JP5801574B2 - Heat treatment method and heat treatment apparatus - Google Patents

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本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に対してフラッシュ光を複数回照射することによって該基板を加熱する熱処理方法および熱処理装置に関する。   The present invention relates to a heat treatment method for heating a substrate by irradiating a thin plate-like precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display device with flash light a plurality of times. And a heat treatment apparatus.

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。   In the semiconductor device manufacturing process, impurity introduction is an indispensable step for forming a pn junction in a semiconductor wafer. Currently, impurities are generally introduced by ion implantation and subsequent annealing. The ion implantation method is a technique in which impurity elements such as boron (B), arsenic (As), and phosphorus (P) are ionized and collided with a semiconductor wafer at a high acceleration voltage to physically perform impurity implantation. The implanted impurities are activated by annealing. At this time, if the annealing time is about several seconds or more, the implanted impurities are deeply diffused by heat, and as a result, the junction depth becomes deeper than required, and there is a possibility that good device formation may be hindered.

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物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（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。   Therefore, in recent years, flash lamp annealing (FLA) has attracted attention as an annealing technique for heating a semiconductor wafer in an extremely short time. Flash lamp annealing is a semiconductor wafer in which impurities are implanted by irradiating the surface of the semiconductor wafer with flash light using a xenon flash lamp (hereinafter, simply referred to as “flash lamp” means xenon flash lamp). Is a heat treatment technique for raising the temperature of only the surface of the material in a very short time (several milliseconds or less).

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

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にて不純物活性化処理を行う際に、強いフラッシュ光照射によってなるべく高温に半導体ウェハーの表面を加熱した方が不純物の活性化が十分になされて処理後のシート抵抗値が低下することが知られている。ところが、半導体ウェハーの表面には通常デバイスパターンが形成されており、あまりに強いフラッシュ光照射を行うとデバイスが破壊されるという問題が生じる。このため、実際に照射されるフラッシュ光の強度はデバイス破壊が生じない範囲に抑制されることとなる。   When the impurity activation process is performed in such a heat treatment apparatus using a xenon flash lamp, the surface of the semiconductor wafer is heated sufficiently as high as possible by intense flash light irradiation so that the impurity is sufficiently activated. It is known that the sheet resistance value decreases. However, a device pattern is usually formed on the surface of the semiconductor wafer, and there is a problem that the device is destroyed when the flash light irradiation is too strong. For this reason, the intensity of the flash light that is actually irradiated is suppressed within a range in which device destruction does not occur.

また、デバイスパターンが形成されている半導体ウェハーでは、光の吸収率にパターン依存性がある。すなわち、半導体ウェハーの表面においてフラッシュ光の吸収率が均一ではないため、最も吸収率の高い部分にてデバイス破壊が生じないようにフラッシュ光の強度を調整する必要がある。しかし、最も光吸収率の高い部分にてフラッシュ光の強度を最適化すると、それ以外の部分では加熱が不十分となって不純物活性化が十分になされないこととなる。   In addition, in a semiconductor wafer on which a device pattern is formed, the light absorption rate has pattern dependency. That is, since the flash light absorptance is not uniform on the surface of the semiconductor wafer, it is necessary to adjust the intensity of the flash light so that device destruction does not occur in the portion with the highest absorptance. However, when the intensity of the flash light is optimized in the portion having the highest light absorption rate, the other portions are not sufficiently heated and the impurities are not activated sufficiently.

これらの問題を解決する技術として、不純物を注入した半導体ウェハーの表面に複数回のフラッシュ光照射（マルチフラッシュまたはマルチパルス）を行うことが提案されている。複数回のフラッシュ光照射を行うことにより、デバイス破壊を抑制しつつも、ウェハー表面の全面に対して十分な不純物活性化を行ってシート抵抗値を低下させることが可能となる。また、複数回のフラッシュ光照射により、半導体ウェハーの表面におけるシート抵抗値のバラツキも小さくすることができる。   As a technique for solving these problems, it has been proposed to perform multiple times of flash light irradiation (multi-flash or multi-pulse) on the surface of a semiconductor wafer implanted with impurities. By performing flash light irradiation a plurality of times, it is possible to reduce the sheet resistance value by sufficiently activating the entire surface of the wafer while suppressing device destruction. In addition, the variation of the sheet resistance value on the surface of the semiconductor wafer can be reduced by multiple times of flash light irradiation.

このようなマルチフラッシュの処理を行う技術として、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単一のまたは複数回のパルス加熱によって半導体ウェハーを所望の処理温度にまで昇温している。   As a technique for performing such multi-flash processing, Patent Document 1 arranges a pulse light-emitting lamp such as a flash lamp on the front side of a semiconductor wafer and a continuous lighting lamp such as a halogen lamp on the back side. What performs desired heat processing by the combination of these is disclosed. In the heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 1, the semiconductor wafer is preheated to a certain temperature with a halogen lamp or the like, and then the semiconductor wafer is brought to a desired processing temperature by single or multiple pulse heating from a flash lamp. The temperature is rising.

また、特許文献２にも、フラッシュランプの発光を絶縁ゲートバイポーラトランジスタによってオンオフ制御することにより、半導体ウェハーの表面に複数回のフラッシュ光照射を行う装置が開示されている。   Patent Document 2 also discloses an apparatus that performs flash light irradiation on a surface of a semiconductor wafer a plurality of times by controlling on / off of light emission of a flash lamp by an insulated gate bipolar transistor.

特表２００５−５２７９７２号公報JP 2005-527972 A 特開２００９−０７０９４８号公報JP 2009-070948 A

特許文献２に開示される装置においては、所定容量のコンデンサに電荷を蓄積し、そのコンデンサからフラッシュランプへの電荷の供給を断続することによってフラッシュランプの発光をオンオフ制御している。しかしながら、コンデンサに蓄積できる電荷量は静電容量と充電電圧とによって規定されており、複数回のフラッシュ光照射を行った場合には、特に後段のフラッシュ光照射になるほど十分な量の電荷がコンデンサに残留していないことがある。なお、フラッシュ光照射の間隔も１秒未満の非常に短い時間であるため、その間にコンデンサを再充電することは不可能である。その結果、フラッシュ光照射の回数が進むほど強度が弱くなって、半導体ウェハーの表面到達温度が回数を重ねるほどに低くなるという問題が生じる。なお、コンデンサの静電容量を十分に大きなものとするとともに、充電電圧も十分に大きくすれば、コンデンサに蓄積できる電荷量も多くすることができ、かかる問題も解決できるのであるが、コンデンサを含む電力供給部が非常に大型化するとともに、コストも著しく増大することとなる。   In the apparatus disclosed in Patent Document 2, electric charge is accumulated in a capacitor having a predetermined capacity, and light emission of the flash lamp is controlled on and off by intermittently supplying the electric charge from the capacitor to the flash lamp. However, the amount of charge that can be stored in the capacitor is defined by the capacitance and the charging voltage. When multiple times of flash light irradiation are performed, a sufficient amount of charge is sufficient to cause the subsequent flash light irradiation. May not remain. In addition, since the interval of flash light irradiation is also a very short time of less than 1 second, it is impossible to recharge the capacitor during that time. As a result, there arises a problem that the intensity decreases as the number of times of flash light irradiation progresses, and the temperature reaching the surface of the semiconductor wafer decreases as the number of times of flash light irradiation increases. If the capacitance of the capacitor is sufficiently large and the charging voltage is sufficiently large, the amount of charge that can be accumulated in the capacitor can be increased, and this problem can be solved. As the power supply unit becomes very large, the cost also increases significantly.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数回のフラッシュ光照射を行ったときの各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる熱処理方法および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 provides a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of improving the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation when a plurality of flash light irradiations are performed. The purpose is to do.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは２以上の整数）照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱し、コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによってｉ回目のフラッシュ光照射を行うとともに、前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行い、前記フラッシュランプから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーを、最初のフラッシュ光照射を行う前に前記コンデンサに蓄えられたエネルギーを（ｎ＋１）で除した値以下とすることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is directed to a heat treatment method for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 2 or more). (I is a natural number equal to or less than (n-1)) After the surface of the substrate is heated by irradiation with the flash light, the (i + 1) th flash is performed before the surface temperature of the substrate becomes equal to the temperature of the back surface. The surface of the substrate is reheated by irradiating light, and the electric charge accumulated in the capacitor is discharged by the flash lamp to perform the i-th flash light irradiation, and the electric charge remaining in the capacitor is transferred to the flash lamp. The energy consumed when (i + 1) th flash light irradiation is performed by discharging at a time and one flash light irradiation is performed from the flash lamp. And characterized by the following value obtained by dividing that by the energy stored in the capacitor before the first flash light irradiation (n + 1).

また、請求項２の発明は、基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは３以上の整数）照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱し、コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによってｉ回目のフラッシュ光照射を行うとともに、前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行い、コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによって基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってから前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってから前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプでさらに放電させることによって（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短いことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment method of heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 3 or more), the substrate is i-th (i is (n -1) After the surface of the substrate is heated by performing flash light irradiation of the following natural number), (i + 1) th flash light irradiation is performed before the surface temperature and the back surface temperature of the substrate become equal. The surface of the substrate is reheated, and the charge accumulated in the capacitor is discharged with a flash lamp to irradiate the i-th flash light, and the charge remaining in the capacitor is discharged with the flash lamp. (i + 1) th have rows flash light irradiation, i-th to the substrate by discharging the charge accumulated in the capacitor in the flash lamp (i is n-2) The non-irradiation time until the (i + 1) th flash light irradiation is performed by discharging the charge remaining in the capacitor with the flash lamp after the flash light irradiation of the following natural number) is performed. The non-irradiation time from the (i + 1) th flash light irradiation to the (i + 2) th flash light irradiation is shorter by further discharging the charge remaining in the capacitor with the flash lamp. It is characterized by that.

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理方法において、基板に対してｉ回目のフラッシュ光照射を照射時間ｔｉにて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔｉよりも長い照射時間ｔ（ｉ＋１）にて行うことを特徴とする。 The invention of claim 3 is the heat treatment method according to claim 1 or claim 2 , wherein the substrate is subjected to the i-th flash light irradiation for the irradiation time t i , and then the (i + 1) -th time. The flash light irradiation is performed for an irradiation time t (i + 1) longer than t i .

また、請求項４の発明は、基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは２以上の整数）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、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に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にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプが発光するための電荷を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサと前記フラッシュランプとの接続を断続して前記フラッシュランプの発光を制御する発光制御手段と、を備え、前記発光制御手段は、前記フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱するように前記フラッシュランプの発光を制御するとともに、前記フラッシュランプから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーが最初のフラッシュ光照射を行う前に前記コンデンサに蓄えられたエネルギーを（ｎ＋１）で除した値以下となるように前記コンデンサと前記フラッシュランプとの接続を断続することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 2 or more). Holding means for holding the substrate, a flash lamp for irradiating the substrate held by the holding means with flash light, a capacitor for accumulating charges for the flash lamp to emit light, and the capacitor and the flash lamp Light emission control means for controlling the light emission of the flash lamp by intermittently connecting the light emission control means, the light emission control means irradiating the flash light from the flash lamp for the i-th time (i is a natural number of (n-1) or less). (I + 1) th flash light after the surface of the substrate is heated and before the temperature of the surface of the substrate becomes equal to the temperature of the back surface. It controls the light emission of the flash lamp so as to reheat the surface of the substrate by performing a morphism, before energy consumed when performing flash light irradiation once from the flash lamp perform the first flash light irradiation Further, the connection between the capacitor and the flash lamp is interrupted so that the energy stored in the capacitor is less than or equal to the value obtained by dividing the energy by (n + 1) .

また、請求項５の発明は、基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは３以上の整数）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、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に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にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプが発光するための電荷を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサと前記フラッシュランプとの接続を断続して前記フラッシュランプの発光を制御する発光制御手段と、を備え、前記発光制御手段は、前記フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱するように前記フラッシュランプの発光を制御するとともに、前記フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短くなるように前記フラッシュランプの発光を制御することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 3 or more). Holding means for holding the substrate, a flash lamp for irradiating the substrate held by the holding means with flash light, a capacitor for accumulating charges for the flash lamp to emit light, and the capacitor and the flash lamp Light emission control means for controlling the light emission of the flash lamp by intermittently connecting the light emission control means, the light emission control means irradiating the flash light from the flash lamp for the i-th time (i is a natural number of (n-1) or less). (I + 1) th flash light after the surface of the substrate is heated and before the temperature of the surface of the substrate becomes equal to the temperature of the back surface. The flash lamp is controlled to emit light to reheat the surface of the substrate, and the flash light irradiation is performed from the flash lamp for the i-th time (i is a natural number of (n-2) or less). The non-irradiation time from the (i + 1) th flash light irradiation to the (i + 2) th flash light irradiation is shorter than the non-irradiation time until the (i + 1) th flash light irradiation. As described above, the light emission of the flash lamp is controlled .

また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記発光制御手段は、基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を照射時間ｔｉにて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔｉよりも長い照射時間ｔ（ｉ＋１）にて行うように前記フラッシュランプの発光を制御することを特徴とする。 The invention of claim 6 is the heat treatment apparatus according to claim 4 or 5 , wherein the light emission control means is the i-th flash (i is a natural number of (n-1) or less) with respect to the substrate. After the light irradiation is performed at the irradiation time t i , the light emission of the flash lamp is controlled so that the (i + 1) -th flash light irradiation is performed at an irradiation time t (i + 1) longer than t i. To do.

また、請求項７の発明は、請求項４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、前記発光制御手段は、前記フラッシュランプ、前記コンデンサおよびコイルと直列に接続されたスイッチング素子を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects, the light emission control means includes a switching element connected in series with the flash lamp, the capacitor, and the coil. It is characterized by providing.

また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る熱処理装置において、前記スイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the switching element is an insulated gate bipolar transistor.

請求項１から請求項３の発明によれば、基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って基板の表面を加熱した後、基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って基板の表面を再加熱するため、ｉ回目のフラッシュ光照射の後に基板の表面温度が低下する前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うこととなり、回数の増加にともなって消費エネルギーが少なくなったとしても各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる。 According to the first to third aspects of the invention, after the substrate surface is heated by irradiating the substrate with the i-th (i is a natural number of (n−1) or less) flash light, the surface of the substrate is heated. Since the (i + 1) th flash light irradiation is performed before the temperature and the back surface temperature become equal to reheat the surface of the substrate, (i + 1) before the substrate surface temperature decreases after the ith flash light irradiation. ) The second flash light irradiation is performed, and the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation can be improved even if the energy consumption decreases as the number of times increases.

