熱処理装置および熱処理方法
【課題】焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる熱処理装置および熱処理方法を提供する。
【解決手段】表面に薄膜が形成された半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されて保持部７に保持される。チャンバー６内の雰囲気置換が行われた後、光照射部５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射され、薄膜の焼成処理が行われる。フラッシュ光照射と同時に、光照射部５のハロゲンランプＨＬによる光照射も開始する。発光時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光であれば、薄膜の表面温度を瞬間的に昇温することができる。このため、膜中に長時間焼成に起因した異常結晶成長が生じるのを防止することができる。
【解決手段】表面に薄膜が形成された半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されて保持部７に保持される。チャンバー６内の雰囲気置換が行われた後、光照射部５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射され、薄膜の焼成処理が行われる。フラッシュ光照射と同時に、光照射部５のハロゲンランプＨＬによる光照射も開始する。発光時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光であれば、薄膜の表面温度を瞬間的に昇温することができる。このため、膜中に長時間焼成に起因した異常結晶成長が生じるのを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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）の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理装置および熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造に際して、上記基板に対する薄膜形成は欠くことの出来ない重要技術である。例えば、半導体ウェハーにパターン形成を行うためのフォトリソグラフィーにおいては、ウェハー上にレジスト膜や反射防止膜を形成する。また、半導体ウェハーの表面に絶縁のための層間絶縁膜や電極配線などのための金属膜を形成することもある。さらに、液晶表示装置用のガラス基板にはシリコン（Ｓｉ）の多結晶または非晶質の膜を形成することが行われている。
【０００３】
これらの薄膜を形成するための技術としては、真空蒸着やスパッタリングなどの物理的気相成長法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）に代表される化学的気相成長法、および、スピンコートなどの塗布法が広く用いられている。いずれの手法を用いた場合であっても、基板上に形成した薄膜の焼成処理を行うことがある。塗布法によって形成された薄膜であれば、塗布液中の溶媒を揮発させる必要があり、スパッタリングやＣＶＤを用いて形成された薄膜であっても焼き締めを行う場合がある。
【０００４】
従来、薄膜の焼成処理は、上記の種々の手法によって表面に薄膜を形成した基板をホットプレート上に載置し、その薄膜を加熱することによって行われてきた。例えば、特許文献１には、反射防止膜の一種であるＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflection Coating）の塗布液をスピンコートによって基板に塗布し、その基板をホットプレート上に載置して加熱することにより反射防止膜の焼成処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６６６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されるようなホットプレートでの加熱によって薄膜の焼成処理を行った場合には、膜中に異常結晶成長が生じやすいという問題があった。すなわち、加熱によって膜中の結晶粒が粗大化し、一部の結晶粒が異常成長した結果、薄膜と下地基板との境界や粒界に凹凸が生じることがあった。近年、ますますパターンの微細化が進展している状況においては、このような凹凸が高精度のパターン形成の阻害要因となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理装置において、薄膜が表面に形成された基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて前記基板を保持する保持手段と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバーから排気を行う排気手段と、前記保持手段に保持された前記基板を光照射によって所定温度に温調するハロゲンランプと、前記保持手段に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプは、前記基板を光照射によって２００℃以下の温度に温調することを特徴とする。
【００１０】
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装置において、前記ガス供給手段は、前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記ガス供給手段は、前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持手段に保持された前記基板の表面に対向して設けられ、当該表面に対向する領域に均一な密度にて複数の吐出孔を穿設し、前記ガス供給手段から供給された処理ガスを前記複数の吐出孔から前記基板に向けて吹き出す吹き出しプレートをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持手段に保持された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記排気手段は、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
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装置において、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続するように前記ハロゲンランプを制御するランプ制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
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装置において、前記保持手段に保持された前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持手段に保持された前記基板と前記ハロゲンランプとの間を遮光するシャッター機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１の発明は、基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理方法において、薄膜が表面に形成された基板をチャンバー内に収容する収容工程と、前記チャンバーから排気を行う排気工程と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板をハロゲンランプからの光照射によって所定温度に温調するハロゲン照射工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ照射工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程では、前記基板を２００℃以下の温度に温調することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３の発明は、請求項１１または請求項１２の発明に係る熱処理方法において、前記ガス供給工程では、前記チャンバー内に前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４の発明は、請求項１１から請求項１３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１５の発明は、請求項１１から請求項１４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記チャンバー内に収容された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１６の発明は、請求項１１から請求項１５のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記排気工程は、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１７の発明は、請求項１１から請求項１６のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程は、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１８の発明は、請求項１１から請求項１７のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程の後に、前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１９の発明は、請求項１１から請求項１８のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程の後に、前記チャンバー内に収容された前記基板と前記ハロゲンランプとの間をシャッターによって遮光することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１から請求項１０の発明によれば、薄膜が表面に形成された基板にフラッシュ光を照射して当該薄膜の焼成処理を行うため、薄膜の表面温度を瞬間的に上昇させて急速に下降させることができ、焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる。
【００２８】
特に、請求項４の発明によれば、ガス供給手段は、チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を含むため、薄膜の焼成処理によってチャンバー内に付着した汚染物質を除去して当該汚染物質が基板に付着するのを防止することができる。
【００２９】
特に、請求項５の発明によれば、保持手段に保持された基板の表面に対向する領域に均一な密度にて複数の吐出孔を穿設した吹き出しプレートを備えるため、基板表面に均等に処理ガスを供給することができる。
【００３０】
特に、請求項６の発明によれば、保持手段に保持された基板を当該基板の主面内にて回転させる回転手段を備えるため、基板面内で均一にハロゲンランプの光照射および処理ガス供給を行うことができる。
【００３１】
特に、請求項７の発明によれば、排気手段がチャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段を含むため、チャンバー内の雰囲気置換効率を向上させることができる。
【００３２】
また、請求項１１から請求項１９の発明によれば、薄膜が表面に形成された基板にフラッシュ光を照射して当該薄膜の焼成処理を行うため、薄膜の表面温度を瞬間的に上昇させて急速に下降させることができ、焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる。
【００３３】
特に、請求項１４の発明によれば、チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程を備えるため、薄膜の焼成処理によってチャンバー内に付着した汚染物質を除去して当該汚染物質が基板に付着するのを防止することができる。
【００３４】
特に、請求項１５の発明によれば、チャンバー内に収容された基板を当該基板の主面内にて回転させる回転工程を備えるため、基板面内で均一にハロゲンランプの光照射および処理ガス供給を行うことができる。
【００３５】
特に、請求項１６の発明によれば、排気工程がチャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程を含むため、チャンバー内の雰囲気置換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る熱処理装置の要部構成を示す図である。
【図２】吹き出しプレートの平面図である。
【図３】図１の熱処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
