JP2011187786A - Heat treatment equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide heat treatment equipment that not only carries out good impurity activation by allowing a substrate surface to be heated at higher temperature but also suppresses contamination of an inner wall surface of a chamber. <P>SOLUTION: Flash light is irradiated from a flash lamp to a semiconductor wafer made by forming a carbon thin film on a surface of a silicon substrate into which impurity is implanted. The good impurity activation is carried out by allowing the carbon thin film to absorb the flash light so that the same is heated and by heating at higher temperature a surface of a semiconductor wafer into which the impurity is implanted in comparison with the case where the thin film is not formed. Also, a quartz member 120 is disposed so that at least the inner wall surface of the chamber 6 in an upper direction than a holding portion 7 of the processing position is covered. This prevents the substance containing the carbon dispersed when the flash light is irradiated from being adhered to the inner wall surface of the chamber 6 so as to suppress the contamination. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、不純物（イオン）が注入された半導体ウェハー、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。   The present invention is applied to thin precision electronic substrates (hereinafter simply referred to as “substrates”) such as semiconductor wafers into which impurities (ions) are implanted, glass substrates for liquid crystal display devices, glass substrates for photomasks, and substrates for optical disks. The present invention relates to a heat treatment apparatus that heats the substrate by irradiating flash light.

従来より、不純物注入後の半導体ウェハーの不純物活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーの不純物活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。   Conventionally, a lamp annealing apparatus using a halogen lamp has been generally used in an impurity activation process of a semiconductor wafer after impurity implantation. In such a lamp annealing apparatus, the semiconductor wafer is heated (annealed) to a temperature of about 1000 ° C. to 1100 ° C., for example, to activate the impurities of the semiconductor wafer. In such a heat treatment apparatus, the temperature of the substrate is raised at a rate of several hundred degrees per second by using the energy of light irradiated from the halogen lamp.

一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で半導体ウェハーを昇温する上記ランプアニール装置を使用して半導体ウェハーの不純物活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたボロンやリン等の不純物が熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。   On the other hand, in recent years, as semiconductor devices have been highly integrated, it is desired to reduce the junction depth as the gate length becomes shorter. However, even when the impurity activation of the semiconductor wafer is performed using the above-described lamp annealing apparatus that raises the temperature of the semiconductor wafer at a speed of about several hundred degrees per second, impurities such as boron and phosphorus implanted in the semiconductor wafer are heated. It was found that the phenomenon of deep diffusion occurs. When such a phenomenon occurs, there is a concern that the junction depth becomes deeper than required, which hinders good device formation.

このため、キセノンフラッシュランプ（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（数ミリセカンド以下）に昇温させるアニール処理が提案されている（例えば、特許文献１，２）。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、数ミリセカンド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。   Therefore, the surface of the semiconductor wafer into which impurities have been 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). An annealing process is proposed in which only the temperature is increased in a very short time (several milliseconds or less) (for example, Patent Documents 1 and 2). 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 is irradiated 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.

また、特許文献３には、レーザーアニールやランプアニールにおいて良好な不純物活性化を行うために半導体ウェハー上に光吸収膜を形成する技術が開示され、特許文献４には光吸収膜としてカーボン薄膜を用いることが開示されている。   Patent Document 3 discloses a technique for forming a light absorption film on a semiconductor wafer in order to perform good impurity activation in laser annealing and lamp annealing, and Patent Document 4 discloses a carbon thin film as a light absorption film. It is disclosed to use.

特開２００４−５５８２１号公報JP 2004-55821 A 特開２００４−８８０５２号公報JP 2004-88052 A 特開２００９−１３０２４３号公報JP 2009-130243 A 特開昭６１−７５５１７号公報JP-A-61-75517

ところで、不純物が打ち込まれた半導体ウェハーの特性を示す代表的な指標としてシート抵抗値Ｒｓが用いられている。不純物の活性化によって半導体ウェハーの表面のシート抵抗値が低下し、一般にはシート抵抗値が低くなっているほど良好な不純物活性化処理がなされたとされる。このため、さらなるシート抵抗値の低下が望まれている。シート抵抗値をより低下させるためには、半導体ウェハーの表面を温度をより高温に昇温すれば良い。   By the way, the sheet resistance value Rs is used as a typical index indicating the characteristics of the semiconductor wafer into which impurities are implanted. The sheet resistance value on the surface of the semiconductor wafer decreases due to the activation of the impurities. Generally, the lower the sheet resistance value, the better the impurity activation process is performed. For this reason, further reduction of the sheet resistance value is desired. In order to further reduce the sheet resistance value, the temperature of the surface of the semiconductor wafer may be raised to a higher temperature.

しかしながら、フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーの表面到達温度をより高温に昇温するためには、極めて短時間の間にさらに大きな照射エネルギーにてフラッシュ光を照射する必要があり、フラッシュランプやその駆動回路の負荷も大きなものとならざるを得ない。その結果、フラッシュランプの寿命が短くなるという問題も生じる。   However, in order to raise the surface temperature of the semiconductor wafer to a higher temperature by flash light irradiation from the flash lamp, it is necessary to irradiate flash light with a larger irradiation energy in a very short time. In addition, the load on the drive circuit must be large. As a result, there also arises a problem that the life of the flash lamp is shortened.

また、不純物が打ち込まれた半導体ウェハー上に特許文献４に開示されるようなカーボン薄膜を形成し、それにフラッシュ光を照射してアニール処理を行うことも考えられるが、この場合、大きなエネルギーを有するフラッシュ光が瞬間的に照射されることによって、炭素系の物質が薄膜から飛散してチャンバーの内壁面に付着し、それが汚染源となるおそれがある。   Further, it is conceivable to form a carbon thin film as disclosed in Patent Document 4 on a semiconductor wafer into which impurities have been implanted, and then perform annealing treatment by irradiating flash light on the carbon thin film. When the flash light is instantaneously irradiated, the carbon-based substance is scattered from the thin film and adheres to the inner wall surface of the chamber, which may become a contamination source.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板表面をより高温に昇温して良好な不純物活性化を行うことができるとともに、チャンバーの内壁面の汚染を抑制することのできる熱処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and can perform a good impurity activation by raising the temperature of the substrate surface to a higher temperature and can suppress contamination of the inner wall surface of the chamber. An object is to provide an apparatus.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、不純物が注入された基板にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、不純物が注入された後に炭素または炭素化合物の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、前記フラッシュランプからフラッシュ光が照射されたときに、前記薄膜から飛散した炭素または炭素化合物が前記チャンバーの内壁面に付着するのを防止する付着防止手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating flash light onto the substrate into which the impurity is implanted, and the carbon or carbon compound thin film is formed after the impurity is implanted. A chamber for accommodating a substrate formed on the surface; a holding means for holding the substrate in the chamber; a flash lamp for irradiating the substrate held by the holding means with flash light; and a flash from the flash lamp And an adhesion preventing means for preventing carbon or a carbon compound scattered from the thin film from adhering to the inner wall surface of the chamber when irradiated with light.

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、前記付着防止手段は、前記チャンバーの内壁面を覆う石英部材を含むことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first aspect of the invention, the adhesion preventing means includes a quartz member that covers an inner wall surface of the chamber.

また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記付着防止手段は、前記チャンバーの内部に酸素ガスを供給する酸素供給手段と、前記チャンバーの内壁面を１００℃以上に加熱する壁面加熱手段と、を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the adhesion preventing means includes an oxygen supply means for supplying oxygen gas into the chamber, and an inner wall surface of the chamber at 100 ° C. or higher. And wall surface heating means for heating.

また、請求項４の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記付着防止手段は、前記チャンバーの内部に１００℃以上に加熱した酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給手段を含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first aspect of the invention, the adhesion preventing means includes an oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas heated to 100 ° C. or higher into the chamber. It is characterized by that.

請求項１から請求項４の発明によれば、不純物が注入された後に炭素または炭素化合物の薄膜が表面に形成された基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射するため、当該薄膜がフラッシュ光を吸収して昇温し、基板表面をより高温に昇温して良好な不純物活性化を行うことができる。また、フラッシュランプからフラッシュ光が照射されたときに、薄膜から飛散した炭素または炭素化合物がチャンバーの内壁面に付着するのを防止する付着防止手段を備えるため、チャンバーの内壁面の汚染を抑制することができる。   According to the first to fourth aspects of the present invention, the flash light is irradiated from the flash lamp onto the substrate having the carbon or carbon compound thin film formed on the surface thereof after the impurities are implanted, so that the thin film absorbs the flash light. Then, the temperature is raised, and the substrate surface is heated to a higher temperature so that good impurity activation can be performed. In addition, since it is provided with an adhesion preventing means for preventing carbon or carbon compounds scattered from the thin film from adhering to the inner wall surface of the chamber when flash light is irradiated from the flash lamp, contamination of the inner wall surface of the chamber is suppressed. be able to.

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. チャンバーの側壁を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the side wall of a chamber. チャンバーをガス吐出口の高さ位置で水平面に沿って切断した概略平面図である。It is the schematic plan view which cut | disconnected the chamber along the horizontal surface in the height position of the gas discharge outlet. 保持部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a holding | maintenance part. ホットプレートを示す平面図である。It is a top view which shows a hot plate. 図１の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 of FIG. 制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a control part. 半導体ウェハーに対する処理フローの一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of processing flow with respect to a semiconductor wafer. 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。It is a flowchart which shows the process sequence of the semiconductor wafer in the heat processing apparatus of FIG. シリコン基板の表面に炭素の薄膜を形成してなる半導体ウェハーの断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor wafer formed by forming the carbon thin film on the surface of a silicon substrate. 第２実施形態の熱処理装置のチャンバー要部を示す図である。It is a figure which shows the chamber principal part of the heat processing apparatus of 2nd Embodiment. 第３実施形態の熱処理装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the heat processing apparatus of 3rd Embodiment. 第３実施形態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。It is a flowchart which shows the process sequence of the semiconductor wafer in the heat processing apparatus of 3rd 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＞
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。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。熱処理装置１は基板として略円形の半導体ウェハーＷにフラッシュ光（閃光）を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するランプアニール装置である。 <First Embodiment>
First, the overall configuration of the heat treatment apparatus according to the present invention will be outlined. 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 is a lamp annealing apparatus that irradiates a substantially circular semiconductor wafer W as a substrate with flash light (flash light) and heats the semiconductor wafer W.

