具体实施方式

以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式详细地进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是表示本发明的热处理装置1的构成的纵剖视图。图1的热处理装置1是通过对作为基板的圆板形状的半导体晶片W进行闪光照射而加热该半导体晶片W的闪光灯退火装置。成为处理对象的半导体晶片W的尺寸并无特别限定，例如为φ300mm或φ450mm(本实施方式中为φ300mm)。在搬入至热处理装置1之前的半导体晶片W中注入有杂质，通过热处理装置1的加热处理而进行所注入的杂质的活化处理。此外，图1及之后的各图中，为了容易理解，视需要而夸大或简化地描绘各部的尺寸或数量。

热处理装置1具备：腔室6，其收容半导体晶片W；闪光加热部5，其内置多个闪光灯FL；及卤素加热部4，其内置多个卤素灯HL。在腔室6的上侧设置有闪光加热部5，并且在下侧设置有卤素加热部4。另外，热处理装置1具备：保持部7，其将半导体晶片W以水平姿势保持于腔室6的内部；及移载机构10，其在保持部7与装置外部之间进行半导体晶片W的交接。进而，热处理装置1具备控制部3，其控制设置于卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的各动作机构而执行半导体晶片W的热处理。

腔室6在筒状的腔室侧部61的上下安装石英制的腔室窗而构成。腔室侧部61具有上下开口的大致筒形状，在上侧开口安装上侧腔室窗63而进行封闭，在下侧开口安装下侧腔室窗64而进行封闭。构成腔室6的顶壁部的上侧腔室窗63是由石英形成的圆板形状构件，且作为使自闪光加热部5出射的闪光透过至腔室6内的石英窗而发挥功能。另外，构成腔室6的底壁部的下侧腔室窗64亦是由石英形成的圆板形状构件，且作为使来自卤素加热部4的光透过至腔室6内的石英窗而发挥功能。

另外，在腔室侧部61的内侧的壁面的上部安装有反射环68，在下部安装有反射环69。反射环68、69均形成为圆环状。上侧的反射环68通过自腔室侧部61的上侧嵌入而安装。另一方面，下侧的反射环69通过自腔室侧部61的下侧嵌入并以省略图示的螺钉固定而安装。即，反射环68、69均装卸自如地安装于腔室侧部61。将腔室6的内侧空间、即由上侧腔室窗63、下侧腔室窗64、腔室侧部61及反射环68、69包围的空间规定为热处理空间65。

通过将反射环68、69安装于腔室侧部61而在腔室6的内壁面形成凹部62。即，形成由腔室侧部61的内壁面中的未安装反射环68、69的中央部分、反射环68的下端面、及反射环69的上端面所包围的凹部62。凹部62在腔室6的内壁面沿水平方向形成为圆环状，其围绕保持半导体晶片W的保持部7。腔室侧部61及反射环68、69由强度与耐热性优异的金属材料(例如不锈钢)而形成。

另外，在腔室侧部61，设置有用以相对于腔室6进行半导体晶片W的搬入及搬出的搬送开口部(炉口)66。搬送开口部66能够通过闸阀185而开闭。搬送开口部66与凹部62的外周面连通连接。因此，在闸阀185将搬送开口部66打开时，可自搬送开口部66通过凹部62将半导体晶片W搬入至热处理空间65、及自热处理空间65将半导体晶片W搬出。另外，若闸阀185将搬送开口部66关闭，则腔室6内的热处理空间65被设为密闭空间。

进而，在腔室侧部61，穿设有贯通孔61a及贯通孔61b。贯通孔61a是用以将自保持于下述晶座74的半导体晶片W的上表面辐射的红外光引导至上部辐射温度计25的红外线传感器29的圆筒状的孔。另一方面，贯通孔61b是用以将自半导体晶片W的下表面辐射的红外光引导至下部辐射温度计20的圆筒状的孔。贯通孔61a及贯通孔61b以它们的贯通方向的轴与保持于晶座74的半导体晶片W的主面交叉的方式相对于水平方向倾斜地设置。在贯通孔61a的面向热处理空间65的侧的端部，安装有使上部辐射温度计25能够测定的波长区域的红外光透过的包含氟化钙材料的透明窗26。另外，在贯通孔61b的面向热处理空间65的侧的端部，安装有使下部辐射温度计20能够测定的波长区域的红外光透过的包含氟化钡材料的透明窗21。

另外，在腔室6的内壁上部，设置有对热处理空间65供给处理气体的气体供给孔81。气体供给孔81设置于较凹部62更靠上侧的位置，亦可设置于反射环68。气体供给孔81经由呈圆环状形成于腔室6的侧壁内部的缓冲空间82而与气体供给管83连通连接。气体供给管83连接于处理气体供给源85。另外，在气体供给管83的路径中途安装有阀84。若将阀84打开，则自处理气体供给源85向缓冲空间82输送处理气体。流入至缓冲空间82的处理气体以在流体阻力较气体供给孔81小的缓冲空间82内扩散的方式流动而自气体供给孔81供给至热处理空间65内。作为处理气体，可使用例如氮气(N₂)等非活性非活性气体、或氢气(H₂)、氨气(NH₃)等反应性气体、或将它们混合而成的混合气体(本实施方式中为氮气)。

