TW201624146A - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可抑制顯著之成本上升，且可選擇性地對光阻膜進行加熱之熱處理方法及熱處理裝置。 將基板搬入至腔室而保持於保持板，該基板係於表面形成有光阻膜，且對該光阻膜進行了圖案曝光處理及顯影處理。閃光自閃光燈照射至保持於保持板之基板W之表面。該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。又，閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。光阻膜吸收紫外線，因此，藉由照射較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光，可選擇性地對光阻膜進行加熱。

Description

熱處理方法及熱處理裝置
本發明係關於將閃光照射至半導體晶圓或液晶顯示裝置用玻璃基板等薄板狀之精密電子基板(以下僅稱為「基板」)而進行加熱之熱處理方法及熱處理裝置。
半導體器件或液晶顯示器等製品係藉由對上述基板實施洗淨、光阻塗佈、曝光、顯影、蝕刻、層間絕緣膜之形成、熱處理、切割等一系列之各處理而製造。於上述各處理中，如下基板處理裝置作為所謂之塗佈機/顯影器而被廣泛使用，該基板處理裝置對基板進行光阻塗佈處理，將該基板交予曝光單元，並且自該曝光單元接受曝光後之基板而進行顯影處理。
對於與使用ArF或KrF等準分子雷射之曝光單元相對應之塗佈機/顯影器而言，必需於基板上形成化學增幅型光阻之膜，將該基板交予曝光單元，並且對曝光後之基板進行曝光後烘烤處理(Post Exposure Bake)。繼而，將顯影液供給至曝光後烘烤處理已結束之基板而進行顯影處理，藉此，於光阻膜形成圖案。此時，有時會產生如下現象(LWR：Line Width Roughness)，即，由於曝光時之極小之光強度偏差或光阻材料之不均勻性等，顯影後之光阻圖案之線寬凹凸地錯開。因此，於專利文獻1中揭示有如下技術，即，將光阻材料容易吸收之200 nm以下之短波長之紫外光照射至顯影後之光阻圖案，藉此，選擇性地對光阻膜之表面區域進行加熱而進行回焊。
又，近年來，正在開發具有閘極堆疊構造之電晶體，該閘極堆疊構造以大幅度地減少洩漏電流為目的而組合有高介電常數閘極絕緣膜(High-k閘極絕緣膜)與金屬閘極。作為此種電晶體之製造方法，已知有閘極先製製程(gate first process)與閘極後製製程(gate last process)。閘極先製製程係首先形成閘極絕緣膜與閘極電極，其後形成源極及汲極之製程。該閘極先製製程自先前起，被用作最普通之電晶體製造方法。
然而，若將閘極先製製程應用於高介電常數閘極絕緣膜之電晶體，則存在如下問題，即，由於在形成高介電常數閘極絕緣膜與金屬閘極之後，進行用以形成源極‧汲極之溫度較高之熱處理，故而容易於高介電常數閘極絕緣膜產生缺陷。因此，已研究了採用閘極後製製程，該閘極後製製程係於形成源極及汲極之後，最後形成閘極絕緣膜與閘極電極。
於閘極後製製程中，首先形成多晶矽(polysilicon)等虛設閘極，於形成源極及汲極之後，除去虛設閘極(例如參照專利文獻2)。繼而，將金屬材料埋入至因除去虛設閘極而產生之槽部分，藉此形成金屬閘極。
閘極後製製程與閘極先製製程相比較，具有如下優點，即，步驟數雖增加，但於形成高介電常數閘極絕緣膜及金屬閘極之後，無高溫熱處理，因此，可抑制於高介電常數閘極絕緣膜產生缺陷。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2001-332484號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-220496號公報
然而，實際上難以如專利文獻1所揭示般，自燈放射出波長為200nm以下之所謂之遠紫外線而對光阻膜進行加熱，即使可實現，亦會產生燈需要巨大成本之問題。
又，先前之閘極後製製程產生了如下問題，即，難以於形成源極及汲極之後，將矽之虛設閘極除去，無法充分地完全除去虛設閘極。
本發明係鑒於上述問題而成者，其第1目的在於提供可抑制成本之顯著上升且可選擇性地對光阻膜進行加熱之熱處理方法及熱處理裝置。
又，本發明之第2目的在於提供可高精度地除去虛設閘極之熱處理方法。
為了實現上述第1目的，本發明之第1態樣係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱之熱處理裝置，其包括：腔室，其收容曝光處理後之上述基板；及閃光燈，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。
