inclination angle φ) formed by the halogen lamp plane H31 and the flash lamp plane H41. The tilt angle changing mechanism 63 has, for example, an axis (support axis A) on which a plurality of flash lamps 41 are fixed parallel to a predetermined rotation axis K2 (for example, the flash lamp plane H41 and orthogonal to the flash lamp direction R41. Rotate a predetermined angle around the axis (AR63). Then, the plurality of flash lamps 41 are integrated and rotate by a predetermined angle around the rotation axis K2. That is, the flash lamp plane H41 is tilted (tilted) by a predetermined angle with respect to the halogen lamp plane H31, whereby the tilt angle φ can be changed. The rotation axis K2 does not have to be a direction orthogonal to the flash lamp direction R41. For example, it may be set in a direction parallel to the flash lamp direction R41. Further, by further providing a configuration for changing the direction of the rotation axis K2 according to an instruction from the operator, the flash lamp plane H41 may be tilted in an arbitrary direction instructed by the operator.

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配置関係調整部６を制御することによって、第１光照射部３と第２光照射部４との幾何学的配置関係を変更する。より具体的には、離間位置変更機構６１、交差角度変更機構６２および傾斜角度変更機構６３のそれぞれを駆動制御することによって、複数のハロゲンランプ３１と複数のフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係（より具体的には、離間距離ｄＨ、公差角度θおよび傾斜角度φ）が、オペレータから指示されたものとなるように、複数のフラッシュランプ４１の位置および姿勢を変更する。すなわち、オペレータは、制御部９１に対して、離間距離ｄＨ、交差角度θおよび傾斜角度φの各値を指示入力することによって、第１光照射部３と第２光照射部４とを所望の幾何学的配置関係におくことができる。例えば、交差角度θおよび傾斜角度φの両方を「０」以外の値とすることによって、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１とをねじれの位置におくことができる。 The control unit 91 controls the arrangement relationship adjustment unit 6 in accordance with an instruction input from the operator via the operation unit 92 and the display unit 93, so that the first light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4 Change the geometrical relationship. More specifically, the geometrical arrangement relationship between the plurality of halogen lamps 31 and the plurality of flash lamps 41 is controlled by driving each of the separation position changing mechanism 61, the crossing angle changing mechanism 62, and the tilt angle changing mechanism 63. (More specifically, the positions and postures of the plurality of flash lamps 41 are changed so that the separation distance dH, the tolerance angle θ, and the inclination angle φ are instructed by the operator. That is, the operator instructs the first light irradiating unit 3 and the second light irradiating unit 4 as desired by inputting the values of the separation distance dH, the intersection angle θ, and the inclination angle φ to the control unit 91. It can be in a geometrical relationship. For example, by setting both the intersection angle θ and the inclination angle φ to values other than “0”, the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 can be placed at the twisted position.

後述するように、熱処理装置１００においては、第１光照射部３および第２光照射部４からの光照射によって基板Ｗに対する熱処理が行われる（図５参照）。ところが、光照射手段３の備えるハロゲンランプ３１や第２光照射部４の備えるフラッシュランプ４１は、それぞれ固有の配光特性をもつため、その影響を受けて、基板Ｗの温度分布にも特定の方向についての温度勾配が生じてしまう。 As will be described later, in the heat treatment apparatus 100, heat treatment is performed on the substrate W by light irradiation from the first light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4 (see FIG. 5). However, since the halogen lamp 31 included in the light irradiation means 3 and the flash lamp 41 included in the second light irradiation unit 4 have specific light distribution characteristics, the temperature distribution of the substrate W is also affected by the influence. A temperature gradient in the direction will occur.

この実施の形態に係る熱処理装置１００においては、配置関係調整部６を用いて第１光照射部３の備える複数のハロゲンランプ３１と第２光照射部４の備える複数のフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を適切に調整することによって、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。 In the heat treatment apparatus 100 according to this embodiment, the geometric relationship between the plurality of halogen lamps 31 included in the first light irradiation unit 3 and the plurality of flash lamps 41 included in the second light irradiation unit 4 using the arrangement relationship adjustment unit 6. By appropriately adjusting the geometrical arrangement relationship, the in-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate during the heat treatment can be improved.