熱処理装置１は、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、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６およびランプハウス５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 substantially cylindrical chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, and a lamp house 5 that houses a plurality of flash lamps FL. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls each operation mechanism provided in the chamber 6 and the lamp house 5 to execute the heat treatment of the semiconductor wafer W.

チャンバー６は、ランプハウス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。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。   The chamber 6 is provided below the lamp house 5 and includes a chamber side 63 having a substantially cylindrical inner wall and a chamber bottom 62 covering the lower part of the chamber side 63. A space surrounded by the chamber side 63 and the chamber bottom 62 is defined as a heat treatment space 65. An upper opening 60 is formed above the heat treatment space 65, and a chamber window 61 is attached to the upper opening 60 to be closed.

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、ランプハウス５から出射されたフラッシュ光を熱処理空間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おり、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。   The chamber window 61 constituting the ceiling portion 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 lamp house 5 to the heat treatment space 65. The chamber bottom 62 and the chamber side 63 constituting the main body of the chamber 6 are formed of, for example, a metal material having excellent strength and heat resistance such as stainless steel, and a ring on the upper side of the inner side surface of the chamber side 63. 631 is formed of an aluminum (Al) alloy or the like having durability superior to stainless steel against deterioration due to light irradiation.

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Ｏリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。   Further, in order to maintain the airtightness of the heat treatment space 65, the chamber window 61 and the chamber side portion 63 are sealed by an O-ring. That is, the O-ring is sandwiched between the lower surface peripheral portion of the chamber window 61 and the chamber side portion 63, the clamp ring 90 is brought into contact with the upper peripheral portion of the chamber window 61, and the clamp ring 90 is attached to the chamber side portion 63. The chamber window 61 is pressed against the O-ring by screwing.

チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。   The chamber bottom 62 has a plurality (in this embodiment) for supporting the semiconductor wafer W from the lower surface (surface opposite to the side irradiated with light from the lamp house 5) through the holding portion 7. 3) support pins 70 are provided upright. The support pin 70 is made of, for example, quartz and is fixed from the outside of the chamber 6 and can be easily replaced.

チャンバー側部６３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を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を閉塞することによって熱処理空間６５は密閉空間となる。ゲートバルブ１８５が搬送開口部６６を開放すると熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および搬出が可能となる。   The chamber side 63 has a transfer opening 66 for carrying in and out the semiconductor wafer W, and the transfer opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185 that rotates about a shaft 662. When the gate valve 185 closes the transfer opening 66, the heat treatment space 65 becomes a sealed space. When the gate valve 185 opens the transfer opening 66, the semiconductor wafer W can be carried into and out of the heat treatment space 65.

また、チャンバー側部６３には熱処理空間６５に処理ガスを導入するガス導入路８１が接続されている。ガス導入路８１の先端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続され、基端はガス供給源８８に連通接続されている。ガス導入路８１の経路途中にはガスバルブ８２および流量調整弁８５が介挿されている。ガス供給源８８は、窒素ガス（Ｎ2）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）等の不活性ガス、または、酸素ガス（Ｏ2）、アンモニアガス（ＮＨ3）、オゾンガス（Ｏ3）等の反応性ガスをガス導入路８１に送給する。ガス供給源８８は、これらのガスを択一的に、または、混合して処理ガスとして供給する。 Further, a gas introduction path 81 for introducing a processing gas into the heat treatment space 65 is connected to the chamber side portion 63. The distal end of the gas introduction path 81 is connected to a gas introduction buffer 83 formed inside the chamber side portion 63, and the proximal end is connected to a gas supply source 88. A gas valve 82 and a flow rate adjustment valve 85 are interposed in the middle of the gas introduction path 81. The gas supply source 88 is an inert gas such as nitrogen gas (N 2 ), helium gas (He), argon gas (Ar), or oxygen gas (O 2 ), ammonia gas (NH 3 ), ozone gas (O 3 ). ) Or the like is fed to the gas introduction path 81. The gas supply source 88 supplies these gases as a processing gas, alternatively or as a mixture.

図２は、チャンバー６の側壁を示す部分拡大断面図である。なお、同図においては、支持ピン７０は省略している。上述したように、ステンレススチール製のチャンバー側部６３の内側面上部には耐フラッシュ特性に優れたアルミニウム合金製のリング６３１が嵌め込まれている。リング６３１をチャンバー側部６３に嵌め込むことによって、図２に示すように、リング６３１の下端とチャンバー側部６３との間にガス吐出口８９が形成されることとなる。図３は、チャンバー６をガス吐出口８９の高さ位置で水平面に沿って切断した概略平面図である。リング６３１とチャンバー側部６３との間に形成されたガス吐出口８９は水平方向に沿って円環状に形成されたスリットである。円環スリット状のガス吐出口８９はチャンバー側部６３の内部に形成されたガス導入バッファ８３に連通している。そして、ガス導入バッファ８３には３本のガス導入路８１が連通接続されている。すなわち、ガス導入路８１の先端は３本に分岐されてガス導入バッファ８３に接続されているのである。３本に分岐されたガス導入路８１の先端はチャンバー側部６３の円筒周方向に沿って等間隔で（つまり、１２０°毎に）ガス導入バッファ８３に接続される。   FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing the side wall of the chamber 6. In the figure, the support pins 70 are omitted. As described above, the ring 631 made of aluminum alloy having excellent flash resistance is fitted into the upper part of the inner side surface of the chamber side portion 63 made of stainless steel. By fitting the ring 631 into the chamber side portion 63, a gas discharge port 89 is formed between the lower end of the ring 631 and the chamber side portion 63 as shown in FIG. FIG. 3 is a schematic plan view in which the chamber 6 is cut along the horizontal plane at the height position of the gas discharge port 89. The gas discharge port 89 formed between the ring 631 and the chamber side portion 63 is a slit formed in an annular shape along the horizontal direction. An annular slit-shaped gas discharge port 89 communicates with a gas introduction buffer 83 formed inside the chamber side portion 63. Three gas introduction paths 81 are connected to the gas introduction buffer 83 in communication. That is, the tip of the gas introduction path 81 is branched into three and connected to the gas introduction buffer 83. The leading ends of the three gas introduction paths 81 are connected to the gas introduction buffer 83 at equal intervals along the cylindrical circumferential direction of the chamber side portion 63 (that is, every 120 °).

ガスバルブ８２を開放することによって処理ガスはガス供給源８８からガス導入路８１に送給され、３方向からガス導入バッファ８３へと導かれる。処理ガスの供給流量は流量調整弁８５によって定められる。ガス導入バッファ８３に流入した処理ガスは、図３に示すように、ガス吐出口８９よりも流路抵抗の小さいガス導入バッファ８３内を拡がるように流れつつガス吐出口８９から熱処理空間６５内へと均一に吐出される。   By opening the gas valve 82, the processing gas is supplied from the gas supply source 88 to the gas introduction path 81 and guided to the gas introduction buffer 83 from three directions. The supply flow rate of the processing gas is determined by the flow rate adjustment valve 85. As shown in FIG. 3, the processing gas flowing into the gas introduction buffer 83 flows from the gas discharge port 89 into the heat treatment space 65 while flowing so as to expand in the gas introduction buffer 83 whose flow path resistance is smaller than that of the gas discharge port 89. And evenly discharged.

また、第１実施形態においては、チャンバー６の内壁面の一部が円筒形状の石英部材１２０によって覆われている。石英部材１２０は、図示を省略する治具によってチャンバー側部６の側壁内側を覆うように固定されている。石英部材１２０は、上側石英１２０ａと下側石英１２０ｂとを備えて構成される。上側石英１２０ａおよび下側石英１２０ｂのそれぞれは円筒形状を有する。上側石英１２０ａはリング６３１の内壁面を覆う。一方、下側石英１２０ｂは、ガス吐出口８９の直下におけるチャンバー側部６３の内壁面の一部を覆う。ガス吐出口８９の開口部は上側石英１２０ａと下側石英１２０ｂとの間の隙間に繋がっている。従って、ガス吐出口８９から吐出される処理ガスが石英部材１２０によって遮られるおそれは無い。なお、チャンバー６の内壁面とは、チャンバー６の側壁の内側面を意味し、リング６３１の内壁面およびチャンバー側部６３の内壁面の双方を含む。   In the first embodiment, a part of the inner wall surface of the chamber 6 is covered with the cylindrical quartz member 120. The quartz member 120 is fixed so as to cover the inside of the side wall of the chamber side portion 6 with a jig (not shown). The quartz member 120 includes an upper quartz 120a and a lower quartz 120b. Each of the upper quartz 120a and the lower quartz 120b has a cylindrical shape. The upper quartz 120 a covers the inner wall surface of the ring 631. On the other hand, the lower quartz 120 b covers a part of the inner wall surface of the chamber side portion 63 immediately below the gas discharge port 89. The opening of the gas discharge port 89 is connected to a gap between the upper quartz 120a and the lower quartz 120b. Therefore, there is no possibility that the processing gas discharged from the gas discharge port 89 is blocked by the quartz member 120. The inner wall surface of the chamber 6 means the inner surface of the side wall of the chamber 6 and includes both the inner wall surface of the ring 631 and the inner wall surface of the chamber side portion 63.

