JP5612259B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。

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。

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。

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閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている。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閃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閃光照射であれば、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。

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として、特許文献１には、半導体ウェハーの表面側にフラッシュランプ等のパルス発光ランプを配置し、裏面側にハロゲンランプ等の連続点灯ランプを配置し、それらの組み合わせによって所望の熱処理を行うものが開示されている。特許文献１に開示の熱処理装置においては、ハロゲンランプ等によって半導体ウェハーをある程度の温度まで予備加熱し、その後フラッシュランプからのパルス加熱によって所望の処理温度にまで昇温している。

特開昭６０−２５８９２８号公報

特許文献１には、ハロゲンランプ等の連続点灯ランプへの電力を充分に低下させるかまたは電力供給を停止して半導体ウェハーを冷却することが開示されている。しかしながら、点灯しているハロゲンランプへの電力供給を停止したとしても、フィラメントやランプ管壁の温度はすぐには低下しないため、依然としてハロゲンランプからは半導体ウェハーに向けて赤外線が放射され続ける。このため、半導体ウェハーの冷却速度が遅くなり、冷却時間に長時間を要することとなる。

冷却速度を高めるためには、ハロゲンランプへの電力供給を停止するとともに、ハロゲンランプと半導体ウェハーとの間にシャッターを挿入して赤外線を強制的に完全遮光する手法が考えられる。消灯後に放射される赤外線の影響を排除すれば半導体ウェハーの冷却速度は高まるものの、シャッター自体はハロゲンランプからの赤外線に対して不透明な材料にて形成されるため、赤外線を吸収して相当な温度にまで昇温することとなる。シャッターの温度が過度に上昇すると、シャッターを駆動するための駆動機構やその制御機器等の周辺機器も許容される以上の高温になるという問題が生じる。

また、シャッターの温度が上昇すると、ハロゲンランプからの赤外線を遮断するはずのシャッター自体から赤外線が放射されて半導体ウェハーの冷却速度に影響を与えるという問題が生じる。この問題は、特に同一のプロセス条件にて複数の半導体ウェハーに連続して熱処理を行う場合に顕著となる。すなわち、同一のプロセス条件にて処理するロットの最初の半導体ウェハーを処理するときにはシャッターの温度が低いのに対して、ロットの後半の半導体ウェハーを処理するときにはシャッターが蓄熱によって高温となり、シャッターからの赤外線放射によって半導体ウェハーの冷却速度が低下する。その結果、ロットの最初の半導体ウェハーと後半の半導体ウェハーとで処理の温度履歴が異なることとなる。

さらに、シャッターを設ける場合に、板厚を薄くすると剛性が小さくなって撓みが大きくなる。逆に、板厚を厚くするとシャッターの質量が大きくなって駆動機構に大型のモータを設けなければならないという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シャッター部材の温度上昇による影響を抑制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。

また、本発明は、シャッター部材の質量を大きくすることなく剛性を高めた熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を保持する保持部材と、前記保持部材に保持された基板の一方側から光を照射する光照射手段と、前記保持部材と前記光照射手段との間を遮光するシャッター部材と、前記保持部材と前記光照射手段との間の遮光位置と前記保持部材と前記光照射手段との間を開放する待機位置との間で前記シャッター部材を移動させるシャッター駆動手段と、前記待機位置にて待機する前記シャッター部材および前記シャッター駆動手段を収容する筐体と、前記筐体内を冷却する冷却手段と、を備え、前記筐体には通風可能な通気孔が形設され、前記冷却手段はファンを含むことを特徴とする。

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、前記シャッター部材の表面に溝を形設することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記シャッター駆動手段は片持ちにて前記シャッター部材を支持し、前記シャッター部材の表面には、前記シャッター駆動手段が支持する支点から先端に向かう方向を長手方向とする溝が形設されることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記シャッター部材は、線膨張率が１０×１０^−６／Ｋ以下の材質にて形成されることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記シャッター部材はチタンにて形成されることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１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、前記保持部材に保持された基板の他方側からフラッシュ光を照射するフラッシュランプをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記光照射手段はハロゲンランプを備えることを特徴とする。

請求項１から請求項７の発明によれば、待機位置にて待機するシャッター部材およびシャッター駆動手段を収容する筐体内を冷却する冷却手段を備えるため、遮光位置にて温度上昇したシャッター部材が待機位置にまで戻ってきたときにも筐体内が冷却され、シャッター部材の温度上昇による影響を抑制することができる。

