フラッシュランプアニール(FLA)とは、キセノンフラッシュランプの閃光でウェハ表面をミリ秒オーダーだけ加熱する熱処理手法です。秒オーダーのスパイクアニールと、マイクロ秒〜ナノ秒のレーザアニールの中間に位置し、両者の間を埋める時間スケールを担います。
動作は2段構えです。まずウェハ全体を裏面のヒーターやランプで400〜700℃程度の中間温度(インターミディエイト温度)に予熱し、その状態でキセノンランプを数ミリ秒だけ発光させて表面のみを1200〜1300℃級まで一気に持ち上げます。熱がウェハ内部へ拡散する前に発光が終わるため、表面だけが高温になり、下地は予熱温度のまま保たれます。
この「表面だけ加熱する」性質が、浅い接合の形成に効きます。ドーパントの活性化に必要な高温を表面で得ながら、拡散に効く熱の総量は極小に抑えられるため、急峻な濃度プロファイルを保ったまま高い活性化率を実現できます。既に形成済みの下層構造や金属配線への熱ダメージを避けたい3D積層プロセスでも有効です。
最大の課題は熱応力です。表面と裏面で温度差が数百℃に達するため、ウェハが反り、極端な場合には割れます。予熱温度を上げて温度差を縮める、パルス波形を成形する、ウェハの支持方法を工夫するといった対策が必要で、装置設計の難所になっています。またパターン密度によって光の吸収率が変わるため、チップ内で温度がばらつく「パターン効果」も管理対象です。
レーザアニールとの違いは加熱範囲です。レーザは小さなビームを走査するため局所的で、走査による継ぎ目やスループットの制約がありますが、より短時間・高温を狙えます。FLAはウェハ全面(あるいは大面積)を一度に照射するため均一性とスループットで有利です。装置はMattson Technology・SCREEN・大日本スクリーン系やushio系の光源メーカーが関わり、先端ロジックのドーパント活性化で採用が進みました。