図１に戻り、熱処理装置１は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて載置して保持しつつフラッシュ光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。   Returning to FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 is a substantially disk-like shape that pre-heats the semiconductor wafer W held before the flash light irradiation while the semiconductor wafer W is placed and held in a horizontal position inside the chamber 6. The holding part 7 and the holding part raising / lowering mechanism 4 for raising and lowering the holding part 7 with respect to the chamber bottom 62 which is the bottom surface of the chamber 6 are provided. 1 includes a substantially cylindrical shaft 41, a moving plate 42, guide members 43 (three arranged around the shaft 41 in the present embodiment), a fixed plate 44, a ball screw 45, It has a nut 46 and a motor 40. A substantially circular lower opening 64 having a smaller diameter than the holding portion 7 is formed in the chamber bottom 62 which is the lower portion of the chamber 6, and the stainless steel shaft 41 is inserted through the lower opening 64 to hold the holding portion. 7 (strictly speaking, the hot plate 71 of the holding unit 7) is connected to the lower surface of the holding unit 7 to support it.

移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。   A nut 46 that is screwed into the ball screw 45 is fixed to the moving plate 42. The moving plate 42 is slidably guided by a guide member 43 that is fixed to the chamber bottom 62 and extends downward, and is movable in the vertical direction. Further, the moving plate 42 is connected to the holding unit 7 via the shaft 41.

モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図１に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図６に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。   The motor 40 is installed on a fixed plate 44 attached to the lower end of the guide member 43, and is connected to the ball screw 45 via the timing belt 401. When the holding part 7 is raised and lowered by the holding part raising / lowering mechanism 4, the motor 40 as the driving part rotates the ball screw 45 under the control of the control part 3, and the moving plate 42 to which the nut 46 is fixed follows the guide member 43. Move vertically. As a result, the shaft 41 fixed to the moving plate 42 moves along the vertical direction, and the holding unit 7 connected to the shaft 41 moves to the delivery position of the semiconductor wafer W shown in FIG. 1 and the semiconductor wafer W shown in FIG. Move up and down smoothly between the processing positions.

移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。   On the upper surface of the moving plate 42, a mechanical stopper 451 having a substantially semi-cylindrical shape (a shape obtained by cutting the cylinder in half along the longitudinal direction) is provided so as to extend along the ball screw 45. If the upper limit of the mechanical stopper 451 is struck against the end plate 452 provided at the end of the ball screw 45, the moving plate 42 is prevented from rising abnormally. Thereby, the holding part 7 does not rise above a predetermined position below the chamber window 61, and the collision between the holding part 7 and the chamber window 61 is prevented.

また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。   The holding unit lifting mechanism 4 has a manual lifting unit 49 that manually lifts and lowers the holding unit 7 when performing maintenance inside the chamber 6. The manual elevating part 49 has a handle 491 and a rotating shaft 492. By rotating the rotating shaft 492 via the handle 491, the ball screw 45 connected to the rotating shaft 492 is rotated via the timing belt 495 to hold the holding part. 7 can be moved up and down.

チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材（図示省略）によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。   A telescopic bellows 47 that surrounds the shaft 41 and extends downward is provided below the chamber bottom 62, and its upper end is connected to the lower surface of the chamber bottom 62. On the other hand, the lower end of the bellows 47 is attached to the bellows lower end plate 471. The bellows lower end plate 471 is attached to the shaft 41 by a hook-like member (not shown). The bellows 47 is contracted when the holding portion 7 is raised with respect to the chamber bottom 62 by the holding portion lifting mechanism 4, and the bellows 47 is expanded when the holding portion 7 is lowered. When the holding unit 7 moves up and down, the airtight state in the heat treatment space 65 is maintained by the expansion and contraction of the bellows 47.

ベローズ下端板４７１には熱処理空間６５内の気体を排出するためのガス排気口４７２が形成されている。ガス排気口４７２は、下部開口６４の直下に、すなわちチャンバー６の底部中心近傍に設けられているものである。ガス排気口４７２はガスバルブ４７３および流量調整弁４７５を介して排気ポンプ４７４と連通接続されている。排気ポンプ４７４を作動させつつガスバルブ４７３を開放すると、チャンバー６内の気体は下部開口６４からガス排気口４７２を介してチャンバー外に排出される。また、搬送開口部６６にも熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、ガスバルブ８７を介して図示省略の排気機構に接続される。この排気機構は上記の排気ポンプ４７４と共通のものであっても良い。   The bellows lower end plate 471 is formed with a gas exhaust port 472 for exhausting the gas in the heat treatment space 65. The gas exhaust port 472 is provided immediately below the lower opening 64, that is, near the bottom center of the chamber 6. The gas exhaust port 472 is connected to an exhaust pump 474 through a gas valve 473 and a flow rate adjustment valve 475. When the gas valve 473 is opened while the exhaust pump 474 is operated, the gas in the chamber 6 is discharged from the lower opening 64 to the outside of the chamber through the gas exhaust port 472. A discharge passage 86 for discharging the gas in the heat treatment space 65 is also formed in the transfer opening 66 and connected to an exhaust mechanism (not shown) via a gas valve 87. This exhaust mechanism may be the same as the exhaust pump 474 described above.

ガス吐出口８９からチャンバー６内の熱処理空間６５へ処理ガスを吐出しつつ、ガス排気口４７２からチャンバー６内の雰囲気を排気すると、チャンバー側部６３の内側から吐出された処理ガスがチャンバー底部６２の中心部に向かうようなガス流が熱処理空間６５に形成される。   When the atmosphere in the chamber 6 is exhausted from the gas exhaust port 472 while discharging the processing gas from the gas discharge port 89 to the heat treatment space 65 in the chamber 6, the processing gas discharged from the inside of the chamber side portion 63 is discharged from the chamber bottom portion 62. A gas flow toward the center of the heat treatment space 65 is formed.

図４は、保持部７の構成を示す断面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷよりも大きな径の略円板状を有する。保持部７は、半導体ウェハーＷを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、および、ホットプレート７１の上面（保持部７が半導体ウェハーＷを保持する側の面）に設置されるサセプタ７２を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）により形成され、その上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に設置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上面に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the holding unit 7. The holding part 7 has a substantially disk shape with a larger diameter than the semiconductor wafer W. The holding unit 7 is installed on a hot plate (heating plate) 71 that preheats the semiconductor wafer W (so-called assist heating), and an upper surface of the hot plate 71 (a surface on the side where the holding unit 7 holds the semiconductor wafer W). The susceptor 72 is provided. As described above, the shaft 41 that moves up and down the holding unit 7 is connected to the lower surface of the holding unit 7. The susceptor 72 is made of quartz (or may be aluminum nitride (AIN) or the like), and a pin 75 for preventing displacement of the semiconductor wafer W is provided on the upper surface thereof. The susceptor 72 is installed on the hot plate 71 with its lower surface in surface contact with the upper surface of the hot plate 71. Thus, the susceptor 72 diffuses the thermal energy from the hot plate 71 and transmits it to the semiconductor wafer W placed on the upper surface of the susceptor 72, and can be removed from the hot plate 71 and cleaned during maintenance.

ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成される。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。   The hot plate 71 includes an upper plate 73 and a lower plate 74 made of stainless steel. A resistance heating wire 76 such as a nichrome wire for heating the hot plate 71 is disposed between the upper plate 73 and the lower plate 74, and is filled with a conductive nickel (Ni) solder and sealed. The end portions of the upper plate 73 and the lower plate 74 are bonded by brazing.

図５は、ホットプレート７１を示す平面図である。図５に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７７が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。   FIG. 5 is a plan view showing the hot plate 71. As shown in FIG. 5, the hot plate 71 includes a disk-shaped zone 711 and an annular zone 712 that are concentrically arranged in the center of the region facing the semiconductor wafer W to be held, and the zone 712. There are four zones 713 to 716 obtained by equally dividing a peripheral substantially annular region into four equal parts in the circumferential direction, and a slight gap is formed between the zones. The hot plate 71 is provided with three through holes 77 through which the support pins 70 are inserted, every 120 ° on the circumference of the gap between the zone 711 and the zone 712.

６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７６が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通り制御部３に接続される。   In each of the six zones 711 to 716, heaters are individually formed so that mutually independent resistance heating wires 76 circulate, and each zone is individually formed by a heater built in each zone. Heated. The semiconductor wafer W held by the holding unit 7 is heated by heaters built in the six zones 711 to 716. Each of the zones 711 to 716 is provided with a sensor 710 that measures the temperature of each zone using a thermocouple. Each sensor 710 passes through the inside of a substantially cylindrical shaft 41 and is connected to the control unit 3.

ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。   When the hot plate 71 is heated, the resistance heating wire disposed in each zone is set so that the temperature of each of the six zones 711 to 716 measured by the sensor 710 becomes a predetermined temperature. The amount of power supplied to 76 is controlled by the control unit 3. The temperature control of each zone by the control unit 3 is performed by PID (Proportional, Integral, Derivative) control. In the hot plate 71, the temperature of each of the zones 711 to 716 is continuously measured until the heat treatment of the semiconductor wafer W (when plural semiconductor wafers W are continuously processed, the heat treatment of all the semiconductor wafers W) is completed. Then, the power supply amount to the resistance heating wire 76 disposed in each zone is individually controlled, that is, the temperature of the heater built in each zone is individually controlled, and the temperature of each zone becomes the set temperature. Maintained. The set temperature of each zone can be changed by an offset value set individually from the reference temperature.

６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通る電力線を介してプレート電源９８（図７参照）に接続されている。プレート電源９８から各ゾーンに至る経路途中において、プレート電源９８からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。   The resistance heating wires 76 disposed in each of the six zones 711 to 716 are connected to a plate power source 98 (see FIG. 7) via a power line passing through the inside of the shaft 41. In the middle of the path from the plate power source 98 to each zone, the power lines from the plate power source 98 are arranged so as to be electrically insulated from each other inside a stainless tube filled with an insulator such as magnesia (magnesium oxide). The The interior of the shaft 41 is open to the atmosphere.