例えば、ハロゲンランプ３１が有する配光特性に起因して、基板の表面に＋Ｘ方向についての温度勾配が現れ、一方のフラッシュランプ４１が有する配光特性に起因して、これと同じ方向（＋Ｘ方向）についての温度勾配が現れたとする。すると、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１との両方からの影響が相乗されて、基板Ｗの表面に＋Ｘ方向についての大きな温度勾配が発生してしまうことになる。この実施の形態に係る熱処理装置１００においては、このような場合に、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を変更することによって基板Ｗの面内における温度勾配を小さくすることができる。上記の例の場合であれば、例えば、制御部９１に交差角度変更機構６２を駆動制御させて、フラッシュランプ４１を１８０度回転させる（交差角度θを＋１８０度する）。すると、ハロゲンランプ３１の配光特性に起因して現れる温度勾配と、フラッシュランプ４１の配光特性に起因して現れる温度勾配とが互いに逆の方向を向くことになり、基板Ｗの表面に現れる温度勾配が総じて小さくなる。すなわち、ハロゲンランプ３１の配光特性とフラッシュランプ４１の配光特性とが相殺しあって、トータルで均一な光分布が基板Ｗ上に形成されることになる。このように、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１とを適切な幾何学的配置関係におくことによって、熱処理時における基板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。 For example, due to the light distribution characteristic of the halogen lamp 31, a temperature gradient in the + X direction appears on the surface of the substrate, and due to the light distribution characteristic of one flash lamp 41, the same direction (+ X direction). ) Appears. Then, the effects from both the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 are combined, and a large temperature gradient in the + X direction is generated on the surface of the substrate W. In such a case, in the heat treatment apparatus 100 according to this embodiment, the temperature gradient in the plane of the substrate W can be reduced by changing the geometrical arrangement relationship between the halogen lamp 31 and the flash lamp 41. it can. In the case of the above example, for example, the controller 91 controls the crossing angle changing mechanism 62 to rotate the flash lamp 41 by 180 degrees (the crossing angle θ is increased by +180 degrees). Then, the temperature gradient appearing due to the light distribution characteristic of the halogen lamp 31 and the temperature gradient appearing due to the light distribution characteristic of the flash lamp 41 are directed in opposite directions, and appear on the surface of the substrate W. The temperature gradient is generally reduced. That is, the light distribution characteristics of the halogen lamp 31 and the light distribution characteristics of the flash lamp 41 cancel each other, and a total and uniform light distribution is formed on the substrate W. In this way, by placing the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 in an appropriate geometrical relationship, the in-plane uniformity of the temperature distribution on the substrate during the heat treatment can be improved.

〈３．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５を参照しながら説明する。図５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。 <3. Operation of heat treatment equipment>
Next, a processing procedure for the substrate W in the heat treatment apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a flow of processing executed in the heat treatment apparatus 100. Here, the substrate W to be processed is a semiconductor substrate to which impurities are added by an ion implantation method, and activation of the added impurities is performed by heat treatment by the heat treatment apparatus 100. The following processing operations are performed by the control unit 91 controlling each component at a predetermined timing.

また、以下の処理が行われる前に、オペレータが、配置関係調整部６を用いて第１光照射部３の備える複数のハロゲンランプ３１と第２光照射部４の備える複数のフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を予め調整しているものとする。すなわち、複数のハロゲンランプ３１の配光特性と複数のフラッシュランプ４１の配光特性とが互いに相殺されて、保持部２に保持された基板Ｗの表面領域にトータルで均一な光分布が形成されるように、両ランプ３１，４１の配置関係が調整されているものとする。 Further, before the following processing is performed, the operator uses the arrangement relationship adjustment unit 6 and the plurality of halogen lamps 31 included in the first light irradiation unit 3 and the plurality of flash lamps 41 included in the second light irradiation unit 4 It is assumed that the geometrical arrangement relationship is adjusted in advance. That is, the light distribution characteristics of the plurality of halogen lamps 31 and the light distribution characteristics of the plurality of flash lamps 41 cancel each other, and a total uniform light distribution is formed in the surface region of the substrate W held by the holding unit 2. In this way, it is assumed that the arrangement relationship between the lamps 31 and 41 is adjusted.