図１は、本発明に係る熱処理装置１の要部構成を示す図である。この熱処理装置１は、基板として略円形の半導体ウェハーＷの表面に薄膜を形成したものにフラッシュ光を照射してその薄膜の焼成処理を行うフラッシュランプアニール装置である。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。
【００３９】
熱処理装置１は、主たる構成として、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、チャンバー６内にて半導体ウェハーＷを保持する保持部７と、チャンバー６内の半導体ウェハーＷにハロゲン光およびフラッシュ光を照射する光照射部５と、チャンバー６内に処理ガスを供給するガス供給部８と、チャンバー６から排気を行う排気部９と、を備えている。また、熱処理装置１は、これらの各部を制御して薄膜焼成処理を実行させる制御部３を備える。
【００４０】
チャンバー６は、光照射部５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２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６の上部開口にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
【００４１】
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、光照射部５から出射された光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されている。
【００４２】
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とは図示省略のＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にはＯリングを挟み込み、これらの隙間から気体が流出入するのを防いでいる。
【００４３】
チャンバー側部６３には、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６６が設けられている。搬送開口部６６は、図示を省略するゲートバルブによって開閉可能とされている。搬送開口部６６が開放されると、図外の搬送ロボットによってチャンバー６に対する半導体ウェハーＷの搬入および搬出が可能となる。また、搬送開口部６６が閉鎖されると、熱処理空間６５が外部との通気が遮断された密閉空間となる。
【００４４】
保持部７は、保持リング７１およびリング支持部７２を備える。保持リング７１は、石英（或いは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等であっても良い）にて形成された円環形状の板状部材である。円環形状の保持リング７１の外形は半導体ウェハーＷの直径よりも大きく、内径は半導体ウェハーＷの直径より若干小さい。このため、保持リング７１は、その内周部にて半導体ウェハーＷの周縁部を支持することができる。
【００４５】
リング支持部７２は、保持リング７１を下方より水平姿勢にて支持する部材である。リング支持部７２は、保持リング７１の中心を鉛直方向に沿って貫く回転軸ＲＸを中心として回転可能に構成されている。リング支持部７２は、モータを備えた回転駆動部７５によって回転される。なお、発塵のおそれのある回転駆動部７５をチャンバー６の外部に設け、磁気引力によって回転駆動部７５の駆動力を非接触でリング支持部７２に伝達するようにしても良い。
【００４６】
半導体ウェハーＷの周縁部を保持リング７１の内周部に載置することにより、保持部７はチャンバー６内の熱処理空間６５に半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持することとなる。そして、回転駆動部７５が保持部７を回転させることにより、保持部７に保持された半導体ウェハーＷもその主面内にて回転軸ＲＸを回転中心として回転することとなる。なお、保持リング７１に保持された半導体ウェハーＷの中心と保持リング７１自身の中心とは一致するため、回転軸ＲＸは半導体ウェハーＷの中心を貫通する。
【００４７】
保持部７の保持リング７１よりも内側下方にはウェハー昇降部４が設けられている。ウェハー昇降部４は、複数本（本実施の形態では３本）のリフトピン４４と、リフトピン４４を昇降するエアシリンダ４５と、を備える。３本のリフトピン４４の上端高さ位置は同一水平面内に含まれる。３本のリフトピン４４はエアシリンダ４５によって一括して鉛直方向に沿って昇降される。エアシリンダ４５が３本のリフトピン４４を上昇させると、各リフトピン４４の先端が保持リング７１よりも上側に突出する。また、エアシリンダ４５がリフトピン４４を下降させると、各リフトピン４４の先端が保持リング７１よりも下方に下降する。
【００４８】
熱処理空間６５の上部であって、チャンバー窓６１の直下には、吹き出しプレート６８が設けられている。図２は、吹き出しプレート６８の平面図である。吹き出しプレート６８は、石英にて形成された円板形状部材であり、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面に対向するように水平姿勢に設置されている。図２に示すように、吹き出しプレート６８には、多数の吐出孔６９が穿設されている。具体的には、少なくとも保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面に対向する吹き出しプレート６８の領域には均一な密度にて複数の吐出孔６９が穿設されている。
【００４９】
ガス供給部８は、チャンバー窓６１と吹き出しプレート６８との間に形成されたガス溜め空間６７に処理ガスを供給する。本実施形態のガス供給部８は、不活性ガス供給部８１、反応性ガス供給部８４およびクリーニングガス供給部８７を有する。不活性ガス供給部８１は、不活性ガス供給源８２とバルブ８３とを備えており、バルブ８３を開放することによってガス溜め空間６７に不活性ガスを供給する。また、反応性ガス供給部８４は、反応性ガス供給源８５とバルブ８６とを備えており、バルブ８６を開放することによってガス溜め空間６７に反応性ガスを供給する。同様に、クリーニングガス供給部８７は、クリーニングガス供給源８８とバルブ８９とを備えており、バルブ８９を開放することによってガス溜め空間６７にクリーニングガスを供給する。なお、不活性ガス供給源８２、反応性ガス供給源８５、クリーニングガス供給源８８としては、熱処理装置１内に設けられた気体タンクと送給ポンプとで構成するようにしても良いし、熱処理装置１が設置される工場の用力を用いるにようにしても良い。
【００５０】
ここで、「不活性ガス」は、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜および半導体ウェハーＷの材質との反応性に乏しいガスであり、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などである。「反応性ガス」は、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜との反応性に富むガスであり、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、塩素（ｃｌ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、塩化水素（Ｈｃｌ）、オゾン（Ｏ3）、アンモニア（ＮＨ3）などの他に臭素（Ｂｒ）系化合物ガスやフッ素（Ｆ）系化合物ガスが該当する。また、「クリーニングガス」は、後述するようなチャンバー６内に付着した汚染物質と反応するガスであり、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、塩素（ｃｌ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、塩化水素（Ｈｃｌ）、オゾン（Ｏ3）、フッ素（Ｆ）系化合物ガスなどが該当する。本明細書においては、これら不活性ガス、反応性ガスおよびクリーニングガスを総称して処理のための「処理ガス」とする。なお、反応性ガスとクリーニングガスとは共通するガス種を含むものであり、反応性ガス供給部８４とクリーニングガス供給部８７とを兼用するようにしても良い。
【００５１】
ガス供給部８からガス溜め空間６７に供給された処理ガスは吹き出しプレート６８に穿設された複数の吐出孔６９から下方に向けて吐出される。このときに、ガス溜め空間６７における流体の通過抵抗は吐出孔６９の通過抵抗よりも小さいため、ガス供給部８から供給された処理ガスは一旦ガス溜め空間６７内を拡がるように流れてから複数の吐出孔６９から均一に吐出されることとなる。また、複数の吐出孔６９は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷに対向する領域には均一な密度にて設けられている。従って、吹き出しプレート６８からは保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面全面に均等に処理ガスが吹き付けられることとなる。
【００５２】
排気部９は、排気装置９１およびバルブ９２を備えており、バルブ９２を開放することによって排気口９３からチャンバー６内の雰囲気を排気する。排気口９３は、保持部７を囲繞するようにチャンバー側部６３に形成されたスリットである。排気口９３が形成される高さ位置は、保持部７に保持される半導体ウェハーＷと同じ高さ位置以下であり、半導体ウェハーＷよりもやや下方が好ましい。保持部７を取り囲むように形成されたスリット状の排気口９３から排気部９が排気を行うことによって、保持部７に保持される半導体ウェハーＷの周囲から均等に気体の排出が行われることとなる。
【００５３】
排気装置９１としては、真空ポンプや熱処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。排気装置９１として真空ポンプを採用し、ガス供給部８から処理ガスを供給することなく密閉空間である熱処理空間６５の雰囲気を排気すると、チャンバー６内を真空雰囲気にまで減圧することができる。また、排気装置９１として真空ポンプを用いていない場合であっても、ガス供給部８から処理ガスを供給することなく排気を行うことにより、チャンバー６内を大気圧よりも低い気圧に減圧することができる。
【００５４】
光照射部５は、チャンバー６の上方に設けられている。光照射部５は、複数本（本実施形態では１５本であるが、図１では図示の便宜上５本のみ記載）のフラッシュランプＦＬと、複数本（本実施形態では１５本であるが、図示の便宜上４本のみ記載）のハロゲンランプＨＬと、フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬの全体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。光照射部５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷに石英のチャンバー窓６１よび吹き出しプレート６８を介してハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからそれぞれハロゲン光およびフラッシュ光を照射する。
【００５５】
本実施形態では、フラッシュランプＦＬとしてキセノンフラッシュランプを用いている。キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気が両端電極間の放電によってガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし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、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。
【００５６】
一方、ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたタングステン（Ｗ）の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。
【００５７】
フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬは、ともに長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。複数のフラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプ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平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面も水平面である。また、その配列において、図１に示すように、フラッシュランプＦＬとハロゲンランプＨＬとは交互に配置されている。
【００５８】