次に、ランプハウス５は、チャンバー６の上方に設けられている。ランプハウス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、ランプハウス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。ランプハウス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部材である。ランプハウス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がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス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にランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。   Next, the lamp house 5 is provided above the chamber 6. The lamp house 5 includes a light source including a plurality of (30 in the present embodiment) xenon flash lamps FL and a reflector 52 provided so as to cover the light source inside the housing 51. Composed. A lamp light emission window 53 is attached to the bottom of the casing 51 of the lamp house 5. The lamp light radiation window 53 constituting the floor of the lamp house 5 is a plate-like member made of quartz. By installing the lamp house 5 above the chamber 6, the lamp light emission window 53 faces the chamber window 61. The lamp house 5 heats the semiconductor wafer W by irradiating the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 in the chamber 6 with flash light from the flash lamp FL via the lamp light emission window 53 and the chamber window 61. .

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の配列によって形成される平面の平面エリアは少なくとも保持部７に保持される半導体ウェハーＷよりも大きい。   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. The plane area of the plane formed by the arrangement of the plurality of flash lamps FL is at least larger than the semiconductor wafer W held by the holding unit 7.

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。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９９（図７参照）のコイル定数によって調整することができる。   The xenon flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. And a triggered electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy stored in the capacitor in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 100 millisecond. It has the feature that it can irradiate strong light. The light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of a lamp power source 99 (see FIG. 7) that supplies power to the flash lamp FL.

また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を保持部７の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。   In addition, the reflector 52 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 flash 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. The roughening process is performed when the surface of the reflector 52 is a perfect mirror surface, and a regular pattern is generated in the intensity of the reflected light from the plurality of flash lamps FL, so that the surface temperature distribution of the semiconductor wafer W is obtained. This is because the uniformity of the is reduced.

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。図７は、制御部３の構成を示すブロック図である。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ＣＰＵ３１、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ＲＯＭ３２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ３３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３４をバスライン３９に接続して構成されている。   The control unit 3 controls the various operation mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 3. 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 31 that performs various arithmetic processes, a ROM 32 that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM 33 that is a readable / writable memory that stores various information, control software, data, and the like. The magnetic disk 34 to be placed is connected to a bus line 39.

また、バスライン３９には、チャンバー６内にて保持部７を昇降させる保持部昇降機構４のモータ４０、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源９９、チャンバー６内への処理ガスの給排を行うガスバルブ８２，８７，４７３、流量調整弁８５，４７５、搬送開口部６６を開閉するゲートバルブ１８５、ホットプレート７１のゾーン７１１〜７１６への電力供給を行うプレート電源９８および排気ポンプ４７４等が電気的に接続されている。制御部３のＣＰＵ３１は、磁気ディスク３４に格納された制御用ソフトウェアを実行することにより、これらの各動作機構を制御して、半導体ウェハーＷの加熱処理を進行する。   Further, the bus line 39 includes a motor 40 of the holding unit lifting mechanism 4 that lifts and lowers the holding unit 7 in the chamber 6, a lamp power source 99 that supplies power to the flash lamp FL, and supply and discharge of processing gas into the chamber 6. Gas valves 82, 87, 473, flow rate adjustment valves 85, 475, gate valve 185 that opens and closes the transfer opening 66, plate power supply 98 that supplies power to the zones 711 to 716 of the hot plate 71, and an exhaust pump 474. Electrically connected. The CPU 31 of the control unit 3 executes the control software stored in the magnetic disk 34 to control each of these operation mechanisms, and proceeds with the heat treatment of the semiconductor wafer W.

さらに、バスライン３９には、表示部３５および入力部３６が電気的に接続されている。表示部３５は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部３６は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部３５に表示された内容を確認しつつ入力部３６からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部３５と入力部３６とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。   Further, the display unit 35 and the input unit 36 are electrically connected to the bus line 39. The display unit 35 is configured by using, for example, a liquid crystal display and displays various information such as processing results and recipe contents. The input unit 36 is configured using, for example, a keyboard, a mouse, and the like, and receives input of commands, parameters, and the like. The operator of the apparatus can input commands and parameters from the input unit 36 while confirming the contents displayed on the display unit 35. The display unit 35 and the input unit 36 may be integrated to form a touch panel.

上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５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のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図１，６参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。   In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 is used for various cooling purposes in order to prevent excessive temperature rise of the chamber 6 and the lamp house 5 due to the heat energy generated from the flash lamp FL and the hot plate 71 during the heat treatment of the semiconductor wafer W. It has the structure of For example, water-cooled tubes (not shown) are provided on the chamber side 63 and the chamber bottom 62 of the chamber 6. The lamp house 5 has an air cooling structure provided with a gas supply pipe 55 and an exhaust pipe 56 for exhausting heat by forming a gas flow therein (see FIGS. 1 and 6). Air is also supplied to the gap between the chamber window 61 and the lamp light emission window 53 to cool the lamp house 5 and the chamber window 61.

次に、半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。図８は、半導体ウェハーＷに対する処理フローの一部を示すフローチャートである。まず、シリコン基板１１（図１０参照）の表面にフォトリソグラフィー技術を用いてパターンを形成し、ソース・ドレイン領域にボロン（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）等の不純物（イオン）を注入する（ステップＳ１）。不純物の注入はイオン打ち込み法によって実行される。   Next, a processing procedure for the semiconductor wafer W will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a part of the processing flow for the semiconductor wafer W. First, a pattern is formed on the surface of the silicon substrate 11 (see FIG. 10) using a photolithography technique, and impurities (ions) such as boron (B) and arsenic (As) are implanted into the source / drain regions (step S1). ). Impurity implantation is performed by an ion implantation method.

次に、不純物が注入されたシリコン基板１１の表面に炭素（Ｃ）の薄膜１２を形成する（ステップＳ２）。炭素の薄膜１２の形成には公知の種々の手法を採用することができ、例えばプラズマ蒸着によって形成するようにすれば良い。図１０は、シリコン基板１１の表面に炭素の薄膜１２を形成してなる半導体ウェハーＷの断面図である。本実施形態においては、イオン打ち込み法によって不純物が注入されたシリコン基板１１の表面にプラズマ蒸着によってアモルファス炭素の薄膜１２を形成している。本実施形態においては、シリコン基板１１の表面に形成するアモルファス炭素の薄膜１２の膜厚（膜厚の初期値）を７０ｎｍとしている。   Next, a carbon (C) thin film 12 is formed on the surface of the silicon substrate 11 implanted with impurities (step S2). Various known methods can be employed for forming the carbon thin film 12, and for example, it may be formed by plasma deposition. FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor wafer W formed by forming a carbon thin film 12 on the surface of a silicon substrate 11. In this embodiment, an amorphous carbon thin film 12 is formed by plasma deposition on the surface of a silicon substrate 11 into which impurities have been implanted by ion implantation. In the present embodiment, the film thickness (initial value of the film thickness) of the amorphous carbon thin film 12 formed on the surface of the silicon substrate 11 is 70 nm.

次に、炭素の薄膜１２が形成された半導体ウェハーＷに対して熱処理装置１による光照射熱処理が実行される（ステップＳ３）。熱処理装置１における半導体ウェハーＷの光照射熱処理についてはさらに後述する。   Next, the light irradiation heat treatment by the heat treatment apparatus 1 is performed on the semiconductor wafer W on which the carbon thin film 12 is formed (step S3). The light irradiation heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 will be further described later.

熱処理装置１での光照射熱処理が終了した半導体ウェハーＷには洗浄処理が行われる（ステップＳ４）。ここでの洗浄処理は、いわゆるＳＰＭ洗浄（硫酸と過酸化水素水との混合液を用いた洗浄）およびＡＰＭ洗浄（アンモニア水と過酸化水素水との混合液を用いた洗浄）である。この洗浄処理によってシリコン基板１１の表面から炭素の薄膜１２を完全に除去する。なお、本明細書において「半導体ウェハーＷ」は、表面に薄膜形成がなされていないシリコン基板１１および表面に薄膜１２が形成されたシリコン基板１１の双方を含む。   The semiconductor wafer W that has been subjected to the light irradiation heat treatment in the heat treatment apparatus 1 is subjected to a cleaning process (step S4). The cleaning treatment here is so-called SPM cleaning (cleaning using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution) and APM cleaning (cleaning using a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution). By this cleaning process, the carbon thin film 12 is completely removed from the surface of the silicon substrate 11. In this specification, the “semiconductor wafer W” includes both the silicon substrate 11 on which no thin film is formed on the surface and the silicon substrate 11 on which the thin film 12 is formed on the surface.

図９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。図９に示す半導体ウェハーＷの処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することによって実行される。   FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1. The processing procedure of the semiconductor wafer W shown in FIG. 9 is executed by the control unit 3 controlling each operation mechanism of the heat treatment apparatus 1.

まず、保持部７が図６に示す処理位置から図１に示す受渡位置に下降する（ステップＳ２０）。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図６に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図１に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。熱処理装置１における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。   First, the holding unit 7 is lowered from the processing position shown in FIG. 6 to the delivery position shown in FIG. 1 (step S20). The “processing position” is the position of the holding unit 7 when the semiconductor wafer W is irradiated with light from the flash lamp FL, and is the position in the chamber 6 of the holding unit 7 shown in FIG. Further, the “delivery position” is the position of the holding unit 7 when the semiconductor wafer W is carried in and out of the chamber 6, and is the position of the holding unit 7 shown in FIG. The reference position of the holding unit 7 in the heat treatment apparatus 1 is the processing position. Before the processing, the holding unit 7 is located at the processing position, and this is lowered to the delivery position at the start of processing.

図２および図６に示すように、石英部材１２０は、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面を覆うように設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 6, the quartz member 120 is provided so as to cover at least the inner wall surface of the chamber 6 above the holding portion 7 at the processing position.