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。 First, the substrate W after ion implantation is carried into the heat treatment apparatus 100 (step S1). More specifically, the control unit 91 controls driving means (not shown) to place the gate valve 513 in the open position. As a result, the transport opening 511 is opened. Subsequently, a transfer robot outside the apparatus carries the ion-implanted substrate W into the chamber 5 through the transfer opening 511 and places it on the holding unit 2. When the substrate W is placed on the holding unit 2, the control unit 91 controls the driving means (not shown) again to place the gate valve 513 in the closed position. As a result, the transfer opening 511 is closed and the inside of the chamber 5 is made a sealed space.

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やリフレクタ３２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。 Subsequently, the substrate W held by the holding unit 2 is preheated (step S2). More specifically, the control unit 91 controls the first light irradiation unit 3 to irradiate light toward the substrate W held by the holding unit 2. The substrate W is heated to a predetermined preheating temperature by this light energy. At this time, a part of the light emitted from the halogen lamp 31 of the first light irradiation unit 3 goes directly to the substrate W held by the holding unit 2, and the other part is once reflected by the reflecting plate 11 and the reflector 32. After being reflected, it goes to the substrate W. Preheating of the substrate W is performed by these light irradiations.

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やリフレクタ４２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。 When the preliminary heating is completed, the substrate W held by the holding unit 2 is then flash-heated (step S3). More specifically, the control unit 91 controls the second light irradiation unit 4 to irradiate flash light (flash light) toward the substrate W held by the holding unit 2. The substrate W is heated to a predetermined processing heating temperature by this light energy. At this time, a part of the light emitted from the flash lamp 41 of the second light irradiation unit 4 goes directly to the substrate W held by the holding unit 2, and the other part is once reflected by the reflecting plate 11 and the reflector 42. After being reflected, it goes to the substrate W. The flash heating of the substrate W is performed by these flash irradiations.

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。 In addition, since flash heating is performed by flash irradiation from the flash lamp 41, the surface temperature of the substrate W can be increased in a short time. In other words, the flash light emitted from the flash lamp 41 of the second light irradiation unit 4 has an irradiation time of about 0.1 to 10 milliseconds, in which the electrostatic energy stored in advance is converted into an extremely short light pulse. It is a very short and strong flash. The surface temperature of the substrate W that is flash-heated by flash irradiation from the flash lamp 41 instantaneously increases to a predetermined processing temperature (for example, about 1000 ° C. to 1100 ° C.), and impurities added to the substrate W After being activated, the surface temperature drops rapidly. As described above, since the surface temperature of the substrate W can be raised and lowered in a very short time in the heat treatment apparatus 100, diffusion of impurities added to the substrate W due to heat (this diffusion phenomenon is caused by the profile of the impurities in the substrate W). Impurities can be activated while suppressing (also referred to as “bending”). 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。 Further, by preheating the substrate W by the first light irradiation unit 3 before the flash heating, the surface temperature of the substrate W can be easily raised to the processing temperature by the flash light irradiation from the flash lamp 41. In particular, in this embodiment, since the halogen lamp 31 is used for preheating, the substrate W is preliminarily heated to a higher temperature (for example, 600 degrees or more) region than when a hot plate or the like is used. be able to. This makes it possible to reduce the temperature rise width in flash heating, and to prevent the occurrence of cracks in the substrate in flash heating.

また、予備加熱を行う前に、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を適切に調整しておくによって、熱処理（すなわち、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。 Further, the temperature on the substrate W in the heat treatment (that is, the preheat treatment and the flash heat treatment) is adjusted by appropriately adjusting the geometrical arrangement relationship between the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 before the preheat. The in-plane uniformity of distribution can be made favorable.

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。 When the flash heating is completed, the substrate W is unloaded from the heat treatment apparatus 100 (step S4). More specifically, the controller 91 controls the driving means (not shown) to place the gate valve 513 in the open position. Subsequently, a transfer robot outside the apparatus carries the substrate W out of the chamber 6 through the transfer opening 511. Thus, the processing of the substrate W in the heat treatment apparatus 100 is completed.