另一方面，在腔室6的内壁下部设置有对热处理空间65内的气体进行排气的气体排气孔86。气体排气孔86设置于较凹部62更靠下侧位置，亦可设置于反射环69。气体排气孔86经由呈圆环状形成于腔室6的侧壁内部的缓冲空间87而与气体排气管88连通连接。气体排气管88连接于排气部190。另外，在气体排气管88的路径中途安装有阀89。若将阀89打开，则热处理空间65的气体自气体排气孔86经由缓冲空间87而排出至气体排气管88。此外，气体供给孔81及气体排气孔86亦可沿腔室6的周向设置多个，亦可为狭缝状。另外，处理气体供给源85及排气部190亦可为设置于热处理装置1的机构，亦可为设置热处理装置1的工厂的设施。

另外，在搬送开口部66的前端亦连接有将热处理空间65内的气体排出的气体排气管191。气体排气管191经由阀192而连接于排气部190。通过打开阀192而将腔室6内的气体经由搬送开口部66排气。

图2是表示保持部7的整体外观的立体图。保持部7具备基台环71、连结部72及晶座74而构成。基台环71、连结部72及晶座74均由石英形成。即，保持部7的整体由石英而形成。

基台环71是自圆环形状缺失一部分而成的圆弧形状的石英构件。该缺失部分为了防止下述移载机构10的移载臂11与基台环71的干涉而设置。基台环71通过载置于凹部62的底面而支撑于腔室6的壁面(参照图1)。在基台环71的上表面，沿着其圆环形状的周向立设有多个连结部72(本实施方式中为4个)。连结部72亦为石英的构件，且通过焊接而固定于基台环71。

晶座74由设置于基台环71的4个连结部72支撑。图3是晶座74的俯视图。另外，图4是晶座74的剖视图。晶座74具备保持板75、导引环76及多个基板支撑销77。保持板75是由石英形成的大致圆形的平板状构件。保持板75的直径大于半导体晶片W的直径。即，保持板75具有较半导体晶片W大的平面尺寸。

在保持板75的上表面周缘部设置有导引环76。导引环76是具有较半导体晶片W的直径大的内径的圆环形状的构件。例如，在半导体晶片W的直径为φ300mm的情形时，导引环76的内径为φ320mm。导引环76的内周设为自保持板75朝上方变宽的锥形面。导引环76由与保持板75相同的石英形成。导引环76可熔接于保持板75的上表面，亦可通过另外加工的销等而固定于保持板75。或者，亦可将保持板75与导引环76加工为一体的构件。

将保持板75的上表面中的较导引环76更靠内侧的区域设为保持半导体晶片W的平面状的保持面75a。在保持板75的保持面75a，立设有多个基板支撑销77。本实施方式中，沿着与保持面75a的外周圆(导引环76的内周圆)为同心圆的圆周上每隔30°立设有共计12个基板支撑销77。配置12个基板支撑销77而成的圆的直径(对向的基板支撑销77间的距离)小于半导体晶片W的直径，若半导体晶片W的直径为φ300mm，则其为φ270mm～φ280mm(本实施方式中为φ270mm)。各个基板支撑销77由石英形成。多个基板支撑销77可通过焊接而设置于保持板75的上表面，亦可加工成与保持板75为一体。

返回至图2，立设于基台环71的4个连结部72与晶座74的保持板75的周缘部通过焊接而固定。即，晶座74与基台环71通过连结部72而固定地连结。通过将此种保持部7的基台环71支撑于腔室6的壁面而将保持部7安装于腔室6。在将保持部7安装于腔室6的状态下，晶座74的保持板75成为水平姿势(法线与铅垂方向一致的姿势)。即，保持板75的保持面75a成为水平面。

已搬入至腔室6的半导体晶片W以水平姿势载置并保持于安装于腔室6的保持部7的晶座74上。此时，半导体晶片W由立设于保持板75上的12个基板支撑销77支撑而保持于晶座74。更严格而言，12个基板支撑销77的上端部与半导体晶片W的下表面接触而支撑该半导体晶片W。由于12个基板支撑销77的高度(自基板支撑销77的上端至保持板75的保持面75a的距离)均匀，故可通过12个基板支撑销77将半导体晶片W以水平姿势支撑。

另外，半导体晶片W通过多个基板支撑销77而自保持板75的保持面75a隔开规定的间隔地被支撑。导引环76的厚度较基板支撑销77的高度大。因此，由多个基板支撑销77支撑的半导体晶片W的水平方向的位置偏移通过导引环76而得以防止。

另外，如图2及图3所示，在晶座74的保持板75，上下贯通地形成有开口部78。开口部78用以使下部辐射温度计20接收自半导体晶片W的下表面辐射的辐射光(红外光)而设置。即，下部辐射温度计20经由开口部78及安装于腔室侧部61的贯通孔61b的透明窗21接收自半导体晶片W的下表面辐射的光而测定该半导体晶片W的温度。进而，在晶座74的保持板75，穿设有供下述移载机构10的顶起销12贯通以进行半导体晶片W的交接的4个贯通孔79。

图5是移载机构10的俯视图。另外，图6是移载机构10的侧视图。移载机构10具备2条移载臂11。移载臂11设为沿着大致圆环状的凹部62那样的圆弧形状。在各个移载臂11立设有2根顶起销12。移载臂11及顶起销12由石英形成。各移载臂11设为能够通过水平移动机构13而转动。水平移动机构13使一对移载臂11在相对于保持部7进行半导体晶片W的移载的移载动作位置(图5的实线位置)、与俯视下与保持于保持部7的半导体晶片W不重叠的退避位置(图5的双点划线位置)之间水平移动。作为水平移动机构13，可为通过各自独立的马达使各移载臂11分别转动，亦可为使用连杆机构通过1个马达使一对移载臂11连动地转动。

另外，一对移载臂11通过升降机构14而与水平移动机构13一起进行升降移动。若升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置上升，则共计4根顶起销12通过穿设于晶座74的贯通孔79(参照图2、3)，顶起销12的上端自晶座74的上表面突出。另一方面，若升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置下降而将顶起销12自贯通孔79拔出，并使水平移动机构13以使一对移载臂11张开的方式移动，则各移载臂11移动至退避位置。一对移载臂11的退避位置为保持部7的基台环71的正上方。由于基台环71载置于凹部62的底面，故移载臂11的退避位置成为凹部62的内侧。此外，在设置有移载机构10的驱动部(水平移动机构13及升降机构14)的部位的附近亦设置有省略图示的排气机构，构成为将移载机构10的驱动部周边的环境气体排出至腔室6的外部。

返回至图1，设置于腔室6的上方的闪光加热部5在壳体51的内侧具备包含多根(本实施方式中为30根)氙气闪光灯FL的光源、及以覆盖该光源上方的方式设置的反射器52而构成。另外，在闪光加热部5的壳体51的底部安装有灯光辐射窗53。构成闪光加热部5的底壁部的灯光辐射窗53是由石英形成的板状的石英窗。通过将闪光加热部5设置于腔室6的上方而灯光辐射窗53与上侧腔室窗63相对向。闪光灯FL自腔室6的上方经由灯光辐射窗53及上侧腔室窗63而对热处理空间65照射闪光。

多个闪光灯FL分别为具有长条的圆筒形状的棒状灯，它们以各自的长度方向沿着保持于保持部7的半导体晶片W的主面(亦即沿着水平方向)成为相互平行的方式排列成平面状。由此，通过闪光灯FL的排列而形成的平面亦为水平面。

图8是表示闪光灯FL的驱动电路的图。如该图所示，将电容器93、线圈94、闪光灯FL、及IGBT(绝缘栅极双极晶体管)96串联连接。另外，如图8所示，控制部3具备脉冲产生器31及波形设定部32，并且连接于输入部33。作为输入部33，可采用键盘、鼠标、触控面板等各种公知的输入设备。波形设定部32基于来自输入部33的输入内容而设定脉冲信号的波形，脉冲产生器31按照该波形而产生脉冲信号。

闪光灯FL具备：棒状的玻璃管(放电管)92，其在内部封入有氙气且在其两端部配设有阳极及阴极；及触发电极91，其附设于该玻璃管92的外周面上。在电容器93，通过电源单元95而施加规定的电压，且充电与该施加电压(充电电压)对应的电荷。另外，可自触发电路97对触发电极91施加高电压。触发电路97对触发电极91施加电压的时序通过控制部3控制。

IGBT96是在栅极部组装有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的双极晶体管，且是适宜处理大功率的开关组件。自控制部3的脉冲产生器31对IGBT96的栅极施加脉冲信号。若对IGBT96的栅极施加规定值以上的电压(高电压)则IGBT96成为导通状态，若施加未达规定值的电压(低电压)则IGBT96成为断开状态。以此方式，包含闪光灯FL的驱动电路通过IGBT96而导通断开。通过IGBT96导通断开而使闪光灯FL与对应的电容器93的连接断续，流动于闪光灯FL的电流受到导通断开控制。

即便在电容器93已充电的状态下IGBT96成为导通状态而对玻璃管92的两端电极施加高电压，但由于氙气为电性绝缘体，故在通常状态下电亦不会在玻璃管92内流动。然而，在触发电路97对触发电极91施加高电压而破坏绝缘的情形时，通过两端电极间的放电而使电流瞬间在玻璃管92内流动，通过此时的氙气的原子或分子的激发而发出光。

如图8所示的驱动电路分别单独地设置于闪光加热部5中所设置的多个闪光灯FL的每一个。本实施方式中，将30根闪光灯FL排列成平面状，故与它们对应而设置30个如图8所示的驱动电路。由此，流动于30根闪光灯FL的每一个的电流通过对应的IGBT96而分别单独地受到导通断开控制。

另外，反射器52在多个闪光灯FL的上方以覆盖它们整体的方式设置。反射器52的基本功能是使自多个闪光灯FL出射的闪光向热处理空间65的侧反射。反射器52由铝合金板形成，其表面(面向闪光灯FL的侧的面)通过喷砂处理而实施粗面化加工。

设置于腔室6的下方的卤素加热部4在壳体41的内侧内置有多根(本实施方式中为40根)卤素灯HL。卤素加热部4是通过多个卤素灯HL自腔室6的下方经由下侧腔室窗64对热处理空间65进行光照射而加热半导体晶片W的光照射部。

图7是表示多个卤素灯HL的配置的俯视图。40根卤素灯HL分为上下2层而配置。在靠近保持部7的上层配设有20根卤素灯HL，并且在较上层更远离保持部7的下层亦配设有20根卤素灯HL。各卤素灯HL为具有长条的圆筒形状的棒状灯。上层、下层均为20根卤素灯HL以各自的长度方向沿着保持于保持部7的半导体晶片W的主面(亦即沿着水平方向)成为相互平行的方式排列。由此，通过卤素灯HL的排列而形成的平面在上层、下层均为水平面。

另外，如图7所示，上层、下层中，均相较与保持于保持部7的半导体晶片W的中央部对向的区域，而与周缘部对向的区域的卤素灯HL的配设密度更高。即，上下层均为相较灯排列的中央部而周缘部的卤素灯HL的配设间距更短。因此，可对通过来自卤素加热部4的光照射进行加热时容易产生温度降低的半导体晶片W的周缘部进行更多光量的照射。