又，第2態樣係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱之熱處理裝置，其包括：腔室，其收容曝光處理後之上述基板；及閃光燈，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
又，第3態樣係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光 處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱之熱處理方法，其包括：收容步驟，其將曝光處理後之上述基板收容至腔室內；及閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。
又，第4態樣係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱之熱處理方法，其包括：收容步驟，其將曝光處理後之上述基板收容至腔室內；及閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
又，為了實現上述第2目的，本發明之第5態樣係將閃光照射至形成有多晶矽之虛設閘極之基板而對該虛設閘極進行加熱之熱處理方法，其包括：閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述基板之表面而使上述虛設閘極之矽晶粒晶粒成長，該閃光係於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值；及剝離步驟，其將藥液供給至上述基板之表面而剝離上述虛設閘極。
又，第6態樣係將閃光照射至形成有多晶矽之虛設閘極之基板而對該虛設閘極進行加熱之熱處理方法，其包括：閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述基板之表面而使上述虛設閘極之矽晶粒晶粒成長，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上；及剝離步驟，其將藥液供給至上述基板之表面而剝離上述虛設閘極。
根據第1態樣之熱處理裝置，將如下閃光照射至基板之表面，該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，因此，可抑制顯著之成本上升，且可選擇性地對光阻膜進行加熱。
根據第2態樣之熱處理裝置，將如下閃光照射至基板之表面，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上，因此，可抑制顯著之成本上升，且可選擇性地對光阻膜進行加熱。
根據第3態樣之熱處理方法，將如下閃光照射至基板之表面，該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，因此，可抑制顯著之成本上升，且可選擇性地對光阻膜進行加熱。
根據第4態樣之熱處理方法，將如下閃光照射至基板之表面，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上，因此，可抑制顯著之成本上升，且可選擇性地對光阻膜進行加熱。
根據第5及第6態樣之熱處理方法，藉由照射較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光，對於短波長之光具有高吸收率之多晶矽之虛設閘極會效率良好地吸收閃光而升溫，從而矽晶粒晶粒成長，剝離步驟中之剝離性提高，其結果，可高精度地除去虛設閘極。
1‧‧‧基板處理裝置
5‧‧‧光阻膜
10‧‧‧收發區塊
11‧‧‧載置台
12、52‧‧‧可動台
13a、13b、53a、53b‧‧‧保持臂
15、25、35‧‧‧間隔壁
20‧‧‧烘烤區塊
21‧‧‧基底塗佈處理部
22、23、32、33、42、43‧‧‧熱處理塔
24a、24b、34a、34b、44a、44b、54a、54b‧‧‧搬送臂
26、36、46、56‧‧‧旋轉夾盤
27、37‧‧‧塗佈噴嘴
28、38、48‧‧‧搬送頭
30‧‧‧光阻塗佈區塊
31‧‧‧光阻塗佈處理部
40‧‧‧顯影處理區塊
41‧‧‧顯影處理部
47‧‧‧噴嘴
50‧‧‧介面區塊
57‧‧‧光照射器
60‧‧‧閃光照射部
62‧‧‧反射件
65‧‧‧熱處理空間