保持部７はチャンバー６に固定設置された支持ピン７０に対して昇降するものであり、図１に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端が保持部７を貫通して保持部７の上方に突出する。   The holding unit 7 is moved up and down with respect to the support pin 70 fixedly installed in the chamber 6. As shown in FIG. 1, when the holding unit 7 is lowered to the delivery position, the holding unit 7 comes close to the chamber bottom 62, and The tip of the through hole protrudes above the holding portion 7 through the holding portion 7.

次に、保持部７が受渡位置に下降した後、ガスバルブ８２が開かれてガス供給源８８からチャンバー６の熱処理空間６５内に不活性ガス（本実施形態では、窒素ガス）が供給される。それと同時に、ガスバルブ８７，４７３が開かれて熱処理空間６５内の気体が排気される（ステップＳ２１）。ガス吐出口８９からチャンバー６内に供給された窒素ガスは、熱処理空間６５においてチャンバー底部６２の中心に位置する下部開口６４に向かって下方へと流れ、ガス排気口４７２からチャンバー外に排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、排出路８６からも排気される。   Next, after the holding unit 7 is lowered to the delivery position, the gas valve 82 is opened, and an inert gas (in this embodiment, nitrogen gas) is supplied from the gas supply source 88 into the heat treatment space 65 of the chamber 6. At the same time, the gas valves 87 and 473 are opened, and the gas in the heat treatment space 65 is exhausted (step S21). The nitrogen gas supplied into the chamber 6 from the gas discharge port 89 flows downward toward the lower opening 64 located at the center of the chamber bottom 62 in the heat treatment space 65 and is exhausted out of the chamber through the gas exhaust port 472. . A part of the nitrogen gas supplied to the chamber 6 is also exhausted from the exhaust path 86.

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を介して表面に炭素の薄膜１２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、複数の支持ピン７０上に載置される（ステップＳ２２）。半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されると、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖される。そして、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する（ステップＳ２３）。保持部７が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーＷは支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２の上面に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。処理位置に保持された半導体ウェハーＷはガス吐出口８９よりも若干上方に位置している。   Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W having the carbon thin film 12 formed on the surface is transferred into the chamber 6 through the transfer opening 66 by the transfer robot outside the apparatus. Then, it is placed on the plurality of support pins 70 (step S22). When the semiconductor wafer W is loaded into the chamber 6, the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. Then, the holding unit elevating mechanism 4 raises the holding unit 7 from the delivery position to the processing position close to the chamber window 61 (step S23). In the process in which the holding unit 7 is lifted from the delivery position, the semiconductor wafer W is transferred from the support pins 70 to the susceptor 72 of the holding unit 7 and is placed and held on the upper surface of the susceptor 72. When the holding unit 7 is raised to the processing position, the semiconductor wafer W held by the susceptor 72 is also held at the processing position. The semiconductor wafer W held at the processing position is located slightly above the gas discharge port 89.

ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７６）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する（ステップＳ２４）。   Each of the six zones 711 to 716 of the hot plate 71 is heated to a predetermined temperature by a heater (resistive heating wire 76) individually incorporated in each zone (between the upper plate 73 and the lower plate 74). ing. When the holding unit 7 rises to the processing position and the semiconductor wafer W comes into contact with the holding unit 7, the semiconductor wafer W is preheated by the heater built in the hot plate 71, and the temperature gradually rises (step S24). .

この処理位置にて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度Ｔ１まで上昇する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし６００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。また、保持部７とチャンバー窓６１との間の距離は、保持部昇降機構４のモータ４０の回転量を制御することにより任意に調整することが可能とされている。   Preheating for about 60 seconds is performed at this processing position, and the temperature of the semiconductor wafer W rises to a preset preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is set to about 200 ° C. to 600 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C., in which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat. Further, the distance between the holding unit 7 and the chamber window 61 can be arbitrarily adjusted by controlling the rotation amount of the motor 40 of the holding unit lifting mechanism 4.

また、処理位置にて半導体ウェハーＷの予備加熱が行われるのと並行して、チャンバー６の熱処理空間６５に酸素ガスが導入される（ステップＳ２５）。すなわち、ガス供給源８８からガス導入路８１を経由して熱処理空間６５に酸素ガスが供給される。このときに、酸素ガスのみを供給しても良いし、酸素ガスを窒素ガスに混合した混合ガスとして供給するようにしても良い。ガス供給源８８から熱処理空間６５に供給される酸素ガスの流量は制御部３が流量調整弁８５を制御することによって調整される。   In parallel with the preheating of the semiconductor wafer W at the processing position, oxygen gas is introduced into the heat treatment space 65 of the chamber 6 (step S25). That is, oxygen gas is supplied from the gas supply source 88 to the heat treatment space 65 via the gas introduction path 81. At this time, only oxygen gas may be supplied, or oxygen gas may be supplied as a mixed gas mixed with nitrogen gas. The flow rate of the oxygen gas supplied from the gas supply source 88 to the heat treatment space 65 is adjusted by the control unit 3 controlling the flow rate adjustment valve 85.

約６０秒間の予備加熱時間が経過し、チャンバー６内の酸素濃度が所定値（例えば、９０％）以上となった後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される（ステップＳ２６）。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内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからの閃光照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。   After the preheating time of about 60 seconds elapses and the oxygen concentration in the chamber 6 reaches a predetermined value (for example, 90%) or more, the lamp house is controlled by the control unit 3 while the holding unit 7 remains in the processing position. Flash light is irradiated from the flash lamp FL of No. 5 toward the semiconductor wafer W (step S26). At this time, a part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly to the holding part 7 in the chamber 6, and the other part is once reflected by the reflector 52 and then goes into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by irradiation of the flash light. Since the flash heating is performed by flash irradiation from the flash lamp FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be increased in a short time.

すなわち、ランプハウス５のフラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上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からの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度（正確には炭素の薄膜１２の表面温度）は、瞬間的に処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに注入された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。   That is, the flash light irradiated from the flash lamp FL of the lamp house 5 is converted into a light pulse having a very short electrostatic energy stored in advance, and the irradiation time is about 0.1 milliseconds to 100 milliseconds. It is a very short and strong flash. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W that is flash-heated by flash irradiation from the flash lamp FL (more precisely, the surface temperature of the carbon thin film 12) instantaneously rises to the processing temperature T2, and is injected into the semiconductor wafer W. After the impurities are activated, the surface temperature drops rapidly. As described above, in the heat treatment apparatus 1, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised and lowered in a very short time, so that the impurities are activated while suppressing diffusion of the impurities injected into the semiconductor wafer W due to heat. Can do. Since the time required for the activation of impurities is extremely short compared to the time required for the thermal diffusion, the activation is possible even in a short time in which diffusion of about 0.1 millisecond to 100 millisecond does not occur. Complete.

また、処理対象となる半導体ウェハーＷの表面には炭素の薄膜１２が形成されている。このような炭素の薄膜１２の膜厚が厚くなるにしたがって半導体ウェハーＷの表面反射率が低下し、膜厚７０ｎｍでは約６０％程度となる。表面反射率の低下は、半導体ウェハーＷのフラッシュ光吸収率の上昇、より具体的には炭素の薄膜１２のフラッシュ光吸収率が増大していることを意味している。なお、キセノンフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光の放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、シリコン基板１１をほとんど透過しない。   A carbon thin film 12 is formed on the surface of the semiconductor wafer W to be processed. As the film thickness of such a carbon thin film 12 increases, the surface reflectance of the semiconductor wafer W decreases, and is approximately 60% at a film thickness of 70 nm. The decrease in the surface reflectance means that the flash light absorption rate of the semiconductor wafer W is increased, more specifically, the flash light absorption rate of the carbon thin film 12 is increased. Note that the emission spectral distribution of the flash light from the xenon flash lamp FL is from the ultraviolet region to the near infrared region, and hardly transmits the silicon substrate 11.

炭素の薄膜１２の膜厚増加に伴う半導体ウェハーＷの表面反射率の低下は、膜厚が厚くなるにしたがって薄膜１２自体のフラッシュ光吸収率が高まることによるものである。すなわち、炭素の薄膜１２がある程度以上に厚くなると、照射されたフラッシュ光の一部が薄膜１２に吸収される。その吸収率は薄膜１２の膜厚が厚くなるほど大きくなる。フラッシュ光を吸収した炭素の薄膜１２の表面では熱が発生し、その熱がシリコン基板１１の表面に伝導する。   The decrease in the surface reflectance of the semiconductor wafer W accompanying the increase in the film thickness of the carbon thin film 12 is due to the increase in the flash light absorption rate of the thin film 12 itself as the film thickness increases. That is, when the carbon thin film 12 becomes thicker than a certain level, a part of the irradiated flash light is absorbed by the thin film 12. The absorptance increases as the thickness of the thin film 12 increases. Heat is generated on the surface of the carbon thin film 12 that has absorbed the flash light, and the heat is conducted to the surface of the silicon substrate 11.

このように、ある一定以上の膜厚を有する炭素の薄膜１２は光吸収膜として機能し、半導体ウェハーＷのフラッシュ光吸収率を高める。そして、半導体ウェハーＷのフラッシュ光吸収率が高まった結果、フラッシュ光照射時の半導体ウェハーＷの表面到達温度（厳密には不純物が注入されているシリコン基板１１の表面到達温度）は薄膜１２が形成されていないときよりも上昇し、より良好な不純物の活性化処理が行われることとなる。   Thus, the carbon thin film 12 having a certain thickness or more functions as a light absorption film, and increases the flash light absorption rate of the semiconductor wafer W. As a result of the increase of the flash light absorption rate of the semiconductor wafer W, the thin film 12 forms the surface arrival temperature of the semiconductor wafer W at the time of flash light irradiation (strictly speaking, the surface arrival temperature of the silicon substrate 11 into which impurities are implanted). As a result, the impurity is activated more satisfactorily than when not being performed.