特に、請求項２の発明によれば、シャッター部材の表面に溝が形設されているため、表面積が増えて放熱量が増大し、冷却手段による冷却効率を高めることができる。

特に、請求項３の発明によれば、シャッター部材の表面に支点から先端に向かう方向を長手方向とする溝を形設しているため、シャッター部材の質量を大きくすることなく剛性を高めることができる。

特に、請求項４の発明によれば、シャッター部材を線膨張率が１０×１０^−６／Ｋ以下の材質にて形成しているため、温度上昇によるシャッター部材の歪みを抑制することができる。

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。

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。本実施形態の熱処理装置１は、基板としてφ３００ｍｍの円板形状の半導体ウェハーＷに閃光（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を収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、シャッター部２と、を備える。チャンバー６の上側にフラッシュ加熱部５が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部４が設けられている。また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と装置外部との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。さらに、熱処理装置１は、シャッター部２、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。

チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部６１は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射された光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部４からの光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。

また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９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。

チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。

チャンバー側部６１および反射リング６８，６９は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。また、反射リング６８，６９の内周面は電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。

また、チャンバー側部６１には、チャンバー６に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（炉口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、ゲートバルブ１８５によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は凹部６２の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を閉鎖するとチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。

また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ₂））を供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。ガス供給管８３は窒素ガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中にはバルブ８４が介挿されている。バルブ８４が開放されると、窒素ガス供給源８５から緩衝空間８２に窒素ガスが送給される。緩衝空間８２に流入した窒素ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。

一方、チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気部９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、チャンバー６の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、窒素ガス供給源８５および排気部９０は、熱処理装置１に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１が設置される工場のユーティリティであっても良い。

また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管９１が接続されている。ガス排気管９１はバルブ９２を介して排気部９０に接続されている。バルブ９２を開放することによって、搬送開口部６６を介してチャンバー６内の気体が排気される。

図２は、保持部７の斜視図である。保持部７は、サセプタ７０および保持プレート７４を備えて構成される。サセプタ７０は、石英により形成され、円環形状のリング部７１に複数の爪部７２（本実施形態では４本）を立設して構成される。図３は、保持プレート７４の平面図である。保持プレート７４は石英にて形成された円形の平板状部材である。保持プレート７４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、保持プレート７４は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。保持プレート７４の上面には複数個のバンプ７５が立設されている。本実施形態においては、保持プレート７４の外周円と同心円の周上に沿って６０°毎に計６本のバンプ７５が立設されている。６本のバンプ７５を配置した円の径（対向するバンプ７５間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、本実施形態ではφ２８０ｍｍである。それぞれのバンプ７５は石英にて形成された支持ピンである。

また、保持プレート７４の上面には、６本のバンプ７５と同心円状に複数個（本実施形態では５個）のガイドピン７６が立設されている。５個のガイドピン７６を配置した円の径は半導体ウェハーＷの径よりも若干大きい。各ガイドピン７６は石英にて形成されている。なお、これら複数個のガイドピン７６に代えて上側に向けて拡がるように水平面と所定の角度をなすテーパ面が形成された円環状部材を設けるようにしても良い。

リング部７１が凹部６２の底面に載置されることによって、サセプタ７０がチャンバー６に装着される。そして、保持プレート７４はチャンバー６に装着されたサセプタ７０の爪部７２に載置される。チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷはサセプタ７０に保持された保持プレート７４の上に水平姿勢にて載置される。

図４は、保持プレート７４に半導体ウェハーＷが載置されたときのバンプ７５近傍を拡大した図である。サセプタ７０の各爪部７２には支持棒７３が立設されている。支持棒７３の上端部が保持プレート７４の下面に穿設された凹部に嵌合することによって、保持プレート７４が位置ずれすることなくサセプタ７０に保持される。

また、バンプ７５およびガイドピン７６も保持プレート７４の上面に穿設された凹部に嵌着されて立設されている。保持プレート７４の上面に立設されたバンプ７５およびガイドピン７６の上端は当該上面から突出する。半導体ウェハーＷは保持プレート７４に立設された複数のバンプ７５によって点接触にて支持されて保持プレート７４上に載置される。バンプ７５の上端の高さ位置から保持プレート７４の上面までの距離は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下（本実施形態では１ｍｍ）である。従って、半導体ウェハーＷは複数のバンプ７５によって保持プレート７４の上面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の間隔を隔てて支持されることとなる。また、ガイドピン７６の上端の高さ位置はバンプ７５の上端よりも高く、複数のガイドピン７６によって半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれが防止される。なお、バンプ７５およびガイドピン７６を保持プレート７４と一体に石英にて加工するようにしても良い。

また、ガイドピン７６に代えて上記テーパ面が形成された円環状部材を設けた場合には、当該円環状部材によって半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれが防止される。そして、保持プレート７４の上面のうち少なくとも複数のバンプ７５に支持された半導体ウェハーＷに対向する領域は平面となる。この場合、半導体ウェハーＷは複数のバンプ７５によって保持プレート７４の当該平面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の間隔を隔てて支持されることとなる。

また、図２および図３に示すように、保持プレート７４には、上下に貫通して開口部７８および切り欠き部７７が形成されている。切り欠き部７７は、熱電対を使用した接触式温度計１３０のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部７８は、放射温度計１２０が保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。

図５は、移載機構１０の平面図である。また、図６は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。

また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２が保持プレート７４に穿設された貫通孔７９（図２，３参照）を通過し、リフトピン１２の上端が保持プレート７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。一対の移載アーム１１の退避位置は、サセプタ７０のリング部７１の直上である。リング部７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー６の外部に排出されるように構成されている。

図１に戻り、チャンバー６の上方に設けられたフラッシュ加熱部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、フラッシュ加熱部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。フラッシュ加熱部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の石英窓である。フラッシュ加熱部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が上側チャンバー窓６３と相対向することとなる。フラッシュランプＦＬはチャンバー６の上方からランプ光放射窓５３および上側チャンバー窓６３を介して熱処理空間６５に閃光を照射する。

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。

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両端電極間の放電によって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、ハロゲンランプＨＬの如き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。

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。

チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４の内部には複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬが内蔵されている。複数のハロゲンランプＨＬはチャンバー６の下方から下側チャンバー窓６４を介して熱処理空間６５への光照射を行う。図７は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、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配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。

また、図７に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも端部側の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。

また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向と下段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向とが直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。

ハロゲンランプＨＬ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。ガラス管の内部には、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）を微量導入した気体が封入されている。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ＨＬ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性を有する。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。

また、図１に示すように、ハロゲン加熱部４には保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定するための放射温度計１４０が設けられている。放射温度計１４０は、半導体ウェハーＷの下面から放射される赤外光を直下から受光する。

また、熱処理装置１は、ハロゲン加熱部４およびチャンバー６の側方にシャッター部２を備える。図８は、シャッター部２の構成を示す縦断面図である。シャッター部２は、筐体２１の内部にシャッター板２２およびスライド駆動機構２３を備えて構成される。

図９は、シャッター板２２の斜視図である。図１０は、図９のシャッター板２２をＡ−Ａ線から見た断面図である。シャッター板２２は、ハロゲンランプＨＬのハロゲン光に対して不透明な板状部材である。本実施形態のシャッター板２２はチタン（Ｔｉ）にて形成されている。チタンは、比較的軽量（比重４．５）で強度が大きく、耐食性や耐熱性にも富む金属材料である。また、チタンは、線膨張率が８．４×１０^-6／Ｋと比較的小さく、高温になっても寸法変化が小さい。

シャッター板２２の基端側（図９の手前側）にはネジ孔２２ａが６カ所穿設されている。シャッター板２２は、６カ所のネジ孔２２ａでネジ留めされることによってスライド駆動機構２３に片持ちにて支持される。

また、シャッター板２２の表面には複数の溝２４が刻設されている。複数の溝２４のそれぞれは、少なくともその一部がシャッター板２２の基端側から先端側に向かう方向、すなわちスライド駆動機構２３がシャッター板２２を支持する支点から先端に向かう方向を長手方向とするように形設されている。図１０に示すように、溝２４はシャッター板２２の上面および下面の両面に形設される。具体的には、シャッター板２２の上面において、隣接する溝２４の間の凸部分には下面側から溝２４が形設されている。このことはシャッター板２２の下面においても同様である。

スライド駆動機構２３は、ガイドレール２５に沿ってシャッター板２２を水平方向にスライド移動させる。スライド駆動機構２３がシャッター板２２を筐体２１内の待機位置（図１の実線位置）から前進させると、シャッター板２２は筐体２１の前面の開口２６からチャンバー６とハロゲン加熱部４との間の挿通路４９を通過してハロゲン加熱部４と保持部７との間の遮光位置（図１の二点鎖線位置）にまで到達する。ハロゲン加熱部４と保持部７との間の遮光位置にシャッター板２２が挿入されると、下側チャンバー窓６４と複数のハロゲンランプＨＬとが光学的に遮断され、複数のハロゲンランプＨＬから熱処理空間６５の保持部７へと向かう光は遮光される。

逆に、スライド駆動機構２３がシャッター板２２を遮光位置から後退させると、シャッター板２２は挿通路４９および開口２６を通ってハロゲン加熱部４と保持部７との間から退出し、待機位置にまで戻る。待機位置にて待機するシャッター板２２およびスライド駆動機構２３は筐体２１の内部に完全に収容される。従って、シャッター板２２が待機位置に後退すると、ハロゲン加熱部４と保持部７との間が開放され、ハロゲン加熱部４から保持部７に向けた光の放射が可能となる。

また、筐体２１の背面には通風可能な複数の通気孔２７が形設されるとともに、筐体２１の内部には冷却ファン２８が設置されている。この冷却ファン２８を作動させることによって筐体２１の内部には、図８の矢印ＡＲ８にて示すような気流が形成される。すなわち、筐体２１の内部において、背面の通気孔２７から取り入れられた空気が前面の開口２６へと向かって流れる。

また、図９に示すように、シャッター板２２には小孔２２ｂが穿設されている。シャッター板２２が前進して遮光位置に到達すると、小孔２２ｂが放射温度計１４０の直上に位置する。従って、シャッター板２２が遮光位置に挿入されてハロゲン加熱部４と熱処理空間６５との間が遮光されているときであっても、放射温度計１４０は小孔２２ｂを介して半導体ウェハーＷから放射される赤外光を受光することができる。なお、小孔２２ｂの径は微小であるため、シャッター板２２が遮光位置に挿入されているときにハロゲン加熱部４から熱処理空間６５に漏れ出る放射光は無視できる程度に小さい。

図１に戻り、ハロゲン加熱部４とシャッター部２との間隙の下方には排気部２９が設けられている。この排気部２９は、冷却ファン２８によって形成されて筐体２１の開口２６から排出された気流を排気する。

また、チャンバー６の内部には、保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの温度を測定するための放射温度計１２０および接触式温度計１３０が設けられている（図２参照）。放射温度計１２０は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷよりも斜め下方の凹部６２に設置されている。放射温度計１２０は、保持部７の保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された放射光（赤外光）の強度（エネルギー量）を測定して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。ハロゲン加熱部４に設けられた放射温度計１４０も同様の原理にて半導体ウェハーＷの温度を測定する。 一方、接触式温度計１３０は、熱電対を内蔵しており、保持部７の保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの下面周縁部に接触して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。接触式温度計１３０の先端は保持プレート７４の切り欠き部７７を通って保持プレート７４に保持された半導体ウェハーＷの下面に接触する。

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。

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簡単に説明する。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によるフラッシュ加熱処理により実行される。図１１は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。以下に示す半導体ウェハーＷ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って実行される。

まず、給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９，９２が開放されてチャンバー６内に対する給排気が開始される（ステップＳ１）。バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。また、バルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６からチャンバー６内の気体が排気される。これにより、チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。

また、バルブ９２が開放されることによって、搬送開口部６６からもチャンバー６内の気体が排気されるとともに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、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熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は図１１の処理ステップに応じて適宜変更される。

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を介してイオン注入後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される（ステップＳ２）。搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通って保持プレート７４の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。

半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７の保持プレート７４に受け渡されて水平姿勢に保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７４の上面から所定の間隔（本実施形態では１ｍｍ）を隔てて６本のバンプ７５によって点接触にて支持される。保持プレート７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。

半導体ウェハーＷが保持部７の保持プレート７４に載置されて保持された後、４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される（ステップＳ３）。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４および保持プレート７４を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の障害となることは無い。

予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布をより均一なものとすることができる。

さらに、チャンバー側部６１に装着された反射リング６９の内周面は鏡面とされているため、この反射リング６９の内周面によって半導体ウェハーＷの周縁部に向けて反射する光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布をより均一なものとすることができる。

ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が接触式温度計１３０によって測定されている。すなわち、熱電対を内蔵する接触式温度計１３０が保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面に保持プレート７４の切り欠き部７７を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。接触式温度計１３０によって測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視する。なお、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを昇温するときには、放射温度計１２０，１４０による温度測定は行わない。これは、ハロゲンランプＨＬから照射されるハロゲン光が放射温度計１２０，１４０に外乱光として入射し、正確な温度測定ができないためである。

本実施の形態においては、予備加熱温度Ｔ１は８００℃とされる。そして、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したことが接触式温度計１３０によって検知されたらフラッシュ加熱部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（ステップＳ４）。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熱処理空間６５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熱処理空間６５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。

すなわち、フラッシュ加熱部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。

また、本実施形態の熱処理装置１は、ハロゲンランプＨＬによって半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１（８００℃）にまで予備加熱してからフラッシュランプＦＬからの閃光照射によってフラッシュ加熱を行っている。半導体ウェハーＷの温度が６００℃以上になると添加された不純物の熱拡散が生じる可能性があるが、ハロゲンランプＨＬは比較的急速に半導体ウェハーＷを８００℃まで昇温することができるため、添加不純物の拡散を最小限に抑制することができる。また、半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１にまで昇温してからフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行うことにより、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。さらに、予備加熱温度Ｔ１から処理温度Ｔ２までのフラッシュ加熱による昇温幅が比較的小さいため、フラッシュランプＦＬから照射する閃光のエネルギーを比較的小さくすることができ、その結果フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷに与える熱的衝撃を緩和することができる。

フラッシュ加熱が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯し、半導体ウェハーＷの降温が開始される（ステップＳ５）。また、ハロゲンランプＨＬが消灯するのと同時に、シャッター板２２がハロゲン加熱部４とチャンバー６との間の遮光位置に挿入される（ステップＳ６）。ハロゲンランプＨＬが消灯しても、すぐにフィラメントや管壁の温度が低下するものではなく、暫時高温のフィラメントおよび管壁から赤外線が放射され続け、これが半導体ウェハーＷの降温を妨げる。シャッター板２２が挿入されることによって、消灯直後のハロゲンランプＨＬから熱処理空間６５に放射される赤外線が遮断されることとなり、半導体ウェハーＷの降温速度を高めることができる。

また、シャッター板２２が遮光位置に挿入された時点で放射温度計１２０，１４０による温度測定を開始する。すなわち、放射温度計１２０，１４０が保持部７に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光の強度を測定して降温中の半導体ウェハーＷの温度を測定する。放射温度計１２０，１４０によって測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。なお、フラッシュ加熱後の降温中の半導体ウェハーＷの温度測定は放射温度計１２０，１４０のいずれか一方のみによって行っても良い。

半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が保持プレート７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷを保持プレート７４から受け取る。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、リフトピン１２上に載置された半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットにより搬出され（ステップＳ７）、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。

加熱処理後の半導体ウェハーＷがチャンバー６から搬出された後、シャッター板２２が遮光位置から抜き出されて筐体２１内の待機位置まで移動される（ステップＳ８）。ステップＳ６にてシャッター板２２が遮光位置に挿入されて半導体ウェハーＷが降温している間に、シャッター板２２は消灯直後のハロゲンランプＨＬから放射される赤外線を吸収して徐々に昇温する。その結果、ステップＳ８にてシャッター板２２が待機位置に戻る時点では約３００℃程度にまで昇温することが判明している。このような高温のシャッター板２２が待機位置に戻って筐体２１内部のスライド駆動機構２３やその制御機器に熱的ダメージを与えるのを防止するため、本実施形態においては、筐体２１の背面に通風可能な複数の通気孔２７を形設するとともに、筐体２１の内部に冷却ファン２８を設置している。

シャッター板２２が待機位置まで戻った時点で冷却ファン２８が作動してシャッター板２２およびスライド駆動機構２３を含む筐体２１内の全体を冷却する（ステップＳ９）。すなわち、冷却ファン２８が作動すると、筐体２１の背面の通気孔２７から前面の開口２６へと向かう図８の矢印ＡＲ８にて示すような気流が形成され、この気流によって筐体２１の内部全体が冷却される。

続いてステップＳ１０に進み、ロットに含まれる全ての半導体ウェハーＷの加熱処理が完了していない場合にはステップＳ２に戻り、新たな半導体ウェハーＷに対して上記と同様の加熱処理が行われる。すなわち、ロットを構成する全ての半導体ウェハーＷの加熱処理が完了するまでステップＳ２〜ステップＳ１０の処理が繰り返される。

本実施形態においては、遮光位置にて昇温したシャッター板２２が筐体２１内の待機位置にまで戻ったときに、冷却ファン２８が作動して筐体２１内の全体を冷却している。このときに、冷却ファン２８によってスライド駆動機構２３およびその制御機器等も冷却されるため、それらが温度上昇したシャッター板２２から熱的ダメージを受けるのを防止することができる。また、冷却ファン２８によってシャッター板２２自体が冷却されるため、シャッター板２２が筐体２１内の機構に熱影響を与えるのを抑制することができる。

また、シャッター板２２の表面には、スライド駆動機構２３がシャッター板２２を支持する支点から先端に向かう方向を長手方向とする複数の溝２４が形設されている。複数の溝２４を形成することよってシャッター板２２の表面積が増えて放熱効果が高くなり、シャッター板２２の温度がより迅速に低下する。また、シャッター板２２の支点から先端へと向かう方向は、筐体２１の背面から前面へと向かう方向、つまり冷却ファン２８によって形成される気流が流れる方向と一致しており、複数の溝２４に沿って気流が流れることとなる。このため、冷却ファン２８によるシャッター板２２の冷却効果をより高くすることができる。

シャッター板２２を冷却することにより、筐体２１の内部機構に熱的ダメージを与えるのを防止できるだけでなく、半導体ウェハーＷの熱処理プロセスを安定させることもできる。すなわち、同一のプロセス条件にて処理するロットの最初の半導体ウェハーＷを処理するときには、シャッター板２２が昇温していないため、ステップＳ６にてシャッター板２２が遮光位置に挿入されて半導体ウェハーＷが降温しているときに、シャッター板２２からの赤外線放射によって半導体ウェハーＷの温度低下を阻害するおそれはない。ロットの処理が進行するにつれてシャッター板２２が蓄熱すると、ロットの後半の半導体ウェハーＷを処理するときには遮光位置に挿入されたシャッター板２２からの赤外線放射によって半導体ウェハーＷの冷却速度が低下するおそれがある。本実施形態においては、１枚の半導体ウェハーＷの加熱処理が終了してシャッター板２２が筐体２１内の待機位置に戻るごとに冷却ファン２８によってシャッター板２２を冷却するようにしている。このため、ステップＳ６にて遮光位置に挿入される時点でのシャッター板２２の温度はロットを通じて概ね安定しており、ロットの後半の半導体ウェハーＷを処理するときであってもシャッター板２２からの赤外線放射に起因した半導体ウェハーＷの冷却速度低下を抑制することができる。その結果、ロットの最初の半導体ウェハーＷと後半の半導体ウェハーＷとで処理の温度履歴を均一にして熱処理プロセスを安定させることができる。

また、ハロゲン加熱部４には図示を省略するガス冷却機構が設けられており、所定のガス（例えば、空気）を噴出することによってハロゲンランプＨＬを冷却するようにしている。ハロゲンランプＨＬとの熱交換によって昇温したガスは挿通路４９から排出されるのであるが、その昇温したガスが挿通路４９に対向するシャッター部２の開口２６から筐体２１の内部に入り込むおそれもある。本実施形態においては、冷却ファン２８によって筐体２１の背面の通気孔２７から前面の開口２６へと向かう気流を形成しているため、ハロゲン加熱部４にて昇温したガスが筐体２１の開口２６から入り込むのを防止することができる。挿通路４９から排出されたガスはシャッター部２の開口２６から排出された空気とともに排気部２９によって回収されて排気される。

また、本実施形態においては、シャッター板２２の表面に複数の溝２４を形設することによってシャッター板２２の質量を小さくしている。複数の溝２４は、少なくともその一部がシャッター板２２の支点から先端に向かう方向を長手方向とするように形設されている。このため、シャッター板２２の質量を大きくすることなく剛性を高めることができ、その結果、シャッター板２２の撓みを抑制できるとともに、スライド駆動機構２３のモータを大型化する必要も生じない。

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、図９，１０に示したシャッター板２２に代えて図１２，１３に示すようなシャッター板１２２をシャッター部２に備えるようにしても良い。図１２は、シャッター板１２２の斜視図である。図１３は、図１２のシャッター板１２２をＢ−Ｂ線から見た断面図である。このシャッター板１２２も線膨張率が８．４×１０^-6／Ｋと比較的小さなチタンにて形成されている。

上記実施形態のシャッター板２２と同様に、シャッター板１２２の基端側にはネジ孔１２２ａが６カ所穿設されている。シャッター板１２２は、６カ所のネジ孔１２２ａでネジ留めされることによってスライド駆動機構２３に片持ちにて支持される。また、シャッター板１２２には、ハロゲン加熱部４の放射温度計１４０が半導体ウェハーＷから放射される赤外光を受光するための小孔１２２ｂが穿設されている。