另外，包含上层的卤素灯HL的灯组与包含下层的卤素灯HL的灯组以呈格子状交叉的方式排列。即，以配置于上层的20根卤素灯HL的长度方向与配置于下层的20根卤素灯HL的长度方向彼此正交的方式配设有共计40根卤素灯HL。

卤素灯HL是通过对配设于玻璃管内部的灯丝通电使灯丝白炽化而发光的灯丝方式的光源。在玻璃管的内部，封入有对氮气或氩气等非活性气体导入微量的卤素元素(碘、溴等)所得的气体。通过导入卤素元素而能够抑制灯丝的折损并且将灯丝的温度设定为高温。因此，与通常的白炽灯相比，卤素灯HL具有寿命较长且可连续地照射较强的光的特性。即，卤素灯HL是至少1秒钟以上连续发光的连续点亮灯。另外，卤素灯HL由于为棒状灯，故寿命长，通过将卤素灯HL沿着水平方向配置而向上方的半导体晶片W的辐射效率优异。

另外，在卤素加热部4的壳体41内，亦在2层卤素灯HL的下侧设置有反射器43(图1)。反射器43使自多个卤素灯HL出射的光向热处理空间65侧反射。

控制部3控制设置于热处理装置1的上述各种动作机构。作为控制部3的硬件的构成与一般的计算机相同。即，控制部3具备进行各种运算处理的电路CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)、存储基本程序的读出专用的存储器ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、存储各种信息的读写自如的存储器RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、以及预先存储控制用软件或数据等的磁盘。控制部3的CPU通过执行规定的处理程序而进行热处理装置1中的处理。另外，控制部3具备脉冲产生器31及波形设定部32(图8)，波形设定部32基于来自输入部33的输入内容而设定脉冲信号的波形，脉冲产生器31按照该波形而对IGBT96的栅极输出脉冲信号。

另外，如图1所示，热处理装置1具备上部辐射温度计25及下部辐射温度计20。上部辐射温度计25是用以测定自闪光灯FL照射闪光时的半导体晶片W的上表面的急剧的温度变化的高速辐射温度计。

图9是表示包含上部辐射温度计25的主要部分的高速辐射温度计单元101的构成的框图。上部辐射温度计25的红外线传感器29以使其光轴与贯通孔61a的贯通方向的轴一致的方式安装于腔室侧部61的外壁面。红外线传感器29经由氟化钙的透明窗26而接收自保持于晶座74的半导体晶片W的上表面辐射的红外光。红外线传感器29具备InSb(锑化铟)的光学组件，其测定波长区域为5μm～6.5μm。氟化钙的透明窗26选择性地使红外线传感器29的测定波长区域的红外光透过。InSb光学组件根据所接收到的红外光的强度而电阻发生变化。具备InSb光学组件的红外线传感器29能够进行响应时间极短且取样间隔为明显短的时间(最短为约20微秒)的高速测定。红外线传感器29与高速辐射温度计单元101电性连接，将响应于受光而产生的信号传输至高速辐射温度计单元101。

高速辐射温度计单元101具备信号转换电路102、放大电路103、A/D(Analog/Digital，模拟/数字)转换器104及温度转换部105。信号转换电路102是将红外线传感器29的InSb光学组件中产生的电阻变化以电流变化、电压变化的顺序进行信号转换，并最终转换为易处理的电压信号而输出的电路。信号转换电路102例如使用运算放大器构成。放大电路103将自信号转换电路102输出的电压信号放大并输出至A/D转换器104。A/D转换器104将经放大电路103放大的电压信号转换为数字信号。

温度转换部105对自A/D转换器104输出的信号、亦即表示红外线传感器29所接收的红外光的强度的信号进行规定的运算处理而转换为温度。由温度转换部105求出的温度为半导体晶片W上表面的温度。此外，由红外线传感器29、信号转换电路102、放大电路103、A/D转换器104、及温度转换部105构成上部辐射温度计25。下部辐射温度计20亦具备与上部辐射温度计25大致相同的构成，但亦可不应对高速测定。

如图9所示，高速辐射温度计单元101与热处理装置1整体的控制器即控制部3电性连接。除脉冲产生器31及波形设定部32(图9中省略图示)外，控制部3具备预测部35。预测部35是通过控制部3的CPU执行规定的处理程序而实现的功能处理部。关于预测部35的处理内容，将在下文进一步叙述。

另外，在控制部3连接有显示部34及输入部33。控制部3将各种信息显示于显示部34。热处理装置1的操作员可一面确认显示于显示部34的信息，一面自输入部33输入各种指令或参数。作为显示部34及输入部33，亦可采用例如设置于热处理装置1的外壁的液晶触控面板。进而，在控制部3连接有IGBT96，通过自控制部3对IGBT96的栅极施加脉冲信号而使IGBT96导通断开。此外，图9所示的存储部36是控制部3的磁盘或存储器等存储介质。

除上述构成外，热处理装置1亦具备各种冷却用构造，用以防止在半导体晶片W的热处理时由自卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能而导致卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的过度的温度上升。例如，在腔室6的壁体设置有水冷管(省略图示)。另外，卤素加热部4及闪光加热部5设为在内部形成气流而排热的空冷构造。另外，亦对上侧腔室窗63与灯光辐射窗53的间隙供给空气，使闪光加热部5及上侧腔室窗63冷却。

其次，对热处理装置1的处理动作进行说明。图10是表示第1实施方式的热处理装置1的处理顺序的流程图。成为处理对象的半导体晶片W是通过离子注入法而添加有杂质(离子)的半导体基板。该杂质的活化通过热处理装置1的闪光照射加热处理(退火)而执行。以下说明的热处理装置1的处理顺序通过控制部3控制热处理装置1的各动作机构而进行。

首先，打开用以供气的阀84，并且打开排气用的阀89、192而开始进行对腔室6内的供排气。若打开阀84，则自气体供给孔81对热处理空间65供给氮气。另外，若打开阀89，则自气体排气孔86将腔室6内的气体进行排气。由此，自腔室6内的热处理空间65的上部供给的氮气流向下方，且自热处理空间65的下部排气。

另外，通过打开阀192而亦自搬送开口部66将腔室6内的气体进行排气。进而，通过省略图示的排气机构亦将移载机构10的驱动部周边的环境气体进行排气。此外，在热处理装置1中的半导体晶片W的热处理时将氮气持续地供给至热处理空间65，且其供给量根据处理步骤而适当变更。

继而，打开闸阀185而将搬送开口部66打开，通过装置外部的搬送机械手将成为处理对象的半导体晶片W经由搬送开口部66而搬入至腔室6内的热处理空间65(步骤S11)。此时，有伴随半导体晶片W的搬入而夹带装置外部的环境气体的担心，但由于对腔室6持续地供给氮气，故氮气自搬送开口部66流出而可将此种外部环境气体的夹带抑制为最小限度。

由搬送机械手搬入的半导体晶片W进入至保持部7的正上方位置后停止。然后，移载机构10的一对移载臂11自退避位置水平移动至移载动作位置并上升，由此顶起销12通过贯通孔79自晶座74的保持板75的上表面突出而接收半导体晶片W。此时，顶起销12上升至较基板支撑销77的上端更上方。

将半导体晶片W载置于顶起销12之后，搬送机械手自热处理空间65退出，通过闸阀185将搬送开口部66关闭。然后，通过一对移载臂11下降而将半导体晶片W自移载机构10交接至保持部7的晶座74并以水平姿势自下方保持。半导体晶片W由立设于保持板75上的多个基板支撑销77支撑而保持于晶座74。另外，半导体晶片W将完成图案形成且注入有杂质的正面作为上表面而保持于保持部7。在由多个基板支撑销77支撑的半导体晶片W的背面(与正面相反侧的主面)与保持板75的保持面75a之间形成规定的间隔。下降至晶座74的下方的一对移载臂11通过水平移动机构13而退避至退避位置、即凹部62的内侧。

在将半导体晶片W由以石英形成的保持部7的晶座74以水平姿势自下方保持之后，卤素加热部4的40根卤素灯HL同时点亮而开始预加热(辅助加热)(步骤S12)。自卤素灯HL出射的卤素光透过由石英形成的下侧腔室窗64及晶座74而照射至半导体晶片W的下表面。半导体晶片W通过受到来自卤素灯HL的光照射而预加热从而温度上升。此外，由于移载机构10的移载臂11退避至凹部62的内侧，故不会妨碍卤素灯HL的加热。

在利用卤素灯HL进行预加热时，通过下部辐射温度计20测定半导体晶片W的温度。即，使自保持于晶座74的半导体晶片W的下表面经由开口部78辐射的红外光通过透明窗21而由下部辐射温度计20接收而测定升温中的晶片温度。所测定的半导体晶片W的温度被传输至控制部3。控制部3一面监视通过来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶片W的温度是否已到达规定的预加热温度T1，一面控制卤素灯HL的输出。即，控制部3基于下部辐射温度计20的测定值，以半导体晶片W的温度成为预加热温度T1的方式对卤素灯HL的输出进行反馈控制。如此，下部辐射温度计20是用于预加热时的半导体晶片W的温度控制的辐射温度计。预加热温度T1设为不存在半导体晶片W中所添加的杂质因热而扩散的担心的200℃至800℃左右，较佳为350℃至600℃左右(本实施方式中为600℃)。

在半导体晶片W的温度到达预加热温度T1之后，控制部3将半导体晶片W暂时维持于该预加热温度T1。具体而言，在由下部辐射温度计20测定的半导体晶片W的温度到达预加热温度T1的时间点，控制部3调整卤素灯HL的输出，而将半导体晶片W的温度大致维持于预加热温度T1。

通过进行此种利用卤素灯HL实施的预加热而使半导体晶片W的整体均匀地升温至预加热温度T1。在利用卤素灯HL实施预加热的阶段，有更容易产生散热的半导体晶片W的周缘部的温度较中央部降低的倾向，但卤素加热部4的卤素灯HL的配设密度相较与半导体晶片W的中央部对向的区域而与周缘部对向的区域更高。因此，照射至容易产生散热的半导体晶片W的周缘部的光量变多，而可使预加热阶段的半导体晶片W的面内温度分布均匀。

另外，自实施半导体晶片W的预加热时起，进行利用上部辐射温度计25对半导体晶片W的表面温度的测定。自被加热的半导体晶片W的表面辐射与其温度对应的强度的红外光。自半导体晶片W的表面辐射的红外光透过透明窗26而由上部辐射温度计25的红外线传感器29接收。

在红外线传感器29的InSb光学组件中，产生与所接收的红外光的强度对应的电阻变化。红外线传感器29的InSb光学组件中产生的电阻变化通过信号转换电路102而转换为电压信号。自信号转换电路102输出的电压信号经放大电路103放大后，由A/D转换器104转换为适合于计算机进行处理的数字信号。然后，温度转换部105对自A/D转换器104输出的信号实施规定的运算处理而转换为温度数据。即，上部辐射温度计25接收自被加热的半导体晶片W的表面辐射的红外光，并根据该红外光的强度而测定半导体晶片W的表面温度。由上部辐射温度计25测定的半导体晶片W的表面温度传输至控制部3。

图11是表示由上部辐射温度计25测定的半导体晶片W的表面温度的变化的图。在半导体晶片W的温度到达预加热温度T1且经过规定时间后的时刻t1，闪光加热部5的闪光灯FL开始进行对保持于晶座74的半导体晶片W的表面的闪光照射(步骤S13)。此时，自闪光灯FL辐射的闪光的一部分直接朝向腔室6内，另一部分暂且由反射器52反射后朝向腔室6内，通过这些闪光的照射而进行半导体晶片W的闪光加热。

在闪光灯FL进行闪光照射时，预先通过电源单元95将电荷蓄积于电容器93。然后，在电容器93中蓄积有电荷的状态下，自控制部3的脉冲产生器31对IGBT96输出脉冲信号而对IGBT96进行导通断开驱动。

脉冲信号的波形可通过自输入部33输入以脉冲宽度的时间(导通时间)与脉冲间隔的时间(断开时间)为参数依序设定的规程而规定。若操作员将此种规程自输入部33输入至控制部3，则控制部3的波形设定部32随此而设定反复进行导通断开的脉冲波形。然后，脉冲产生器31按照由波形设定部32设定的脉冲波形而输出脉冲信号。图12是表示脉冲信号的波形的一例的图。图12所示的例中，反复设定多个脉冲，脉冲宽度的时间(导通时间)较脉冲间隔的时间(断开时间)长。对IGBT96的栅极施加如图12的波形的脉冲信号，控制IGBT96的导通断开驱动。具体而言，在输入至IGBT96的栅极的脉冲信号导通时IGBT96成为导通状态，在脉冲信号断开时IGBT96成为断开状态。

另外，与自脉冲产生器31输出的脉冲信号成为导通的时机同步，控制部3控制触发电路97而对触发电极91施加高电压(触发电压)。在电容器93中蓄积有电荷的状态下对IGBT96的栅极输入脉冲信号，且与该脉冲信号成为导通的时机同步对触发电极91施加高电压，由此在脉冲信号导通时电流于玻璃管92内的两端电极间流动，通过此时的氙气的原子或分子的激发而发出光。

以此方式闪光加热部5的30根闪光灯FL发光，对保持于保持部7的半导体晶片W的表面照射闪光。此处，不使用IGBT96而使闪光灯FL发光的情形时，蓄积于电容器93的电荷会因1次发光而消耗，来自闪光灯FL的输出波形成为宽度0.1毫秒至10毫秒左右的单纯的单脉冲。相对于此，本实施方式中，在电路中连接有作为开关组件的IGBT96且对其栅极输出脉冲信号，由此由IGBT96继续地自电容器93向闪光灯FL供给电荷从而对流动于闪光灯FL的电流进行导通断开控制。其结果，从某种意义上讲闪光灯FL的发光受到斩波控制，蓄积于电容器93的电荷被分割消耗，在极短时间的期间闪光灯FL反复进行亮灭交替。此外，流动于电路的电流值完全成为“0”之前将下一脉冲施加至IGBT96的栅极而电流值再次增加，故在闪光灯FL反复进行亮灭交替的期间发光输出亦并非完全为「“0。

通过IGBT96对流动于闪光灯FL的电流进行导通断开控制，由此可自如地规定闪光灯FL的发光图案(发光输出的时间波形)，可自由地调整发光时间及发光强度。IGBT96的导通断开驱动的图案通过自输入部33输入的脉冲宽度的时间与脉冲间隔的时间而规定。即，通过将IGBT96组装进闪光灯FL的驱动电路，而仅适当地设定自输入部33输入的脉冲宽度的时间与脉冲间隔的时间，便可自如地规定闪光灯FL的发光图案。

具体而言，例如，若加大自输入部33输入的脉冲宽度的时间相对于脉冲间隔的时间的比率，则流动于闪光灯FL的电流增大而使发光强度变强。相反，若减小自输入部33输入的脉冲宽度的时间相对于脉冲间隔的时间的比率，则流动于闪光灯FL的电流减少而使发光强度变弱。另外，若适当地调整自输入部33输入的脉冲间隔的时间与脉冲宽度的时间的比率，则可将闪光灯FL的发光强度维持为固定。进而，通过延长自输入部33输入的脉冲宽度的时间与脉冲间隔的时间的组合的总时间，而闪光灯FL中长时间地持续流动电流，从而闪光灯FL的发光时间变长。闪光灯FL的发光时间在0.1毫秒～100毫秒之间适当地设定。

以此方式自闪光灯FL对半导体晶片W的表面照射闪光而该表面的温度升温。由闪光照射所致的升温中的半导体晶片W的表面温度亦由上部辐射温度计25测定。虽闪光灯FL的发光时间为0.1毫秒～100毫秒的短时间，但具备InSb光学组件的上部辐射温度计25的取样间隔为约20微秒的极短时间(亦即1毫秒之间能够进行50点的测定)。因此，可由上部辐射温度计25测定通过闪光照射而急剧升温的半导体晶片W的表面温度的变化(图11)。

在第1实施方式中，通过控制部3监视由上部辐射温度计25测定的半导体晶片W的表面温度是否已到达目标温度T2(步骤S14)。目标温度T2是为了达成半导体晶片W的加热处理的目的而要求的温度，本实施方式中为可使注入至半导体晶片W的杂质活化的1000℃以上。目标温度T2预先设定且存储于存储部36。

由上部辐射温度计25测定的半导体晶片W的表面温度若在时刻t2到达目标温度T2，则自步骤S14进入至步骤S15，通过控制部3的控制而停止对闪光灯FL的电流供给。具体而言，在半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的时刻t2，控制部3使施加至IGBT96的栅极的脉冲信号断开。

图13是表示流动于闪光灯FL的电流的变化的图。在时刻t1对IGBT96的栅极施加如图12所示的波形的脉冲信号，流动于闪光灯FL的电流增加而闪光灯FL开始发光。如图12所示，施加至IGBT96的栅极的脉冲信号反复导通断开，故与之相应地，流动于闪光灯FL的电流亦反复增减。即，在施加至IGBT96的栅极的脉冲信号导通时流动于闪光灯FL的电流增加，在脉冲信号断开时流动于闪光灯FL的电流减少。在图12所示的例中，脉冲信号导通的时间较断开的时间长，故如图13所示，流动于闪光灯FL的电流虽反复增减但整体上增加。随着流动于闪光灯FL的电流增加，闪光灯FL的发光输出亦增加。

其次，在半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的时刻t2，控制部3使施加至IGBT96的栅极的脉冲信号断开。此时，无论由波形设定部32设定的脉冲信号的波形如何，控制部3均使施加至IGBT96的栅极的脉冲信号断开。即，即便由波形设定部32设定的脉冲信号在时刻t2为导通，控制部3亦强制使脉冲信号在时刻t2断开。由此，在时刻t2以后IGBT96成为断开状态，停止对闪光灯FL的电流供给。

若在时刻t2停止对闪光灯FL的电流供给，则闪光灯FL的发光亦停止，半导体晶片W的表面温度自目标温度T2急速降温。通过使半导体晶片W的表面温度在极短时间升温至目标温度T2后降温，而可一面抑制注入至半导体晶片W的杂质因热而扩散一面进行杂质的活化。

在自停止对闪光灯FL的电流供给起经过规定时间后卤素灯HL熄灭。由此，半导体晶片W自预加热温度T1急速降温。降温中的半导体晶片W的温度由下部辐射温度计20测定，其测定结果被传输至控制部3。控制部3根据下部辐射温度计20的测定结果而监视半导体晶片W的温度是否已降温至规定温度。而且，在半导体晶片W的温度降温至规定温度以下之后，移载机构10的一对移载臂11再次自退避位置水平移动至移载动作位置并上升，由此顶起销12自晶座74的上表面突出而自晶座74接收热处理后的半导体晶片W。继而，通过闸阀185将关闭的搬送开口部66打开，将载置于顶起销12上的半导体晶片W通过装置外部的搬送机械手搬出，而热处理装置1中的半导体晶片W的加热处理完成(步骤S16)。

第1实施方式中，由上部辐射温度计25测定通过来自闪光灯FL的闪光照射而升温的半导体晶片W的表面温度。然后，在由上部辐射温度计25测定的半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2时，停止对闪光灯FL的电流供给而使半导体晶片W的表面温度降温。由于半导体晶片W的表面的实测温度到达目标温度T2时停止对闪光灯FL的电流供给，故无论半导体晶片W的表面状态或反射率如何，均可使半导体晶片W的表面温度准确地升温至目标温度T2。其结果，在处理多个半导体晶片W时峰值温度亦固定，从而能够抑制器件性能的不均。

＜第2实施方式＞

其次，对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式的热处理装置的构成与第1实施方式完全相同。另外，第2实施方式的半导体晶片W的处理顺序亦与第1实施方式大致相同。第1实施方式中，在半导体晶片W的表面温度的实测值到达目标温度T2时停止对闪光灯FL的电流供给，但第2实施方式中，预测半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的到达预定时刻，且在该到达预定时刻停止对闪光灯FL的电流供给。

图14是表示第2实施方式的热处理装置1的处理顺序的流程图。图14的步骤S21至S23与图10的步骤S11至S13相同。即，将成为处理对象的半导体晶片W搬入至腔室6内且保持于晶座74(步骤S21)。继而，点亮卤素灯HL而执行半导体晶片W的预加热(步骤S22)。另外，在预加热开始后，进行上部辐射温度计25对半导体晶片W的表面温度的测定。图15是表示第2实施方式的半导体晶片W的表面温度的变化的图。与第1实施方式同样地，在经预加热而半导体晶片W的温度到达预加热温度T1且经过规定时间后的时刻t1，开始进行闪光灯FL对半导体晶片W表面的闪光照射(步骤S23)。第2实施方式中，亦将如图12所示的波形的脉冲信号施加至IGBT96的栅极而使闪光灯FL发光，对半导体晶片W的表面照射闪光而使该正面的温度升温。

第2实施方式中，在开始闪光照射之后、且半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2之前的时刻t3，控制部3的预测部35(图9)预测半导体晶片W的表面温度的变化。更具体而言，预测部35根据上部辐射温度计25的在时刻t1至时刻t3的温度测定结果而预测半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的到达预定时刻t4(步骤S24)。