また、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光は均一に形成された炭素の薄膜１２に一旦吸収されて薄膜１２に熱が発生し、その熱がシリコン基板１１の表面に伝導することとなる。このため、シリコン基板１１の表面にパターン形成にともなう吸収率のバラツキが存在していたとしても、薄膜１２が形成されていない場合と比較して吸収率のバラツキは緩和され、不純物が注入されているシリコン基板１１の表面は均一に加熱されることとなる。   The flash light emitted from the flash lamp FL is once absorbed by the uniformly formed carbon thin film 12 and heat is generated in the thin film 12, and the heat is conducted to the surface of the silicon substrate 11. For this reason, even if there is a variation in the absorptance due to pattern formation on the surface of the silicon substrate 11, the variation in the absorptance is alleviated as compared with the case where the thin film 12 is not formed, and impurities are implanted. The surface of the silicon substrate 11 is heated uniformly.

また、本実施形態においては、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する時点でのチャンバー６内の酸素濃度を９０％以上としている。このため、フラッシュ光照射によって加熱された薄膜１２の炭素と酸素とが反応して二酸化炭素（ＣＯ2）または一酸化炭素（ＣＯ）が生成される。これによって薄膜１２の炭素が気化されて消費され、薄膜１２の膜厚が低下する。すなわち、フラッシュ光照射時に炭素の薄膜１２を光吸収膜として機能させると同時に、チャンバー６内に酸素を導入することによって炭素の薄膜１２の剥離処理をも行っているのである。なお、生成した炭素の酸化物は気体であるため、チャンバー６内の雰囲気とともにガス排気口４７２および排出路８６から熱処理装置１の外部へと排気される。 In the present embodiment, the oxygen concentration in the chamber 6 at the time of irradiating flash light from the flash lamp FL is 90% or more. For this reason, carbon and oxygen of the thin film 12 heated by flash light irradiation react to generate carbon dioxide (CO 2 ) or carbon monoxide (CO). As a result, the carbon of the thin film 12 is vaporized and consumed, and the film thickness of the thin film 12 decreases. That is, the carbon thin film 12 functions as a light absorbing film during flash light irradiation, and at the same time, the carbon thin film 12 is peeled by introducing oxygen into the chamber 6. Since the generated carbon oxide is a gas, it is exhausted from the gas exhaust port 472 and the exhaust path 86 to the outside of the heat treatment apparatus 1 together with the atmosphere in the chamber 6.

ところで、半導体ウェハーＷの表面の薄膜１２に大きなエネルギーを有するフラッシュ光を瞬間的に照射したときに、炭素を含む物質が薄膜１２から飛散してチャンバー６の内壁面に付着することがある。このような炭素を含む物質の付着は処理位置の保持部７よりもやや上方におけるチャンバー６の内壁面において顕著である。炭素を含む物質が付着した部分は黒く変色し、これはそのままチャンバー６内の汚染源となる。また、チャンバー６の内壁面が黒く変色すると、フラッシュ光照射時のチャンバー６内における反射挙動が変化し、その結果半導体ウェハーＷの面内におけるフラッシュ光の照度分布にバラツキが生じて熱処理の面内均一性が損なわれるおそれがある。   By the way, when the thin film 12 on the surface of the semiconductor wafer W is instantaneously irradiated with flash light having large energy, a substance containing carbon may scatter from the thin film 12 and adhere to the inner wall surface of the chamber 6. Such adhesion of the substance containing carbon is remarkable on the inner wall surface of the chamber 6 slightly above the holding portion 7 at the processing position. The part to which the substance containing carbon is attached turns black, and this becomes a contamination source in the chamber 6 as it is. Further, when the inner wall surface of the chamber 6 changes to black, the reflection behavior in the chamber 6 at the time of flash light irradiation changes, and as a result, the illuminance distribution of the flash light in the plane of the semiconductor wafer W varies and the heat treatment is in the plane. Uniformity may be impaired.

このため、第１実施形態においては、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面を覆うように石英部材１２０を設けている。このため、フラッシュ光照射時に飛散した炭素を含む物質がチャンバー６の内壁面に付着するのを防止して汚染を抑制することができる。また、石英部材１２０の表面には炭素を含む物質がほとんど付着しない。   For this reason, in the first embodiment, the quartz member 120 is provided so as to cover at least the inner wall surface of the chamber 6 above the holding portion 7 at the processing position. For this reason, it can prevent that the substance containing carbon scattered at the time of flash light irradiation adheres to the inner wall face of the chamber 6, and can suppress contamination. Further, a substance containing carbon hardly adheres to the surface of the quartz member 120.

フラッシュ加熱が終了して所定時間（数秒）が経過した時点で再びガス供給源８８から熱処理空間６５に窒素ガスを供給するとともに、ガス排気口４７２および排出路８６から熱処理空間６５内の酸素ガスを含む気体を排気する。これによって、チャンバー６内の雰囲気が窒素ガスに置換される（ステップＳ２７）。   Nitrogen gas is again supplied from the gas supply source 88 to the heat treatment space 65 when a predetermined time (several seconds) elapses after the flash heating is finished, and oxygen gas in the heat treatment space 65 is supplied from the gas exhaust port 472 and the exhaust path 86. Exhaust gas. Thereby, the atmosphere in the chamber 6 is replaced with nitrogen gas (step S27).

その後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降し、半導体ウェハーＷが保持部７から支持ピン７０へと渡される（ステップＳ２８）。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、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは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のフラッシュ加熱処理（アニール処理）が完了する（ステップＳ２９）。   Thereafter, the holding unit 7 is lowered again to the delivery position shown in FIG. 1 by the holding unit lifting mechanism 4, and the semiconductor wafer W is transferred from the holding unit 7 to the support pins 70 (step S28). Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the support pins 70 is unloaded by a transfer robot outside the apparatus, and the semiconductor wafer W is flushed in the heat treatment apparatus 1. The heating process (annealing process) is completed (step S29).

以上のように、第１実施形態においては、半導体ウェハーＷの表面に炭素の薄膜１２を形成することによってその炭素薄膜１２にフラッシュ光を吸収させている。フラッシュ光を吸収することによって炭素の薄膜１２が昇温し、薄膜１２が形成されていない場合に比較して不純物が注入されているシリコン基板１１の表面をより高温に昇温して良好な不純物の活性化処理を実現し、シート抵抗値を低下させることができる。   As described above, in the first embodiment, by forming the carbon thin film 12 on the surface of the semiconductor wafer W, the flash light is absorbed by the carbon thin film 12. The carbon thin film 12 is heated by absorbing flash light, and the surface of the silicon substrate 11 into which impurities are implanted is heated to a higher temperature than in the case where the thin film 12 is not formed. This activation process can be realized and the sheet resistance value can be reduced.

特に、第１実施形態においては、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面を覆うように石英部材１２０を設けている。このため、フラッシュ光照射時に飛散した炭素を含む物質がチャンバー６の内壁面に付着するのを防止して汚染を抑制することができる。その結果、チャンバー６内におけるフラッシュ光の反射挙動の変化も防止することができる。   In particular, in the first embodiment, the quartz member 120 is provided so as to cover at least the inner wall surface of the chamber 6 above the holding portion 7 at the processing position. For this reason, it can prevent that the substance containing carbon scattered at the time of flash light irradiation adheres to the inner wall face of the chamber 6, and can suppress contamination. As a result, a change in the reflection behavior of the flash light in the chamber 6 can also be prevented.

また、チャンバー６内に酸素ガスを供給しつつ、炭素の薄膜１２が形成された半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射しているため、加熱された薄膜１２の炭素が酸化されて気化することにより消費される。これによって、フラッシュ加熱時に炭素の薄膜１２の剥離処理が進行することとなり、続く洗浄処理工程（図８のステップＳ４）において通常のＳＰＭ洗浄およびＡＰＭ洗浄のみによって炭素の残膜を除去することができる。チャンバー６内が窒素ガス等の不活性ガス雰囲気のままフラッシュ光を照射した場合には、薄膜１２の炭素が消費されないためフラッシュ加熱後も当初の膜厚が概ねそのまま維持される。この場合、通常のＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄のみでは十分に薄膜１２を除去することができず、ステップＳ４の洗浄処理工程の前に別途アッシング処理工程を行う必要がある。本実施形態のように、チャンバー６内に酸素ガスを供給しつつフラッシュ光照射を行えば、フラッシュ加熱時に薄膜１２の剥離処理をも同時に行うことができ、アッシング処理工程を省略して通常の洗浄処理のみによって残膜を確実に除去することができる。なお、フラッシュ光照射時に炭素の薄膜１２の全てが気化することは無く、残膜はシリコン基板１１の表面の酸化防止膜としても機能することとなる。   Further, since the semiconductor wafer W on which the carbon thin film 12 is formed is irradiated with flash light while oxygen gas is supplied into the chamber 6, the carbon in the heated thin film 12 is oxidized and vaporized to be consumed. Is done. As a result, the carbon thin film 12 peeling process proceeds during flash heating, and the remaining carbon film can be removed only by ordinary SPM cleaning and APM cleaning in the subsequent cleaning process (step S4 in FIG. 8). . When flash light is irradiated while the inside of the chamber 6 is in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, the carbon of the thin film 12 is not consumed, so that the initial film thickness is generally maintained even after flash heating. In this case, the thin film 12 cannot be sufficiently removed only by ordinary SPM cleaning or APM cleaning, and it is necessary to perform a separate ashing process before the cleaning process in step S4. If the flash light irradiation is performed while supplying the oxygen gas into the chamber 6 as in the present embodiment, the thin film 12 can be peeled off at the same time when the flash is heated, and the ashing process is omitted and the normal cleaning is performed. The remaining film can be reliably removed only by the treatment. Note that the carbon thin film 12 does not completely vaporize when irradiated with flash light, and the remaining film also functions as an antioxidant film on the surface of the silicon substrate 11.