シャッター板１２２は、チタンの薄板（例えば板厚１ｍｍ）を曲げ加工によって凹凸の板としたものである。形成された凹凸のうちの凹部は溝１２４とみなせる。すなわち、シャッター板１２２の表面には複数の溝１２４が形設されている。上記実施形態と同様に、複数の溝１２４のそれぞれは、少なくともその一部がシャッター板１２２の基端側から先端側に向かう方向、すなわちスライド駆動機構２３がシャッター板１２２を支持する支点から先端に向かう方向を長手方向とするように形設されている。また、シャッター板１２２は曲げ加工によって形成された凹凸の板であるため、必然的に上面側の凸部は下面から見た凹部となり、逆に下面側の凸部は上面から見た凹部となり、溝１２４はシャッター板１２２の上面および下面に交互に形設される。その結果、シャッター板１２２の断面形状（図１３）は凹凸が繰り返されるという意味において上記実施形態のシャッター板２２の断面形状（図１０）と類似したものとなる。

シャッター板１２２に形設された複数の溝１２４の一部には強度補強のためのリブ１２０が着設されている。リブ１２０は溶接によって溝１２４に取り付けるようにすれば良い。なお、図１３にはリブ１２０の図示を省略している。

図１２および図１３に示すようなシャッター板１２２をシャッター部２に設けたとしても、上記実施形態のシャッター板２２と同様の効果を得ることができる。すなわち、スライド駆動機構２３がシャッター板１２２を支持する支点から先端に向かう方向を長手方向とする複数の溝１２４を設けることによって、冷却ファン２８によるシャッター板１２２の冷却効果を高めることができ、しかもシャッター板１２２の質量を大きくすることなく剛性を高めることができる。

また、上記実施形態においては、シャッター板２２をチタンにて形成するようにしていたが、これに代えて例えばセラミックスにて形成するようにしても良い。但し、線膨張率の大きな素材にてシャッター板２２を形成すると遮光位置にて昇温したときに歪むおそれがあるため、線膨張率の小さな素材、具体的には線膨張率が１０×１０^-6／Ｋ以下の素材にて形成するのが好ましい。チタンは、金属材料ではあるが線膨張率が８．４×１０^-6／Ｋと比較的小さく、しかも軽量で強度が大きいため、シャッター板２２として好適な素材である。

また、上記実施形態においては、図１１のステップＳ９にてシャッター板２２が筐体２１内の待機位置にまで戻ったときに、冷却ファン２８を作動させて筐体２１の内部に気流を形成してシャッター板２２を冷却するようにしていたが、冷却ファン２８を常時作動させて常に筐体２１内に気流を形成するようにしても良い。このようにすれば、スライド駆動機構２３等の筐体２１の内部機構を常に冷却することができる。すなわち、少なくともシャッター板２２が待機位置に存在しているときに冷却ファン２８を作動させるようにすれば良い。

また、上記実施形態においては、冷却ファン２８によって筐体２１の内部に気流を形成してシャッター板２２を冷却するようにしていたが、これに限定されるものではなく、他の手法によってシャッター板２２を冷却するようにしても良い。図１４は、シャッター板にペルチェ素子を取り付けた例を示す図である。シャッター板２２２の上面に複数のペルチェ素子２２３が貼設されている。ステップＳ９にてシャッター板２２２が筐体２１内の待機位置にまで戻ったときに、ペルチェ素子２２３を作動させてシャッター板２２２を冷却する。このようにしても、上記実施形態と同様に、筐体２１の内部機構に熱影響を与えるのを抑制できるだけでなく、半導体ウェハーＷの熱処理プロセスを安定させることもできる。なお、シャッター板２２２に上記と同様の溝を設けるようにしても良く、さらにその溝にペルチェ素子２２３を埋設するようにしても良い。また、図１４のように構成すれば任意の時点でシャッター板２２２を冷却することができるため、遮光位置にてシャッター板２２２がハロゲンランプＨＬからの赤外線を受けているときにペルチェ素子２２３を作動させてシャッター板２２２を冷却するようにしても良い。このようにすれば、遮光位置におけるシャッター板２２２の温度上昇そのものを抑制することができる。