如图9所示，在控制部3的存储部36，储存有过去进行闪光照射时测定半导体晶片W的表面温度所取得的多个升温图案PT(例如，关于1000片半导体晶片W的升温图案)。即，在存储部36，取得表示关于多个半导体晶片W的闪光照射时的表面温度变化的温度分布且作为升温图案PT而储存。预测部35将在时刻t1至时刻t3的上部辐射温度计25的温度测定结果与过去的实绩即多个升温图案PT加以比较，预测半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的到达预定时刻t4。预测部35例如通过图案匹配的方法而自多个升温图案PT中抽选与时刻t1至时刻t3的上部辐射温度计25的温度测定结果近似的升温图案PT，且根据该抽选的升温图案PT而预测半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的到达预定时刻t4。

控制部3通过省略图示的定时器而监视时刻是否已到达了到达预定时刻t4(步骤S25)。然后，若时刻成为到达预定时刻t4，则自步骤S25进入至步骤S26，通过控制部3的控制而停止对闪光灯FL的电流供给。具体而言，与第1实施方式同样地，控制部3在到达预定时刻t4将施加至IGBT96的栅极的脉冲信号断开。此时，无论由波形设定部32设定的脉冲信号的波形如何，控制部3均使施加至IGBT96的栅极的脉冲信号断开。由此，在到达预定时刻t4以后IGBT96成为断开状态，停止对闪光灯FL的电流供给。

若在到达预定时刻t4停止对闪光灯FL的电流供给，则闪光灯FL的发光亦停止，半导体晶片W的表面温度自目标温度T2急速降温。通过半导体晶片W的表面温度在极短时间升温至目标温度T2后降温，而可一面抑制注入至半导体晶片W的杂质因热而扩散一面进行杂质的活化。

在停止对闪光灯FL的电流供给起经过规定时间后卤素灯HL熄灭。由此，半导体晶片W自预加热温度T1急速降温。然后，与第1实施方式同样地，半导体晶片W的温度降温至规定温度以下之后，将半导体晶片W自腔室6搬出而热处理装置1中的半导体晶片W的加热处理完成(步骤S27)。

第2实施方式中，由上部辐射温度计25测定通过来自闪光灯FL的闪光照射而升温的半导体晶片W的表面温度，且自该温度测定结果而预测半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2的到达预定时刻t4。然后，在到达预定时刻t4停止对闪光灯FL的电流供给而使半导体晶片W的表面温度降温。若半导体晶片W的表面温度到达目标温度T2，则在所预测的到达预定时刻t4停止对闪光灯FL的电流供给，故无论半导体晶片W的表面状态或反射率如何，均可使半导体晶片W的表面温度准确地升温至目标温度T2。其结果，在处理多个半导体晶片W时峰值温度亦固定，从而能够抑制器件性能的不均。

＜变化例＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明在不脱离其主旨的限度内能够进行除上述以外的各种变更。例如，第2实施方式中，在到达预定时刻t4停止对闪光灯FL的电流供给，但并非限定于此，亦可具有规定幅度地在到达预定时刻t4的前后停止对闪光灯FL的电流供给。即，亦可在包含到达预定时刻t4的规定期间内停止对闪光灯FL的电流供给而使半导体晶片W的表面温度降温。关于停止电流供给的时刻的自到达预定时刻t4的偏离幅度，只要预先设定并存储于存储部36等中即可。

另外，上述实施方式中，输出如图12所示的反复设定有多个脉冲的波形的脉冲信号，但例如亦可将设定有1个较长脉冲的波形的脉冲信号输入至IGBT96的栅极。该情形时，在半导体晶片W的实测表面温度到达目标温度T2时或在到达预定时刻t4，控制部3使施加至IGBT96的栅极的脉冲信号断开，由此可停止对闪光灯FL的电流供给，获得与上述实施方式相同的效果。

另外，上述实施方式中，通过使IGBT96为断开状态而停止对闪光灯FL的电流供给，但并非限定于此，亦可通过与IGBT96不同的开关组件阻断自容器93对闪光灯FL的电荷供给而停止电流供给。或者，在闪光加热部5设置机械挡板，在规定的时机关闭该机械挡板而将自闪光灯FL辐射的闪光遮光。

另外，上述实施方式中，使闪光加热部5具备30根闪光灯FL，但并不限于此，闪光灯FL的根数可设为任意数量。另外，闪光灯FL并非限定于氙气闪光灯，亦可为氪闪光灯。另外，卤素加热部4中具备的卤素灯HL的根数亦并非限定于40根，可设为任意数量。

另外，上述实施方式中，使用灯丝方式的卤素灯HL作为1秒以上连续发光的连续点亮灯而进行半导体晶片W的预加热，但并非限定于此，亦可代替卤素灯HL，将放电型的电弧灯(例如氙气电弧灯)用作连续点亮灯而进行预加热。

另外，根据热处理装置1，成为处理对象的基板并非限定于半导体晶片，亦可为用于液晶显示设备等平板显示器的玻璃基板或太阳电池用的基板。另外，热处理装置1中，亦可进行高介电常数栅极绝缘膜(High-k膜)的热处理、金属与硅的接合、或多晶硅的结晶化。

【附图标记的说明】

1：热处理装置

3：控制部

4：卤素加热部

5：闪光加热部

6：腔室

7：保持部

10：移载机构

20：下部辐射温度计

25：上部辐射温度计

29：红外线传感器

33：输入部

34：显示部

35：预测部

36：存储部

63：上侧腔室窗

64：下侧腔室窗

65：热处理空间

74：晶座

96：IGBT

101：高速辐射温度计单元

105：温度转换部

FL：闪光灯

HL：卤素灯

W：半导体晶片