〈４．効果〉
上記の実施の形態に係る熱処理装置１００においては、配置関係調整部６によって、第１光照射部３と第２光照射部４との幾何学的配置関係を任意に調整することができる。したがって、個々の光照射手段３，４が特定の方向について特性をもつ場合であっても、両者の配置関係を適切に調整することによって、互いのもつ特性を相殺させることができる。 <4. effect>
In the heat treatment apparatus 100 according to the above embodiment, the geometric relationship between the first light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4 can be arbitrarily adjusted by the arrangement relationship adjustment unit 6. Therefore, even if each light irradiation means 3 and 4 has a characteristic about a specific direction, the characteristic which each other has can be canceled by adjusting both arrangement relationship appropriately.

〈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、配置関係調整部６を第２光照射部４に接続する構成としたが、第１光照射部３に接続する構成としてもよい。また、２個の配置関係調整部６を設け、第１光照射部３と第２光照射部４とのそれぞれに接続する構成としてもよい。前者の場合はハロゲンランプ３１の位置および姿勢を変更することによって、また、後者の場合はハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１の両方の位置および姿勢を独立して変更することによって、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を調整することになる。特に後者の場合、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１と保持部２に保持された基板Ｗとの３つの幾何学的配置関係を調整することが可能となるので、熱処理時における基板Ｗ上の温度分布の面内均一性をより向上させることができる。 <5. Modification>
In the heat treatment apparatus 100 according to the above-described embodiment, the arrangement relationship adjustment unit 6 is connected to the second light irradiation unit 4, but may be connected to the first light irradiation unit 3. Moreover, it is good also as a structure which provides the two arrangement | positioning relationship adjustment parts 6, and connects to each of the 1st light irradiation part 3 and the 2nd light irradiation part 4. FIG. In the former case, the position and posture of the halogen lamp 31 are changed. In the latter case, the positions and postures of both the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 are changed independently, so that the halogen lamp 31 and the flash lamp are changed. The geometric arrangement relationship with the lamp 41 is adjusted. In particular, in the latter case, it is possible to adjust the three geometrical relationships among the halogen lamp 31, the flash lamp 41, and the substrate W held by the holding unit 2, and thus the temperature distribution on the substrate W during the heat treatment. The in-plane uniformity can be further improved.

また、配置関係調整部６は、離間位置変更機構６１、交差角度変更機構６２、傾斜角度変更機構６３の全て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することもできる。 In addition, the arrangement relationship adjustment unit 6 does not necessarily include all of the separation position changing mechanism 61, the crossing angle changing mechanism 62, and the inclination angle changing mechanism 63, and may be configured to include at least one changing mechanism.

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によって第２光照射部４の位置および姿勢を変更するものとしたが、光照射部の位置および姿勢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（例えば、図１，図２参照）を、チャンバー５を貫通させて形成し、当該軸の位置を、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第２光照射部４の姿勢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の位置を調整することによって、ハロゲンランプ３１とフラッシュランプ４１との幾何学的配置関係を所望通りに変更することができる。 In the above-described embodiment, the position and posture of the second light irradiation unit 4 are changed by the change mechanisms 61, 62, and 63 that are electrically controlled by the control unit 91. The mechanism for changing the position and orientation does not necessarily have to be based on electrical control. For example, the support shaft A (see, for example, FIG. 1 and FIG. 2) is formed by penetrating the chamber 5, and the position of the shaft is directly adjusted from the outside of the chamber 5 to adjust the second light irradiation unit 4. It is good also as a structure which changes an attitude | position. According to this configuration, the operator can change the geometrical arrangement relationship between the halogen lamp 31 and the flash lamp 41 as desired by adjusting the position of the support shaft A from the outside of the chamber 5.

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。 In the above embodiment, the reflector 1 is formed in a hexagonal cylindrical shape by the six reflectors 11. However, the shape of the reflector 1 is not limited to this, and is n (however, n Can be formed into an arbitrary polygonal cylindrical shape by the reflecting plate 11 having an integer of 3 or more. Further, it can be formed in a cylindrical shape by a single reflector 11.