特に、請求項１の発明によれば、フラッシュランプから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーを、最初のフラッシュ光照射を行う前にコンデンサに蓄えられたエネルギーを（ｎ＋１）で除した値以下としているため、ｎ回のフラッシュ光照射の全体にわたって各回の基板表面の加熱効率を向上させることができる。 In particular, according to the first aspect of the invention, the energy consumed when one flash light irradiation is performed from the flash lamp is divided by the energy stored in the capacitor before the first flash light irradiation is divided by (n + 1). Therefore, the heating efficiency of the substrate surface at each time can be improved over n times of flash light irradiation.

特に、請求項３の発明によれば、基板に対してｉ回目のフラッシュ光照射を照射時間ｔｉにて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔｉよりも長い照射時間ｔ（ｉ＋１）にて行うため、前段で消費されて減少したコンデンサの残留エネルギーをより多く取り出して各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる。 In particular, according to the invention of claim 3, after an irradiation time flash light irradiation i-th to the substrate t i, (i + 1) th of the flash light irradiation of t i longer irradiation time than t ( Since this is performed in i + 1) , it is possible to extract more residual energy of the capacitor that has been consumed and reduced in the previous stage and improve the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation.

特に、請求項２の発明によれば、コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによって基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってからコンデンサに残留している電荷をフラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってからコンデンサに残留している電荷をフラッシュランプでさらに放電させることによって（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短いため、フラッシュ光照射後に基板の表面温度が低下する前に次のフラッシュ光照射を行うことができ、各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる。 In particular, according to the invention of claim 2, the substrate is irradiated with flash light for the i-th time (i is a natural number of (n−2) or less) by discharging the electric charge accumulated in the capacitor with a flash lamp. From the non-irradiation time until the (i + 1) th flash light irradiation is performed by discharging the charge remaining in the capacitor with a flash lamp, the charge remains on the capacitor after the (i + 1) th flash light irradiation. Since the non-irradiation time until the (i + 2) th flash light irradiation is performed by further discharging the charged charge with a flash lamp is shorter, the next flash light before the surface temperature of the substrate decreases after the flash light irradiation. Irradiation can be performed and the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation can be improved.

また、請求項４から請求項８の発明によれば、フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って基板の表面を加熱した後、基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って基板の表面を再加熱するため、ｉ回目のフラッシュ光照射の後に基板の表面温度が低下する前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うこととなり、回数の増加にともなって消費エネルギーが少なくなったとしても各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる。 According to the inventions of claims 4 to 8 , after the i-th flash light irradiation (i is a natural number of (n-1) or less) is applied from the flash lamp to heat the surface of the substrate, the surface of the substrate Since the surface of the substrate is reheated by performing (i + 1) th flash light irradiation before the temperature of the back surface becomes equal to the temperature of the back surface, before the surface temperature of the substrate decreases after the ith flash light irradiation ( i + 1) The flash light irradiation is performed for the first time, and the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation can be improved even if the energy consumption decreases as the number of times increases.

特に、請求項４の発明によれば、フラッシュランプから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーを最初のフラッシュ光照射を行う前にコンデンサに蓄えられたエネルギーを（ｎ＋１）で除した値以下としているため、ｎ回のフラッシュ光照射の全体にわたって各回の基板表面の加熱効率を向上させることができる。 In particular, according to the invention of claim 4 , the energy consumed when one flash light irradiation is performed from the flash lamp is divided by (n + 1) the energy stored in the capacitor before the first flash light irradiation. Since it is below the value, the heating efficiency of the substrate surface each time can be improved over the entire n times of flash light irradiation.

特に、請求項６の発明によれば、基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を照射時間ｔｉにて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔｉよりも長い照射時間ｔ（ｉ＋１）にて行うため、前段で消費されて減少したコンデンサの残留エネルギーをより多く取り出して各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる。 In particular, according to the invention of claim 6 , after the i-th (i is a natural number equal to or less than (n-1)) flash light irradiation to the substrate for the irradiation time t i , the (i + 1) -th flash is performed. Since the light irradiation is performed for an irradiation time t (i + 1) longer than t i, the residual energy of the capacitor consumed and reduced in the previous stage is taken out more and the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation is improved. Can do.

特に、請求項５の発明によれば、フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短いため、フラッシュ光照射後に基板の表面温度が低下する前に次のフラッシュ光照射を行うことができ、各回のフラッシュ光照射による基板表面の加熱効率を向上させることができる。
In particular, according to the fifth aspect of the present invention, there is no irradiation from the flash lamp to the (i + 1) th flash light irradiation after the i-th flash light irradiation (i is a natural number of (n−2) or less). Since the non-irradiation time from the (i + 1) th flash light irradiation to the (i + 2) th flash light irradiation is shorter than the time, before the surface temperature of the substrate decreases after the flash light irradiation. The next flash light irradiation can be performed, and the heating efficiency of the substrate surface by each flash light irradiation can be improved.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus which concerns on this invention. 保持部の全体外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole external appearance of a holding | maintenance part. 保持部を上面から見た平面図である。It is the top view which looked at the holding | maintenance part from the upper surface. 保持部を側方から見た側面図である。It is the side view which looked at the holding | maintenance part from the side. 移載機構の平面図である。It is a top view of a transfer mechanism. 移載機構の側面図である。It is a side view of a transfer mechanism. 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of a some halogen lamp. フラッシュランプの駆動回路を示す図である。It is a figure which shows the drive circuit of a flash lamp. 半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the surface temperature of a semiconductor wafer. 第１実施形態にて入力部から入力するレシピの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the recipe input from an input part in 1st Embodiment. パルス信号の波形と回路に流れる電流との相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the waveform of a pulse signal, and the electric current which flows into a circuit. 図９のフラッシュ加熱近傍を拡大した図である。It is the figure which expanded the flash heating vicinity of FIG. 照射時間１ミリ秒にて３回のフラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the surface temperature of a semiconductor wafer when flash light irradiation is performed 3 times by irradiation time 1 millisecond. 照射時間１．４ミリ秒にて３回のフラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the surface temperature of a semiconductor wafer when flash light irradiation is performed 3 times by irradiation time 1.4 milliseconds. フラッシュ光照射におけるパルス幅とエネルギー消費量との相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the pulse width in flash light irradiation, and energy consumption. 第３実施形態にて用いるレシピの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the recipe used in 3rd Embodiment. 第３実施形態における半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the surface temperature of the semiconductor wafer in 3rd Embodiment. 第４実施形態にて用いるレシピの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the recipe used in 4th Embodiment. 第４実施形態における半導体ウェハーの表面温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the surface temperature of the semiconductor wafer in 4th Embodiment.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
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に対してフラッシュ光照射を行うことによっ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に搬入される前の半導体ウェハーＷには不純物が注入されており、熱処理装置１による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 of this embodiment is a flash lamp annealing apparatus that heats a semiconductor wafer W by irradiating flash light onto a disk-shaped semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm as a substrate. Impurities are implanted into the semiconductor wafer W before being carried into the heat treatment apparatus 1, and an activation process of the impurities implanted by the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 is executed.

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、シャッター機構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、シャッター機構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。   The heat treatment apparatus 1 includes a chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, a flash heating unit 5 that houses a plurality of flash lamps FL, a halogen heating unit 4 that houses a plurality of halogen lamps HL, and a shutter mechanism 2. . A flash heating unit 5 is provided on the upper side of the chamber 6, and a halogen heating unit 4 is provided on the lower side. The heat treatment apparatus 1 includes a holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal posture inside the chamber 6, and a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding unit 7 and the outside of the apparatus, Is provided. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls the operation mechanisms provided in the shutter mechanism 2, the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 to perform the heat treatment of the semiconductor wafer W.

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から出射されたフラッシュ光をチャンバー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。   The chamber 6 is configured by mounting quartz chamber windows above and below a cylindrical chamber side portion 61. The chamber side portion 61 has a substantially cylindrical shape with upper and lower openings. The upper opening is closed by an upper chamber window 63 and the lower opening is closed by a lower chamber window 64. ing. The upper chamber window 63 constituting the ceiling of the chamber 6 is a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the flash heating unit 5 into the chamber 6. The lower chamber window 64 constituting the floor portion of the chamber 6 is also a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window that transmits light from the halogen heating unit 4 into the chamber 6.

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。   A reflection ring 68 is attached to the upper part of the inner wall surface of the chamber side part 61, and a reflection ring 69 is attached to the lower part. The reflection rings 68 and 69 are both formed in an annular shape. The upper reflecting ring 68 is attached by fitting from above the chamber side portion 61. On the other hand, the lower reflection ring 69 is mounted by being fitted from the lower side of the chamber side portion 61 and fastened with a screw (not shown). That is, the reflection rings 68 and 69 are both detachably attached to the chamber side portion 61. An inner space of the chamber 6, that is, a space surrounded by the upper chamber window 63, the lower chamber window 64, the chamber side portion 61, and the reflection rings 68 and 69 is defined as a heat treatment space 65.

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。   By attaching the reflection rings 68 and 69 to the chamber side portion 61, a recess 62 is formed on the inner wall surface of the chamber 6. That is, a recess 62 surrounded by a central portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61 where the reflection rings 68 and 69 are not mounted, a lower end surface of the reflection ring 68, and an upper end surface of the reflection ring 69 is formed. . The recess 62 is formed in an annular shape along the horizontal direction on the inner wall surface of the chamber 6, and surrounds the holding portion 7 that holds the semiconductor wafer W.

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。   The chamber side portion 61 and the reflection rings 68 and 69 are formed of a metal material (for example, stainless steel) having excellent strength and heat resistance. Further, the inner peripheral surfaces of the reflection rings 68 and 69 are mirrored by electrolytic nickel plating.

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。   The chamber side 61 is formed with a transfer opening (furnace port) 66 for carrying the semiconductor wafer W into and out of the chamber 6. The transfer opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185. The transport opening 66 is connected to the outer peripheral surface of the recess 62. Therefore, when the gate valve 185 opens the transfer opening 66, the semiconductor wafer W is carried into the heat treatment space 65 through the recess 62 from the transfer opening 66 and the semiconductor wafer W is carried out from the heat treatment space 65. It can be performed. Further, when the gate valve 185 closes the transfer opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a sealed space.

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。 Further, a gas supply hole 81 for supplying a processing gas (nitrogen gas (N 2 ) in the present embodiment) to the heat treatment space 65 is formed in the upper portion of the inner wall of the chamber 6. The gas supply hole 81 is formed at a position above the recess 62 and may be provided in the reflection ring 68. The gas supply hole 81 is connected to a gas supply pipe 83 through a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas supply pipe 83 is connected to a nitrogen gas supply source 85. A valve 84 is inserted in the middle of the path of the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply source 85 to the buffer space 82. The nitrogen gas flowing into the buffer space 82 flows so as to expand in the buffer space 82 having a smaller fluid resistance than the gas supply hole 81 and is supplied from the gas supply hole 81 into the heat treatment space 65.

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１９０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１９０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。   On the other hand, a gas exhaust hole 86 for exhausting the gas in the heat treatment space 65 is formed in the lower portion of the inner wall of the chamber 6. The gas exhaust hole 86 is formed at a position lower than the recess 62 and may be provided in the reflection ring 69. The gas exhaust hole 86 is connected to a gas exhaust pipe 88 through a buffer space 87 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas exhaust pipe 88 is connected to the exhaust unit 190. A valve 89 is inserted in the middle of the path of the gas exhaust pipe 88. When the valve 89 is opened, the gas in the heat treatment space 65 is discharged from the gas exhaust hole 86 to the gas exhaust pipe 88 through the buffer space 87. A plurality of gas supply holes 81 and gas exhaust holes 86 may be provided along the circumferential direction of the chamber 6 or may be slit-shaped. Further, the nitrogen gas supply source 85 and the exhaust unit 190 may be a mechanism provided in the heat treatment apparatus 1 or may be a utility of a factory where the heat treatment apparatus 1 is installed.

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１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気部１９０に接続されている。バルブ１９２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。   A gas exhaust pipe 191 that exhausts the gas in the heat treatment space 65 is also connected to the tip of the transfer opening 66. The gas exhaust pipe 191 is connected to the exhaust unit 190 via a valve 192. By opening the valve 192, the gas in the chamber 6 is exhausted through the transfer opening 66.

図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。また、図３は保持部７を上面から見た平面図であり、図４は保持部７を側方から見た側面図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプター７４はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。   FIG. 2 is a perspective view showing the overall appearance of the holding unit 7. FIG. 3 is a plan view of the holding unit 7 as viewed from above, and FIG. 4 is a side view of the holding unit 7 as viewed from the side. The holding part 7 includes a base ring 71, a connecting part 72, and a susceptor 74. The base ring 71, the connecting portion 72, and the susceptor 74 are all made of quartz. That is, the whole holding part 7 is made of quartz.

基台リング７１は円環形状の石英部材である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図１参照）。円環形状を有する基台リング７１の上面に、その周方向に沿って複数の連結部７２（本実施形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。なお、基台リング７１の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。   The base ring 71 is an annular quartz member. The base ring 71 is supported on the wall surface of the chamber 6 by being placed on the bottom surface of the recess 62 (see FIG. 1). On the upper surface of the base ring 71 having an annular shape, a plurality of connecting portions 72 (four in this embodiment) are erected along the circumferential direction. The connecting portion 72 is also a quartz member, and is fixed to the base ring 71 by welding. The shape of the base ring 71 may be an arc shape in which a part is omitted from the annular shape.

平板状のサセプター７４は基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって支持される。サセプター７４は石英にて形成された略円形の平板状部材である。サセプター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、サセプター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。サセプター７４の上面には複数個（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はサセプター７４の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。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も石英にて形成されている。なお、ガイドピン７６は、サセプター７４と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター７４に溶接等によって取り付けるようにしても良い。   The flat susceptor 74 is supported by four connecting portions 72 provided on the base ring 71. The susceptor 74 is a substantially circular flat plate member made of quartz. The diameter of the susceptor 74 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the susceptor 74 has a larger planar size than the semiconductor wafer W. On the upper surface of the susceptor 74, a plurality (five in this embodiment) of guide pins 76 are erected. The five guide pins 76 are provided along a circumference that is concentric with the outer circumference of the susceptor 74. The diameter of the circle in which the five guide pins 76 are arranged is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Each guide pin 76 is also formed of quartz. The guide pin 76 may be processed from a quartz ingot integrally with the susceptor 74, or a separately processed one may be attached to the susceptor 74 by welding or the like.

基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプター７４の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されており、保持部７は石英の一体成形部材となる。このような保持部７の基台リング７１がチャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７がチャンバー６に装着される。保持部７がチャンバー６に装着された状態においては、略円板形状のサセプター７４は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー６に装着された保持部７のサセプター７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーＷは、５個のガイドピン７６によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン７６の個数は５個に限定されるものではなく、半導体ウェハーＷの位置ずれを防止できる数であれば良い。   The four connecting portions 72 erected on the base ring 71 and the lower surface of the peripheral portion of the susceptor 74 are fixed by welding. That is, the susceptor 74 and the base ring 71 are fixedly connected by the connecting portion 72, and the holding portion 7 is an integrally formed member of quartz. When the base ring 71 of the holding unit 7 is supported on the wall surface of the chamber 6, the holding unit 7 is attached to the chamber 6. In a state in which the holding unit 7 is mounted on the chamber 6, the substantially disc-shaped susceptor 74 is in a horizontal posture (a posture in which the normal line matches the vertical direction). The semiconductor wafer W carried into the chamber 6 is placed and held in a horizontal posture on the susceptor 74 of the holding unit 7 attached to the chamber 6. The semiconductor wafer W is placed inside a circle formed by the five guide pins 76, thereby preventing a horizontal displacement. Note that the number of guide pins 76 is not limited to five, and may be any number that can prevent misalignment of the semiconductor wafer W.

また、図２および図３に示すように、サセプター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がサセプター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。さらに、サセプター７４には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the susceptor 74 has an opening 78 and a notch 77 penetrating vertically. The notch 77 is provided to pass the probe tip of the contact thermometer 130 using a thermocouple. On the other hand, the opening 78 is provided to receive radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 by the radiation thermometer 120. Further, the susceptor 74 is provided with four through holes 79 through which lift pins 12 of the transfer mechanism 10 to be described later penetrate for the delivery of the semiconductor wafer W.

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。   FIG. 5 is a plan view of the transfer mechanism 10. FIG. 6 is a side view of the transfer mechanism 10. The transfer mechanism 10 includes two transfer arms 11. The transfer arm 11 has an arc shape that follows the generally annular recess 62. Two lift pins 12 are erected on each transfer arm 11. Each transfer arm 11 can be rotated by a horizontal movement mechanism 13. The horizontal movement mechanism 13 includes a transfer operation position (a position indicated by a solid line in FIG. 5) for transferring the pair of transfer arms 11 to the holding unit 7 and the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. It is moved horizontally between the retracted positions (two-dot chain line positions in FIG. 5) that do not overlap in plan view. As the horizontal movement mechanism 13, each transfer arm 11 may be rotated by an individual motor, or a pair of transfer arms 11 may be interlocked by a single motor using a link mechanism. It may be moved.

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がサセプター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の上端がサセプター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、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング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。   The pair of transfer arms 11 are moved up and down together with the horizontal moving mechanism 13 by the lifting mechanism 14. When the elevating mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through through holes 79 (see FIGS. 2 and 3) formed in the susceptor 74, and the lift pins The upper end of 12 protrudes from the upper surface of the susceptor 74. On the other hand, when the elevating mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, the lift pins 12 are extracted from the through holes 79, and the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 so as to open each of them. The transfer arm 11 moves to the retracted position. The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the base ring 71 of the holding unit 7. Since the base ring 71 is placed on the bottom surface of the recess 62, the retracted position of the transfer arm 11 is inside the recess 62. Note that an exhaust mechanism (not shown) is also provided in the vicinity of the portion where the drive unit (the horizontal movement mechanism 13 and the lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 is provided, and the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 Is discharged to the outside of the chamber 6.

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にフラッシュ光を照射する。   Returning to FIG. 1, the flash heating unit 5 provided above the chamber 6 includes a light source including a plurality of (30 in the present embodiment) xenon flash lamps FL inside the housing 51, and an upper part of the light source. And a reflector 52 provided so as to cover. A lamp light emission window 53 is mounted on the bottom of the casing 51 of the flash heating unit 5. The lamp light emission window 53 constituting the floor of the flash heating unit 5 is a plate-like quartz window made of quartz. By installing the flash heating unit 5 above the chamber 6, the lamp light emission window 53 faces the upper chamber window 63. The flash lamp FL irradiates the heat treatment space 65 with flash light from above the chamber 6 through the lamp light emission window 53 and the upper chamber window 63.

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。   Each of the plurality of flash lamps FL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and the longitudinal direction of each of the flash lamps FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane.

図８は、フラッシュランプＦＬの駆動回路を示す図である。同図に示すように、コンデンサ９３と、コイル９４と、フラッシュランプＦＬと、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）９６とが直列に接続されている。また、図８に示すように、制御部３は、パルス発生器３１および波形設定部３２を備えるとともに、入力部３３に接続されている。入力部３３としては、キーボード、マウス、タッチパネル等の種々の公知の入力機器を採用することができる。入力部３３からの入力内容に基づいて波形設定部３２がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってパルス発生器３１がパルス信号を発生する。   FIG. 8 is a diagram showing a driving circuit for the flash lamp FL. As shown in the figure, a capacitor 93, a coil 94, a flash lamp FL, and an IGBT (insulated gate bipolar transistor) 96 are connected in series. As shown in FIG. 8, the control unit 3 includes a pulse generator 31 and a waveform setting unit 32 and is connected to the input unit 33. As the input unit 33, various known input devices such as a keyboard, a mouse, and a touch panel can be employed. The waveform setting unit 32 sets the waveform of the pulse signal based on the input content from the input unit 33, and the pulse generator 31 generates the pulse signal according to the waveform.

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陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）９２と、該ガラス管９２の外周面上に付設されたトリガー電極９１とを備える。コンデンサ９３には、電源ユニット９５によって所定の電圧が印加され、その印加電圧（充電電圧）に応じた電荷が充電される。また、トリガー電極９１にはトリガー回路９７から高電圧を印加することができる。トリガー回路９７がトリガー電極９１に電圧を印加するタイミングは制御部３によって制御される。   The flash lamp FL includes a rod-shaped glass tube (discharge tube) 92 in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode are disposed at both ends thereof, and a trigger electrode provided on the outer peripheral surface of the glass tube 92. 91. A predetermined voltage is applied to the capacitor 93 by the power supply unit 95, and a charge corresponding to the applied voltage (charging voltage) is charged. A high voltage can be applied to the trigger electrode 91 from the trigger circuit 97. The timing at which the trigger circuit 97 applies a voltage to the trigger electrode 91 is controlled by the control unit 3.

ＩＧＢＴ９６は、ゲート部にＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor）を組み込んだバイポーラトランジスタであり、大電力を取り扱うのに適したスイッチング素子である。ＩＧＢＴ９６のゲートには制御部３のパルス発生器３１からパルス信号が印加される。ＩＧＢＴ９６のゲートに所定値以上の電圧（Hiの電圧）が印加されるとＩＧＢＴ９６がオン状態となり、所定値未満の電圧（Lowの電圧）が印加されるとＩＧＢＴ９６がオフ状態となる。このようにして、フラッシュランプＦＬを含む駆動回路はＩＧＢＴ９６によってオンオフされる。ＩＧＢＴ９６がオンオフすることによってフラッシュランプＦＬと対応するコンデンサ９３との接続が断続される。   The IGBT 96 is a bipolar transistor in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is incorporated in a gate portion, and is a switching element suitable for handling high power. A pulse signal is applied from the pulse generator 31 of the control unit 3 to the gate of the IGBT 96. When a voltage higher than a predetermined value (Hi voltage) is applied to the gate of the IGBT 96, the IGBT 96 is turned on, and when a voltage lower than the predetermined value (Low voltage) is applied, the IGBT 96 is turned off. In this way, the drive circuit including the flash lamp FL is turned on / off by the IGBT 96. When the IGBT 96 is turned on / off, the connection between the flash lamp FL and the corresponding capacitor 93 is interrupted.

コンデンサ９３が充電された状態でＩＧＢＴ９６がオン状態となってガラス管９２の両端電極に高電圧が印加されたとしても、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９２内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路９７がトリガー電極９１に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には両端電極間の放電によってガラス管９２内に電流が瞬時に流れ、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。   Even if the IGBT 96 is turned on while the capacitor 93 is charged and a high voltage is applied to both end electrodes of the glass tube 92, the xenon gas is electrically an insulator, so that the glass is normal in the state. No electricity flows in the tube 92. However, when the trigger circuit 97 applies a high voltage to the trigger electrode 91 to break the insulation, an electric current instantaneously flows in the glass tube 92 due to the discharge between the both end electrodes, and excitation of the xenon atoms or molecules at that time Emits light.

また、図１のリフレクタ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。   Further, the reflector 52 of FIG. 1 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 52 is to reflect the light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the holding unit 7. The reflector 52 is formed of an aluminum alloy plate, and the surface (the surface facing the flash lamp FL) is roughened by blasting to exhibit a satin pattern.

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。   A plurality of halogen lamps HL (40 in this embodiment) are built in the halogen heating unit 4 provided below the chamber 6. The plurality of halogen lamps HL irradiate the heat treatment space 65 from below the chamber 6 through the lower chamber window 64. FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of the plurality of halogen lamps HL. In the present embodiment, 20 halogen lamps HL are arranged in two upper and lower stages. Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape. The 20 halogen lamps HL in both the upper and lower stages are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). Yes. Therefore, the plane formed by the arrangement of the halogen lamps HL in both the upper stage and the lower stage is a horizontal plane.

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。   Further, as shown in FIG. 7, the arrangement density of the halogen lamps HL in the region facing the peripheral portion is higher than the region facing the central portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 in both the upper stage and the lower stage. Yes. That is, in both the upper and lower stages, the arrangement pitch of the halogen lamps HL is shorter on the end side than on the center part of the lamp array. For this reason, it is possible to irradiate a larger amount of light to the peripheral portion of the semiconductor wafer W where the temperature is likely to decrease during heating by light irradiation from the halogen heating unit 4.

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。   Further, the lamp group composed of the upper halogen lamp HL and the lamp group composed of the lower halogen lamp HL are arranged so as to intersect in a lattice pattern. That is, a total of 40 halogen lamps HL are arranged so that the longitudinal direction of the upper halogen lamps HL and the longitudinal direction of the lower halogen lamps HL are orthogonal to each other.

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。   The halogen lamp HL 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 gas obtained by introducing a trace amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) 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 HL has a characteristic that it has a longer life than a normal incandescent bulb and can continuously radiate strong light. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life, and by arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency to the upper semiconductor wafer W becomes excellent.

また、図１に示すように、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機構２を備える。シャッター機構２は、シャッター板２１およびスライド駆動機構２２を備える。シャッター板２１は、ハロゲン光に対して不透明な板であり、例えばチタン（Ｔｉ）にて形成されている。スライド駆動機構２２は、シャッター板２１を水平方向に沿ってスライド移動させ、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２１を挿脱する。スライド駆動機構２２がシャッター板２１を前進させると、チャンバー６とハロゲン加熱部４との間の遮光位置（図１の二点鎖線位置）にシャッター板２１が挿入され、下側チャンバー窓６４と複数のハロゲンランプＨＬとが遮断される。これによって、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２２がシャッター板２１を後退させると、チャンバー６とハロゲン加熱部４との間の遮光位置からシャッター板２１が退出して下側チャンバー窓６４の下方が開放される。   As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a shutter mechanism 2 on the side of the halogen heating unit 4 and the chamber 6. The shutter mechanism 2 includes a shutter plate 21 and a slide drive mechanism 22. The shutter plate 21 is a plate that is opaque to the halogen light, and is formed of, for example, titanium (Ti). The slide drive mechanism 22 slides the shutter plate 21 along the horizontal direction, and inserts and removes the shutter plate 21 to and from the light shielding position between the halogen heating unit 4 and the holding unit 7. When the slide drive mechanism 22 advances the shutter plate 21, the shutter plate 21 is inserted into the light shielding position (the two-dot chain line position in FIG. 1) between the chamber 6 and the halogen heating unit 4, and the lower chamber window 64 and the plurality of lower chamber windows 64. The halogen lamp HL is cut off. Accordingly, light traveling from the plurality of halogen lamps HL toward the holding portion 7 of the heat treatment space 65 is shielded. Conversely, when the slide drive mechanism 22 retracts the shutter plate 21, the shutter plate 21 retracts from the light shielding position between the chamber 6 and the halogen heating unit 4 and the lower portion of the lower chamber window 64 is opened.

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構成される。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１における処理が進行する。また、図８に示したように、制御部３は、パルス発生器３１および波形設定部３２を備える。上述のように、入力部３３からの入力内容に基づいて、波形設定部３２がパルス信号の波形を設定し、それに従ってパルス発生器３１がＩＧＢＴ９６のゲートにパルス信号を出力する。この制御部３と、トリガー回路９７と、ＩＧＢＴ９６とによってフラッシュランプＦＬの発光を制御する発光制御手段が構成される。   Further, the control unit 3 controls the various operation mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. The configuration of the control unit 3 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It is configured with a magnetic disk. The processing in the heat treatment apparatus 1 proceeds as the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program. Further, as shown in FIG. 8, the control unit 3 includes a pulse generator 31 and a waveform setting unit 32. As described above, the waveform setting unit 32 sets the waveform of the pulse signal based on the input content from the input unit 33, and the pulse generator 31 outputs the pulse signal to the gate of the IGBT 96 in accordance therewith. The control unit 3, the trigger circuit 97, and the IGBT 96 constitute light emission control means for controlling light emission of the flash lamp FL.

上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー６の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部５は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓６３とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部５および上側チャンバー窓６３を冷却する。   In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 prevents an excessive temperature rise in the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 due to thermal energy generated from the halogen lamp HL and the flash lamp FL during the heat treatment of the semiconductor wafer W. Therefore, various cooling structures are provided. For example, the wall of the chamber 6 is provided with a water-cooled tube (not shown). Further, the halogen heating unit 4 and the flash heating unit 5 have an air cooling structure in which a gas flow is formed inside to exhaust heat. Air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light emission window 53 to cool the flash heating unit 5 and the upper chamber window 63.

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

まず、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８９，１９２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。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。   First, the air supply valve 84 is opened, and the exhaust valves 89 and 192 are opened to start supply and exhaust of air into the chamber 6. When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the gas supply hole 81 to the heat treatment space 65. When the valve 89 is opened, the gas in the chamber 6 is exhausted from the gas exhaust hole 86. Thereby, the nitrogen gas supplied from the upper part of the heat treatment space 65 in the chamber 6 flows downward and is exhausted from the lower part of the heat treatment space 65.

また、バルブ１９２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。さらに、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、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。   Further, when the valve 192 is opened, the gas in the chamber 6 is also exhausted from the transfer opening 66. Further, the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 is also exhausted by an exhaust mechanism (not shown). Note that nitrogen gas is continuously supplied to the heat treatment space 65 during the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1, and the supply amount is appropriately changed according to the treatment process.

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。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を通ってサセプター７４の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。   Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W after ion implantation is transferred into the heat treatment space 65 in the chamber 6 through the transfer opening 66 by a transfer robot outside the apparatus. The semiconductor wafer W carried in by the carrying robot advances to a position directly above the holding unit 7 and stops. Then, when the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rises, the lift pins 12 protrude from the upper surface of the susceptor 74 through the through holes 79 and the semiconductor wafer W. Receive.

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のサセプター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、イオン注入がなされた表面を上面としてサセプター７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、サセプター７４の上面にて５個のガイドピン７６の内側に保持される。サセプター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。   After the semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12, the transfer robot leaves the heat treatment space 65 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. When the pair of transfer arms 11 are lowered, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holding unit 7 and held in a horizontal posture. The semiconductor wafer W is held by the susceptor 74 with the ion-implanted surface as the upper surface. The semiconductor wafer W is held inside the five guide pins 76 on the upper surface of the susceptor 74. The pair of transfer arms 11 lowered to below the susceptor 74 is retracted to the retracted position, that is, inside the recess 62 by the horizontal movement mechanism 13.

半導体ウェハーＷが保持部７のサセプター７４に載置されて保持された後、ハロゲン加熱部４の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。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およびサセプター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の温度が上昇する。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による加熱の障害となることは無い。   After the semiconductor wafer W is placed and held on the susceptor 74 of the holding unit 7, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are turned on all at once and preheating (assist heating) is started. The halogen light emitted from the halogen lamp HL passes through the lower chamber window 64 and the susceptor 74 made of quartz and is irradiated from the back surface of the semiconductor wafer W. The temperature of the semiconductor wafer W rises by receiving light irradiation from the halogen lamp HL. In addition, since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted to the inside of the recess 62, there is no obstacle to heating by the halogen lamp HL.

図９は、半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。半導体ウェハーＷが搬入されてサセプター７４に載置された後、制御部３が時刻ｔ０に４０本のハロゲンランプＨＬを点灯させてハロゲン光照射によって半導体ウェハーＷを８００℃以下の予備加熱温度Ｔ１（本実施形態では５００℃）にまで昇温している。半導体ウェハーＷの温度は接触式温度計１３０および放射温度計１２０によって測定されている。これら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。すなわち、制御部３は、接触式温度計１３０および放射温度計１２０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御している。   FIG. 9 is a diagram showing changes in the surface temperature of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. After the semiconductor wafer W is loaded and placed on the susceptor 74, the control unit 3 turns on the 40 halogen lamps HL at time t0 and irradiates the semiconductor wafer W with a preheating temperature T1 (800 ° C. or less) by halogen light irradiation. In this embodiment, the temperature is increased to 500 ° C. The temperature of the semiconductor wafer W is measured by a contact thermometer 130 and a radiation thermometer 120. The temperature of the semiconductor wafer W measured by these is transmitted to the control unit 3. That is, the control unit 3 feedback-controls the output of the halogen lamp HL so that the temperature of the semiconductor wafer W becomes the preheating temperature T1 based on the measured values by the contact thermometer 130 and the radiation thermometer 120.

半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、接触式温度計１３０および放射温度計１２０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時刻ｔ１にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。   After the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 maintains the semiconductor wafer W at the preheating temperature T1 for a while. Specifically, the control unit 3 controls the output of the halogen lamp HL at the time t1 when the temperature of the semiconductor wafer W measured by the contact thermometer 130 and the radiation thermometer 120 reaches the preheating temperature T1. The temperature of the wafer W is maintained substantially at the preheating temperature T1.

このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる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。   By performing such preheating by the halogen lamp HL, the entire semiconductor wafer W is uniformly heated to the preheating temperature T1. In the preliminary heating stage with the halogen lamp HL, the temperature of the peripheral edge of the semiconductor wafer W where heat dissipation is more likely to occur tends to be lower than that in the central area, but the arrangement density of the halogen lamps HL in the halogen heating section 4 is The region facing the peripheral portion is higher than the region facing the central portion of the semiconductor wafer W. For this reason, the light quantity irradiated to the peripheral part of the semiconductor wafer W which tends to generate heat increases, and the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating stage can be made uniform. Furthermore, since the inner peripheral surface of the reflection ring 69 attached to the chamber side portion 61 is a mirror surface, the amount of light reflected toward the peripheral edge of the semiconductor wafer W by the inner peripheral surface of the reflection ring 69 increases. The in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating stage can be made more uniform.

次に、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時刻ｔ２にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を実行する。なお、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時刻ｔ１からフラッシュランプＦＬが発光する時刻ｔ２までの時間は数秒程度である。フラッシュランプＦＬがフラッシュ光照射を行うに際しては、予め電源ユニット９５によってコンデンサ９３に電荷を蓄積しておく。そして、コンデンサ９３に電荷が蓄積された状態にて、制御部３のパルス発生器３１からＩＧＢＴ９６にパルス信号を出力してＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。第１実施形態においては、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動によってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続を断続することにより、フラッシュランプＦＬを２回発光、つまり２回のフラッシュ光照射を行っている。   Next, flash heating is performed by irradiating flash light from the flash lamp FL at time t2 when a predetermined time has elapsed after the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1. The time from the time t1 when the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 to the time t2 when the flash lamp FL emits light is about several seconds. When the flash lamp FL irradiates flash light, the electric power is accumulated in the capacitor 93 by the power supply unit 95 in advance. Then, in a state where charges are accumulated in the capacitor 93, a pulse signal is output from the pulse generator 31 of the control unit 3 to the IGBT 96 to drive the IGBT 96 on and off. In the first embodiment, the flash lamp FL emits light twice, that is, flash light irradiation is performed twice by intermittently connecting the capacitor 93 and the flash lamp FL by ON / OFF driving of the IGBT 96.

パルス発生器３１が出力するパルス信号の波形は、パルス幅の時間（オン時間）とパルス間隔の時間（オフ時間）とをパラメータとして順次設定したレシピを入力部３３から入力することによって規定することができる。図１０は、第１実施形態にて入力部３３から入力するレシピの一例を示す図である。図１０に示すレシピの例では、２回のフラッシュ光照射に対応する２つのステップが設定されており、第１ステップでは１ミリ秒（＝１０００マイクロ秒）のオン時間と３ミリ秒のオフ時間が設定され、第２ステップでは０．９ミリ秒のオン時間が設定されている。なお、第２ステップにオフ時間が設定されていないのは、第２ステップでのフラッシュ光照射が最終段の発光となり、特段にオフ時間を設定する必要がないためである（適当な任意の数値を設定するようにしても良い）。   The waveform of the pulse signal output from the pulse generator 31 is defined by inputting from the input unit 33 a recipe in which the pulse width time (on time) and the pulse interval time (off time) are sequentially set as parameters. Can do. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a recipe input from the input unit 33 in the first embodiment. In the example of the recipe shown in FIG. 10, two steps corresponding to two times of flash light irradiation are set. In the first step, an on time of 1 millisecond (= 1000 microseconds) and an off time of 3 milliseconds are set. Is set, and in the second step, an on-time of 0.9 milliseconds is set. The reason why the off time is not set in the second step is that the flash light irradiation in the second step results in the final light emission, and it is not necessary to set the off time particularly (appropriate arbitrary numerical value). May be set).

図１０に示すようなパラメータを記述したレシピをオペレータが入力部３３から制御部３に入力すると、それに従って制御部３の波形設定部３２はオンオフを繰り返すパルス波形を設定する。そして、波形設定部３２によって設定されたパルス波形に従ってパルス発生器３１がパルス信号を出力する。その結果、ＩＧＢＴ９６のゲートにはオンオフを繰り返す波形のパルス信号が印加され、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動が制御されることとなる。   When the operator inputs a recipe describing parameters as shown in FIG. 10 from the input unit 33 to the control unit 3, the waveform setting unit 32 of the control unit 3 sets a pulse waveform that repeats ON / OFF accordingly. Then, the pulse generator 31 outputs a pulse signal according to the pulse waveform set by the waveform setting unit 32. As a result, a pulse signal having a waveform that repeatedly turns on and off is applied to the gate of the IGBT 96, and the on / off drive of the IGBT 96 is controlled.

図１１は、パルス信号の波形と回路に流れる電流との相関を示す図である。図１１（ａ）はパルス発生器３１から出力されるパルス信号の波形を示し、図１１（ｂ）はフラッシュランプＦＬを含む図８の回路に流れる電流の波形を示す。図１０に示す如きレシピが入力部３３から制御部３に入力されると、図１１（ａ）に示すような波形が波形設定部３２によって設定され、かかる波形のパルス信号がパルス発生器３１から出力される。図１１（ａ）に示すパルス波形においては、第１のフラッシュ光照射に対応する幅１ミリ秒の第１パルスが設定されるとともに、第２のフラッシュ光照射に対応する幅０．９ミリ秒の第２パルスが設定されている。第１パルスと第２パルスとの間の間隔は３ミリ秒である。図１１（ａ）に示すような波形のパルス信号がＩＧＢＴ９６のゲートに印加され、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動が制御されることとなる。具体的には、ＩＧＢＴ９６のゲートに入力されるパルス信号がオンのときにはＩＧＢＴ９６がオン状態となり、パルス信号がオフのときにはＩＧＢＴ９６がオフ状態となる。   FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the waveform of the pulse signal and the current flowing through the circuit. 11A shows the waveform of the pulse signal output from the pulse generator 31, and FIG. 11B shows the waveform of the current flowing in the circuit of FIG. 8 including the flash lamp FL. When a recipe as shown in FIG. 10 is input from the input unit 33 to the control unit 3, a waveform as shown in FIG. 11A is set by the waveform setting unit 32, and a pulse signal having such a waveform is sent from the pulse generator 31. Is output. In the pulse waveform shown in FIG. 11A, a first pulse having a width of 1 millisecond corresponding to the first flash light irradiation is set and a width of 0.9 milliseconds corresponding to the second flash light irradiation. The second pulse is set. The interval between the first pulse and the second pulse is 3 milliseconds. A pulse signal having a waveform as shown in FIG. 11A is applied to the gate of the IGBT 96, and the on / off drive of the IGBT 96 is controlled. Specifically, the IGBT 96 is turned on when the pulse signal input to the gate of the IGBT 96 is on, and the IGBT 96 is turned off when the pulse signal is off.

また、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にオンになるタイミングと同期して制御部３がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１に高電圧（トリガー電圧）を印加する。コンデンサ９３に電荷が蓄積された状態にてＩＧＢＴ９６のゲートに第１パルスが入力され、かつ、それと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されると、フラッシュランプＦＬのガラス管９２内の両端電極間で電流が流れ始め、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て第１のフラッシュ光照射が行われる。そして、１ミリ秒後に第１パルスがオフになると、フラッシュランプＦＬのガラス管９２内に流れる電流値が減少し、一旦フラッシュランプＦＬが完全に消灯する。すなわち、第１のフラッシュ光照射におけるフラッシュランプＦＬの照射時間は、第１パルスのオン時間と同じ１ミリ秒である。   Further, every time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, the control unit 3 controls the trigger circuit 97 in synchronization with the turn-on timing to apply a high voltage (trigger voltage) to the trigger electrode 91. When a first pulse is input to the gate of the IGBT 96 in a state where electric charges are accumulated in the capacitor 93 and a high voltage is applied to the trigger electrode 91 in synchronization therewith, both ends of the flash lamp FL in the glass tube 92 are connected. A current starts to flow between the electrodes, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time, and the first flash light irradiation is performed. When the first pulse is turned off after 1 millisecond, the value of the current flowing in the glass tube 92 of the flash lamp FL decreases, and the flash lamp FL is completely extinguished once. That is, the irradiation time of the flash lamp FL in the first flash light irradiation is 1 millisecond, which is the same as the ON time of the first pulse.

次に、第１パルスがオフとなって３ミリ秒後にＩＧＢＴ９６のゲートに第２パルスが入力され、かつ、それと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されると、ガラス管９２内の両端電極間で再び電流が流れ始め、フラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光照射が行われる。そして、０．９ミリ秒後に第２パルスがオフになると、ガラス管９２内に流れる電流値が減少してフラッシュランプＦＬが再び消灯する。すなわち、第２のフラッシュ光照射におけるフラッシュランプＦＬの照射時間は、第２パルスのオン時間と同じ０．９ミリ秒である。このようにして、フラッシュランプＦＬには図１１（ｂ）に示すような波形の電流が流れ、フラッシュランプＦＬは２回発光する。なお、各パルスに対応する個々の電流波形はコイル９４の定数によって規定される。   Next, 3 ms after the first pulse is turned off, when a second pulse is input to the gate of the IGBT 96 and a high voltage is applied to the trigger electrode 91 in synchronization therewith, both ends in the glass tube 92 are A current starts to flow again between the electrodes, and second flash light irradiation is performed from the flash lamp FL. When the second pulse is turned off after 0.9 milliseconds, the value of the current flowing in the glass tube 92 decreases and the flash lamp FL is turned off again. That is, the irradiation time of the flash lamp FL in the second flash light irradiation is 0.9 milliseconds, which is the same as the ON time of the second pulse. In this way, a current having a waveform as shown in FIG. 11B flows through the flash lamp FL, and the flash lamp FL emits light twice. Each current waveform corresponding to each pulse is defined by a constant of the coil 94.

フラッシュランプＦＬの発光出力は、フラッシュランプＦＬに流れる電流にほぼ比例する。従って、フラッシュランプＦＬの発光出力の出力波形（プロファイル）は図１１（ｂ）に示した電流波形と同じようなパターンとなる。図１１（ｂ）に示すのと同様のフラッシュランプＦＬからの出力波形にて、保持部７のサセプター７４に載置された半導体ウェハーＷにフラッシュ光照射が行われる。   The light emission output of the flash lamp FL is substantially proportional to the current flowing through the flash lamp FL. Therefore, the output waveform (profile) of the light emission output of the flash lamp FL has a pattern similar to the current waveform shown in FIG. The semiconductor wafer W placed on the susceptor 74 of the holding unit 7 is irradiated with flash light with the same output waveform from the flash lamp FL as shown in FIG.

図１２は、図９のフラッシュ加熱近傍（時刻ｔ２前後）を拡大した図である。図１２において、実線にて示すのは半導体ウェハーＷの表面の温度であり、点線にて示すのは半導体ウェハーＷの裏面の温度である。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階では半導体ウェハーＷの全体が均一に加熱されており、表面および裏面の双方が同じ予備加熱温度Ｔ１に昇温されている。そして、時刻ｔ２１にてＩＧＢＴ９６のゲートに第１パルスが入力され、かつ、それと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されると、フラッシュランプＦＬから第１のフラッシュ光照射が行われる。この第１のフラッシュ光照射により半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に１０００℃以上の処理温度Ｔ２（本実施形態では約１２００℃）まで上昇する一方、その瞬間の裏面温度は予備加熱温度Ｔ１からさほどには上昇しない。すなわち、半導体ウェハーＷの表面と裏面とに瞬間的に温度差が発生するのである。   FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of flash heating (around time t2) in FIG. In FIG. 12, the solid line indicates the temperature of the surface of the semiconductor wafer W, and the dotted line indicates the temperature of the back surface of the semiconductor wafer W. At the stage of preheating with the halogen lamp HL, the entire semiconductor wafer W is uniformly heated, and both the front surface and the back surface are heated to the same preheating temperature T1. Then, when the first pulse is input to the gate of the IGBT 96 at time t21 and a high voltage is applied to the trigger electrode 91 in synchronization therewith, the first flash light irradiation is performed from the flash lamp FL. By this first flash light irradiation, the surface temperature of the semiconductor wafer W instantaneously rises to a processing temperature T2 of 1000 ° C. or higher (about 1200 ° C. in the present embodiment), while the back surface temperature at that moment is from the preheating temperature T1. It will not rise that much. That is, a temperature difference is instantaneously generated between the front surface and the back surface of the semiconductor wafer W.

このようなフラッシュ光照射時に生じる半導体ウェハーＷの表面と裏面との温度差は、表面から裏面への熱伝導によって短時間のうちに消滅する。すなわち、瞬間的に昇温した半導体ウェハーＷの表面から裏面に向けて熱伝導が生じ、それによって表面の温度が急速に低下するとともに裏面の温度が若干上昇する。そして、短時間のうちに半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる。例えば、φ３００ｍｍの半導体ウェハーＷ（厚さは０．７７５ｍｍ）であれば、フラッシュ光照射の瞬間から表面温度と裏面温度とが等しくなるまでに要する時間は約１５ミリ秒程度である。   The temperature difference between the front surface and the back surface of the semiconductor wafer W generated during the flash light irradiation disappears in a short time due to heat conduction from the front surface to the back surface. That is, heat conduction occurs from the front surface to the back surface of the semiconductor wafer W whose temperature has been instantaneously increased, whereby the surface temperature rapidly decreases and the back surface temperature slightly increases. And the temperature of the surface of the semiconductor wafer W and the temperature of the back surface become equal within a short time. For example, in the case of a semiconductor wafer W of φ300 mm (thickness is 0.775 mm), the time required for the surface temperature and the back surface temperature to be equal from the moment of flash light irradiation is about 15 milliseconds.

第１実施形態においては、時刻ｔ２１にて第１のフラッシュ光照射が行われた後、半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に、時刻ｔ２２にてＩＧＢＴ９６のゲートに第２パルスが入力され、かつ、それと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されてフラッシュランプＦＬから第２のフラッシュ光照射が行われる。この第２のフラッシュ光照射により半導体ウェハーＷの表面温度は再び瞬間的に処理温度Ｔ２にまで上昇する。そして、第２のフラッシュ光照射の後、再び半導体ウェハーＷの表面から裏面に向けての熱伝導が生じ、時刻ｔ２３に半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる。なお、図９の時刻スケールは秒であるのに対して、図１２の時刻スケールはミリ秒であるため、ｔ２１からｔ２３はいずれも図９ではｔ２に重ねて表示されるものである。   In the first embodiment, after the first flash light irradiation is performed at time t21, before the temperature of the front surface of the semiconductor wafer W becomes equal to the temperature of the back surface, the gate of the IGBT 96 is changed to time t22. Two pulses are input, and a high voltage is applied to the trigger electrode 91 in synchronization therewith, and second flash light irradiation is performed from the flash lamp FL. By this second flash light irradiation, the surface temperature of the semiconductor wafer W instantaneously rises again to the processing temperature T2. Then, after the second flash light irradiation, heat conduction occurs again from the front surface of the semiconductor wafer W to the back surface, and the temperature of the front surface and the back surface of the semiconductor wafer W become equal at time t23. Since the time scale of FIG. 9 is second, the time scale of FIG. 12 is millisecond, and therefore, t21 to t23 are all displayed superimposed on t2 in FIG.

このような２回のフラッシュ光照射により、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。図９に戻り、第２のフラッシュ光照射が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが降温を開始する。また、ハロゲンランプＨＬが消灯するのと同時に、シャッター機構２がシャッター板２１をハロゲン加熱部４とチャンバー６との間の遮光位置に挿入する。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輻射熱が放射され続け、これが半導体ウェハーＷの降温を妨げる。シャッター板２１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に放射される輻射熱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。   Such two flash light irradiations can activate the impurities while suppressing diffusion of the impurities added to the semiconductor wafer W due to heat. Returning to FIG. 9, after the second flash light irradiation is completed, the halogen lamp HL is turned off after a predetermined time has elapsed. As a result, the semiconductor wafer W starts to cool down. At the same time that the halogen lamp HL is extinguished, the shutter mechanism 2 inserts the shutter plate 21 into the light shielding position between the halogen heating unit 4 and the chamber 6. Even if the halogen lamp HL is turned off, the temperature of the filament and the tube wall does not decrease immediately, but radiation heat continues to be radiated from the filament and tube wall that are hot for a while, which prevents the temperature of the semiconductor wafer W from falling. By inserting the shutter plate 21, the radiant heat radiated from the halogen lamp HL immediately after the light is turned off to the heat treatment space 65 is cut off, and the temperature drop rate of the semiconductor wafer W can be increased.

そして、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がサセプター７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプター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、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。   Then, after the temperature of the semiconductor wafer W is lowered to a predetermined temperature or lower, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 is moved horizontally from the retracted position to the transfer operation position again and lifted, whereby the lift pins 12 are moved to the susceptor. The semiconductor wafer W protruding from the upper surface of 74 and subjected to the heat treatment is received from the susceptor 74. Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the lift pins 12 is unloaded by the transfer robot outside the apparatus, and the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 is performed. Is completed.

第１実施形態においては、半導体ウェハーＷに対して１回目のフラッシュ光照射を行って半導体ウェハーＷの表面を加熱した後、その半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に２回目のフラッシュ光照射を行って半導体ウェハーＷの表面を再加熱している。具体的には、フラッシュ光照射の瞬間から表面温度と裏面温度とが等しくなるまでに要する時間は約１５ミリ秒程度であるため、１回目のフラッシュ光照射を行ってから１５ミリ秒以内に２回のフラッシュ光照射を行って半導体ウェハーＷの表面を再加熱している。   In the first embodiment, after the semiconductor wafer W is irradiated with flash light for the first time to heat the surface of the semiconductor wafer W, the temperature of the surface of the semiconductor wafer W and the temperature of the back surface become equal. The surface of the semiconductor wafer W is reheated by performing the second flash light irradiation. Specifically, since the time required for the surface temperature and the back surface temperature to be equal from the moment of flash light irradiation to about 15 milliseconds is about 15 milliseconds, within 2 milliseconds within 15 milliseconds after the first flash light irradiation. The surface of the semiconductor wafer W is reheated by performing flash light irradiation twice.

１回目のフラッシュ光照射を行った後、半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなった後に２回目のフラッシュ光照射を行うと、表面の温度が裏面への熱伝導によって相当に低下してから２回目のフラッシュ光照射を行うこととなるため、２回目のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の到達温度も比較的低いものとならざるを得ない。第１実施形態のように、１回目のフラッシュ光照射を行った後、半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に２回目のフラッシュ光照射を行うようにすれば、半導体ウェハーＷの表面温度が低下する前に２回目のフラッシュ光照射を行うこととなるため、２回目のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の到達温度を上記よりも高くすることができる。   After the first flash light irradiation, when the second flash light irradiation is performed after the surface temperature and the back surface temperature of the semiconductor wafer W become equal, the surface temperature is considerably increased due to heat conduction to the back surface. Since the second flash light irradiation is performed after the decrease, the temperature reached on the surface of the semiconductor wafer W by the second flash light irradiation must be relatively low. As in the first embodiment, after the first flash light irradiation, the second flash light irradiation is performed before the front surface temperature and the back surface temperature of the semiconductor wafer W become equal. Since the second flash light irradiation is performed before the surface temperature of the wafer W decreases, the temperature reached on the surface of the semiconductor wafer W by the second flash light irradiation can be made higher than the above.

その結果、図１０に示したように、２回目のフラッシュ光照射の照射時間を１回目よりも短くしてフラッシュ光照射に消費するエネルギーを少なくしたとしても、２回目のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面到達温度を１回目と同じ処理温度Ｔ２とすることができる。このことは、１回目のフラッシュ光照射によって蓄積している電荷量が減少しているコンデンサ９３から再びフラッシュランプＦＬに電荷を供給して２回目のフラッシュ光照射を行う場合に好適である。   As a result, as shown in FIG. 10, even if the irradiation time of the second flash light irradiation is shorter than the first time to reduce the energy consumed for the flash light irradiation, the semiconductor wafer by the second flash light irradiation is reduced. The surface temperature of W can be set to the same processing temperature T2 as the first time. This is suitable when the second flash light irradiation is performed by supplying the charge to the flash lamp FL again from the capacitor 93 whose charge amount accumulated by the first flash light irradiation has decreased.

第１実施形態においては、２回のフラッシュ光照射を行うようにしていたが、フラッシュ光照射の回数は２回に限定されるものではなく、３回以上であっても良い。例えば、３回のフラッシュ光照射を行う場合には、上記と同様にして２回目のフラッシュ光照射を行った後、半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に３回目のフラッシュ光照射を行う。   In the first embodiment, the flash light irradiation is performed twice. However, the number of flash light irradiations is not limited to two, and may be three or more. For example, in the case where the flash light irradiation is performed three times, after the second flash light irradiation is performed in the same manner as described above, the third time before the surface temperature and the back surface temperature of the semiconductor wafer W become equal. Perform flash light irradiation.

すなわち、ｎ回（ｎは２以上の整数）のフラッシュ光照射を行う場合に、半導体ウェハーＷに対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って半導体ウェハーＷの表面を加熱した後、当該半導体ウェハーＷの表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って半導体ウェハーＷの表面を再加熱するようにフラッシュランプＦＬの発光を制御すれば良い。このようにすれば、ｎ回のフラッシュ光照射を行う場合に、ｉ回目のフラッシュ光照射の後に半導体ウェハーＷの表面温度が低下する前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うこととなり、回数の増加にともなって消費エネルギーが少なくなったとしても各回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の加熱効率を向上させることができる。ｉ回目のフラッシュ光照射と（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射との間隔を上記よりも短くすればｉ回目よりも（ｉ＋１）回目の表面到達温度を高くすることができ、逆に長くすればｉ回目よりも（ｉ＋１）回目の表面到達温度を低くすることができる。なお、１回目のフラッシュ光照射から最後（ｎ回目）のフラッシュ光照射が完了するまでの時間は１秒未満である。   That is, when the flash light irradiation is performed n times (n is an integer of 2 or more), the semiconductor wafer W is irradiated with the flash light irradiation for the i-th time (i is a natural number of (n-1) or less). After the surface of W is heated, a flash lamp is used to reheat the surface of the semiconductor wafer W by performing (i + 1) th flash light irradiation before the surface temperature and the back surface temperature of the semiconductor wafer W become equal. What is necessary is just to control light emission of FL. In this way, when performing the flash light irradiation n times, the (i + 1) th flash light irradiation is performed before the surface temperature of the semiconductor wafer W decreases after the i-th flash light irradiation. Even if the energy consumption decreases with the increase in the temperature, the heating efficiency of the surface of the semiconductor wafer W by each flash light irradiation can be improved. If the interval between the i-th flash light irradiation and the (i + 1) -th flash light irradiation is shorter than the above, the (i + 1) -th surface arrival temperature can be made higher than the i-th time, and vice versa. The surface arrival temperature at the (i + 1) th time can be made lower than the first time. Note that the time from the first flash light irradiation to the completion of the last (n-th) flash light irradiation is less than 1 second.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。また、第２実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても概ね第１実施形態と同様（図９参照）であり、複数回のフラッシュ光照射を行う。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus of the second embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. The processing procedure for the semiconductor wafer W in the second embodiment is also substantially the same as that in the first embodiment (see FIG. 9), and the flash light irradiation is performed a plurality of times.

第１実施形態と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱によって半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時刻ｔ２にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を実行する。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行うに際しては、予めコンデンサ９３に電荷を蓄積した状態にて、制御部３のパルス発生器３１からＩＧＢＴ９６にパルス信号を出力してＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。第２実施形態においては、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動によってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続を断続することにより、フラッシュランプＦＬを３回発光、つまり３回のフラッシュ光照射を行っている。   As in the first embodiment, flash heating is performed by irradiating flash light from the flash lamp FL at a time t2 when a predetermined time has elapsed after the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 by preheating by the halogen lamp HL. Run. When performing flash light irradiation from the flash lamp FL, a pulse signal is output from the pulse generator 31 of the control unit 3 to the IGBT 96 in a state where electric charge is accumulated in the capacitor 93 in advance to drive the IGBT 96 on and off. In the second embodiment, the flash lamp FL emits light three times, that is, flash light irradiation is performed three times by intermittently connecting the capacitor 93 and the flash lamp FL by driving the IGBT 96 on and off.

図１３は、３回のフラッシュ光照射におけるそれぞれのフラッシュランプＦＬの照射時間を１ミリ秒としたときの半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。具体的には、図１０に示すようなレシピにおいて、３回のフラッシュ光照射に対応する３つのステップのオン時間をいずれも１ミリ秒に設定し（オフ時間は４ミリ秒）、そのレシピを入力部３３から制御部３に入力する。これにより、幅１ミリ秒の３つのパルスが順次にＩＧＢＴ９６のゲートに印加され、ＩＧＢＴ９６の１ミリ秒オン状態となることが３回繰り返されることとなる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a change in the surface temperature of the semiconductor wafer W when the irradiation time of each flash lamp FL in three flash light irradiations is set to 1 millisecond. Specifically, in the recipe as shown in FIG. 10, the on time of three steps corresponding to three times of flash light irradiation is set to 1 millisecond (off time is 4 milliseconds), and the recipe is Input from the input unit 33 to the control unit 3. As a result, three pulses having a width of 1 millisecond are sequentially applied to the gate of the IGBT 96, and the IGBT 96 is turned on for 1 millisecond, which is repeated three times.

また、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にそのタイミングと同期して制御部３がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１に高電圧を印加する。その結果、フラッシュランプＦＬが３回発光し、照射時間１ミリ秒のフラッシュ光照射が３回繰り返されることとなる。このような照射時間１ミリ秒のフラッシュ光照射を３回繰り返した場合、図１３に示すように、３回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面到達温度は概ね等しくなる。   Each time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, the control unit 3 controls the trigger circuit 97 in synchronization with the timing to apply a high voltage to the trigger electrode 91. As a result, the flash lamp FL emits light three times, and flash light irradiation with an irradiation time of 1 millisecond is repeated three times. When such flash light irradiation with an irradiation time of 1 millisecond is repeated three times, as shown in FIG. 13, the surface arrival temperatures of the semiconductor wafer W by the three flash light irradiations are approximately equal.

一方、図１４は、３回のフラッシュ光照射におけるそれぞれのフラッシュランプＦＬの照射時間を１．４ミリ秒としたときの半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。上記と同様に、３回のフラッシュ光照射に対応する３つのステップのオン時間をいずれも１．４ミリ秒に設定し（オフ時間は４ミリ秒）、そのレシピを入力部３３から制御部３に入力する。そして、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にそのタイミングと同期して制御部３がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１に高電圧を印加する。その結果、フラッシュランプＦＬが３回発光し、照射時間１．４ミリ秒のフラッシュ光照射が３回繰り返されることとなる。このような照射時間１．４ミリ秒のフラッシュ光照射を３回繰り返した場合、図１４に示すように、１回目のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面到達温度は高くなるものの、２回目以降のフラッシュ光照射による表面到達温度は回数が増えるごとに低くなる。   On the other hand, FIG. 14 is a diagram showing a change in the surface temperature of the semiconductor wafer W when the irradiation time of each flash lamp FL in the three flash light irradiations is 1.4 milliseconds. Similarly to the above, the on time of the three steps corresponding to three flash light irradiations is set to 1.4 milliseconds (off time is 4 milliseconds), and the recipe is transferred from the input unit 33 to the control unit 3. To enter. Each time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, the controller 3 controls the trigger circuit 97 in synchronization with the timing to apply a high voltage to the trigger electrode 91. As a result, the flash lamp FL emits light three times, and flash light irradiation with an irradiation time of 1.4 milliseconds is repeated three times. When such flash light irradiation with an irradiation time of 1.4 milliseconds is repeated three times, the surface arrival temperature of the semiconductor wafer W by the first flash light irradiation becomes high as shown in FIG. The surface temperature reached by flash light irradiation decreases as the number of times increases.

図１３と図１４とを対比すると明らかなように、同じように３回のフラッシュ光照射を行う場合であっても、照射時間が１ミリ秒では半導体ウェハーＷの表面到達温度がほぼ等しくなるのに対して、照射時間が１．４ミリ秒と長くなると表面到達温度が次第に低くなる。照射時間１．４ミリ秒では、１回目のフラッシュ光照射による表面到達温度を２，３回目のフラッシュ光照射では維持することができない。これは、照射時間が長くなるほど１回のフラッシュ光照射による消費エネルギーが多くなり、その分だけコンデンサ９３に蓄えられている電荷が少なくなり、２回目以降のフラッシュ光照射時にフラッシュランプＦＬを流れる電流値が大幅に少なくなるためである。   As is clear from the comparison between FIG. 13 and FIG. 14, even when the flash light irradiation is performed three times in the same manner, the surface arrival temperature of the semiconductor wafer W becomes substantially equal when the irradiation time is 1 millisecond. On the other hand, when the irradiation time is increased to 1.4 milliseconds, the surface arrival temperature gradually decreases. When the irradiation time is 1.4 milliseconds, the surface temperature reached by the first flash light irradiation cannot be maintained by the second and third flash light irradiations. This is because the longer the irradiation time is, the more energy is consumed by one flash light irradiation, and the charge stored in the capacitor 93 is reduced by that amount, and the current flowing through the flash lamp FL during the second and subsequent flash light irradiations. This is because the value is greatly reduced.

本発明者がフラッシュランプＦＬの照射時間とコンデンサ９３に蓄えられている電荷によるエネルギーの消費量との相関について鋭意調査を行った結果、図１５のような結果が得られた。フラッシュランプＦＬの照射時間については、図１０の如きレシピに設定するパルス幅の時間（オン時間）によって変化させている。一方、コンデンサ９３に蓄えられている電荷のエネルギーは、コンデンサ９３の静電容量をＣ、電荷による電圧をＶとしたときにＣＶ2／２として算定される。いずれのパルス幅についても、フラッシュ光照射前の電源ユニット９５による初期の充電電圧は４０００Ｖとしている。そして、設定したパルス幅での１回のフラッシュ光照射が終了した時点でコンデンサ９３に残留している電荷の電圧（残留電圧）と初期の充電電圧との差分から消費したエネルギーを算定し、その消費量を図１５に記載している。 As a result of intensive investigation on the correlation between the irradiation time of the flash lamp FL and the energy consumption due to the charge stored in the capacitor 93, the inventor has obtained the results shown in FIG. The irradiation time of the flash lamp FL is changed depending on the pulse width time (ON time) set in the recipe as shown in FIG. On the other hand, the energy of the charge stored in the capacitor 93 is calculated capacitance of the capacitor 93 C, as CV 2/2 when the voltage due to the charge and the V. For any pulse width, the initial charging voltage by the power supply unit 95 before flash light irradiation is 4000V. Then, the energy consumed is calculated from the difference between the voltage (residual voltage) of the charge remaining in the capacitor 93 and the initial charging voltage at the time when one flash light irradiation with the set pulse width is completed, The consumption is shown in FIG.

図１５に示すように、照射時間（パルス幅時間）が１．０ミリ秒では１回の照射で初期にコンデンサ９３に蓄えられていたエネルギーの２５％が消費されるのに対して、１．４ミリ秒では初期にコンデンサ９３に蓄えられていたエネルギーの４０％が消費される。このため、照射時間１．４ミリ秒にて３回のフラッシュ光照射を行った場合には、特に後段のフラッシュ光照射時にコンデンサ９３に十分なエネルギーが残留しておらず、フラッシュランプＦＬに流れる電流値が大幅に少なくなって発光強度が弱くなり、半導体ウェハーＷの表面到達温度が低くなったものと考えられる。   As shown in FIG. 15, when the irradiation time (pulse width time) is 1.0 millisecond, 25% of the energy initially stored in the capacitor 93 is consumed by one irradiation. In 4 milliseconds, 40% of the energy initially stored in the capacitor 93 is consumed. For this reason, when the flash light irradiation is performed three times with an irradiation time of 1.4 milliseconds, sufficient energy does not remain in the capacitor 93 particularly during the subsequent flash light irradiation, and flows to the flash lamp FL. It is considered that the current value is significantly reduced, the emission intensity is weakened, and the surface temperature of the semiconductor wafer W is lowered.

そこで、第２実施形態においては、ｎ回（ｎは２以上の整数）のフラッシュ光照射を行う場合における各回のフラッシュ光照射で消費するエネルギーＰflashを次の式（１）のように規定している。式（１）において、Ｐinitialは最初のフラッシュ光照射を行う前の初期のコンデンサ９３に蓄えられているエネルギーである（充電ユニット９５による充電直後のエネルギー）。 Therefore, in the second embodiment, the energy P flash consumed in each flash light irradiation when n times (n is an integer of 2 or more) flash light irradiation is defined as the following expression (1). ing. In formula (1), P initial is energy stored in the initial capacitor 93 before the first flash light irradiation (energy immediately after charging by the charging unit 95).

Figure 0005801574
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式（１）によれば、フラッシュ光照射を２回行うのであれば、フラッシュランプＦＬから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーＰflashを、最初のフラッシュ光照射を行う前にコンデンサ９３に蓄えられたエネルギーＰinitialの１／３以下とする。また、フラッシュ光照射を３回行うのであれば、フラッシュランプＦＬから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーＰflashを、最初のフラッシュ光照射を行う前にコンデンサ９３に蓄えられたエネルギーＰinitialの１／４以下とする。要するに、フラッシュ光照射をｎ回（ｎは２以上の整数）行うのであれば、フラッシュランプＦＬから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーＰflashを、最初のフラッシュ光照射を行う前にコンデンサ９３に蓄えられたエネルギーＰinitialの１／（ｎ＋１）以下とするのである。なお、１回目のフラッシュ光照射から最後（ｎ回目）のフラッシュ光照射が完了するまでの時間は１秒未満である。 According to the equation (1), if the flash light irradiation is performed twice, the energy P flash consumed when performing the flash light irradiation from the flash lamp FL once is used before the first flash light irradiation. The energy P initial stored in 93 is 1/3 or less. Further, if the flash light irradiation is performed three times, the energy P flash consumed when one flash light irradiation is performed from the flash lamp FL is the energy stored in the capacitor 93 before the first flash light irradiation is performed. It is set to 1/4 or less of P initial . In short, if flash light irradiation is performed n times (n is an integer of 2 or more), the energy P flash consumed when performing flash light irradiation from the flash lamp FL once is before the first flash light irradiation. The energy P initial stored in the capacitor 93 is 1 / (n + 1) or less. Note that the time from the first flash light irradiation to the completion of the last (n-th) flash light irradiation is less than 1 second.

１回のフラッシュ光照射で消費するエネルギーＰflashは図１５の表に基づいてパルス幅の時間をレシピに設定することによって調整することができる。例えば、１回の消費エネルギーＰflashを初期のエネルギーＰinitialの１／３以下とするのであれば、パルス幅の時間を１．２ミリ秒以下とすれば良い。また、１回の消費エネルギーＰflashを初期のエネルギーＰinitialの１／４以下とするのであれば、パルス幅の時間を１．０ミリ秒以下とすれば良い。このようなパルス幅を設定したレシピを入力部３３から制御部３に入力することにより、当該パルス幅を有するパルスがＩＧＢＴ９６のゲートに入力され、そのパルス幅の時間だけＩＧＢＴ９６がオン状態となってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続を断続する。 The energy P flash consumed by one flash light irradiation can be adjusted by setting the pulse width time in the recipe based on the table of FIG. For example, if the one-time consumption energy P flash is set to 1/3 or less of the initial energy P initial , the pulse width time may be set to 1.2 milliseconds or less. Further, if the energy consumption P flash of one time is set to ¼ or less of the initial energy P initial , the pulse width time may be set to 1.0 milliseconds or less. By inputting a recipe having such a pulse width from the input unit 33 to the control unit 3, a pulse having the pulse width is input to the gate of the IGBT 96, and the IGBT 96 is turned on only for the duration of the pulse width. The connection between the capacitor 93 and the flash lamp FL is interrupted.

このようにすれば、ｎ回のフラッシュ光照射を行う際に、各回のフラッシュ光照射に必要な最低限のエネルギーを確保することができ、ｎ回のフラッシュ光照射の全体にわたって各回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の加熱効率を向上させることができる。   In this way, when performing flash light irradiation n times, the minimum energy required for each flash light irradiation can be ensured, and each flash light irradiation is performed over the entire n flash light irradiations. The heating efficiency of the surface of the semiconductor wafer W can be improved.

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。また、第３実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても概ね第１実施形態と同様（図９参照）であり、複数回のフラッシュ光照射を行う。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus of the third embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the semiconductor wafer W in the third embodiment is also substantially the same as that in the first embodiment (see FIG. 9), and the flash light irradiation is performed a plurality of times.

第１実施形態と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱によって半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時刻ｔ２にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を実行する。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行うに際しては、予めコンデンサ９３に電荷を蓄積した状態にて、制御部３のパルス発生器３１からＩＧＢＴ９６にパルス信号を出力してＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。第３実施形態においては、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動によってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続を断続することにより、フラッシュランプＦＬを３回発光、つまり３回のフラッシュ光照射を行っている。   As in the first embodiment, flash heating is performed by irradiating flash light from the flash lamp FL at a time t2 when a predetermined time has elapsed after the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 by preheating by the halogen lamp HL. Run. When performing flash light irradiation from the flash lamp FL, a pulse signal is output from the pulse generator 31 of the control unit 3 to the IGBT 96 in a state where electric charge is accumulated in the capacitor 93 in advance to drive the IGBT 96 on and off. In the third embodiment, the flash lamp FL emits light three times, that is, flash light irradiation is performed three times by intermittently connecting the capacitor 93 and the flash lamp FL by ON / OFF driving of the IGBT 96.

図１６は、第３実施形態にて用いるレシピの一例を示す図である。第３実施形態の例では、３回のフラッシュ光照射に対応する３つのステップが設定されており、第１ステップでは１．１５ミリ秒（＝１１５０マイクロ秒）のオン時間と４ミリ秒のオフ時間が設定され、第２ステップでは１．２ミリ秒のオン時間と４ミリ秒のオフ時間が設定され、さらに第３ステップでは１．４ミリ秒のオン時間が設定されている。なお、最終段の第３ステップにオフ時間が設定されていないのは、上記図１０の例と同じく、特段にオフ時間を設定する必要がないためである。   FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a recipe used in the third embodiment. In the example of the third embodiment, three steps corresponding to three times of flash light irradiation are set. In the first step, an on time of 1.15 milliseconds (= 1150 microseconds) and an off time of 4 milliseconds are set. In the second step, an on time of 1.2 milliseconds and an off time of 4 milliseconds are set, and in the third step, an on time of 1.4 milliseconds is set. The reason why the off time is not set in the third step of the final stage is that it is not necessary to set the off time specially as in the example of FIG.

図１６に示すようなパラメータを記述したレシピをオペレータが入力部３３から制御部３に入力すると、それに従って制御部３の波形設定部３２はオンオフを繰り返すパルス波形を設定する。そして、波形設定部３２によって設定されたパルス波形に従ってパルス発生器３１がパルス信号をＩＧＢＴ９６のゲートに出力し、ＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。また、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にそのタイミングと同期して制御部３がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１に高電圧を印加する。その結果、オンオフ駆動されるＩＧＢＴ９６によってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続が断続され、フラッシュランプＦＬの発光が制御される。   When the operator inputs a recipe describing parameters as shown in FIG. 16 from the input unit 33 to the control unit 3, the waveform setting unit 32 of the control unit 3 sets a pulse waveform that repeats ON / OFF accordingly. Then, the pulse generator 31 outputs a pulse signal to the gate of the IGBT 96 according to the pulse waveform set by the waveform setting unit 32, and drives the IGBT 96 on and off. Each time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, the control unit 3 controls the trigger circuit 97 in synchronization with the timing to apply a high voltage to the trigger electrode 91. As a result, the connection between the capacitor 93 and the flash lamp FL is interrupted by the IGBT 96 driven on and off, and the light emission of the flash lamp FL is controlled.

第３実施形態においては３回のフラッシュ光照射が行われ、それぞれにおけるフラッシュランプＦＬの照射時間は各ステップのオン時間と同じである。図１６に示すように、第３実施形態では、１回目のフラッシュ光照射の照射時間（１．１５ミリ秒）よりも２回目のフラッシュ光照射の照射時間（１．２ミリ秒）の方が長い。また、２回目のフラッシュ光照射の照射時間（１．２ミリ秒）よりも３回目のフラッシュ光照射の照射時間（１．４ミリ秒）の方が長い。   In the third embodiment, the flash light irradiation is performed three times, and the irradiation time of the flash lamp FL in each is the same as the ON time of each step. As shown in FIG. 16, in the third embodiment, the irradiation time of the second flash light irradiation (1.2 milliseconds) is longer than the irradiation time of the first flash light irradiation (1.15 milliseconds). long. The irradiation time of the third flash light irradiation (1.4 milliseconds) is longer than the irradiation time of the second flash light irradiation (1.2 milliseconds).

図１７は、第３実施形態における半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。図１６に示すレシピに基づいて生成されたパルス信号によってＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動し、後段ほど照射時間が長くなるようにフラッシュランプＦＬの発光を制御することにより、図１７に示すように、３回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面到達温度を概ね等しくすることができる。これは、複数回のフラッシュ光照射における後段ほど照射時間（オン時間）を長くすることにより、前段で消費されて減少したコンデンサ９３に残留しているエネルギーより多く取り出すことができるため、２回目以降のフラッシュ光照射であっても必要な最低限のエネルギーを確保することができ、その結果各回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の加熱効率を向上させることができたためである。   FIG. 17 is a diagram showing a change in the surface temperature of the semiconductor wafer W in the third embodiment. The IGBT 96 is turned on and off by a pulse signal generated based on the recipe shown in FIG. 16, and the light emission of the flash lamp FL is controlled so that the irradiation time becomes longer in the subsequent stage. The surface arrival temperature of the semiconductor wafer W by flash light irradiation can be made substantially equal. This is because, by increasing the irradiation time (on time) in the later stage in the multiple times of flash light irradiation, it is possible to extract more energy remaining in the capacitor 93 that has been consumed and decreased in the previous stage. This is because the necessary minimum energy can be ensured even with the flash light irradiation, and as a result, the heating efficiency of the surface of the semiconductor wafer W by each flash light irradiation can be improved.

このように、第３実施形態においては、ｎ回（ｎは２以上の整数）のフラッシュ光照射を行う場合に、半導体ウェハーＷに対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を照射時間ｔiにて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔiよりも長い照射時間ｔ(i+1)にて行うようにフラッシュランプＦＬの発光を制御している。これにより、ｎ回のフラッシュ光照射の後段ほど照射時間が長くなり、前段で消費されて減少したコンデンサ９３の残留エネルギーをより多く取り出して各回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の加熱効率を向上させることができる。なお、１回目のフラッシュ光照射から最後（ｎ回目）のフラッシュ光照射が完了するまでの時間は１秒未満である。 As described above, in the third embodiment, when the flash light irradiation is performed n times (n is an integer of 2 or more), the i-th time (i is a natural number of (n−1) or less) with respect to the semiconductor wafer W. after by flash irradiation irradiation time t i of, (i + 1) th flash light irradiation by controlling the light emission of the flash lamp FL to perform at longer irradiation time than t i t (i + 1) of ing. As a result, the irradiation time becomes longer as the latter stage of the flash light irradiation n times, and the residual energy of the capacitor 93 consumed and reduced in the previous stage is taken out more, and the heating efficiency of the surface of the semiconductor wafer W by each flash light irradiation is increased. Can be improved. Note that the time from the first flash light irradiation to the completion of the last (n-th) flash light irradiation is less than 1 second.

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。また、第４実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順についても概ね第１実施形態と同様（図９参照）であり、複数回（第４実施形態では少なくとも３回以上）のフラッシュ光照射を行う。 <Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus of the fourth embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. The processing procedure for the semiconductor wafer W in the fourth embodiment is also substantially the same as that in the first embodiment (see FIG. 9), and the flash light irradiation is performed a plurality of times (at least three times in the fourth embodiment).

第１実施形態と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱によって半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時刻ｔ２にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を実行する。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行うに際しては、予めコンデンサ９３に電荷を蓄積した状態にて、制御部３のパルス発生器３１からＩＧＢＴ９６にパルス信号を出力してＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。第４実施形態においては、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動によってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続を断続することにより、フラッシュランプＦＬを３回発光、つまり３回のフラッシュ光照射を行っている。   As in the first embodiment, flash heating is performed by irradiating flash light from the flash lamp FL at a time t2 when a predetermined time has elapsed after the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 by preheating by the halogen lamp HL. Run. When performing flash light irradiation from the flash lamp FL, a pulse signal is output from the pulse generator 31 of the control unit 3 to the IGBT 96 in a state where electric charge is accumulated in the capacitor 93 in advance to drive the IGBT 96 on and off. In the fourth embodiment, the flash lamp FL emits light three times, that is, flash light irradiation is performed three times by intermittently connecting the capacitor 93 and the flash lamp FL by ON / OFF driving of the IGBT 96.

図１８は、第４実施形態にて用いるレシピの一例を示す図である。第４実施形態の例では、３回のフラッシュ光照射に対応する３つのステップが設定されており、第１ステップでは１．２ミリ秒（＝１２００マイクロ秒）のオン時間と４ミリ秒のオフ時間が設定され、第２ステップでは１．２ミリ秒のオン時間と１．５ミリ秒のオフ時間が設定され、さらに第３ステップでは１．２ミリ秒のオン時間が設定されている。なお、最終段の第３ステップにオフ時間が設定されていないのは、上記図１０の例と同じく、特段にオフ時間を設定する必要がないためである。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a recipe used in the fourth embodiment. In the example of the fourth embodiment, three steps corresponding to three times of flash light irradiation are set. In the first step, an on time of 1.2 milliseconds (= 1200 microseconds) and an off time of 4 milliseconds are set. In the second step, an on time of 1.2 milliseconds and an off time of 1.5 milliseconds are set, and in the third step, an on time of 1.2 milliseconds is set. The reason why the off time is not set in the third step of the final stage is that it is not necessary to set the off time specially as in the example of FIG.

図１８に示すようなパラメータを記述したレシピをオペレータが入力部３３から制御部３に入力すると、それに従って制御部３の波形設定部３２はオンオフを繰り返すパルス波形を設定する。そして、波形設定部３２によって設定されたパルス波形に従ってパルス発生器３１がパルス信号をＩＧＢＴ９６のゲートに出力し、ＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。また、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にそのタイミングと同期して制御部３がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１に高電圧を印加する。その結果、オンオフ駆動されるＩＧＢＴ９６によってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとの接続が断続され、フラッシュランプＦＬの発光が制御される。すなわち、コンデンサ９３に蓄積された電荷をフラッシュランプＦＬで放電させることによって半導体ウェハーＷに対して１回目のフラッシュ光照射を行った後、コンデンサ９３に残留している電荷をフラッシュランプＦＬで放電させることによって２回目のフラッシュ光照射を行い、その後コンデンサ９３に残留している電荷をフラッシュランプＦＬでさらに放電させることによって３回目のフラッシュ光照射を行う。   When the operator inputs a recipe describing parameters as shown in FIG. 18 from the input unit 33 to the control unit 3, the waveform setting unit 32 of the control unit 3 sets a pulse waveform that repeats ON / OFF accordingly. Then, the pulse generator 31 outputs a pulse signal to the gate of the IGBT 96 according to the pulse waveform set by the waveform setting unit 32, and drives the IGBT 96 on and off. Each time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, the control unit 3 controls the trigger circuit 97 in synchronization with the timing to apply a high voltage to the trigger electrode 91. As a result, the connection between the capacitor 93 and the flash lamp FL is interrupted by the IGBT 96 driven on and off, and the light emission of the flash lamp FL is controlled. That is, after the first flash light irradiation is performed on the semiconductor wafer W by discharging the charge accumulated in the capacitor 93 with the flash lamp FL, the charge remaining in the capacitor 93 is discharged with the flash lamp FL. Thus, the second flash light irradiation is performed, and then the third flash light irradiation is performed by further discharging the charge remaining in the capacitor 93 with the flash lamp FL.

このようにして第４実施形態では３回のフラッシュ光照射が行われ、それぞれにおけるフラッシュランプＦＬの照射時間は各ステップのオン時間と同じである。また、１回目のフラッシュ光照射と２回目のフラッシュ光照射との間の間隔（非照射時間）は第１ステップのオフ時間と同じであり、２回目のフラッシュ光照射と３回目のフラッシュ光照射との間の非照射時間は第２ステップのオフ時間と同じである。図１８に示すように、第４実施形態では、３回のフラッシュ光照射の照射時間は互いに等しく１．２ミリ秒であり、１回目のフラッシュ光照射と２回目のフラッシュ光照射との間の非照射時間（４ミリ秒）よりも、２回目のフラッシュ光照射と３回目のフラッシュ光照射との間の非照射時間（１．５ミリ秒）の方が短い。   In this way, in the fourth embodiment, the flash light irradiation is performed three times, and the irradiation time of the flash lamp FL in each is the same as the on time of each step. In addition, the interval (non-irradiation time) between the first flash light irradiation and the second flash light irradiation is the same as the off time of the first step, and the second flash light irradiation and the third flash light irradiation. The non-irradiation time between and is the same as the off time of the second step. As shown in FIG. 18, in the fourth embodiment, the irradiation times of the three flash light irradiations are equal to each other and are 1.2 milliseconds, and between the first flash light irradiation and the second flash light irradiation. The non-irradiation time (1.5 milliseconds) between the second flash light irradiation and the third flash light irradiation is shorter than the non-irradiation time (4 milliseconds).

図１９は、第４実施形態における半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。図１８に示すレシピに基づいて生成されたパルス信号によってＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動し、後段ほど非照射時間が短くなるようにフラッシュランプＦＬの発光を制御することにより、図１９に示すように、３回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面到達温度を概ね等しくすることができる。これは、複数回のフラッシュ光照射における後段ほど非照射時間（オフ時間）を短くすることにより、フラッシュ光照射後に半導体ウェハーＷの表面温度が低下する前に次のフラッシュ光照射を行うことができるため、後段ほどコンデンサ９３に残留しているエネルギーが少なくなったとしても各回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の加熱効率を向上させることができたためである。   FIG. 19 is a diagram showing a change in the surface temperature of the semiconductor wafer W in the fourth embodiment. As shown in FIG. 19, the IGBT 96 is driven on and off by the pulse signal generated based on the recipe shown in FIG. 18, and the emission of the flash lamp FL is controlled so that the non-irradiation time becomes shorter in the subsequent stage. The surface arrival temperature of the semiconductor wafer W by the flash light irradiation can be made substantially equal. This is because the non-irradiation time (off time) is shortened as the latter stage in the multiple times of flash light irradiation, so that the next flash light irradiation can be performed before the surface temperature of the semiconductor wafer W decreases after the flash light irradiation. This is because the heating efficiency of the surface of the semiconductor wafer W by each flash light irradiation can be improved even if the energy remaining in the capacitor 93 decreases in the later stage.

このように、第４実施形態においては、ｎ回（ｎは３以上の整数）のフラッシュ光照射を行う場合に、半導体ウェハーＷに対してｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短くなるようにフラッシュランプＦＬの発光を制御している。これにより、ｎ回のフラッシュ光照射の後段ほど照射間隔（非照射時間）が短くなり、フラッシュ光照射後に半導体ウェハーＷの表面温度が低下する前に次のフラッシュ光照射を行うことができるため、各回のフラッシュ光照射による半導体ウェハーＷの表面の加熱効率を向上させることができる。なお、１回目のフラッシュ光照射から最後（ｎ回目）のフラッシュ光照射が完了するまでの時間は１秒未満である。   As described above, in the fourth embodiment, when the flash light irradiation is performed n times (n is an integer of 3 or more), the i-th time (i is a natural number of (n−2) or less) with respect to the semiconductor wafer W. From the non-irradiation time until the (i + 1) th flash light irradiation is performed after the flashlight irradiation is performed until the (i + 1) th flashlight irradiation is performed after the (i + 1) th flashlight irradiation. The light emission of the flash lamp FL is controlled so that the non-irradiation time is shorter. Thereby, since the irradiation interval (non-irradiation time) becomes shorter as the latter stage of the flash light irradiation n times, the next flash light irradiation can be performed before the surface temperature of the semiconductor wafer W is lowered after the flash light irradiation. The heating efficiency of the surface of the semiconductor wafer W by each flash light irradiation can be improved. Note that the time from the first flash light irradiation to the completion of the last (n-th) flash light irradiation is less than 1 second.

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にそのタイミングと同期してトリガー電極９１に高電圧を印加するようにしていたが、これに限定されるものではなく、最初にパルス信号がオンになるときのみトリガー電極９１に高電圧を印加するようにしても良い。このようにする場合、フラッシュ光照射の間に小刻みにＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動させて小さなフラッシュを繰り返し発生させることにより、フラッシュランプＦＬに弱い電流を流し続けるようにしておいた方が、次のフラッシュ光照射時にフラッシュランプＦＬを確実に発光させることができる。もっとも、フラッシュ光照射の間隔（非照射時間）が１０ミリ秒以内程度であれば、微弱電流を流し続けなくても次にＩＧＢＴ９６がオン状態となってコンデンサ９３とフラッシュランプＦＬとを接続するだけでフラッシュランプＦＬを再発光させることが可能な場合もある。 <Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, each time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, a high voltage is applied to the trigger electrode 91 in synchronization with the timing, but the present invention is not limited to this. Instead, the high voltage may be applied to the trigger electrode 91 only when the pulse signal is first turned on. In this case, it is more effective to continue the flow of a weak current to the flash lamp FL by repeatedly turning on and off the IGBT 96 during flash light irradiation to repeatedly generate a small flash. The flash lamp FL can emit light reliably during irradiation. However, if the flash light irradiation interval (non-irradiation time) is about 10 milliseconds or less, the IGBT 96 is turned on next and the capacitor 93 and the flash lamp FL are simply connected even if the weak current does not continue to flow. In some cases, the flash lamp FL can be re-emitted.

また、パルス発生器３１から出力するパルス信号がオンになる毎にトリガー電極９１に高電圧を印加する場合には、フラッシュランプＦＬの放電を確実なものとすべくパルス信号がオンになってから所定時間後にトリガー電圧を印加するようにしても良い。このようにした場合、フラッシュランプＦＬの照射時間は、トリガー電極９１に高電圧が印加されてからパルス信号がオフとなるまでの時間となり、上記実施形態（照射時間＝パルス幅の時間）とは異なる。また、フラッシュランプＦＬの照射間隔（非照射時間）はパルス信号がオフとなってから次のパルスに対応するトリガー電圧が印加されるまでの時間となる。すなわち、レシピ上でのオン時間、オフ時間と実際のフラッシュランプＦＬの照射時間、非照射時間とが一致しなくなる。このため、レシピで設定するオン時間をトリガー電極９１にトリガー電圧が印加されてからパルス信号がオフとなるまでの時間とし、オフ時間をパルス信号がオフとなってから次のパルスに対応するトリガー電圧が印加されるまでの時間とした方がオペレータの操作性が向上する。   Further, when a high voltage is applied to the trigger electrode 91 each time the pulse signal output from the pulse generator 31 is turned on, the pulse signal is turned on to ensure the discharge of the flash lamp FL. The trigger voltage may be applied after a predetermined time. In this case, the irradiation time of the flash lamp FL is the time from when a high voltage is applied to the trigger electrode 91 until the pulse signal is turned off. What is the above embodiment (irradiation time = pulse width time)? Different. The irradiation interval (non-irradiation time) of the flash lamp FL is the time from when the pulse signal is turned off until the trigger voltage corresponding to the next pulse is applied. That is, the on time and off time on the recipe do not coincide with the actual irradiation time and non-irradiation time of the flash lamp FL. Therefore, the on time set in the recipe is the time from when the trigger voltage is applied to the trigger electrode 91 until the pulse signal is turned off, and the off time is the trigger corresponding to the next pulse after the pulse signal is turned off. The operability of the operator is improved by setting the time until the voltage is applied.

また、パルス信号の波形の設定は、入力部３３から逐一パルス幅等のパラメータを入力することに限定されるものではなく、例えば、オペレータが入力部３３から波形を直接グラフィカルに入力するようにしても良いし、以前に設定されて磁気ディスク等の記憶部に記憶されていた波形を読み出すようにしても良いし、或いは熱処理装置１の外部からダウンロードするようにしても良い。   The setting of the waveform of the pulse signal is not limited to inputting parameters such as the pulse width one by one from the input unit 33. For example, the operator directly inputs the waveform graphically from the input unit 33. Alternatively, the waveform previously set and stored in the storage unit such as a magnetic disk may be read, or may be downloaded from the outside of the heat treatment apparatus 1.

また、上記各実施形態においては、スイッチング素子としてＩＧＢＴ９６を用いていたが、これに代えてゲートに入力された信号レベルに応じて回路をオンオフできる他のトランジスタを用いるようにしても良い。もっとも、フラッシュランプＦＬの発光には相当に大きな電力が消費されるため、大電力の取り扱いに適したＩＧＢＴやＧＴＯ(Gate Turn Off)サイリスタをスイッチング素子として採用するのが好ましい。   In each of the above embodiments, the IGBT 96 is used as the switching element. However, instead of this, another transistor that can turn on and off the circuit according to the signal level input to the gate may be used. However, since a considerable amount of power is consumed for the light emission of the flash lamp FL, it is preferable to employ an IGBT or a GTO (Gate Turn Off) thyristor suitable for handling high power as the switching element.

また、上記各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。   In each of the above embodiments, the flash heating unit 5 is provided with 30 flash lamps FL. However, the present invention is not limited to this, and the number of flash lamps FL may be an arbitrary number. it can. The flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp. Further, the number of halogen lamps HL provided in the halogen heating unit 4 is not limited to 40, and may be an arbitrary number.

また、上記各実施形態においては、ハロゲンランプＨＬからのハロゲン光照射によって半導体ウェハーＷを予備加熱するようにしていたが、予備加熱の手法はこれに限定されるものではなく、ホットプレートに載置することによって半導体ウェハーＷを予備加熱するようにしても良い。   In each of the above embodiments, the semiconductor wafer W is preheated by irradiation with halogen light from the halogen lamp HL. However, the preheating method is not limited to this and is placed on a hot plate. By doing so, the semiconductor wafer W may be preheated.

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、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。   The substrate to be processed by the heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a glass substrate or a solar cell substrate used for a flat panel display such as a liquid crystal display device. Further, the technique according to the present invention may be applied to bonding of metal and silicon or crystallization of polysilicon.

１ 熱処理装置
２ シャッター機構
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 シャッター板
２２ スライド駆動機構
３１ パルス発生器
３２ 波形設定部
３３ 入力部
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
７４ サセプター
９１ トリガー電極
９２ ガラス管
９３ コンデンサ
９４ コイル
９６ ＩＧＢＴ
９７ トリガー回路
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 2 Shutter mechanism 3 Control part 4 Halogen heating part 5 Flash heating part 6 Chamber 7 Holding part 10 Transfer mechanism 21 Shutter plate 22 Slide drive mechanism 31 Pulse generator 32 Waveform setting part 33 Input part 61 Chamber side part 62 Recessed part 63 Upper chamber window 64 Lower chamber window 65 Heat treatment space 74 Susceptor 91 Trigger electrode 92 Glass tube 93 Capacitor 94 Coil 96 IGBT
97 Trigger circuit FL Flash lamp HL Halogen lamp W Semiconductor wafer

Claims (8)

基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは２以上の整数）照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱し、
コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによってｉ回目のフラッシュ光照射を行うとともに、
前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行い、
前記フラッシュランプから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーを、最初のフラッシュ光照射を行う前に前記コンデンサに蓄えられたエネルギーを（ｎ＋１）で除した値以下とすることを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 2 or more),
After the surface of the substrate is heated by irradiating the substrate with the flash light irradiation for the i-th time (i is a natural number equal to or less than (n−1)), the temperature of the surface of the substrate is equal to the temperature of the back surface. (I + 1) The surface of the substrate is reheated by performing flash light irradiation for the first time ,
While performing the i-th flash light irradiation by discharging the electric charge accumulated in the capacitor with a flash lamp,
(I + 1) th flash light irradiation is performed by discharging the electric charge remaining in the capacitor with the flash lamp,
The energy consumed when performing one flash light irradiation from the flash lamp is set to be equal to or less than the value obtained by dividing the energy stored in the capacitor before the first flash light irradiation by (n + 1). Heat treatment method. 基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは３以上の整数）照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱し、
コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによってｉ回目のフラッシュ光照射を行うとともに、
前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行い、
コンデンサに蓄積された電荷をフラッシュランプで放電させることによって基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってから前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプで放電させることによって（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってから前記コンデンサに残留している電荷を前記フラッシュランプでさらに放電させることによって（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短いことを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 3 or more),
After the surface of the substrate is heated by irradiating the substrate with the flash light irradiation for the i-th time (i is a natural number equal to or less than (n−1)), the temperature of the surface of the substrate is equal to the temperature of the back surface. (I + 1) The surface of the substrate is reheated by performing flash light irradiation for the first time,
While performing the i-th flash light irradiation by discharging the electric charge accumulated in the capacitor with a flash lamp,
There rows (i + 1) th of the flash light irradiation by discharging the charges remaining in the capacitor in the flash lamp,
By discharging the charge accumulated in the capacitor with a flash lamp, the substrate is irradiated with the flash light for the i-th time (i is a natural number of (n-2) or less), and the charge remaining in the capacitor is The electric charge remaining in the capacitor after the (i + 1) th flash light irradiation is discharged by the flashlamp from the (i + 1) th flashlight irradiation by discharging with the flashlamp. Further, the non-irradiation time until the (i + 2) -th flash light irradiation is performed by further discharging is shorter . 請求項１または請求項２に記載の熱処理方法において、
基板に対してｉ回目のフラッシュ光照射を照射時間ｔ ｉ にて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔ ｉ よりも長い照射時間ｔ （ｉ＋１） にて行うことを特徴とする熱処理方法。 In the heat processing method of Claim 1 or Claim 2 ,
After performing the i-th flash light irradiation on the substrate at the irradiation time t i , the (i + 1) th flash light irradiation is performed at an irradiation time t (i + 1) longer than t i. Method. 基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは２以上の整数）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、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に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にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記フラッシュランプが発光するための電荷を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサと前記フラッシュランプとの接続を断続して前記フラッシュランプの発光を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、前記フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱するように前記フラッシュランプの発光を制御するとともに、前記フラッシュランプから１回のフラッシュ光照射を行うときに消費するエネルギーが最初のフラッシュ光照射を行う前に前記コンデンサに蓄えられたエネルギーを（ｎ＋１）で除した値以下となるように前記コンデンサと前記フラッシュランプとの接続を断続することを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 2 or more),
A chamber for housing the substrate;
Holding means for holding the substrate in the chamber;
A flash lamp for irradiating flash light onto the substrate held by the holding means;
A capacitor for accumulating electric charge for the flash lamp to emit light;
Light emission control means for controlling the light emission of the flash lamp by intermittently connecting the capacitor and the flash lamp;
With
The light emission control means performs the i-th (i is a natural number equal to or less than (n-1)) flash light irradiation from the flash lamp to heat the surface of the substrate, and then the surface temperature and the back surface temperature of the substrate. When the flash lamp is controlled so that the surface of the substrate is reheated by performing (i + 1) -th flash light irradiation before and the flash lamp is equal, and one flash light irradiation is performed from the flash lamp. The capacitor and the flash lamp are intermittently connected so that the energy consumed by the capacitor is equal to or less than the value obtained by dividing the energy stored in the capacitor by (n + 1) before the first flash light irradiation. Heat treatment equipment . 基板に対してフラッシュ光をｎ回（ｎは３以上の整数）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、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に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にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記フラッシュランプが発光するための電荷を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサと前記フラッシュランプとの接続を断続して前記フラッシュランプの発光を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、前記フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を加熱した後、前記基板の表面の温度と裏面の温度とが等しくなる前に（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行って前記基板の表面を再加熱するように前記フラッシュランプの発光を制御するとともに、前記フラッシュランプからｉ回目（ｉは（ｎ−２）以下の自然数）のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間よりも、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射を行ってから（ｉ＋２）回目のフラッシュ光照射を行うまでの非照射時間の方が短くなるように前記フラッシュランプの発光を制御することを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light n times (n is an integer of 3 or more),
A chamber for housing the substrate;
Holding means for holding the substrate in the chamber;
A flash lamp for irradiating flash light onto the substrate held by the holding means;
A capacitor for accumulating electric charge for the flash lamp to emit light;
Light emission control means for controlling the light emission of the flash lamp by intermittently connecting the capacitor and the flash lamp;
With
The light emission control means performs the i-th (i is a natural number equal to or less than (n-1)) flash light irradiation from the flash lamp to heat the surface of the substrate, and then the surface temperature and the back surface temperature of the substrate. The flash lamp is controlled so that the surface of the substrate is reheated by performing (i + 1) -th flash light irradiation before and become equal to each other, and the i-th (i is (n-2) ) (I + 2) times of flash light after (i + 1) times of flash light irradiation after the non-irradiation time from when the following natural number) flash light irradiation is performed until (i + 1) time of flash light irradiation. A heat treatment apparatus that controls light emission of the flash lamp so that a non-irradiation time until irradiation is shorter . 請求項４または請求項５に記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、基板に対してｉ回目（ｉは（ｎ−１）以下の自然数）のフラッシュ光照射を照射時間ｔ ｉ にて行った後、（ｉ＋１）回目のフラッシュ光照射をｔ ｉ よりも長い照射時間ｔ （ｉ＋１） にて行うように前記フラッシュランプの発光を制御することを特徴とする熱処理装置。 In the heat treatment apparatus according to claim 4 or 5,
The light emission control means performs the i-th (i is a natural number equal to or less than (n−1)) flash light irradiation on the substrate for the irradiation time t i, and then performs the (i + 1) -th flash light irradiation t i. A heat treatment apparatus that controls light emission of the flash lamp so as to be performed at a longer irradiation time t (i + 1) . 請求項４から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、前記フラッシュランプ、前記コンデンサおよびコイルと直列に接続されたスイッチング素子を備えることを特徴とする熱処理装置。 In the heat treatment apparatus according to any one of claims 4 to 6 ,
The light-emission control means includes a switching element connected in series with the flash lamp, the capacitor, and a coil . 請求項７記載の熱処理装置において、
前記スイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 7 , wherein
The heat treatment apparatus , wherein the switching element is an insulated gate bipolar transistor .
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