図１５は、シャッター板に冷却水を循環させる例を示す図である。シャッター板３２２の内部には冷却水配管３２３が蛇行して設けられている。冷却水配管３２３の入り側と出側は冷却水供給源３２４に接続されている。ステップＳ９にてシャッター板３２２が筐体２１内の待機位置にまで戻ったときに、冷却水供給源３２４を作動させて冷却水配管３２３に冷却水を流してシャッター板３２２を冷却する。このようにしても、上記実施形態と同様に、筐体２１の内部機構に熱影響を与えるのを抑制できるだけでなく、半導体ウェハーＷの熱処理プロセスを安定させることもできる。また、図１４の例と同様に、任意の時点でシャッター板３２２を冷却することができるため、遮光位置にてシャッター板３２２がハロゲンランプＨＬからの赤外線を受けているときに冷却水供給源３２４を作動させてシャッター板３２２を冷却するようにしても良い。もっとも、図１５のように構成した場合には、シャッター板３２２が進退移動を繰り返すため、冷却水供給源３２４と冷却水配管３２３とを接続する配管は可撓性のチューブを用いる必要がある。

また、上記実施形態においては、冷却ファン２８を作動させて通気孔２７から外気をそのまま筐体２１内に取り込むようにしていたが、筐体２１の背面または内部に温調ユニットを設け、所定温度に温調された気流を筐体２１の内部に形成するようにしても良い。

また、上記実施形態においては、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点でハロゲンランプＨＬを点灯したままフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行うようにしていたが、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると同時にハロゲンランプＨＬを消灯するとともにシャッター板２２を遮光位置に挿入してフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行うようにしても良い。また、ハロゲンランプＨＬによって半導体ウェハーＷを予備加熱温度Ｔ１を超えて昇温した後、ハロゲンランプＨＬを消灯するとともにシャッター板２２を遮光位置に挿入して半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１にまで降温した時点で閃光照射を行うようにしても良い。この場合は、放射温度計１２０または放射温度計１４０によって降温中の半導体ウェハーＷの温度を測定し、測定温度が予備加熱温度Ｔ１にまで降温した時点でフラッシュランプＦＬからの閃光照射を行う。

また、上記実施形態においては、フラッシュ加熱部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。また、ハロゲン加熱部４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。

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。

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。 保持部の斜視図である。 保持プレートの平面図である。 保持プレートに半導体ウェハーが載置されたときのバンプ近傍を拡大した図である。 移載機構の平面図である。 移載機構の側面図である。 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。 シャッター部の構成を示す縦断面図である。 シャッター板の斜視図である。 図９のシャッター板をＡ−Ａ線から見た断面図である。 図１の熱処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。 シャッター板の他の例を示す斜視図である。 図１２のシャッター板をＢ−Ｂ線から見た断面図である。 シャッター板にペルチェ素子を取り付けた例を示す図である。 シャッター板に冷却水を循環させる例を示す図である。

符号の説明

１ 熱処理装置
２ シャッター部
３ 制御部
４ ハロゲン加熱部
５ フラッシュ加熱部
６ チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
２１ 筐体
２２，１２２，２２２，３２２ シャッター板
２３ スライド駆動機構
２４，１２４ 溝
２６ 開口
２７ 通気孔
２８ 冷却ファン
２９ 排気部
６１ チャンバー側部
６２ 凹部
６３ 上側チャンバー窓
６４ 下側チャンバー窓
６５ 熱処理空間
７０ サセプタ
７４ 保持プレート
１２０，１４０ 放射温度計
１３０ 接触式温度計
２２３ ペルチェ素子
３２３ 冷却水配管
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー

Claims (7)

1. 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
   基板を保持する保持部材と、
   前記保持部材に保持された基板の一方側から光を照射する光照射手段と、
   前記保持部材と前記光照射手段との間を遮光するシャッター部材と、
   前記保持部材と前記光照射手段との間の遮光位置と前記保持部材と前記光照射手段との間を開放する待機位置との間で前記シャッター部材を移動させるシャッター駆動手段と、
   前記待機位置にて待機する前記シャッター部材および前記シャッター駆動手段を収容する筐体と、
   前記筐体内を冷却する冷却手段と、
   を備え、
   前記筐体には通風可能な通気孔が形設され、
   前記冷却手段はファンを含むことを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１記載の熱処理装置において、
   前記シャッター部材の表面に溝を形設することを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項１記載の熱処理装置において、
   前記シャッター駆動手段は片持ちにて前記シャッター部材を支持し、
   前記シャッター部材の表面には、前記シャッター駆動手段が支持する支点から先端に向かう方向を長手方向とする溝が形設されることを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記シャッター部材は、線膨張率が１０×１０ ^−６ ／Ｋ以下の材質にて形成されることを特徴とする熱処理装置。
5. 請求項４記載の熱処理装置において、
   前記シャッター部材はチタンにて形成されることを特徴とする熱処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記保持部材に保持された基板の他方側からフラッシュ光を照射するフラッシュランプをさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記光照射手段は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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