また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬおよび複数のハロゲンランプＨＬ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、フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬ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およびハロゲンランプＨＬ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。
【００５９】
また、保持部７の保持リング７１よりも下側には放射温度計５８が設けられている。放射温度計５８は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの裏面から放射される放射光（赤外光または可視光）の強度を測定して半導体ウェハーＷの温度を測定する。放射温度計５８による温度測定結果は制御部３に伝達される。なお、放射温度計５８を保持リング７１よりも下側に設けているのは、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからのハロゲン光およびフラッシュ光が外乱光として入射するのを防ぐためである。フィルターなどによって外乱光を適切に遮光している場合には、放射温度計５８を保持リング７１よりも上側に設けるようにしても良い。
【００６０】
連続的に光照射を行うハロゲンランプＨＬは、保持部７に保持された半導体ウェハーＷにハロゲン光を照射して所定温度に温調する。この際に、放射温度計５８により測定される半導体ウェハーＷの温度が予め設定された所定の温度となるように、ハロゲンランプＨＬへの電力供給量が制御部３によって制御される。すなわち、制御部３は放射温度計５８の測定結果に基づいて、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって温調される半導体ウェハーＷの温度をフィードバック制御する。
【００６１】
また、熱処理装置１は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷに冷却用ガスを供給して当該半導体ウェハーＷを冷却する冷却用ガス供給部１０を備える。冷却用ガス供給部１０は、冷却用ガス供給源１１、バルブ１２および冷却ノズル１３を備える。本実施形態においては、保持部７の保持リング７１よりも下方に冷却ノズル１３を複数設けている。冷却用ガス供給部１０は、バルブ１２を開放することによって複数の冷却ノズル１３から保持部７に保持された半導体ウェハーＷの裏面に均等に冷却用ガスを吹き付ける。「冷却用ガス」は、熱伝導係数が高く熱を吸収しやすいガスであり、ヘリウム、アルゴンなどが該当する。なお、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの裏面に均等に冷却用ガスを供給することができるのであれば、冷却ノズル１３は１つであっても良い。
【００６２】
また、熱処理装置１は、光照射部５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、光照射部５とチャンバー窓６１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、その遮光位置にシャッター板２１が挿入され、光照射部５とチャンバー窓６１とが遮断される。これによって、光照射部５の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、光照射部５とチャンバー窓６１との間の遮光位置からシャッター板２１が退出して光照射部５の下方が開放される。
【００６３】
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。
【００６４】
次に、上記構成を有する熱処理装置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。図３は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。また、図４は、半導体ウェハーＷの表面温度（厳密には薄膜の表面温度）の変化を示す図である。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。
【００６５】
まず、図示省略のゲートバルブ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を介して処理対象となる半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入される（ステップＳ１）。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷは、表面に薄膜が形成された半導体基板である。半導体ウェハーＷの表面に形成される薄膜は、有機系の膜であっても良いし、金属系の膜であっても良い。有機系の膜としては、エキシマレーザに対応した化学増幅型レジスト膜を含むレジスト膜、ＢＡＲＣやＴＡＲＣ（Top Anti-Reflection Coating）を含む反射防止膜、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの強誘電体膜やlow-k膜を含む層間絶縁膜などが該当する。金属系の膜としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）やそれらの合金などの膜が該当する。
【００６６】
このような膜が本発明に係る熱処理装置１とは別の装置にて半導体ウェハーＷの表面に形成され、その半導体ウェハーＷが熱処理装置１のチャンバー６に搬入される。半導体ウェハーＷの表面に薄膜を形成する手法は、既述したようなスパッタリングなどの物理的気相成長法、ＣＶＤに代表される化学的気相成長法、或いはスピンコートなどの塗布法のいずれであっても良い。
【００６７】
表面に薄膜が形成された半導体ウェハーＷを保持した搬送ロボットのハンドが搬送開口部６６からチャンバー６内に進入し、ウェハー昇降部４の直上にて停止する。続いて、３本のリフトピン４４が上昇してハンドから半導体ウェハーＷを受け取る。図４に示す時刻ｔ１は、リフトピン４４が半導体ウェハーＷを受け取った時刻である。その後、搬送ロボットのハンドがチャンバー６から退出するとともに、搬送開口部６６が閉鎖されることによりチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。また、受け取った半導体ウェハーＷを支持する３本のリフトピン４４が保持リング７１よりも下方に下降する。リフトピン４４が下降する過程において、半導体ウェハーＷはリフトピン４４から保持リング７１に渡され、その内周部にて支持される。これにより、薄膜が形成された処理対象の半導体ウェハーＷがチャンバー６内にて保持部７によって水平姿勢に保持される。
【００６８】
熱処理空間６５が密閉空間とされて半導体ウェハーＷが保持部７に保持された後、チャンバー６内の雰囲気置換が実行される（ステップＳ２）。本実施形態においては、置換効率を高めるために、ガス供給部８から処理ガスを供給することなく排気部９が熱処理空間６５から排気を行うことによって、一旦チャンバー６内を大気圧よりも低い気圧に減圧している。そして、チャンバー６内が所定圧にまで減圧された後、ガス供給部８からの処理ガス供給を開始する。一旦チャンバー６内を大気圧よりも低い気圧に減圧してから処理ガスの供給を行うことによって、置換効率を高めてチャンバー６内を迅速に処理ガスの雰囲気に置換することができる。
【００６９】
ガス供給部８からの処理ガス供給を開始した後も、継続して排気部９による排気を行う。これにより、チャンバー６内の熱処理空間６５を常に一定濃度の処理ガス雰囲気に維持しつつ、吹き出しプレート６８の複数の吐出孔６９から下方の半導体ウェハーＷに向けて流下した処理ガスが半導体ウェハーＷの周囲から排出されるという処理ガス流が形成される。なお、一旦チャンバー６内を減圧するのに代えて、排気部９による排気を開始すると同時にガス供給部８からの処理ガス供給を開始するようにしても、チャンバー６内を処理ガスの雰囲気に置換することはできる。
【００７０】
ガス供給部８からチャンバー６内に供給する処理ガスは、処理対象となる半導体ウェハーＷの表面に形成されている膜種および焼成処理目的に応じた適宜のものが用いられる。例えば、レジスト膜の固化（いわゆるＰＡＢ（Post Applied Bake））を行うのであれば、不活性ガス供給部８１から窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、チャンバー６内を不活性雰囲気とするのが好ましい。また、膜表面の改質処理を行うのであれば、反応性ガス供給部８４から反応性ガスを供給するのが好ましい。
【００７１】
本実施形態においては、チャンバー６内の雰囲気置換が行われた後、時刻ｔ２にて制御部３の制御により光照射部５の１５本のフラッシュランプＦＬから保持部７に保持された半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射される（ステップＳ３）。また、フラッシュ光の照射と同時に（つまり、時刻ｔ２に）、制御部３の制御により光照射部５の１５本のハロゲンランプＨＬによる光照射も開始する（ステップＳ４）。フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬから放射される光の一部は直接にチャンバー６内の保持部７へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かう。
【００７２】
フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。このような強烈なフラッシュ光の照射によって、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜の表面温度が瞬間的に処理温度Ｔ２にまで上昇する。このような短時間のフラッシュ加熱によって、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜の焼成処理が行われる。なお、薄膜の表面が到達する最高温度である処理温度Ｔ２は６００℃以下であり、本実施形態では１５０℃としている。
【００７３】
図４の一点鎖線にて示すのはハロゲンランプＨＬからのハロゲン光照射の寄与による表面温度変化であり、点線にて示すのはフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射の寄与による表面温度変化である。実際の薄膜の表面温度変化は、これらを双方の光照射による寄与分を合算したものであり、図４では実線にて示している。同図に示すように、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射によって薄膜の表面は瞬間的に処理温度Ｔ２にまで急速昇温されるものの、このような急速昇温は半導体ウェハーＷの表面近傍のみで生じる現象であり、半導体ウェハーＷの裏面にはほとんど温度変化が生じていない。このため、フラッシュ光照射のみであれば、図４の点線にて示すように、急速昇温した薄膜から下地の半導体ウェハーＷへの熱伝導によって膜表面の温度は急速に下降する。
【００７４】
ここで、本実施形態においては、フラッシュ光を照射すると同時にハロゲンランプＨＬによる光照射をも開始している。図４の一点鎖線にて示すように、ハロゲンランプＨＬの光照射による薄膜表面温度の上昇速度はフラッシュ光照射によるそれと比較すると顕著に遅い。このため、フラッシュ光照射と同時にハロゲンランプＨＬが点灯したとしても、薄膜表面の初期の急速昇温にはハロゲンランプＨＬの光照射はほとんど寄与しない。その一方、ハロゲンランプＨＬは、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下フラッシュランプＦＬとは異なり、連続的に点灯して光照射を行う。このため、フラッシュ光照射によって瞬間的に処理温度Ｔ２にまで昇温してから急速に降温している薄膜の表面温度をハロゲンランプＨＬからの光照射によって再び昇温することができる。
【００７５】
ハロゲンランプＨＬの光照射によって薄膜は温調温度Ｔ１にまで昇温され、その温調温度Ｔ１に維持される。昇温速度の緩やかなハロゲンランプＨＬによる光照射であれば、半導体ウェハーＷの表裏での温度差はほとんど生じることはなく、放射温度計５８によって半導体ウェハーＷの裏面から放射される放射光の強度を測定して表面に形成された薄膜の温度を測定することができる。そして、制御部３は、放射温度計５８の測定結果に基づいて、薄膜の温度が２００℃以下の温調温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬへの電力供給量を制御する。これにより、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜は概ね温調温度Ｔ１に維持されることとなる。なお、本実施形態においては、温調温度Ｔ１をフラッシュ光照射時の処理温度Ｔ２と等温の１５０℃としている。
【００７６】
フラッシュ光照射後にもハロゲンランプＨＬの光照射を継続して半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜を温調温度Ｔ１に維持しつつ所定時間待機する（ステップＳ５）。この間、回転駆動部７５が保持部７を回転させて半導体ウェハーＷを回転軸ＲＸを回転中心として回転させる。これにより、吹き出しプレート６８の複数の吐出孔６９から吐出された処理ガスが半導体ウェハーＷの表面全面により均等に供給されるとともに、ハロゲンランプＨＬからの光照射のウェハー面内照度分布の均一性も向上させることができる。
【００７７】
やがて、時刻ｔ３に到達した時点にて、シャッター機構２がシャッター板２１を光照射部５とチャンバー窓６１との間の遮光位置に挿入する（ステップＳ６）。シャッター板２１が遮光位置に挿入されることによって、チャンバー６内にて保持部７に保持された半導体ウェハーＷにハロゲンランプＨＬから照射されるハロゲン光が遮光され、半導体ウェハーＷおよび薄膜の温度が降温する。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行った時刻ｔ２からハロゲンランプＨＬによる光照射が終了した時刻ｔ３までの時間は１秒以下である。なお、シャッター板２１が遮光位置に挿入されるのと同時にハロゲンランプＨＬを消灯するようにしても良い。
【００７８】
また、シャッター板２１が遮光位置に挿入された時刻ｔ３以降に、冷却用ガス供給部１０から保持部７に保持されている半導体ウェハーＷの裏面に向けて冷却用ガスを吹き付ける（ステップＳ７）。これにより、半導体ウェハーＷおよび薄膜の降温速度を高めることができる。
【００７９】
ステップＳ６，Ｓ７での冷却処理によって半導体ウェハーＷおよび薄膜の温度が低下した後、３本のリフトピン４４が上昇して保持リング７１に支持されていた半導体ウェハーＷを受け取る。その後、搬送開口部６６が再び開放され、搬送ロボットのハンドが搬送開口部６６からチャンバー６内に進入して半導体ウェハーＷの直下で停止する。続いて、リフトピン４４が下降することによって、時刻ｔ４にて半導体ウェハーＷがリフトピン４４から搬送ロボットに渡される。そして、半導体ウェハーＷを受け取った搬送ロボットのハンドがチャンバー６から退出することにより、半導体ウェハーＷがチャンバー６から搬出され、熱処理装置１における薄膜の焼成処理が完了する（ステップＳ８）。
【００８０】
半導体ウェハーＷが降温してから搬送開口部６６を開放するまでの間に、チャンバー６内の雰囲気を再び置換するようにしても良い。例えば、処理中にチャンバー６内が反応性ガスの雰囲気とされていた場合には、これを不活性ガスの雰囲気とすることが望ましい。また、チャンバー６内を装置外部と同じ大気雰囲気に置換するようにしても良い。
【００８１】
本実施形態においては、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜をフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することによって加熱している。発光時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光であれば、薄膜の表面温度を瞬間的に急速に処理温度Ｔ２にまで昇温することができる。また、フラッシュ光照射後もハロゲンランプＨＬからの光照射によって薄膜を温調温度Ｔ１に暫時維持しており、フラッシュランプＦＬが発光してからハロゲンランプＨＬによる光照射が終了するまでの時間は最大でも１秒である。このため、膜中に長時間焼成に起因した異常結晶成長が生じるのを防止することができる。その結果、薄膜と下地の半導体ウェハーＷとの境界や膜中の粒界に凹凸が生じるのを防止することができ、高い平坦度を得ることができる。
【００８２】
また、ハロゲンランプＨＬからの光照射による温調温度Ｔ１および温調時間とフラッシュ光照射による処理温度Ｔ２とを制御することによって、焼成された薄膜中における結晶粒径を適切な範囲に調整することができる。なお、ハロゲンランプＨＬの光照射による温調温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷの表面に形成されている膜種および焼成処理目的に応じて２００℃以下の適宜の温度とすることができる。
【００８３】
また、薄膜の膜種がシリコン中での拡散係数の高い金属膜である場合、薄膜の表面温度を短時間のうちに処理温度Ｔ２にまで上昇させ、その後の温調温度Ｔ１での温調の後速やかに降温させることにより、その金属元素の半導体ウェハーＷ中における異常拡散を防止することができる。
【００８４】
ところで、上記のような薄膜の焼成処理を行うことによって、チャンバー６内壁に種々の汚染物質が付着することがある。例えば、焼成される薄膜から発生した昇華物が付着したり、反応性ガスがチャンバー６内壁面の金属と反応して汚染物質となることがある。このような汚染物質がチャンバー６内に付着したときには、その汚染物質と反応するクリーニングガスをクリーニングガス供給部８７からチャンバー６内に供給する。これにより、汚染物質がクリーニングガスと反応して分解し、チャンバー６内から当該汚染物質を除去することができる。このようにすれば、汚染物質が半導体ウェハーＷに付着して汚染するのを防止することができる。なお、クリーニングガス供給部８７からクリーニングガスを供給するとともに、フラッシュランプＦＬおよび／またはハロゲンランプＨＬからチャンバー６内に光照射を行うことによって汚染物質の分解を促進するようにしても良い。
【００８５】
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、シャッター板２１が遮光位置に挿入された時刻ｔ３以降に冷却用ガスを供給するようにしていたが、フラッシュ光照射後にハロゲンランプＨＬから継続して光照射を行っているときに冷却用ガス供給部１０から冷却用ガスを供給するようにしても良い。ハロゲンランプＨＬからの光照射と冷却用ガスの吹き付けとの協働によって半導体ウェハーＷを室温から２００℃以下の比較的低い温度に適切に温調することができ、特に室温近傍に温調する場合には冷却用ガスを併用するのが好ましい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプＨＬによる温調温度Ｔ１をフラッシュ光照射時の処理温度Ｔ２と同じにしていたが、これを異なるようにしても良い。温調温度Ｔ１が膜中の結晶粒がほとんど成長しない程度に低ければ、ハロゲンランプＨＬによる光照射時間を１秒〜３０秒としても良い。
【００８７】
また、上記実施形態においては、保持部７が保持リング７１の内周部にて半導体ウェハーＷを支持するようにしていたが、これに代えて、支持ピンによって半導体ウェハーＷの裏面を支持するようにしても良い。
【００８８】
また、複数の吐出孔６９を穿設した吹き出しプレート６８に代えて、またはこれに付加して、保持部７に保持される半導体ウェハーＷの近傍に処理ガス供給のためのノズルを設けるようにしても良い。
【００８９】
また、ガス供給部８から供給する処理ガスの種類を処理の途中で変更するようにしても良い。例えば、金属系の膜を半導体ウェハーＷの表面に形成している場合において、最初は不活性ガス供給部８１からチャンバー６内に不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気中にてフラッシュ光照射を行って金属膜と下地のシリコンとを反応させる。次に、反応性ガス供給部８４から当該金属膜と反応する反応性ガスをチャンバー６内に供給してガス種を変更する。この反応性ガスは、薄膜上面の未反応の金属と反応してエッチング処理が進行する。その後、再び不活性ガス供給部８１から不活性ガスを供給してチャンバー６内を不活性ガス雰囲気に置換し、フラッシュ光照射によって残留薄膜の加熱処理を行うようにしても良い。
【００９０】
また、上記実施形態においては、光照射部５に１５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、光照射部５に備えるハロゲンランプＨＬの本数も１５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。
【００９１】
また、本発明に係る熱処理技術によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。例えば、ガラス基板上に多結晶または非晶質のシリコンやゲルマニウム（Ｇｅ）の薄膜を形成し、その薄膜にボロン（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）などの不純物を注入し、上記の熱処理装置１によって薄膜の加熱処理を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１ 熱処理装置
２ シャッター機構
３ 制御部
４ ウェハー昇降部
５ 光照射部
６ チャンバー
７ 保持部
８ ガス供給部
９ 排気部
１０ 冷却用ガス供給部
５８ 放射温度計
６５ 熱処理空間
６８ 吹き出しプレート
６９ 吐出孔
７１ 保持リング
７５ 回転駆動部
８１ 不活性ガス供給部
８４ 反応性ガス供給部
８７ クリーニングガス供給部
９３ 排気口
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
【技術分野】
【０００１】
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）の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理装置および熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造に際して、上記基板に対する薄膜形成は欠くことの出来ない重要技術である。例えば、半導体ウェハーにパターン形成を行うためのフォトリソグラフィーにおいては、ウェハー上にレジスト膜や反射防止膜を形成する。また、半導体ウェハーの表面に絶縁のための層間絶縁膜や電極配線などのための金属膜を形成することもある。さらに、液晶表示装置用のガラス基板にはシリコン（Ｓｉ）の多結晶または非晶質の膜を形成することが行われている。
【０００３】
これらの薄膜を形成するための技術としては、真空蒸着やスパッタリングなどの物理的気相成長法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）に代表される化学的気相成長法、および、スピンコートなどの塗布法が広く用いられている。いずれの手法を用いた場合であっても、基板上に形成した薄膜の焼成処理を行うことがある。塗布法によって形成された薄膜であれば、塗布液中の溶媒を揮発させる必要があり、スパッタリングやＣＶＤを用いて形成された薄膜であっても焼き締めを行う場合がある。
【０００４】
従来、薄膜の焼成処理は、上記の種々の手法によって表面に薄膜を形成した基板をホットプレート上に載置し、その薄膜を加熱することによって行われてきた。例えば、特許文献１には、反射防止膜の一種であるＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflection Coating）の塗布液をスピンコートによって基板に塗布し、その基板をホットプレート上に載置して加熱することにより反射防止膜の焼成処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６６６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されるようなホットプレートでの加熱によって薄膜の焼成処理を行った場合には、膜中に異常結晶成長が生じやすいという問題があった。すなわち、加熱によって膜中の結晶粒が粗大化し、一部の結晶粒が異常成長した結果、薄膜と下地基板との境界や粒界に凹凸が生じることがあった。近年、ますますパターンの微細化が進展している状況においては、このような凹凸が高精度のパターン形成の阻害要因となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理装置において、薄膜が表面に形成された基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて前記基板を保持する保持手段と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバーから排気を行う排気手段と、前記保持手段に保持された前記基板を光照射によって所定温度に温調するハロゲンランプと、前記保持手段に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記ハロゲンランプは、前記基板を光照射によって２００℃以下の温度に温調することを特徴とする。
【００１０】
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装置において、前記ガス供給手段は、前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記ガス供給手段は、前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持手段に保持された前記基板の表面に対向して設けられ、当該表面に対向する領域に均一な密度にて複数の吐出孔を穿設し、前記ガス供給手段から供給された処理ガスを前記複数の吐出孔から前記基板に向けて吹き出す吹き出しプレートをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持手段に保持された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記排気手段は、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
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装置において、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続するように前記ハロゲンランプを制御するランプ制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
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装置において、前記保持手段に保持された前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記保持手段に保持された前記基板と前記ハロゲンランプとの間を遮光するシャッター機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１の発明は、基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理方法において、薄膜が表面に形成された基板をチャンバー内に収容する収容工程と、前記チャンバーから排気を行う排気工程と、前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板をハロゲンランプからの光照射によって所定温度に温調するハロゲン照射工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ照射工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程では、前記基板を２００℃以下の温度に温調することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３の発明は、請求項１１または請求項１２の発明に係る熱処理方法において、前記ガス供給工程では、前記チャンバー内に前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４の発明は、請求項１１から請求項１３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１５の発明は、請求項１１から請求項１４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記チャンバー内に収容された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１６の発明は、請求項１１から請求項１５のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記排気工程は、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１７の発明は、請求項１１から請求項１６のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程は、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１８の発明は、請求項１１から請求項１７のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程の後に、前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１９の発明は、請求項１１から請求項１８のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記ハロゲン照射工程の後に、前記チャンバー内に収容された前記基板と前記ハロゲンランプとの間をシャッターによって遮光することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１から請求項１０の発明によれば、薄膜が表面に形成された基板にフラッシュ光を照射して当該薄膜の焼成処理を行うため、薄膜の表面温度を瞬間的に上昇させて急速に下降させることができ、焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる。
【００２８】
特に、請求項４の発明によれば、ガス供給手段は、チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を含むため、薄膜の焼成処理によってチャンバー内に付着した汚染物質を除去して当該汚染物質が基板に付着するのを防止することができる。
【００２９】
特に、請求項５の発明によれば、保持手段に保持された基板の表面に対向する領域に均一な密度にて複数の吐出孔を穿設した吹き出しプレートを備えるため、基板表面に均等に処理ガスを供給することができる。
【００３０】
特に、請求項６の発明によれば、保持手段に保持された基板を当該基板の主面内にて回転させる回転手段を備えるため、基板面内で均一にハロゲンランプの光照射および処理ガス供給を行うことができる。
【００３１】
特に、請求項７の発明によれば、排気手段がチャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段を含むため、チャンバー内の雰囲気置換効率を向上させることができる。
【００３２】
また、請求項１１から請求項１９の発明によれば、薄膜が表面に形成された基板にフラッシュ光を照射して当該薄膜の焼成処理を行うため、薄膜の表面温度を瞬間的に上昇させて急速に下降させることができ、焼成時における膜中の異常結晶成長を防止することができる。
【００３３】
特に、請求項１４の発明によれば、チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程を備えるため、薄膜の焼成処理によってチャンバー内に付着した汚染物質を除去して当該汚染物質が基板に付着するのを防止することができる。
【００３４】
特に、請求項１５の発明によれば、チャンバー内に収容された基板を当該基板の主面内にて回転させる回転工程を備えるため、基板面内で均一にハロゲンランプの光照射および処理ガス供給を行うことができる。
【００３５】
特に、請求項１６の発明によれば、排気工程がチャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程を含むため、チャンバー内の雰囲気置換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る熱処理装置の要部構成を示す図である。
【図２】吹き出しプレートの平面図である。
【図３】図１の熱処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】半導体ウェハーＷの表面温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
図１は、本発明に係る熱処理装置１の要部構成を示す図である。この熱処理装置１は、基板として略円形の半導体ウェハーＷの表面に薄膜を形成したものにフラッシュ光を照射してその薄膜の焼成処理を行うフラッシュランプアニール装置である。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。
【００３９】
熱処理装置１は、主たる構成として、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、チャンバー６内にて半導体ウェハーＷを保持する保持部７と、チャンバー６内の半導体ウェハーＷにハロゲン光およびフラッシュ光を照射する光照射部５と、チャンバー６内に処理ガスを供給するガス供給部８と、チャンバー６から排気を行う排気部９と、を備えている。また、熱処理装置１は、これらの各部を制御して薄膜焼成処理を実行させる制御部３を備える。
【００４０】
チャンバー６は、光照射部５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２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６の上部開口にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
【００４１】
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、光照射部５から出射された光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されている。
【００４２】
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とは図示省略のＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にはＯリングを挟み込み、これらの隙間から気体が流出入するのを防いでいる。
【００４３】
チャンバー側部６３には、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６６が設けられている。搬送開口部６６は、図示を省略するゲートバルブによって開閉可能とされている。搬送開口部６６が開放されると、図外の搬送ロボットによってチャンバー６に対する半導体ウェハーＷの搬入および搬出が可能となる。また、搬送開口部６６が閉鎖されると、熱処理空間６５が外部との通気が遮断された密閉空間となる。
【００４４】
保持部７は、保持リング７１およびリング支持部７２を備える。保持リング７１は、石英（或いは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等であっても良い）にて形成された円環形状の板状部材である。円環形状の保持リング７１の外形は半導体ウェハーＷの直径よりも大きく、内径は半導体ウェハーＷの直径より若干小さい。このため、保持リング７１は、その内周部にて半導体ウェハーＷの周縁部を支持することができる。
【００４５】
リング支持部７２は、保持リング７１を下方より水平姿勢にて支持する部材である。リング支持部７２は、保持リング７１の中心を鉛直方向に沿って貫く回転軸ＲＸを中心として回転可能に構成されている。リング支持部７２は、モータを備えた回転駆動部７５によって回転される。なお、発塵のおそれのある回転駆動部７５をチャンバー６の外部に設け、磁気引力によって回転駆動部７５の駆動力を非接触でリング支持部７２に伝達するようにしても良い。
【００４６】
半導体ウェハーＷの周縁部を保持リング７１の内周部に載置することにより、保持部７はチャンバー６内の熱処理空間６５に半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持することとなる。そして、回転駆動部７５が保持部７を回転させることにより、保持部７に保持された半導体ウェハーＷもその主面内にて回転軸ＲＸを回転中心として回転することとなる。なお、保持リング７１に保持された半導体ウェハーＷの中心と保持リング７１自身の中心とは一致するため、回転軸ＲＸは半導体ウェハーＷの中心を貫通する。
【００４７】
保持部７の保持リング７１よりも内側下方にはウェハー昇降部４が設けられている。ウェハー昇降部４は、複数本（本実施の形態では３本）のリフトピン４４と、リフトピン４４を昇降するエアシリンダ４５と、を備える。３本のリフトピン４４の上端高さ位置は同一水平面内に含まれる。３本のリフトピン４４はエアシリンダ４５によって一括して鉛直方向に沿って昇降される。エアシリンダ４５が３本のリフトピン４４を上昇させると、各リフトピン４４の先端が保持リング７１よりも上側に突出する。また、エアシリンダ４５がリフトピン４４を下降させると、各リフトピン４４の先端が保持リング７１よりも下方に下降する。
【００４８】
熱処理空間６５の上部であって、チャンバー窓６１の直下には、吹き出しプレート６８が設けられている。図２は、吹き出しプレート６８の平面図である。吹き出しプレート６８は、石英にて形成された円板形状部材であり、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面に対向するように水平姿勢に設置されている。図２に示すように、吹き出しプレート６８には、多数の吐出孔６９が穿設されている。具体的には、少なくとも保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面に対向する吹き出しプレート６８の領域には均一な密度にて複数の吐出孔６９が穿設されている。
【００４９】
ガス供給部８は、チャンバー窓６１と吹き出しプレート６８との間に形成されたガス溜め空間６７に処理ガスを供給する。本実施形態のガス供給部８は、不活性ガス供給部８１、反応性ガス供給部８４およびクリーニングガス供給部８７を有する。不活性ガス供給部８１は、不活性ガス供給源８２とバルブ８３とを備えており、バルブ８３を開放することによってガス溜め空間６７に不活性ガスを供給する。また、反応性ガス供給部８４は、反応性ガス供給源８５とバルブ８６とを備えており、バルブ８６を開放することによってガス溜め空間６７に反応性ガスを供給する。同様に、クリーニングガス供給部８７は、クリーニングガス供給源８８とバルブ８９とを備えており、バルブ８９を開放することによってガス溜め空間６７にクリーニングガスを供給する。なお、不活性ガス供給源８２、反応性ガス供給源８５、クリーニングガス供給源８８としては、熱処理装置１内に設けられた気体タンクと送給ポンプとで構成するようにしても良いし、熱処理装置１が設置される工場の用力を用いるにようにしても良い。
【００５０】
ここで、「不活性ガス」は、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜および半導体ウェハーＷの材質との反応性に乏しいガスであり、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などである。「反応性ガス」は、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜との反応性に富むガスであり、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、塩素（ｃｌ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、塩化水素（Ｈｃｌ）、オゾン（Ｏ3）、アンモニア（ＮＨ3）などの他に臭素（Ｂｒ）系化合物ガスやフッ素（Ｆ）系化合物ガスが該当する。また、「クリーニングガス」は、後述するようなチャンバー６内に付着した汚染物質と反応するガスであり、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、塩素（ｃｌ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、塩化水素（Ｈｃｌ）、オゾン（Ｏ3）、フッ素（Ｆ）系化合物ガスなどが該当する。本明細書においては、これら不活性ガス、反応性ガスおよびクリーニングガスを総称して処理のための「処理ガス」とする。なお、反応性ガスとクリーニングガスとは共通するガス種を含むものであり、反応性ガス供給部８４とクリーニングガス供給部８７とを兼用するようにしても良い。
【００５１】
ガス供給部８からガス溜め空間６７に供給された処理ガスは吹き出しプレート６８に穿設された複数の吐出孔６９から下方に向けて吐出される。このときに、ガス溜め空間６７における流体の通過抵抗は吐出孔６９の通過抵抗よりも小さいため、ガス供給部８から供給された処理ガスは一旦ガス溜め空間６７内を拡がるように流れてから複数の吐出孔６９から均一に吐出されることとなる。また、複数の吐出孔６９は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷに対向する領域には均一な密度にて設けられている。従って、吹き出しプレート６８からは保持部７に保持された半導体ウェハーＷの表面全面に均等に処理ガスが吹き付けられることとなる。
【００５２】
排気部９は、排気装置９１およびバルブ９２を備えており、バルブ９２を開放することによって排気口９３からチャンバー６内の雰囲気を排気する。排気口９３は、保持部７を囲繞するようにチャンバー側部６３に形成されたスリットである。排気口９３が形成される高さ位置は、保持部７に保持される半導体ウェハーＷと同じ高さ位置以下であり、半導体ウェハーＷよりもやや下方が好ましい。保持部７を取り囲むように形成されたスリット状の排気口９３から排気部９が排気を行うことによって、保持部７に保持される半導体ウェハーＷの周囲から均等に気体の排出が行われることとなる。
【００５３】
排気装置９１としては、真空ポンプや熱処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。排気装置９１として真空ポンプを採用し、ガス供給部８から処理ガスを供給することなく密閉空間である熱処理空間６５の雰囲気を排気すると、チャンバー６内を真空雰囲気にまで減圧することができる。また、排気装置９１として真空ポンプを用いていない場合であっても、ガス供給部８から処理ガスを供給することなく排気を行うことにより、チャンバー６内を大気圧よりも低い気圧に減圧することができる。
【００５４】
光照射部５は、チャンバー６の上方に設けられている。光照射部５は、複数本（本実施形態では１５本であるが、図１では図示の便宜上５本のみ記載）のフラッシュランプＦＬと、複数本（本実施形態では１５本であるが、図示の便宜上４本のみ記載）のハロゲンランプＨＬと、フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬの全体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。光照射部５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷに石英のチャンバー窓６１よび吹き出しプレート６８を介してハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからそれぞれハロゲン光およびフラッシュ光を照射する。
【００５５】
本実施形態では、フラッシュランプＦＬとしてキセノンフラッシュランプを用いている。キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気が両端電極間の放電によってガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし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、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。
【００５６】
一方、ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたタングステン（Ｗ）の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。
【００５７】
フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬは、ともに長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。複数のフラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプ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平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面も水平面である。また、その配列において、図１に示すように、フラッシュランプＦＬとハロゲンランプＨＬとは交互に配置されている。
【００５８】
また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬおよび複数のハロゲンランプＨＬ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、フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬ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およびハロゲンランプＨＬ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。
【００５９】
また、保持部７の保持リング７１よりも下側には放射温度計５８が設けられている。放射温度計５８は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの裏面から放射される放射光（赤外光または可視光）の強度を測定して半導体ウェハーＷの温度を測定する。放射温度計５８による温度測定結果は制御部３に伝達される。なお、放射温度計５８を保持リング７１よりも下側に設けているのは、ハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬからのハロゲン光およびフラッシュ光が外乱光として入射するのを防ぐためである。フィルターなどによって外乱光を適切に遮光している場合には、放射温度計５８を保持リング７１よりも上側に設けるようにしても良い。
【００６０】
連続的に光照射を行うハロゲンランプＨＬは、保持部７に保持された半導体ウェハーＷにハロゲン光を照射して所定温度に温調する。この際に、放射温度計５８により測定される半導体ウェハーＷの温度が予め設定された所定の温度となるように、ハロゲンランプＨＬへの電力供給量が制御部３によって制御される。すなわち、制御部３は放射温度計５８の測定結果に基づいて、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって温調される半導体ウェハーＷの温度をフィードバック制御する。
【００６１】
また、熱処理装置１は、保持部７に保持された半導体ウェハーＷに冷却用ガスを供給して当該半導体ウェハーＷを冷却する冷却用ガス供給部１０を備える。冷却用ガス供給部１０は、冷却用ガス供給源１１、バルブ１２および冷却ノズル１３を備える。本実施形態においては、保持部７の保持リング７１よりも下方に冷却ノズル１３を複数設けている。冷却用ガス供給部１０は、バルブ１２を開放することによって複数の冷却ノズル１３から保持部７に保持された半導体ウェハーＷの裏面に均等に冷却用ガスを吹き付ける。「冷却用ガス」は、熱伝導係数が高く熱を吸収しやすいガスであり、ヘリウム、アルゴンなどが該当する。なお、保持部７に保持された半導体ウェハーＷの裏面に均等に冷却用ガスを供給することができるのであれば、冷却ノズル１３は１つであっても良い。
【００６２】
また、熱処理装置１は、光照射部５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、光照射部５とチャンバー窓６１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、その遮光位置にシャッター板２１が挿入され、光照射部５とチャンバー窓６１とが遮断される。これによって、光照射部５の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、光照射部５とチャンバー窓６１との間の遮光位置からシャッター板２１が退出して光照射部５の下方が開放される。
【００６３】
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。
【００６４】
次に、上記構成を有する熱処理装置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。図３は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。また、図４は、半導体ウェハーＷの表面温度（厳密には薄膜の表面温度）の変化を示す図である。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。
【００６５】
まず、図示省略のゲートバルブ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を介して処理対象となる半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入される（ステップＳ１）。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷは、表面に薄膜が形成された半導体基板である。半導体ウェハーＷの表面に形成される薄膜は、有機系の膜であっても良いし、金属系の膜であっても良い。有機系の膜としては、エキシマレーザに対応した化学増幅型レジスト膜を含むレジスト膜、ＢＡＲＣやＴＡＲＣ（Top Anti-Reflection Coating）を含む反射防止膜、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの強誘電体膜やlow-k膜を含む層間絶縁膜などが該当する。金属系の膜としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）やそれらの合金などの膜が該当する。
【００６６】
このような膜が本発明に係る熱処理装置１とは別の装置にて半導体ウェハーＷの表面に形成され、その半導体ウェハーＷが熱処理装置１のチャンバー６に搬入される。半導体ウェハーＷの表面に薄膜を形成する手法は、既述したようなスパッタリングなどの物理的気相成長法、ＣＶＤに代表される化学的気相成長法、或いはスピンコートなどの塗布法のいずれであっても良い。
【００６７】
表面に薄膜が形成された半導体ウェハーＷを保持した搬送ロボットのハンドが搬送開口部６６からチャンバー６内に進入し、ウェハー昇降部４の直上にて停止する。続いて、３本のリフトピン４４が上昇してハンドから半導体ウェハーＷを受け取る。図４に示す時刻ｔ１は、リフトピン４４が半導体ウェハーＷを受け取った時刻である。その後、搬送ロボットのハンドがチャンバー６から退出するとともに、搬送開口部６６が閉鎖されることによりチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。また、受け取った半導体ウェハーＷを支持する３本のリフトピン４４が保持リング７１よりも下方に下降する。リフトピン４４が下降する過程において、半導体ウェハーＷはリフトピン４４から保持リング７１に渡され、その内周部にて支持される。これにより、薄膜が形成された処理対象の半導体ウェハーＷがチャンバー６内にて保持部７によって水平姿勢に保持される。
【００６８】
熱処理空間６５が密閉空間とされて半導体ウェハーＷが保持部７に保持された後、チャンバー６内の雰囲気置換が実行される（ステップＳ２）。本実施形態においては、置換効率を高めるために、ガス供給部８から処理ガスを供給することなく排気部９が熱処理空間６５から排気を行うことによって、一旦チャンバー６内を大気圧よりも低い気圧に減圧している。そして、チャンバー６内が所定圧にまで減圧された後、ガス供給部８からの処理ガス供給を開始する。一旦チャンバー６内を大気圧よりも低い気圧に減圧してから処理ガスの供給を行うことによって、置換効率を高めてチャンバー６内を迅速に処理ガスの雰囲気に置換することができる。
【００６９】
ガス供給部８からの処理ガス供給を開始した後も、継続して排気部９による排気を行う。これにより、チャンバー６内の熱処理空間６５を常に一定濃度の処理ガス雰囲気に維持しつつ、吹き出しプレート６８の複数の吐出孔６９から下方の半導体ウェハーＷに向けて流下した処理ガスが半導体ウェハーＷの周囲から排出されるという処理ガス流が形成される。なお、一旦チャンバー６内を減圧するのに代えて、排気部９による排気を開始すると同時にガス供給部８からの処理ガス供給を開始するようにしても、チャンバー６内を処理ガスの雰囲気に置換することはできる。
【００７０】
ガス供給部８からチャンバー６内に供給する処理ガスは、処理対象となる半導体ウェハーＷの表面に形成されている膜種および焼成処理目的に応じた適宜のものが用いられる。例えば、レジスト膜の固化（いわゆるＰＡＢ（Post Applied Bake））を行うのであれば、不活性ガス供給部８１から窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、チャンバー６内を不活性雰囲気とするのが好ましい。また、膜表面の改質処理を行うのであれば、反応性ガス供給部８４から反応性ガスを供給するのが好ましい。
【００７１】
本実施形態においては、チャンバー６内の雰囲気置換が行われた後、時刻ｔ２にて制御部３の制御により光照射部５の１５本のフラッシュランプＦＬから保持部７に保持された半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射される（ステップＳ３）。また、フラッシュ光の照射と同時に（つまり、時刻ｔ２に）、制御部３の制御により光照射部５の１５本のハロゲンランプＨＬによる光照射も開始する（ステップＳ４）。フラッシュランプＦＬおよびハロゲンランプＨＬから放射される光の一部は直接にチャンバー６内の保持部７へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かう。
【００７２】
フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。このような強烈なフラッシュ光の照射によって、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜の表面温度が瞬間的に処理温度Ｔ２にまで上昇する。このような短時間のフラッシュ加熱によって、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜の焼成処理が行われる。なお、薄膜の表面が到達する最高温度である処理温度Ｔ２は６００℃以下であり、本実施形態では１５０℃としている。
【００７３】
図４の一点鎖線にて示すのはハロゲンランプＨＬからのハロゲン光照射の寄与による表面温度変化であり、点線にて示すのはフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射の寄与による表面温度変化である。実際の薄膜の表面温度変化は、これらを双方の光照射による寄与分を合算したものであり、図４では実線にて示している。同図に示すように、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射によって薄膜の表面は瞬間的に処理温度Ｔ２にまで急速昇温されるものの、このような急速昇温は半導体ウェハーＷの表面近傍のみで生じる現象であり、半導体ウェハーＷの裏面にはほとんど温度変化が生じていない。このため、フラッシュ光照射のみであれば、図４の点線にて示すように、急速昇温した薄膜から下地の半導体ウェハーＷへの熱伝導によって膜表面の温度は急速に下降する。
【００７４】
ここで、本実施形態においては、フラッシュ光を照射すると同時にハロゲンランプＨＬによる光照射をも開始している。図４の一点鎖線にて示すように、ハロゲンランプＨＬの光照射による薄膜表面温度の上昇速度はフラッシュ光照射によるそれと比較すると顕著に遅い。このため、フラッシュ光照射と同時にハロゲンランプＨＬが点灯したとしても、薄膜表面の初期の急速昇温にはハロゲンランプＨＬの光照射はほとんど寄与しない。その一方、ハロゲンランプＨＬは、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下フラッシュランプＦＬとは異なり、連続的に点灯して光照射を行う。このため、フラッシュ光照射によって瞬間的に処理温度Ｔ２にまで昇温してから急速に降温している薄膜の表面温度をハロゲンランプＨＬからの光照射によって再び昇温することができる。
【００７５】
ハロゲンランプＨＬの光照射によって薄膜は温調温度Ｔ１にまで昇温され、その温調温度Ｔ１に維持される。昇温速度の緩やかなハロゲンランプＨＬによる光照射であれば、半導体ウェハーＷの表裏での温度差はほとんど生じることはなく、放射温度計５８によって半導体ウェハーＷの裏面から放射される放射光の強度を測定して表面に形成された薄膜の温度を測定することができる。そして、制御部３は、放射温度計５８の測定結果に基づいて、薄膜の温度が２００℃以下の温調温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬへの電力供給量を制御する。これにより、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜は概ね温調温度Ｔ１に維持されることとなる。なお、本実施形態においては、温調温度Ｔ１をフラッシュ光照射時の処理温度Ｔ２と等温の１５０℃としている。
【００７６】
フラッシュ光照射後にもハロゲンランプＨＬの光照射を継続して半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜を温調温度Ｔ１に維持しつつ所定時間待機する（ステップＳ５）。この間、回転駆動部７５が保持部７を回転させて半導体ウェハーＷを回転軸ＲＸを回転中心として回転させる。これにより、吹き出しプレート６８の複数の吐出孔６９から吐出された処理ガスが半導体ウェハーＷの表面全面により均等に供給されるとともに、ハロゲンランプＨＬからの光照射のウェハー面内照度分布の均一性も向上させることができる。
【００７７】
やがて、時刻ｔ３に到達した時点にて、シャッター機構２がシャッター板２１を光照射部５とチャンバー窓６１との間の遮光位置に挿入する（ステップＳ６）。シャッター板２１が遮光位置に挿入されることによって、チャンバー６内にて保持部７に保持された半導体ウェハーＷにハロゲンランプＨＬから照射されるハロゲン光が遮光され、半導体ウェハーＷおよび薄膜の温度が降温する。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行った時刻ｔ２からハロゲンランプＨＬによる光照射が終了した時刻ｔ３までの時間は１秒以下である。なお、シャッター板２１が遮光位置に挿入されるのと同時にハロゲンランプＨＬを消灯するようにしても良い。
【００７８】
また、シャッター板２１が遮光位置に挿入された時刻ｔ３以降に、冷却用ガス供給部１０から保持部７に保持されている半導体ウェハーＷの裏面に向けて冷却用ガスを吹き付ける（ステップＳ７）。これにより、半導体ウェハーＷおよび薄膜の降温速度を高めることができる。
【００７９】
ステップＳ６，Ｓ７での冷却処理によって半導体ウェハーＷおよび薄膜の温度が低下した後、３本のリフトピン４４が上昇して保持リング７１に支持されていた半導体ウェハーＷを受け取る。その後、搬送開口部６６が再び開放され、搬送ロボットのハンドが搬送開口部６６からチャンバー６内に進入して半導体ウェハーＷの直下で停止する。続いて、リフトピン４４が下降することによって、時刻ｔ４にて半導体ウェハーＷがリフトピン４４から搬送ロボットに渡される。そして、半導体ウェハーＷを受け取った搬送ロボットのハンドがチャンバー６から退出することにより、半導体ウェハーＷがチャンバー６から搬出され、熱処理装置１における薄膜の焼成処理が完了する（ステップＳ８）。
【００８０】
半導体ウェハーＷが降温してから搬送開口部６６を開放するまでの間に、チャンバー６内の雰囲気を再び置換するようにしても良い。例えば、処理中にチャンバー６内が反応性ガスの雰囲気とされていた場合には、これを不活性ガスの雰囲気とすることが望ましい。また、チャンバー６内を装置外部と同じ大気雰囲気に置換するようにしても良い。
【００８１】
本実施形態においては、半導体ウェハーＷの表面に形成された薄膜をフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することによって加熱している。発光時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光であれば、薄膜の表面温度を瞬間的に急速に処理温度Ｔ２にまで昇温することができる。また、フラッシュ光照射後もハロゲンランプＨＬからの光照射によって薄膜を温調温度Ｔ１に暫時維持しており、フラッシュランプＦＬが発光してからハロゲンランプＨＬによる光照射が終了するまでの時間は最大でも１秒である。このため、膜中に長時間焼成に起因した異常結晶成長が生じるのを防止することができる。その結果、薄膜と下地の半導体ウェハーＷとの境界や膜中の粒界に凹凸が生じるのを防止することができ、高い平坦度を得ることができる。
【００８２】
また、ハロゲンランプＨＬからの光照射による温調温度Ｔ１および温調時間とフラッシュ光照射による処理温度Ｔ２とを制御することによって、焼成された薄膜中における結晶粒径を適切な範囲に調整することができる。なお、ハロゲンランプＨＬの光照射による温調温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷの表面に形成されている膜種および焼成処理目的に応じて２００℃以下の適宜の温度とすることができる。
【００８３】
また、薄膜の膜種がシリコン中での拡散係数の高い金属膜である場合、薄膜の表面温度を短時間のうちに処理温度Ｔ２にまで上昇させ、その後の温調温度Ｔ１での温調の後速やかに降温させることにより、その金属元素の半導体ウェハーＷ中における異常拡散を防止することができる。
【００８４】
ところで、上記のような薄膜の焼成処理を行うことによって、チャンバー６内壁に種々の汚染物質が付着することがある。例えば、焼成される薄膜から発生した昇華物が付着したり、反応性ガスがチャンバー６内壁面の金属と反応して汚染物質となることがある。このような汚染物質がチャンバー６内に付着したときには、その汚染物質と反応するクリーニングガスをクリーニングガス供給部８７からチャンバー６内に供給する。これにより、汚染物質がクリーニングガスと反応して分解し、チャンバー６内から当該汚染物質を除去することができる。このようにすれば、汚染物質が半導体ウェハーＷに付着して汚染するのを防止することができる。なお、クリーニングガス供給部８７からクリーニングガスを供給するとともに、フラッシュランプＦＬおよび／またはハロゲンランプＨＬからチャンバー６内に光照射を行うことによって汚染物質の分解を促進するようにしても良い。
【００８５】
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、シャッター板２１が遮光位置に挿入された時刻ｔ３以降に冷却用ガスを供給するようにしていたが、フラッシュ光照射後にハロゲンランプＨＬから継続して光照射を行っているときに冷却用ガス供給部１０から冷却用ガスを供給するようにしても良い。ハロゲンランプＨＬからの光照射と冷却用ガスの吹き付けとの協働によって半導体ウェハーＷを室温から２００℃以下の比較的低い温度に適切に温調することができ、特に室温近傍に温調する場合には冷却用ガスを併用するのが好ましい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプＨＬによる温調温度Ｔ１をフラッシュ光照射時の処理温度Ｔ２と同じにしていたが、これを異なるようにしても良い。温調温度Ｔ１が膜中の結晶粒がほとんど成長しない程度に低ければ、ハロゲンランプＨＬによる光照射時間を１秒〜３０秒としても良い。
【００８７】
また、上記実施形態においては、保持部７が保持リング７１の内周部にて半導体ウェハーＷを支持するようにしていたが、これに代えて、支持ピンによって半導体ウェハーＷの裏面を支持するようにしても良い。
【００８８】
また、複数の吐出孔６９を穿設した吹き出しプレート６８に代えて、またはこれに付加して、保持部７に保持される半導体ウェハーＷの近傍に処理ガス供給のためのノズルを設けるようにしても良い。
【００８９】
また、ガス供給部８から供給する処理ガスの種類を処理の途中で変更するようにしても良い。例えば、金属系の膜を半導体ウェハーＷの表面に形成している場合において、最初は不活性ガス供給部８１からチャンバー６内に不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気中にてフラッシュ光照射を行って金属膜と下地のシリコンとを反応させる。次に、反応性ガス供給部８４から当該金属膜と反応する反応性ガスをチャンバー６内に供給してガス種を変更する。この反応性ガスは、薄膜上面の未反応の金属と反応してエッチング処理が進行する。その後、再び不活性ガス供給部８１から不活性ガスを供給してチャンバー６内を不活性ガス雰囲気に置換し、フラッシュ光照射によって残留薄膜の加熱処理を行うようにしても良い。
【００９０】
また、上記実施形態においては、光照射部５に１５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、光照射部５に備えるハロゲンランプＨＬの本数も１５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。
【００９１】
また、本発明に係る熱処理技術によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。例えば、ガラス基板上に多結晶または非晶質のシリコンやゲルマニウム（Ｇｅ）の薄膜を形成し、その薄膜にボロン（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）などの不純物を注入し、上記の熱処理装置１によって薄膜の加熱処理を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１ 熱処理装置
２ シャッター機構
３ 制御部
４ ウェハー昇降部
５ 光照射部
６ チャンバー
７ 保持部
８ ガス供給部
９ 排気部
１０ 冷却用ガス供給部
５８ 放射温度計
６５ 熱処理空間
６８ 吹き出しプレート
６９ 吐出孔
７１ 保持リング
７５ 回転駆動部
８１ 不活性ガス供給部
８４ 反応性ガス供給部
８７ クリーニングガス供給部
９３ 排気口
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理装置であって、
薄膜が表面に形成された基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて前記基板を保持する保持手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバーから排気を行う排気手段と、
前記保持手段に保持された前記基板を光照射によって所定温度に温調するハロゲンランプと、
前記保持手段に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプは、
前記基板を光照射によって２００℃以下の温度に温調することを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記ガス供給手段は、
前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記ガス供給手段は、
前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板の表面に対向して設けられ、当該表面に対向する領域に均一な密度にて複数の吐出孔を穿設し、前記ガス供給手段から供給された処理ガスを前記複数の吐出孔から前記基板に向けて吹き出す吹き出しプレートをさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記排気手段は、
前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続するように前記ハロゲンランプを制御するランプ制御手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板と前記ハロゲンランプとの間を遮光するシャッター機構をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理方法であって、
薄膜が表面に形成された基板をチャンバー内に収容する収容工程と、
前記チャンバーから排気を行う排気工程と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給工程と、
前記チャンバー内に収容された前記基板をハロゲンランプからの光照射によって所定温度に温調するハロゲン照射工程と、
前記チャンバー内に収容された前記基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程では、前記基板を２００℃以下の温度に温調することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の熱処理方法において、
前記ガス供給工程では、前記チャンバー内に前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記チャンバー内に収容された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記排気工程は、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程は、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１８】
請求項１１から請求項１７のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程の後に、前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１９】
請求項１１から請求項１８のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程の後に、前記チャンバー内に収容された前記基板と前記ハロゲンランプとの間をシャッターによって遮光することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１】
基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理装置であって、
薄膜が表面に形成された基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて前記基板を保持する保持手段と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバーから排気を行う排気手段と、
前記保持手段に保持された前記基板を光照射によって所定温度に温調するハロゲンランプと、
前記保持手段に保持された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
前記ハロゲンランプは、
前記基板を光照射によって２００℃以下の温度に温調することを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記ガス供給手段は、
前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記ガス供給手段は、
前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板の表面に対向して設けられ、当該表面に対向する領域に均一な密度にて複数の吐出孔を穿設し、前記ガス供給手段から供給された処理ガスを前記複数の吐出孔から前記基板に向けて吹き出す吹き出しプレートをさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記排気手段は、
前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続するように前記ハロゲンランプを制御するランプ制御手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記保持手段に保持された前記基板と前記ハロゲンランプとの間を遮光するシャッター機構をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
基板の表面に形成された薄膜の焼成処理を行う熱処理方法であって、
薄膜が表面に形成された基板をチャンバー内に収容する収容工程と、
前記チャンバーから排気を行う排気工程と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給工程と、
前記チャンバー内に収容された前記基板をハロゲンランプからの光照射によって所定温度に温調するハロゲン照射工程と、
前記チャンバー内に収容された前記基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するフラッシュ照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程では、前記基板を２００℃以下の温度に温調することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の熱処理方法において、
前記ガス供給工程では、前記チャンバー内に前記基板の表面に形成された薄膜と反応する反応性ガスを供給することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記チャンバー内に付着した汚染物質と反応して当該汚染物質を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記チャンバー内に収容された前記基板を当該基板の主面内にて回転させる回転工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記排気工程は、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程は、前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射すると同時に前記ハロゲンランプによる光照射を開始するとともに、フラッシュ光照射後も光照射を継続することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１８】
請求項１１から請求項１７のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程の後に、前記基板に冷却用ガスを供給して当該基板を冷却する冷却用ガス供給工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１９】
請求項１１から請求項１８のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記ハロゲン照射工程の後に、前記チャンバー内に収容された前記基板と前記ハロゲンランプとの間をシャッターによって遮光することを特徴とする熱処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８４７５６（Ｐ２０１２−８４７５６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１０９３（Ｐ２０１０−２３１０９３）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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