＜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。図１１は、第２実施形態の熱処理装置のチャンバー要部を示す図である。第２実施形態においては、チャンバー６の内壁面の一部にラバーヒータ２２０を貼設している。また、第２実施形態においては、チャンバー６の側内壁面を覆う石英部材１２０は設けていない。残余の構成については、第２実施形態の熱処理装置は第１実施形態と同様である。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a view showing the main part of the chamber of the heat treatment apparatus according to the second embodiment. In the second embodiment, a rubber heater 220 is attached to a part of the inner wall surface of the chamber 6. Moreover, in 2nd Embodiment, the quartz member 120 which covers the side inner wall face of the chamber 6 is not provided. About the remaining structure, the heat processing apparatus of 2nd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment.

ラバーヒータ２２０は、リング６３１の内壁面を覆うとともに、ガス吐出口８９の直下におけるチャンバー側部６３の内壁面の一部を覆うように貼設されている。すなわち、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面にはラバーヒータ２２０が貼設されている。また、ラバーヒータ２２０は、ガス吐出口８９の開口部は開放している。よって、ガス吐出口８９から吐出される処理ガスがラバーヒータ２２０によって遮られるおそれは無い。   The rubber heater 220 is attached so as to cover the inner wall surface of the ring 631 and to cover a part of the inner wall surface of the chamber side portion 63 immediately below the gas discharge port 89. That is, the rubber heater 220 is affixed on the inner wall surface of the chamber 6 at least above the holding portion 7 at the processing position. Moreover, the rubber heater 220 has the opening of the gas discharge port 89 open. Therefore, there is no possibility that the processing gas discharged from the gas discharge port 89 is blocked by the rubber heater 220.

第２実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順および熱処理装置による半導体ウェハーＷの光照射熱処理の手順も第１実施形態と同じである（図８，図９参照）。但し、第２実施形態においては、少なくとも図９のフローが実行されている間は常時ラバーヒータ２２０がチャンバー６の内壁面を１００℃以上に加熱している。   The processing procedure of the semiconductor wafer W and the procedure of light irradiation heat treatment of the semiconductor wafer W by the heat treatment apparatus in the second embodiment are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 8 and 9). However, in the second embodiment, the rubber heater 220 always heats the inner wall surface of the chamber 6 to 100 ° C. or higher at least during the flow of FIG.

第１実施形態と同様に、不純物が注入された後に炭素の薄膜１２が表面に形成された半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射すると、その薄膜１２が光吸収膜として機能し、半導体ウェハーＷのフラッシュ光吸収率を高める。そして、フラッシュ光照射時の半導体ウェハーＷの表面到達温度は薄膜１２が形成されていないときよりも上昇し、より良好な不純物の活性化処理が行われることとなる。   As in the first embodiment, when the semiconductor wafer W having the carbon thin film 12 formed on the surface thereof after the impurity implantation is irradiated with flash light from the flash lamp FL, the thin film 12 functions as a light absorption film, and the semiconductor Increase the flash light absorption rate of the wafer W. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W at the time of flash light irradiation rises more than when the thin film 12 is not formed, and a better impurity activation process is performed.

また、第２実施形態においては、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面にはラバーヒータ２２０が貼設されている。このラバーヒータ２２０によってチャンバー６の内壁面は１００℃以上に加熱されるとともに、ガス供給源８８からガス導入路８１を経由してチャンバー６の内部に酸素ガスを供給している。酸素ガスが存在する雰囲気下にてチャンバー６の内壁面が１００℃以上に加熱されていると、フラッシュ光照射時に飛散した炭素を含む物質がチャンバー６の内壁面に到達したとしても、その炭素を含む物質が直ちに酸化されて気体として排出されるため、チャンバー６の内壁面に付着することが防止される。このため、チャンバー６の内壁面の汚染を抑制することができる。   In the second embodiment, a rubber heater 220 is attached to the inner wall surface of the chamber 6 at least above the holding portion 7 at the processing position. The rubber heater 220 heats the inner wall surface of the chamber 6 to 100 ° C. or more and supplies oxygen gas from the gas supply source 88 to the inside of the chamber 6 through the gas introduction path 81. If the inner wall surface of the chamber 6 is heated to 100 ° C. or higher in an atmosphere in which oxygen gas exists, even if a substance containing carbon scattered during irradiation with flash light reaches the inner wall surface of the chamber 6, Since the contained substance is immediately oxidized and discharged as a gas, it is prevented from adhering to the inner wall surface of the chamber 6. For this reason, contamination of the inner wall surface of the chamber 6 can be suppressed.

飛散した炭素を含む物質を確実に酸化するためには、チャンバー６の内壁面を３００℃以上に加熱することが好ましい。一方、チャンバー６の内壁面が５００℃を超えて加熱されると、半導体ウェハーＷに与える熱影響が大きくなるため、チャンバー６の内壁面の加熱温度は５００℃未満とする必要がある。   In order to reliably oxidize the substance containing scattered carbon, it is preferable to heat the inner wall surface of the chamber 6 to 300 ° C. or higher. On the other hand, if the inner wall surface of the chamber 6 is heated above 500 ° C., the heat effect on the semiconductor wafer W increases, so the heating temperature of the inner wall surface of the chamber 6 needs to be less than 500 ° C.

＜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。図１２は、第３実施形態の熱処理装置の構成を示す断面図である。第３実施形態においては、処理ガスをガス供給源８８からチャンバー６へと導くガス導入路８１にガス加熱部３２０を介挿している。また、第３実施形態においては、チャンバー６の内壁面を覆う石英部材１２０およびラバーヒータ２２０は設けていない。残余の構成については、第３実施形態の熱処理装置は第１実施形態と同様である。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the heat treatment apparatus of the third embodiment. In the third embodiment, the gas heating unit 320 is inserted in the gas introduction path 81 that guides the processing gas from the gas supply source 88 to the chamber 6. In the third embodiment, the quartz member 120 and the rubber heater 220 that cover the inner wall surface of the chamber 6 are not provided. About the remaining structure, the heat processing apparatus of 3rd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment.

ガス加熱部３２０は、ヒータを内蔵し、ガス導入路８１を通過する処理ガスを少なくとも１００℃以上に加熱することができる。ガス加熱部３２０は、ガスバルブ８２および流量調整弁８５よりも下流側に設けられている。ガスバルブ８２を開放するとともに、ガス導入路８１を通過する処理ガスをガス加熱部３２０によって加熱することにより、ガス吐出口８９からチャンバー６内に１００℃以上に加熱された高温の処理ガスが供給される。   The gas heating unit 320 includes a heater and can heat the processing gas passing through the gas introduction path 81 to at least 100 ° C. or more. The gas heating unit 320 is provided on the downstream side of the gas valve 82 and the flow rate adjustment valve 85. While the gas valve 82 is opened and the processing gas passing through the gas introduction path 81 is heated by the gas heating unit 320, a high-temperature processing gas heated to 100 ° C. or more is supplied from the gas discharge port 89 into the chamber 6. The

第３実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順および熱処理装置による半導体ウェハーＷの光照射熱処理の手順は第１実施形態と概ね同じである。図１３は、第３実施形態の熱処理装置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。図１３のステップＳ２０〜ステップＳ２９までの処理は図９のステップＳ２０〜ステップＳ２９の処理と全く同じである。   The processing procedure of the semiconductor wafer W and the procedure of the light irradiation heat treatment of the semiconductor wafer W by the heat treatment apparatus in the third embodiment are substantially the same as those in the first embodiment. FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus of the third embodiment. The processing from step S20 to step S29 in FIG. 13 is exactly the same as the processing from step S20 to step S29 in FIG.

これにより、第１実施形態と同様に、不純物が注入された後に炭素の薄膜１２が表面に形成された半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射したときに、その薄膜１２が光吸収膜として機能し、半導体ウェハーＷのフラッシュ光吸収率を高めることができる。そして、フラッシュ光照射時の半導体ウェハーＷの表面到達温度は薄膜１２が形成されていないときよりも上昇し、より良好な不純物の活性化処理が行われることとなる。   As a result, as in the first embodiment, when the semiconductor wafer W having the carbon thin film 12 formed on the surface thereof after the impurity implantation is irradiated with flash light from the flash lamp FL, the thin film 12 becomes a light absorbing film. And the flash light absorption rate of the semiconductor wafer W can be increased. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W at the time of flash light irradiation rises more than when the thin film 12 is not formed, and a better impurity activation process is performed.

さらに、第３実施形態においては、ステップＳ２９にて半導体ウェハーＷを熱処理装置から搬出する際に、１００℃以上に加熱した高温の酸化性ガス（第３実施形態では酸素ガス）をチャンバー６に供給している（ステップＳ３０）。具体的には、半導体ウェハーＷを熱処理装置から搬出する際に、ガスバルブ８２を開放してガス供給源８８からガス導入路８１に酸素ガスを送給するとともに、ガス加熱部３２０によってその酸素ガスを加熱し、ガス吐出口８９からチャンバー６内に１００℃以上に加熱した酸素ガスを供給する。   Furthermore, in the third embodiment, when the semiconductor wafer W is unloaded from the heat treatment apparatus in step S29, a high-temperature oxidizing gas (oxygen gas in the third embodiment) heated to 100 ° C. or higher is supplied to the chamber 6. (Step S30). Specifically, when the semiconductor wafer W is unloaded from the heat treatment apparatus, the gas valve 82 is opened to supply oxygen gas from the gas supply source 88 to the gas introduction path 81, and the oxygen heating gas is supplied by the gas heating unit 320. Heating is performed, and oxygen gas heated to 100 ° C. or higher is supplied into the chamber 6 from the gas discharge port 89.

これにより、フラッシュ光照射時に飛散してチャンバー６の内壁面に付着した炭素を含む物質を高温の酸素ガスによって酸化し、気体として排出することができる。その結果、チャンバー６の内壁面への炭素を含む物質の付着を防止し、チャンバー６の内壁面の汚染を抑制することができる。   Thereby, the carbon-containing substance scattered at the time of flash light irradiation and attached to the inner wall surface of the chamber 6 can be oxidized by the high-temperature oxygen gas and discharged as a gas. As a result, adhesion of a substance containing carbon to the inner wall surface of the chamber 6 can be prevented, and contamination of the inner wall surface of the chamber 6 can be suppressed.

炭素を含む物質を酸化するための酸化性ガスは酸素ガスに限定されるものではなく、他の酸化剤として機能するガス、例えばオゾンガスであっても良い。また、飛散した炭素を含む物質を確実に酸化するためには、酸化性ガスを３００℃以上に加熱してチャンバー６内に供給することが好ましい。   The oxidizing gas for oxidizing the substance containing carbon is not limited to oxygen gas, and may be a gas that functions as another oxidizing agent, such as ozone gas. Moreover, in order to oxidize the substance containing the scattered carbon reliably, it is preferable that the oxidizing gas is heated to 300 ° C. or higher and supplied into the chamber 6.

＜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、上記第１実施形態においては、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面を覆うように石英部材１２０を設けていたが、チャンバー６の内壁面の全体を覆うように石英部材１２０を設けるようにしても良い。 <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 the first embodiment, the quartz member 120 is provided so as to cover at least the inner wall surface of the chamber 6 above the holding portion 7 at the processing position, but the entire inner wall surface of the chamber 6 is covered. A quartz member 120 may be provided.

また、石英部材１２０の設置位置はチャンバー６の内壁面近傍に限定されるものではなく、フラッシュ光照射時に炭素を含む物質が処理位置の半導体ウェハーＷからチャンバー６の内壁面に到達する飛散経路上のいずれかであれば良い。例えば、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する石英板を所定間隔を隔てて半導体ウェハーＷの上方に設置するようにしても良い。また、処理位置の半導体ウェハーＷの側方を覆うような円筒状の石英部材を設置するようにしても良い。   Further, the installation position of the quartz member 120 is not limited to the vicinity of the inner wall surface of the chamber 6, but on a scattering path through which a substance containing carbon reaches the inner wall surface of the chamber 6 from the semiconductor wafer W at the processing position when flash light irradiation is performed. Any one of them. For example, a quartz plate having a larger planar size than the semiconductor wafer W may be installed above the semiconductor wafer W at a predetermined interval. A cylindrical quartz member that covers the side of the semiconductor wafer W at the processing position may be installed.

また、第２実施形態においては、少なくとも処理位置の保持部７よりも上方におけるチャンバー６の内壁面にラバーヒータ２２０を貼設していたが、チャンバー６の内壁面の全体にラバーヒータ２２０を貼設するようにしても良い。また、チャンバー６の内壁面を１００℃以上に加熱できれば良く、当該内壁面にヒータを内蔵するようにしても良い。   In the second embodiment, the rubber heater 220 is pasted on the inner wall surface of the chamber 6 at least above the holding portion 7 at the processing position. However, the rubber heater 220 is pasted on the entire inner wall surface of the chamber 6. You may make it install. Further, the inner wall surface of the chamber 6 may be heated to 100 ° C. or higher, and a heater may be built in the inner wall surface.

また、第１実施形態の石英部材１２０、第２実施形態のラバーヒータ２２０、第３実施形態のガス加熱部３２０のうちの複数を組み合わせて設けるようにしても良い。すなわち、フラッシュ光照射時に半導体ウェハーＷから飛散した炭素を含む物質がチャンバー６の内壁面に付着するのを防止する何れかの付着防止手段を設けるようにしておけば良い。   Further, a plurality of the quartz member 120 of the first embodiment, the rubber heater 220 of the second embodiment, and the gas heating unit 320 of the third embodiment may be provided in combination. In other words, any adhesion preventing means for preventing the substance containing carbon scattered from the semiconductor wafer W during flash light irradiation from adhering to the inner wall surface of the chamber 6 may be provided.

また、上記各実施形態においては、不純物が注入されたシリコン基板１１の表面にアモルファス炭素の薄膜１２を形成していたが、アモルファス炭素に代えて結晶構造を有する炭素（例えば、グラファイト）にて薄膜１２を形成するようにしても良い。結晶構造を有する炭素にて薄膜１２を形成するようにしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。もっとも、アモルファス炭素にて薄膜１２を形成するようにした方がフラッシュ加熱時に酸化されやすく薄膜１２の剥離処理が進行しやすい。   Further, in each of the above embodiments, the amorphous carbon thin film 12 is formed on the surface of the silicon substrate 11 into which the impurities are implanted, but the thin film is made of carbon (for example, graphite) having a crystal structure instead of the amorphous carbon. 12 may be formed. Even if the thin film 12 is formed of carbon having a crystal structure, the same effect as the above embodiment can be obtained. However, if the thin film 12 is formed of amorphous carbon, the thin film 12 is more easily oxidized during flash heating, and the peeling treatment of the thin film 12 proceeds more easily.

また、炭素化合物にて薄膜１２を形成するようにしても良い。光吸収膜としての薄膜１２を形成するのに適した炭素化合物としては、特に有機化合物が挙げられ、炭素と水素、或いはそれらに加えて酸素を含む化合物が好適である。すなわち、不純物が注入されたシリコン基板１１の表面に炭素または炭素化合物の薄膜１２を形成する形態であれば良い。   Moreover, you may make it form the thin film 12 with a carbon compound. Examples of the carbon compound suitable for forming the thin film 12 as the light absorption film include organic compounds, and carbon and hydrogen, or a compound containing oxygen in addition to them is preferable. That is, any form may be used as long as the thin film 12 of carbon or carbon compound is formed on the surface of the silicon substrate 11 into which impurities are implanted.

また、上記実施形態においては、ランプハウス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。   In the above embodiment, the lamp house 5 is provided with 30 flash lamps FL. However, the present invention is not limited to this, and the number of flash lamps FL can be any number. The flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp.

また、上記実施形態においては、ホットプレート７１を含む保持部７からの伝熱によって半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、チャンバー６の底部にハロゲンランプを設け、そのハロゲンランプからの光照射によって半導体ウェハーＷの予備加熱を行うようにしても良い。   In the above embodiment, the semiconductor wafer W is preheated by heat transfer from the holding unit 7 including the hot plate 71. However, a halogen lamp is provided at the bottom of the chamber 6, and light irradiation from the halogen lamp is performed. Thus, the semiconductor wafer W may be preheated.

また、本発明に係る技術は、シリコン膜が形成されたガラス基板に対して適用することもできる。   The technique according to the present invention can also be applied to a glass substrate on which a silicon film is formed.

１ 熱処理装置
３ 制御部
４ 保持部昇降機構
５ ランプハウス
６ チャンバー
７ 保持部
１１ シリコン基板
１２ 薄膜
６０ 上部開口
６１ チャンバー窓
６３ チャンバー側部
６５ 熱処理空間
７１ ホットプレート
７２ サセプタ
８１ ガス導入路
８２，８７，４７３ ガスバルブ
８５，４７５ 流量調整弁
８８ ガス供給源
８９ ガス吐出口
１２０ 石英部材
２２０ ラバーヒータ
３２０ ガス加熱部
４７２ ガス排気口
４７４ 排気ポンプ
６３１ リング
ＦＬ フラッシュランプ
Ｗ 半導体ウェハー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 3 Control part 4 Holding part raising / lowering mechanism 5 Lamp house 6 Chamber 7 Holding part 11 Silicon substrate 12 Thin film 60 Upper opening 61 Chamber window 63 Chamber side part 65 Heat treatment space 71 Hotplate 72 Susceptor 81 Gas introduction path 82,87, 473 Gas valve 85,475 Flow control valve 88 Gas supply source 89 Gas discharge port 120 Quartz member 220 Rubber heater 320 Gas heating part 472 Gas exhaust port 474 Exhaust pump 631 Ring FL Flash lamp W Semiconductor wafer

Claims (4)

不純物が注入された基板にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
不純物が注入された後に炭素または炭素化合物の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、
前記フラッシュランプからフラッシュ光が照射されたときに、前記薄膜から飛散した炭素または炭素化合物が前記チャンバーの内壁面に付着するのを防止する付着防止手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating flash light onto the substrate into which impurities are implanted,
A chamber for accommodating a substrate on which a thin film of carbon or a carbon compound is formed after impurities are implanted;
Holding means for holding the substrate in the chamber;
A flash lamp for irradiating the substrate held by the holding means with flash light;
An adhesion preventing means for preventing carbon or carbon compounds scattered from the thin film from adhering to the inner wall surface of the chamber when flash light is irradiated from the flash lamp;
A heat treatment apparatus comprising: 請求項１記載の熱処理装置において、
前記付着防止手段は、前記チャンバーの内壁面を覆う石英部材を含むことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
The heat treatment apparatus, wherein the adhesion preventing means includes a quartz member that covers an inner wall surface of the chamber. 請求項１記載の熱処理装置において、
前記付着防止手段は、
前記チャンバーの内部に酸素ガスを供給する酸素供給手段と、
前記チャンバーの内壁面を１００℃以上に加熱する壁面加熱手段と、
を含むことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
The adhesion preventing means includes
Oxygen supply means for supplying oxygen gas into the chamber;
Wall surface heating means for heating the inner wall surface of the chamber to 100 ° C. or higher;
The heat processing apparatus characterized by including. 請求項１記載の熱処理装置において、
前記付着防止手段は、
前記チャンバーの内部に１００℃以上に加熱した酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給手段を含むことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
The adhesion preventing means includes
A heat treatment apparatus comprising an oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas heated to 100 ° C. or higher into the chamber.
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