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。 In the above-described embodiment, both of the two light irradiation units 3 and 4 are arranged at positions separated by 100 mm or more from the substrate W held by the holding unit 2. The portions 3 and 4 need not be separated from the substrate W by 100 mm or more. In the heat treatment apparatus having a configuration in which at least one of the light irradiation sections 3 and 4 is separated by 100 mm or more, the above-described invention works effectively. This is because it becomes more difficult to uniformly heat the substrate W (that is, to form a uniform radiation bundle at the position of the substrate W) as the distance between the substrate W that is the object to be heated and the light irradiation unit increases. Because it becomes.

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。 In the above embodiment, the second light irradiation unit 4 is configured to include the xenon flash lamp as the light source, but a halogen lamp may be used as the light source.

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。どのような形状の光源であれ、多少なりとも配光特性を有するので上記の発明は有効に作用する。 In the above-described embodiment, each of the first light irradiation unit 3 and the second light irradiation unit 4 includes a plurality of rod-shaped light sources (halogen lamp 31 and flash lamp 41). It does not have to be rod-shaped. For example, a spiral light source may be used. A plurality of point light sources may be arranged regularly. A plurality of annular light sources having different diameters may be arranged concentrically. Since the light source of any shape has a light distribution characteristic, the above invention works effectively.

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。 Further, in the above embodiment, the holding unit 2 is configured to support the substrate W by the ring-shaped member, but the mode of holding the substrate W is not limited to this. For example, the substrate W may be supported (surface supported) by a flat plate member (for example, a stage formed of quartz). Moreover, it is good also as a structure which further provides a some support pin in such a plate-shaped member, and supports the board | substrate W by these some support pins (point support). Moreover, it is good also as a structure supported by the hand of various shapes.

熱処理装置の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the heat processing apparatus. 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. 第１光照射部および第２光照射部の平面図である。It is a top view of a 1st light irradiation part and a 2nd light irradiation part. 熱処理装置の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the heat processing apparatus. 熱処理装置にて実行される処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the process performed with the heat processing apparatus.

Explanation of symbols

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配置関係調整部
６１離間位置変更機構
６２交差角度変更機構
６３傾斜角度変更機構
１００熱処理装置
Ｗ基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reflector 2 Holding part 3 1st light irradiation part 4 2nd light irradiation part 5 Chamber 6 Arrangement relation adjustment part 61 Separation position change mechanism 62 Crossing angle change mechanism 63 Inclination angle change mechanism 100 Heat processing apparatus W board | substrate

Claims

A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light,
Holding means for holding the substrate;
A first light irradiation means comprising a plurality of halogen lamps for irradiating light toward the substrate from a position separated from the substrate held by the holding means by a predetermined distance;
A second light irradiating means comprising a plurality of flash lamps that irradiate the substrate with a flash light from a position separated from the substrate held by the holding means by a predetermined distance;
An arrangement relationship adjusting means for adjusting a geometric arrangement relationship between the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps;
With
Each of the plurality of flash lamps is arranged in a plane,
Each of the plurality of halogen lamps is arranged in a plane,
The arrangement relationship adjusting means is
An angle formed by a plane on which the plurality of flash lamps are arranged and a plane on which the plurality of halogen lamps are arranged by changing the posture of at least one of the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps Tilt angle changing means for changing,
A heat treatment apparatus comprising:

  A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light,
  Holding means for holding the substrate;
  A first light irradiation means comprising a plurality of halogen lamps for irradiating light toward the substrate from a position separated from the substrate held by the holding means by a predetermined distance;
  A second light irradiating means comprising a plurality of flash lamps that irradiate the substrate with a flash light from a position separated from the substrate held by the holding means by a predetermined distance;
  An arrangement relationship adjusting means for adjusting a geometric arrangement relationship between the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps;
With
  Each of the plurality of flash lamps is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and is arranged in a plane so that the respective longitudinal directions are parallel to each other,
  Each of the plurality of halogen lamps is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and is arranged in a plane so that the respective longitudinal directions are parallel to each other,
  The arrangement relationship adjusting means is
  By changing the attitude of at least one of the plurality of halogen lamps and the plurality of flash lamps, an angle formed between each longitudinal direction of the plurality of flash lamps and each longitudinal direction of the plurality of halogen lamps Crossing angle changing means to change,
A heat treatment apparatus comprising: