JP7436253B2 - 熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）を可燃性ガスおよび支燃性ガスの雰囲気中にて加熱する熱処理方法および熱処理装置に関する。
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱する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、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。
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。
このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、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。
フラッシュランプアニール装置において、様々なガス雰囲気中にて加熱処理を行うことも試みられている。例えば、高誘電率膜（High-k膜）を形成した半導体ウェハーにアンモニア雰囲気中にてフラッシュ光を照射して高誘電率膜を窒化することが行われている。また、シリコンの半導体ウェハーに酸素雰囲気中にてフラッシュ光を照射して酸化膜を形成することも行われている。さらには、酸素雰囲気中で酸化処理を行ってからアンモニア雰囲気中で窒化処理を連続して行う、或いはアンモニア雰囲気中で窒化処理を行ってから酸素雰囲気中で酸化処理を連続して行うこともある。
ところが、アンモニアは可燃性ガスであり、酸素は支燃性ガス（助燃性ガス）である。よって、酸化処理と窒化処理とを連続して行う際に、装置内にて可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合することは危険である。このため、例えば特許文献１には、装置内に残留する可燃性ガスと支燃性ガスとを個別に排気してそれらが混合して反応するのを防止する技術が開示されている。
特開２００３－３１５０７号公報
しかしながら、可燃性ガスと支燃性ガスとを個別に排気したとしても排気部の下流側ではそれらが混合するおそれがある。すなわち、例えば可燃性ガスを排気した直後に支燃性ガスを排気したとすると、装置内ではそれらの混合が生じなくても排気部の下流側では混合が生じるおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、排気部の下流側においても可燃性ガスと支燃性ガスとの混合を防止す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。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を加熱する熱処理方法において、チャンバー内に基板を収容する収容工程と、前記チャンバー内を排気部によって排気して前記チャンバーから残留ガスを排出する第１排気工程と、前記第１排気工程の後、前記チャンバーに接続された支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流す第１パージ工程と、前記第１パージ工程の後、前記チャンバーに接続された可燃性ガスラインから前記チャンバー内に可燃性ガスを供給して可燃性ガスの雰囲気を形成する第１供給工程と、可燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱する第１熱処理工程と、前記第１熱処理工程の後、前記チャンバー内を前記排気部によって排気して前記チャンバーから可燃性ガスを排出する第２排気工程と、前記第２排気工程の後、前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流す第２パージ工程と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記支燃性ガスラインから前記チャンバー内に支燃性ガスを供給して支燃性ガスの雰囲気を形成する第２供給工程と、支燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱する第２熱処理工程と、をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記第２供給工程および前記第２熱処理工程は、前記第２パージ工程よりも後に実行されることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記第２供給工程および前記第２熱処理工程は、前記第１排気工程よりも前に実行されることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項２から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第２熱処理工程では、大気圧と等しい常圧の支燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱することを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項２から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第２熱処理工程では、大気圧未満の減圧状態の支燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱することを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第１熱処理工程では、大気圧未満の減圧状態の可燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱することを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記可燃性ガスは、アンモニアまたは水素であり、前記支燃性ガスは、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素であることを特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第１排気工程にて前記チャンバー内の圧力が第１の気圧に到達した後、前記第１パージ工程では前記チャンバー内に窒素および支燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇し、前記第２排気工程にて前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧に到達した後、前記第２パージ工程では前記チャンバー内に窒素および可燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇することを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、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、前記チャンバーに収容された前記基板に加熱処理を行う加熱部と、前記チャンバー内を排気する排気部と、前記チャンバーに支燃性ガスを供給する支燃性ガスラインと、前記支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流す第１パージ部と、前記チャンバーに可燃性ガスを供給する可燃性ガスラインと、前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流す第２パージ部と、を備え、前記可燃性ガスラインから前記チャンバーに可燃性ガスを供給する前に、前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバーから残留ガスを排出した後に前記第１パージ部が前記支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流し、前記可燃性ガスラインから前記チャンバーに可燃性ガスを供給した後に、前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバーから可燃性ガスを排出した後に前記第２パージ部が前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流すことを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る熱処理装置において、前記可燃性ガスは、アンモニアまたは水素であり、前記支燃性ガスは、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素であることを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項１０または請求項１１の発明に係る熱処理装置において、前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバー内の圧力が第１の気圧に到達した後、前記第１パージ部が前記支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記チャンバー内に窒素および支燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇し、前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバー内の圧力が第１の気圧に到達した後、前記第２パージ部が前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記チャンバー内に窒素および可燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇することを特徴とする。
請求項１から請求項９の発明によれば、チャンバー内に可燃性ガスを供給する前に、チャンバー内を排気してチャンバーから残留ガスを排出するとともに、支燃性ガスラインに窒素を送り込んで支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流し、チャンバー内に可燃性ガスを供給した後に、チャンバー内を排気してチャンバーから可燃性ガスを排出するとともに、可燃性ガスラインに窒素を送り込んで可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流すため、排気部の下流側においては支燃性ガスまたは可燃性ガスと窒素とが交互に排出されることとなり、排気部の下流側においても可燃性ガスと支燃性ガスとの混合を防止することができる。
請求項１０から請求項１２の発明によれば、チャンバーに可燃性ガスを供給する前に、チャンバー内を排気してチャンバーから残留ガスを排出するとともに、支燃性ガスラインに窒素を送り込んで支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流し、チャンバーに可燃性ガスを供給した後に、チャンバー内を排気してチャンバーから可燃性ガスを排出するとともに、可燃性ガスラインに窒素を送り込んで可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流すため、排気部の下流側においては支燃性ガスまたは可燃性ガスと窒素とが交互に排出されることとなり、排気部の下流側においても可燃性ガスと支燃性ガスとの混合を防止することができる。
本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。 保持部の全体外観を示す斜視図である。 サセプタの平面図である。 サセプタの断面図である。 移載機構の平面図である。 移載機構の側面図である。 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。 ガス供給部および排気部の構成を示す図である。 第１実施形態の熱処理方法の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態のチャンバー内の圧力変化を示す図である。 第２実施形態の熱処理方法の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のチャンバー内の圧力変化を示す図である。 第３実施形態のチャンバー内の圧力変化を示す図である。 第４実施形態のチャンバー内の圧力変化を示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明に係る熱処理装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。図１の熱処理装置１は、基板として円板形状の半導体ウェハーＷに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。処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、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、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。
チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部６１は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射された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。
また、チャンバー側部６１の内側の壁面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８，６９は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８，６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。チャンバー６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。
チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。凹部６２は、チャンバー６の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。チャンバー側部６１および反射リング６８，６９は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。
また、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。
さらに、チャンバー側部６１には、貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂが穿設されている。貫通孔６１ａは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を上部放射温度計２５に導くための円筒状の孔である。一方、貫通孔６１ｂは、半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を下部放射温度計２０に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂは、それらの貫通方向の軸がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。貫通孔６１ａの熱処理空間６５に臨む側の端部には、上部放射温度計２５が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化カルシウム材料からなる透明窓２６が装着されている。上部放射温度計２５は、半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を透明窓２６を介して受光し、その赤外光の強度から半導体ウェハーＷの上面の温度を測定する。また、貫通孔６１ｂの熱処理空間６５に臨む側の端部には、下部放射温度計２０が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓２１が装着されている。下部放射温度計２０は、半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を透明窓２１を介して受光し、その赤外光の強度から半導体ウェハーＷの下面の温度を測定する。
また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガス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はガス供給部２００に接続されている。ガス供給部２００からガス供給管８３に送給されて緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。
一方、チャンバー６の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６はチャンバー６の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気部３００に接続されている。熱処理空間６５の気体はガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出され、排気部３００によって排気される。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。
図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。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。
基台リング７１は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構１０の移載アーム１１と基台リング７１との干渉を防ぐために設けられている。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）。基台リング７１の上面に、その円環形状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。
サセプタ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。図３は、サセプタ７４の平面図である。また、図４は、サセプタ７４の断面図である。サセプタ７４は、保持プレート７５、ガイドリング７６および複数の基板支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート７５の直径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート７５は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。
保持プレート７５の上面周縁部にガイドリング７６が設置されている。ガイドリング７６は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーＷの直径がφ３００ｍｍの場合、ガイドリング７６の内径はφ３２０ｍｍである。ガイドリング７６の内周は、保持プレート７５から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング７６は、保持プレート７５と同様の石英にて形成される。ガイドリング７６は、保持プレート７５の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート７５に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート７５とガイドリング７６とを一体の部材として加工するようにしても良い。
保持プレート７５の上面のうちガイドリング７６よりも内側の領域が半導体ウェハーＷを保持する平面状の保持面７５ａとされる。保持プレート７５の保持面７５ａには、複数の基板支持ピン７７が立設されている。本実施形態においては、保持面７５ａの外周円（ガイドリング７６の内周円）と同心円の周上に沿って３０°毎に計１２個の基板支持ピン７７が立設されている。１２個の基板支持ピン７７を配置した円の径（対向する基板支持ピン７７間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、半導体ウェハーＷの径がφ３００ｍｍであればφ２７０ｍｍ～φ２８０ｍｍ（本実施形態ではφ２７０ｍｍ）である。それぞれの基板支持ピン７７は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン７７は、保持プレート７５の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート７５と一体に加工するようにしても良い。
図２に戻り、基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプタ７４の保持プレート７５の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ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いる。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、サセプタ７４の保持プレート７５は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。すなわち、保持プレート７５の保持面７５ａは水平面となる。
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７４の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーＷは保持プレート７５上に立設された１２個の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。より厳密には、１２個の基板支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。１２個の基板支持ピン７７の高さ（基板支持ピン７７の上端から保持プレート７５の保持面７５ａまでの距離）は均一であるため、１２個の基板支持ピン７７によって半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持することができる。
また、半導体ウェハーＷは複数の基板支持ピン７７によって保持プレート７５の保持面７５ａから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン７７の高さよりもガイドリング７６の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれはガイドリング７６によって防止される。
また、図２および図３に示すように、サセプタ７４の保持プレート７５には、上下に貫通して開口部７８が形成されている。開口部７８は、下部放射温度計２０が半導体ウェハー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。すなわち、下部放射温度計２０が開口部７８およびチャンバー側部６１の貫通孔６１ｂに装着された透明窓２１を介して半導体ウェハーＷの下面から放射された光を受光して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。さらに、サセプタ７４の保持プレート７５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。
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。移載アーム１１およびリフトピン１２は石英にて形成されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。
また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２がサセプタ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。
図１に戻り、チャンバー６には、下部放射温度計２０および上部放射温度計２５の２つの放射温度計（本実施形態ではパイロメーター）が設けられている。下部放射温度計２０は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め下方に設けられている。下部放射温度計２０は、半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を受光し、その赤外光の強度から当該下面の温度を測定する。一方、上部放射温度計２５は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め上方に設けられている。上部放射温度計２５は、半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を受光し、その赤外光の強度から当該上面の温度を測定する。上部放射温度計２５は、フラッシュ光が照射された瞬間の半導体ウェハーＷの上面の急激な温度変化に対応できるように、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）の光学素子を備えている。
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。
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。複数のフラッシュランプＦＬが配列される領域は半導体ウェハーＷの平面サイズよりも大きい。
キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された円筒形状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。
また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５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いる。
チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４は、筐体４１の内側に複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。ハロゲン加熱部４は、複数のハロゲンランプＨＬによってチャンバー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への光照射を行って半導体ウェハーＷを加熱する。
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。４０本のハロゲンランプＨＬは上下２段に分けて配置されている。保持部７に近い上段に２０本のハロゲンランプＨＬが配設されるとともに、上段よりも保持部７から遠い下段にも２０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。
また、図７に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。
また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向と下段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向とが互いに直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプＨＬは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。
また、ハロゲン加熱部４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図１）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
図８は、ガス供給部２００および排気部３００の構成を示す図である。ガス供給部２００は、支燃性ガス供給ボックス２１０および可燃性ガス供給ボックス２６０を備える。支燃性ガス供給ボックス２１０は、支燃性ガスライン２１１と第１窒素パージ部２２０とを備える。支燃性ガスライン２１１の先端はガス供給管８３に接続されるとともに、基端は支燃性ガス供給源２１２に接続される。また、支燃性ガスライン２１１の経路途中にはマスフローコントローラ２１３および供給バルブ２１４が介挿される。第１実施形態においては、支燃性ガス供給源２１２は支燃性ガスライン２１１に酸素（Ｏ２）を支燃性ガスとして送給する。供給バルブ２１４は、支燃性ガスライン２１１の流路を開閉する。供給バルブ２１４が開放されることによって、支燃性ガス供給源２１２から支燃性ガスライン２１１を経てチャンバー６内に酸素が供給される。支燃性ガスライン２１１を流れる酸素の流量はマスフローコントローラ２１３によって調整される。
第１窒素パージ部２２０は、窒素ライン２２１と窒素供給源２２２とマスフローコントローラ２２３と供給バルブ２２４とを備える。窒素ライン２２１の先端は、支燃性ガスライン２１１の経路途中であって供給バルブ２１４よりも下流側（チャンバー６に近い側）に接続される。窒素ライン２２１の基端は窒素供給源２２２に接続される。マスフローコントローラ２２３および供給バルブ２２４は窒素ライン２２１の経路途中に介挿される。窒素供給源２２２は窒素ライン２２１に窒素（Ｎ２）を送給する。供給バルブ２２４は、窒素ライン２２１の流路を開閉する。供給バルブ２２４が開放されることによって、第１窒素パージ部２２０から支燃性ガスライン２１１に窒素が送り込まれる。窒素ライン２２１を流れる窒素の流量はマスフローコントローラ２２３によって調整される。
一方、可燃性ガス供給ボックス２６０は、可燃性ガスライン２６１と第２窒素パージ部２７０とを備える。可燃性ガスライン２６１の先端はガス供給管８３に接続されるとともに、基端は可燃性ガス供給源２６２に接続される。また、可燃性ガスライン２６１の経路途中にはマスフローコントローラ２６３および供給バルブ２６４が介挿される。第１実施形態においては、可燃性ガス供給源２６２は可燃性ガスライン２６１にアンモニア（ＮＨ３）を可燃性ガスとして送給する。供給バルブ２６４は、可燃性ガスライン２６１の流路を開閉する。供給バルブ２６４が開放されることによって、可燃性ガス供給源２６２から可燃性ガスライン２６１を経てチャンバー６内にアンモニアが供給される。可燃性ガスライン２６１を流れるアンモニアの流量はマスフローコントローラ２６３によって調整される。
第２窒素パージ部２７０は、窒素ライン２７１と窒素供給源２７２とマスフローコントローラ２７３と供給バルブ２７４とを備える。窒素ライン２７１の先端は、可燃性ガスライン２６１の経路途中であって供給バルブ２６４よりも下流側に接続される。窒素ライン２７１の基端は窒素供給源２７２に接続される。マスフローコントローラ２７３および供給バルブ２７４は窒素ライン２７１の経路途中に介挿される。窒素供給源２７２は窒素ライン２７１に窒素（Ｎ２）を送給する。供給バルブ２７４は、窒素ライン２７１の流路を開閉する。供給バルブ２７４が開放されることによって、第２窒素パージ部２７０から可燃性ガスライン２６１に窒素が送り込まれる。窒素ライン２７１を流れる窒素の流量はマスフローコントローラ２７３によって調整される。
排気部３００は、常圧排気ライン３１０および真空排気ライン３２０を備える。常圧排気ライン３１０の先端はガス排気管８８に接続される。常圧排気ライン３１０の経路途中には常圧排気バルブ３１１が設けられる。常圧排気バルブ３１１は、常圧排気ライン３１０の流路を開閉する。チャンバー６内の熱処理空間６５が常圧（大気圧）であるときには、常圧排気バルブ３１１が開放されることによって、チャンバー６内の気体が常圧排気ライン３１０から排気される。
また、真空排気ライン３２０の先端はガス排気管８８に接続される。真空排気ライン３２０の経路途中には、圧力計３２１、真空排気バルブ３２２および真空ポンプ３２３が設けられる。圧力計３２１は、真空排気ライン３２０内の圧力を測定する。圧力計３２１が設けられている位置における真空排気ライン３２０内の圧力はチャンバー６内の圧力と等しいため、圧力計３２１が測定した圧力はチャンバー６内の圧力でもある。真空排気バルブ３２２は、真空排気ライン３２０の流路を開閉する。真空ポンプ３２３を作動させつつ真空排気バルブ３２２を開放することによって、チャンバー６内の気体が真空排気ライン３２０から真空排気され、チャンバー６内が大気圧未満に減圧される。
図１に戻り、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回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。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。
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。
次に、本発明に係る熱処理方法について説明する。図９は、第１実施形態の熱処理方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態において処理対象となる半導体基板はシリコン（Ｓｉ）の半導体ウェハーＷである。
まず、半導体ウェハーＷが熱処理装置１のチャンバー６内に搬入される（ステップＳ１１）。具体的には、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介して半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。このときに、供給バルブ２２４または供給バルブ２７４を開放してチャンバー６内に窒素ガスを供給し、搬送開口部６６から窒素ガスを流出させて半導体ウェハーＷの搬入にともなう外部雰囲気の巻き込みを最小限に抑制するようにしても良い。
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７４の保持プレート７５の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。このとき、リフトピン１２は基板支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。
半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプタ７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７５上に立設された複数の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、パターンが形成されている表面を上面として保持部７に保持される。複数の基板支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）と保持プレート７５の保持面７５ａとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ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。
図１０は、第１実施形態のチャンバー６内の圧力変化を示す図である。チャンバー６内に半導体ウェハーＷが搬入されて時刻ｔ１１にゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖され、熱処理空間６５が密閉空間とされる。このときにはチャンバー６内の圧力は常圧（大気圧）ＰＳである。その後、時刻ｔ１２にチャンバー６内の真空排気が開始される（ステップＳ１２）。このときには、ガス供給部２００からのガス供給を行うことなく、真空ポンプ３２３を作動させつつ真空排気バルブ３２２を開放することによって、チャンバー６内の気体を真空排気ライン３２０から真空排気する。常圧排気バルブ３１１は閉止されている。チャンバー６内の気体が真空排気されることにより、チャンバー６内が大気圧未満に減圧される。
チャンバー６の減圧は時刻ｔ１２から時刻ｔ１４まで行われる。その途中の時刻ｔ１３には排気速度が変更される。すなわち、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までは比較的遅い排気速度にてチャンバー６の排気が行われ、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までは比較的速い排気速度にてチャンバー６の排気が行われる。このような排気速度の変更は、例えば真空排気ライン３２０に複数のバイパスラインを設けておき、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までは１本のラインで排気を行うとともに、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までは複数のラインによって排気を行うようにすれば良い。真空排気の初期段階では比較的遅い排気速度にて排気を行うことにより、チャンバー６内に急激な気流が生じるのを防いでパーティクル等が巻き上がるのを防止することができる。
続いて、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ１４に支燃性ガスライン２１１に対する窒素パージが開始される（ステップＳ１３）。このときには、供給バルブ２２４が開放され、第１窒素パージ部２２０から支燃性ガスライン２１１に窒素が送り込まれて支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素がチャンバー６へと押し流される。ステップＳ１２にてチャンバー６内を真空排気することにより、チャンバー６内の残留ガスは排出されるのであるが、チャンバー６の径よりも顕著に配管径の細い支燃性ガスライン２１１には酸素が滞留することがある。ステップＳ１３の窒素パージにより、そのような支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素はチャンバー６へと押し流され、さらには真空排気ライン３２０から排出されることとなる。これにより、チャンバー６および支燃性ガスライン２１１に残留していた酸素はほぼ完全に排出されることとなる。
ステップＳ１３の窒素パージが行われることによって、チャンバー６内に窒素および酸素が流れ込み、チャンバー６内の圧力は気圧Ｐ１から少し上昇する。そして、時刻ｔ１５に窒素パージが完了する。時刻ｔ１５には供給バルブ２２４が閉止され、チャンバー６が再び減圧される。そして、時刻ｔ１６にチャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達する。なお、気圧Ｐ１は０．０５ｋＰａ～０．５ｋＰａであり、気圧Ｐ１にまで減圧されたチャンバー６内は実質的に真空状態であると言える。
次に、時刻ｔ１６にはチャンバー６に可燃性ガスであるアンモニアの供給が開始される（ステップＳ１４）。具体的には、時刻ｔ１６に供給バルブ２６４が開放されて可燃性ガスライン２６１からチャンバー６内にアンモニアが供給される。ステップＳ１２の真空排気およびステップＳ１３の窒素パージによって、チャンバー６を含む熱処理装置１からは酸素がほぼ完全に排出されているため、熱処理装置１にて可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
チャンバー６内にアンモニアが供給されることによって、チャンバー６内の熱処理空間６５にアンモニアを含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６内の圧力が上昇する。時刻ｔ１７にチャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に到達すると、可燃性ガスライン２６１からのアンモニア供給流量が真空排気ライン３２０からの排気流量とほぼ等しくされ、チャンバー６内の圧力が気圧Ｐ２に維持される。気圧Ｐ２は、上記の気圧Ｐ１よりも高く、大気圧未満である。チャンバー６内の圧力は時刻ｔ１７から時刻ｔ１８まで気圧Ｐ２に維持される。
チャンバー６内にアンモニアを含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に維持されている時刻ｔ１７から時刻ｔ１８の間に、半導体ウェハーＷに対する加熱処理が行われる（ステップＳ１５）。具体的には、ハロゲン加熱部４のハロゲンランプＨＬが点灯して半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１にまで昇温される。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７４を透過して半導体ウェハーＷの裏面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。
ハロゲンランプＨＬによる加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が下部放射温度計２０によって測定されている。すなわち、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から開口部７８を介して放射された赤外光を透明窓２１を通して下部放射温度計２０が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、下部放射温度計２０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する。
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、フラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。
フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に処理温度Ｔ２まで上昇した後、急速に下降する。アンモニア雰囲気中にて半導体ウェハーＷが予備加熱およびフラッシュ加熱されることにより、半導体ウェハーＷの表面に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）の薄膜が形成される。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が終了した後、時刻ｔ１８にチャンバー６内の真空排気が再び開始される（ステップＳ１６）。具体的には、時刻ｔ１８に供給バルブ２６４が閉止されてチャンバー６へのアンモニア供給が停止され、真空排気ライン３２０によってチャンバー６内のアンモニアが排出されてチャンバー６内が真空排気される。
続いて、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ１９に可燃性ガスライン２６１に対する窒素パージが開始される（ステップＳ１７）。このときには、供給バルブ２７４が開放され、第２窒素パージ部２７０から可燃性ガスライン２６１に窒素が送り込まれて可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアがチャンバー６へと押し流される。ステップＳ１６にてチャンバー６内を真空排気することにより、チャンバー６内に残留していたアンモニアは排出されるのであるが、チャンバー６の径よりも顕著に配管径の細い可燃性ガスライン２６１にはアンモニアが滞留することがある。ステップＳ１７の窒素パージにより、そのような可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアはチャンバー６へと押し流され、さらには真空排気ライン３２０から排出されることとなる。これにより、チャンバー６および可燃性ガスライン２６１に残留していたアンモニアはほぼ完全に排出されることとなる。
ステップＳ１７の窒素パージが行われることによって、チャンバー６内に窒素およびアンモニアが流れ込み、チャンバー６内の圧力は気圧Ｐ１から少し上昇する。そして、時刻ｔ２０に窒素パージが完了する。時刻ｔ２０には供給バルブ２７４が閉止され、チャンバー６が再び減圧される。そして、時刻ｔ２１にチャンバー６の圧力が再度気圧Ｐ１に到達する。
次に、時刻ｔ２１にはチャンバー６に支燃性ガスである酸素の供給が開始される（ステップＳ１８）。具体的には、時刻ｔ２１に供給バルブ２１４が開放されて支燃性ガスライン２１１からチャンバー６内に酸素が供給される。ステップＳ１６の真空排気およびステップＳ１７の窒素パージによって、チャンバー６を含む熱処理装置１からはアンモニアがほぼ完全に排出されているため、熱処理装置１にて可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
チャンバー６内に酸素が供給されることによって、チャンバー６内の熱処理空間６５に酸素を含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６内の圧力が上昇する。時刻ｔ２２にチャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に到達すると、支燃性ガスライン２１１からの酸素供給流量が真空排気ライン３２０からの排気流量とほぼ等しくされ、チャンバー６内の圧力が気圧Ｐ２に維持される。
チャンバー６内に酸素を含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に維持されている時刻ｔ２２から時刻ｔ２３の間に、半導体ウェハーＷに対する加熱処理が行われる（ステップＳ１９）。半導体ウェハーＷに対する加熱処理は、上記アンモニア雰囲気中におけるのと同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱とそれに続くフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱である。酸素雰囲気中にて半導体ウェハーＷが予備加熱およびフラッシュ加熱されることにより、先に形成された窒化シリコン膜の下地に酸化シリコン（ＳｉＯ２）の薄膜が形成される。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が終了した後、チャンバー６内が酸素雰囲気から窒素雰囲気に置換される（ステップＳ２０）。具体的には、まず時刻ｔ２３に供給バルブ２１４が閉止されてチャンバー６への酸素供給が停止され、真空排気ライン３２０によってチャンバー６内の酸素が排出されてチャンバー６内が真空排気される。そして、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ２４に、真空排気バルブ３２２が閉止されるとともに、供給バルブ２２４および／または供給バルブ２７４が開放されてチャンバー６内に窒素が供給される。
チャンバー６から排気が行われることなく、チャンバー６内に窒素が供給されることにより、チャンバー６内の圧力は急速に復圧する。そして、時刻ｔ２５にチャンバー６内が常圧ＰＳにまで復圧した後は常圧排気バルブ３１１が開放され、チャンバー６内に供給された窒素は常圧排気ライン３１０から排気される。
チャンバー６内が窒素雰囲気に置換されて常圧ＰＳに復圧した後、チャンバー６から処理後の半導体ウェハーＷが搬出される（ステップＳ２１）。具体的には、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７４の上面から突き出て処理後の半導体ウェハーＷをサセプタ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の熱処理が完了する。
第１実施形態の熱処理装置１においては、チャンバー６内に可燃性ガスであるアンモニアが供給された後、支燃性ガスである酸素が供給されるプロセスを実行している。これに際して第１実施形態では、チャンバー６に可燃性ガスであるアンモニアを供給する前に、チャンバー６内を真空排気してチャンバー６から残留ガスを排出し、その後支燃性ガスライン２１１に窒素を送り込んで支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素を押し流している。これにより、チャンバー６にアンモニアが供給される前に、チャンバー６および支燃性ガスライン２１１に残留していた酸素はほぼ完全に排出されることとなり、アンモニアが供給されたときにも可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
また、第１実施形態では、チャンバー６に可燃性ガスであるアンモニアを供給した後に、チャンバー６内を真空排気してチャンバー６からアンモニアを排出し、その後可燃性ガスライン２６１に窒素を送り込んで可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアを押し流している。これにより、チャンバー６に酸素が供給される前に、チャンバー６および可燃性ガスライン２６１に残留していたアンモニアはほぼ完全に排出されることとなり、酸素が供給されたときにも可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
また、チャンバー６内を排気する排気部３００の下流側においては、まずステップＳ１２の真空排気とステップＳ１３の窒素パージとが行われたときに、酸素が排出された後に窒素が排出される。次に、ステップＳ１６の真空排気とステップＳ１７の窒素パージとが行われたときには、アンモニアが排出された後に窒素が排出される。そして、ステップＳ２０の置換処理が行われたときには、酸素が排出された後に窒素が排出される。すなわち、排気部３００の下流側においては、酸素またはアンモニアと窒素とが交互に排出されるのである。例えば、排気部３００の下流側から酸素が排出された後には必ず窒素が排出されてからアンモニアが排出される。また、排気部３００の下流側からアンモニアが排出された後には必ず窒素が排出されてから酸素が排出される。従って、排気部３００の下流側においても可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素との混合を防止することができ、安全が担保される。
＜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１の構成は第１実施形態と同じである。第１実施形態ではアンモニアを供給した後に酸素を供給していたが、第２実施形態においてはチャンバー６に酸素を供給した後にアンモニアを供給している。
図１１は、第２実施形態の熱処理方法の手順を示すフローチャートである。図１２は、第２実施形態のチャンバー６内の圧力変化を示す図である。まず、半導体ウェハーＷが熱処理装置１のチャンバー６内に搬入される（ステップＳ３１）。このときの半導体ウェハーＷの搬入の手順は第１実施形態と同じである。
チャンバー６内に半導体ウェハーＷが搬入されて時刻ｔ３１にゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖され、熱処理空間６５が密閉空間とされる。このときにはチャンバー６内の圧力は常圧（大気圧）ＰＳである。その後、時刻ｔ３２にチャンバー６内の真空排気が開始される（ステップＳ３２）。このときには、ガス供給部２００からのガス供給を行うことなく、真空ポンプ３２３を作動させつつ真空排気バルブ３２２を開放することによって、チャンバー６内の気体を真空排気ライン３２０から真空排気する。常圧排気バルブ３１１は閉止されている。チャンバー６内の気体が真空排気されることにより、チャンバー６内が大気圧未満に減圧される。
チャンバー６の減圧は時刻ｔ３２から時刻ｔ３４まで行われる。その途中の時刻ｔ３３には排気速度が変更される。すなわち、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までは比較的遅い排気速度にてチャンバー６の排気が行われ、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までは比較的速い排気速度にてチャンバー６の排気が行われる。このような排気速度の変更は、第１実施形態と同じようにして行われる。
次に、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ３４にチャンバー６に支燃性ガスである酸素の供給が開始される（ステップＳ３３）。具体的には、時刻ｔ３４に供給バルブ２１４が開放されて支燃性ガスライン２１１からチャンバー６内に酸素が供給される。チャンバー６内に酸素が供給されることによって、チャンバー６内の熱処理空間６５に酸素を含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６内の圧力が上昇する。時刻ｔ３５にチャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に到達すると、支燃性ガスライン２１１からの酸素供給流量が真空排気ライン３２０からの排気流量とほぼ等しくされ、チャンバー６内の圧力が気圧Ｐ２に維持される。なお、第１実施形態と同様に、気圧Ｐ１は０．０５ｋＰａ～０．５ｋＰａであり、気圧Ｐ２は気圧Ｐ１よりも高く大気圧未満である。
チャンバー６内に酸素を含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に維持されている時刻ｔ３５から時刻ｔ３６の間に、半導体ウェハーＷに対する加熱処理が行われる（ステップＳ３４）。半導体ウェハーＷに対する加熱処理は、第１実施形態と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱とそれに続くフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱である。酸素雰囲気中にて半導体ウェハーＷが予備加熱およびフラッシュ加熱されることにより、半導体ウェハーＷの表面に酸化シリコン（ＳｉＯ２）の薄膜が形成される。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が終了した後、時刻ｔ３６にチャンバー６内の真空排気が再び開始される（ステップＳ３５）。具体的には、時刻ｔ３６に供給バルブ２１４が閉止されてチャンバー６への酸素供給が停止され、真空排気ライン３２０によってチャンバー６内の酸素が排出されてチャンバー６内が真空排気される。
続いて、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ３７に支燃性ガスライン２１１に対する窒素パージが開始される（ステップＳ３６）。このときには、供給バルブ２２４が開放され、第１窒素パージ部２２０から支燃性ガスライン２１１に窒素が送り込まれて支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素がチャンバー６へと押し流される。ステップＳ３５にてチャンバー６内を真空排気することにより、チャンバー６内の酸素は排出されるのであるが、チャンバー６の径よりも顕著に配管径の細い支燃性ガスライン２１１には酸素が滞留することがある。ステップＳ３６の窒素パージにより、そのような支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素はチャンバー６へと押し流され、さらには真空排気ライン３２０から排出されることとなる。これにより、チャンバー６および支燃性ガスライン２１１に残留していた酸素はほぼ完全に排出されることとなる。
ステップＳ３６の窒素パージが行われることによって、チャンバー６内に窒素および酸素が流れ込み、チャンバー６内の圧力は気圧Ｐ１から少し上昇する。そして、時刻ｔ３８に窒素パージが完了する。時刻ｔ３８には供給バルブ２２４が閉止され、チャンバー６が再び減圧される。そして、時刻ｔ３９にチャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達する。
次に、時刻ｔ３９にはチャンバー６に可燃性ガスであるアンモニアの供給が開始される（ステップＳ３７）。具体的には、時刻ｔ３９に供給バルブ２６４が開放されて可燃性ガスライン２６１からチャンバー６内にアンモニアが供給される。ステップＳ３５の真空排気およびステップＳ３６の窒素パージによって、チャンバー６を含む熱処理装置１からは酸素がほぼ完全に排出されているため、熱処理装置１にて可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
チャンバー６内にアンモニアが供給されることによって、チャンバー６内の熱処理空間６５にアンモニアを含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６内の圧力が上昇する。時刻ｔ４０にチャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に到達すると、可燃性ガスライン２６１からのアンモニア供給流量が真空排気ライン３２０からの排気流量とほぼ等しくされ、チャンバー６内の圧力が気圧Ｐ２に維持される。チャンバー６内の圧力は時刻ｔ４０から時刻ｔ４１まで気圧Ｐ２に維持される。
チャンバー６内にアンモニアを含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ２に維持されている時刻ｔ４０から時刻ｔ４１の間に、半導体ウェハーＷに対する加熱処理が行われる（ステップＳ３８）。半導体ウェハーＷに対する加熱処理は、上記と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱とそれに続くフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱である。アンモニア雰囲気中にて半導体ウェハーＷが予備加熱およびフラッシュ加熱されることにより、先に形成された酸化シリコンの薄膜が窒化されて酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）が形成されることとなる。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が終了した後、時刻ｔ４１にチャンバー６内の真空排気が再び開始される（ステップＳ３９）。具体的には、時刻ｔ４１に供給バルブ２６４が閉止されてチャンバー６へのアンモニア供給が停止され、真空排気ライン３２０によってチャンバー６内のアンモニアが排出されてチャンバー６内が真空排気される。
続いて、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ４２に可燃性ガスライン２６１に対する窒素パージが開始される（ステップＳ４０）。このときには、供給バルブ２７４が開放され、第２窒素パージ部２７０から可燃性ガスライン２６１に窒素が送り込まれて可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアがチャンバー６へと押し流される。ステップＳ３９にてチャンバー６内を真空排気することにより、チャンバー６内に残留していたアンモニアは排出されるのであるが、チャンバー６の径よりも顕著に配管径の細い可燃性ガスライン２６１にはアンモニアが滞留することがある。ステップＳ４０の窒素パージにより、そのような可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアはチャンバー６へと押し流され、さらには真空排気ライン３２０から排出されることとなる。これにより、チャンバー６および可燃性ガスライン２６１に残留していたアンモニアはほぼ完全に排出されることとなる。
ステップＳ４０の窒素パージが行われることによって、チャンバー６内に窒素およびアンモニアが流れ込み、チャンバー６内の圧力は気圧Ｐ１から少し上昇する。そして、時刻ｔ４３に窒素パージが完了する。時刻ｔ４３には供給バルブ２７４が閉止され、チャンバー６が再び減圧される。そして、時刻ｔ４４にチャンバー６の圧力が再度気圧Ｐ１に到達する。
その後、チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ４４に、真空排気バルブ３２２が閉止されるとともに、供給バルブ２２４および／または供給バルブ２７４が開放されてチャンバー６内に窒素が供給される。チャンバー６から排気が行われることなく、チャンバー６内に窒素が供給されることにより、チャンバー６内の圧力は急速に復圧する。そして、時刻ｔ４５にチャンバー６内が常圧ＰＳにまで復圧した後は常圧排気バルブ３１１が開放され、チャンバー６内に供給された窒素は常圧排気ライン３１０から排気される。
チャンバー６内が窒素雰囲気に置換されて常圧ＰＳに復圧した後、チャンバー６から処理後の半導体ウェハーＷが搬出される（ステップＳ４１）。半導体ウェハーＷの搬出の手順も第１実施形態と同じである。半導体ウェハーＷがチャンバー６から搬出されることにより、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理が完了する。
第２実施形態の熱処理装置１においては、チャンバー６内に支燃性ガスである酸素が供給された後、可燃性ガスであるアンモニアが供給されるプロセスを実行している。これに際して第２実施形態では、チャンバー６に可燃性ガスであるアンモニアを供給する前に、チャンバー６内を真空排気してチャンバー６から残留ガスを排出し、その後支燃性ガスライン２１１に窒素を送り込んで支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素を押し流している。これにより、チャンバー６にアンモニアが供給される前に、チャンバー６および支燃性ガスライン２１１に残留していた酸素はほぼ完全に排出されることとなり、アンモニアが供給されたときにも可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
また、第２実施形態では、チャンバー６に可燃性ガスであるアンモニアを供給した後に、チャンバー６内を真空排気してチャンバー６からアンモニアを排出し、その後可燃性ガスライン２６１に窒素を送り込んで可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアを押し流している。これにより、チャンバー６および可燃性ガスライン２６１に残留していたアンモニアはほぼ完全に排出されることとなり、続くプロセスで酸素が供給されたときにも可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素とが混合されることは確実に防止される。
また、チャンバー６内を排気する排気部３００の下流側においては、まずステップＳ３５の真空排気とステップＳ３６の窒素パージとが行われたときに、酸素が排出された後に窒素が排出される。次に、ステップＳ３９の真空排気とステップＳ４０の窒素パージとが行われたときには、アンモニアが排出された後に窒素が排出される。すなわち、排気部３００の下流側においては、酸素またはアンモニアと窒素とが交互に排出されるのである。従って、第１実施形態と同様に、排気部３００の下流側においても可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素との混合を防止することができ、安全が担保される。
＜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１の構成は第１実施形態と同じである。また、第３実施形態の熱処理方法の手順も概ね第１実施形態と同じである（図９）。第１実施形態では大気圧未満の気圧Ｐ２の酸素雰囲気を形成していたが、第３実施形態では大気圧と等しい常圧の酸素雰囲気を形成している。
図１３は、第３実施形態のチャンバー６内の圧力変化を示す図である。第３実施形態の時刻ｔ５１から時刻ｔ６１までの処理内容は第１実施形態の時刻ｔ１１から時刻ｔ２１までの処理内容と全く同じである。第３実施形態においても、時刻ｔ６１にチャンバー６に支燃性ガスである酸素の供給が開始される。具体的には、時刻ｔ６１に、真空排気バルブ３２２が閉止されるとともに、供給バルブ２１４が開放されて支燃性ガスライン２１１からチャンバー６内に酸素が供給される。
チャンバー６内に酸素が供給されることによって、チャンバー６内の熱処理空間６５に酸素を含む雰囲気が形成されるとともに、チャンバー６内の圧力が上昇する。第３実施形態においては、時刻ｔ６２にチャンバー６の圧力が常圧ＰＳにまで復圧する。そして、時刻ｔ６２にチャンバー６内が常圧ＰＳにまで復圧した後は常圧排気バルブ３１１が開放される。
第３実施形態では、常圧ＰＳの酸素雰囲気中にて半導体ウェハーＷに対する加熱処理が行われる。半導体ウェハーＷに対する加熱処理は、第１実施形態と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱とそれに続くフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱である。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が終了した後、チャンバー６内が酸素雰囲気から窒素雰囲気に置換される。第３実施形態では、チャンバー６内を真空排気することなく、常圧ＰＳに維持したまま窒素を供給して酸素雰囲気から窒素雰囲気に置換している。そして、チャンバー６内が窒素雰囲気に置換された後、チャンバー６から処理後の半導体ウェハーＷが搬出される。
第３実施形態のようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、熱処理装置１の内部のみならず、排気部３００の下流側においても可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素との混合を防止することができる。
＜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１の構成は第１実施形態と同じである。また、第４実施形態の熱処理方法の手順は概ね第２実施形態と同じである（図１１）。第２実施形態では大気圧未満の気圧Ｐ２の酸素雰囲気を形成していたが、第４実施形態では大気圧と等しい常圧の酸素雰囲気を形成している。
図１４は、第４実施形態のチャンバー６内の圧力変化を示す図である。第４実施形態では、時刻ｔ７１にゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖された後、チャンバー６内を真空排気することなく、チャンバー６内に酸素を供給して酸素雰囲気を形成する。具体的には、常圧排気バルブ３１１を開放したまま供給バルブ２１４が開放されて支燃性ガスライン２１１からチャンバー６内に酸素が供給され、チャンバー６内に常圧ＰＳの酸素雰囲気が形成される。
第４実施形態においては、チャンバー６内に酸素雰囲気が形成された後、常圧ＰＳの酸素雰囲気中にて半導体ウェハーＷに対する加熱処理が行われる。半導体ウェハーＷに対する加熱処理は、第１実施形態と同様に、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱とそれに続くフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱である。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱およびフラッシュランプＦＬによるフラッシュ加熱が終了した後、時刻ｔ７２にチャンバー６内の真空排気が開始されてチャンバー６内が減圧される。チャンバー６の減圧は時刻ｔ７２から時刻ｔ７４まで行われる。その途中の時刻ｔ７３には排気速度が変更される。すなわち、時刻ｔ７２から時刻ｔ７３までは比較的遅い排気速度にてチャンバー６の排気が行われ、時刻ｔ７３から時刻ｔ７４までは比較的速い排気速度にてチャンバー６の排気が行われる。このような排気速度の変更は、第１実施形態と同じようにして行われる。
チャンバー６の圧力が気圧Ｐ１に到達した時刻ｔ７４から時刻ｔ８２までの第４実施形態の処理内容は、第２実施形態の時刻ｔ３７から時刻ｔ４５までの処理内容と全く同じである。
第４実施形態のようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、熱処理装置１の内部のみならず、排気部３００の下流側においても可燃性ガスであるアンモニアと支燃性ガスである酸素との混合を防止することができる。
＜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、上記実施形態においては、可燃性ガスとしてアンモニアを用いていたが、これに限定されるものではなく、可燃性ガスは水素（Ｈ２）等であっても良い。また、上記実施形態においては、支燃性ガスとして酸素を用いていたが、これに限定されるものではなく、支燃性ガスはオゾン（Ｏ３）または亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）等であっても良い。
また、上記実施形態においては、可燃性ガスであるアンモニアをチャンバー６に供給する前後に、チャンバー６内を真空排気してから窒素パージを行っていたが、支燃性ガスである酸素をチャンバー６に供給する前後に、チャンバー６内を真空排気してから窒素パージを行うようにしても良い。具体的には、チャンバー６に支燃性ガスである酸素を供給する前に、チャンバー６内を真空排気してチャンバー６から残留ガスを排出し、その後可燃性ガスライン２６１に窒素を送り込んで可燃性ガスライン２６１に滞留していたアンモニアを押し流す。また、チャンバー６に支燃性ガスである酸素を供給した後に、チャンバー６内を真空排気してチャンバー６からアンモニアを排出し、その後支燃性ガスライン２１１に窒素を送り込んで支燃性ガスライン２１１に滞留していた酸素を押し流す。
また、第３実施形態において、チャンバー６内を酸素雰囲気から窒素雰囲気に置換する際に、チャンバー６内を一旦真空排気して酸素を排出するようにしても良い。さらに、第４実施形態において、チャンバー６内に常圧の酸素雰囲気を形成する前に、チャンバー６内を一旦真空排気するようにしても良い。
また、上記実施形態においては、フラッシュ加熱部５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。
また、上記実施形態においては、１秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプＨＬを用いて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプＨＬに代えて放電型のアークランプ（例えば、キセノンアークランプ）を連続点灯ランプとして用いて予備加熱を行うようにしても良い。
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからの光照射によって半導体ウェハーＷを加熱していたが、例えばホットプレートに半導体ウェハーＷを載置して、或いは高温雰囲気中にて半導体ウェハーＷを加熱するようにしても良い。
１ 熱処理装置
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
６５ 熱処理空間
７４ サセプタ
７５ 保持プレート
７７ 基板支持ピン
２００ ガス供給部
２１０ 支燃性ガス供給ボックス
２１１ 支燃性ガスライン２１１
２２０ 第１窒素パージ部
２６０ 可燃性ガス供給ボックス
２６１ 可燃性ガスライン
２７０ 第２窒素パージ部
３００ 排気部
３２０ 真空排気ライン
３２３ 真空ポンプ
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー

Claims (12)

  1. 基板を加熱する熱処理方法であって、
    チャンバー内に基板を収容する収容工程と、
    前記チャンバー内を排気部によって排気して前記チャンバーから残留ガスを排出する第１排気工程と、
    前記第１排気工程の後、前記チャンバーに接続された支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流す第１パージ工程と、
    前記第１パージ工程の後、前記チャンバーに接続された可燃性ガスラインから前記チャンバー内に可燃性ガスを供給して可燃性ガスの雰囲気を形成する第１供給工程と、
    可燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱する第１熱処理工程と、
    前記第１熱処理工程の後、前記チャンバー内を前記排気部によって排気して前記チャンバーから可燃性ガスを排出する第２排気工程と、
    前記第２排気工程の後、前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流す第２パージ工程と、
    を備えることを特徴とする熱処理方法。
  2. 請求項１記載の熱処理方法において、
    前記支燃性ガスラインから前記チャンバー内に支燃性ガスを供給して支燃性ガスの雰囲気を形成する第２供給工程と、
    支燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱する第２熱処理工程と、
    をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
  3. 請求項２記載の熱処理方法において、
    前記第２供給工程および前記第２熱処理工程は、前記第２パージ工程よりも後に実行されることを特徴とする熱処理方法。
  4. 請求項２記載の熱処理方法において、
    前記第２供給工程および前記第２熱処理工程は、前記第１排気工程よりも前に実行されることを特徴とする熱処理方法。
  5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記第２熱処理工程では、大気圧と等しい常圧の支燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱することを特徴とする熱処理方法。
  6. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記第２熱処理工程では、大気圧未満の減圧状態の支燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱することを特徴とする熱処理方法。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記第１熱処理工程では、大気圧未満の減圧状態の可燃性ガスの雰囲気中にて前記基板を加熱することを特徴とする熱処理方法。
  8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記可燃性ガスは、アンモニアまたは水素であり、
    前記支燃性ガスは、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素であることを特徴とする熱処理方法。
  9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱処理方法において、
    前記第１排気工程にて前記チャンバー内の圧力が第１の気圧に到達した後、前記第１パージ工程では前記チャンバー内に窒素および支燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇し、
    前記第２排気工程にて前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧に到達した後、前記第２パージ工程では前記チャンバー内に窒素および可燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇することを特徴とする熱処理方法。
  10. 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、
    前記チャンバーに収容された前記基板に加熱処理を行う加熱部と、
    前記チャンバー内を排気する排気部と、
    前記チャンバーに支燃性ガスを供給する支燃性ガスラインと、
    前記支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流す第１パージ部と、
    前記チャンバーに可燃性ガスを供給する可燃性ガスラインと、
    前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流す第２パージ部と、
    を備え、
    前記可燃性ガスラインから前記チャンバーに可燃性ガスを供給する前に、前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバーから残留ガスを排出した後に前記第１パージ部が前記支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記支燃性ガスラインに滞留していた支燃性ガスを押し流し、
    前記可燃性ガスラインから前記チャンバーに可燃性ガスを供給した後に、前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバーから可燃性ガスを排出した後に前記第２パージ部が前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記可燃性ガスラインに滞留していた可燃性ガスを押し流すことを特徴とする熱処理装置。
  11. 請求項１０記載の熱処理装置において、
    前記可燃性ガスは、アンモニアまたは水素であり、
    前記支燃性ガスは、酸素、オゾンまたは亜酸化窒素であることを特徴とする熱処理装置。
  12. 請求項１０または請求項１１記載の熱処理装置において、
    前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバー内の圧力が第１の気圧に到達した後、前記第１パージ部が前記支燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記チャンバー内に窒素および支燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇し、
    前記排気部が前記チャンバー内を排気して前記チャンバー内の圧力が第１の気圧に到達した後、前記第２パージ部が前記可燃性ガスラインに窒素を送り込んで前記チャンバー内に窒素および可燃性ガスが流れ込んで前記チャンバー内の圧力が前記第１の気圧から上昇することを特徴とする熱処理装置。
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