67‧‧‧輸入部
68‧‧‧搬送開口部
69‧‧‧腔室窗
70‧‧‧腔室
74‧‧‧氣體供給部
75‧‧‧氮氣供給源
76、79‧‧‧閥
77‧‧‧排氣部
78‧‧‧排氣裝置
81、121‧‧‧保持板
82‧‧‧冷卻機構
83‧‧‧溫度感測器
84‧‧‧頂銷
85‧‧‧氣缸
90‧‧‧控制部
91‧‧‧觸發電極
92‧‧‧玻璃管
93‧‧‧電容器
94‧‧‧線圈
95‧‧‧電源單元
96‧‧‧IGBT
97‧‧‧觸發電路
98‧‧‧脈衝產生器
99‧‧‧波形設定部
100‧‧‧熱處理裝置
111‧‧‧基材
112‧‧‧源極‧汲極區域
113‧‧‧擴展區域
114‧‧‧氧化矽膜
115‧‧‧虛設閘極
116‧‧‧側壁
122‧‧‧預加熱機構
123‧‧‧溫度感測器
AHL‧‧‧密接強化處理單元
BRC、SC‧‧‧塗佈處理單元
C‧‧‧載體
CP‧‧‧冷卻單元
EEW‧‧‧邊緣曝光單元
EXP‧‧‧曝光單元
FL‧‧‧閃光燈
FLB‧‧‧閃光烘烤單元
HP‧‧‧加熱單元
IFR‧‧‧搬送機構
IR‧‧‧收發機器人
PASS1~PASS10‧‧‧基板載置部
RBF‧‧‧回送緩衝器
S1~S7、S61、S62‧‧‧步驟
SBF‧‧‧發送緩衝器
SD‧‧‧顯影處理單元
TR1~TR4‧‧‧搬送機器人
W‧‧‧基板
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1係裝入有第1實施形態之熱處理裝置之基板處理裝置之俯視圖。
圖2係圖1之基板處理裝置之液體處理部之前視圖。
圖3係圖1之基板處理裝置之熱處理部之前視圖。
圖4係表示圖1之基板處理裝置之搬送機器人及基板載置部之配置構成的圖。
圖5係表示閃光烘烤單元之要部構成之圖。
圖6係表示閃光燈之驅動電路之圖。
圖7係表示自閃光燈放射出之閃光之分光分佈之圖。
圖8係說明藉由閃光照射而對基板表面進行加熱之情形之模式 圖。
圖9係對閃光照射後之基板表面之情形進行說明之模式圖。
圖10係表示本發明之熱處理裝置之要部構成之圖。
圖11係表示利用閘極後製製程之基板之概略處理順序之流程圖。
圖12係表示本發明之虛設閘極之剝離處理之順序的流程圖。
圖13係表示虛設閘極周邊之構造之圖。
圖14係表示閃光退火前之虛設閘極之結晶粒之圖。
圖15係表示閃光退火後之虛設閘極之結晶粒之圖。
圖16係表示已剝離多晶矽之虛設閘極之狀態之圖。
以下，一面參照圖式，一面詳細地說明本發明之實施形態。
<第1實施形態>
首先，對裝入有本發明之熱處理裝置之基板處理裝置之整體構成進行說明。圖1係裝入有第1實施形態之熱處理裝置之基板處理裝置1之俯視圖。又，圖2係基板處理裝置1之液體處理部之前視圖，圖3係熱處理部之前視圖，圖4係表示搬送機器人及基板載置部之配置構成之圖。再者，於圖1及其後之各圖中，為了使上述構件之方向關係明確，適當地標記XYZ正交座標系，該XYZ正交座標系將Z軸方向設為鉛垂方向，將XY平面設為水平面。又，於圖1及其後之各圖中，為了易於理解，根據需要而誇張或簡略化地描繪各部分之尺寸或數量。
第1實施形態之基板處理裝置1為如下裝置(所謂之塗佈機/顯影器)，其於半導體晶圓等基板W塗佈形成光阻膜，並且對圖案曝光後之基板W進行顯影處理。再者，成為本發明之基板處理裝置1之處理對象之基板W並不限定於半導體晶圓，亦可為液晶顯示裝置用玻璃基板或光罩用玻璃基板等。
第1實施形態之基板處理裝置1係沿一個方向(X方向)相連地設置 收發區塊10、烘烤區塊20、光阻塗佈區塊30、顯影處理區塊40及介面區塊50該5個處理區塊而構成。與基板處理裝置1分體之外部裝置即曝光單元(步進機)EXP連接配置於介面區塊50。
收發區塊10為如下處理區塊，其用以將自裝置外接受之未處理基板W搬入至裝置內，並且將顯影處理已結束之已處理之基板W搬出至裝置外。收發區塊10包括：載置台11，其並排地載置複數個載體C(於本實施形態中為4個)；及收發機器人IR，其自各載體C取出未處理之基板W，並且將已處理之基板W收納至各載體C。
收發機器人IR具備可動台12，該可動台12能夠沿載置台11(沿Y軸方向)水平移動，並且能夠進行升降(Z軸方向)移動及圍繞沿鉛垂方向之軸心之旋轉動作。於可動台12搭載有以水平姿勢保持基板W之2個保持臂13a、13b。保持臂13a、13b能夠相互獨立地前後滑動。藉此，保持臂13a、13b各自進行沿Y軸方向之水平移動、升降移動、水平面內之回轉動作及沿回轉半徑方向之進退移動。藉此，收發機器人IR可使保持臂13a、13b個別地對各載體C進行進出，從而取出未處理之基板W，並且收納已處理之基板W。再者，作為載體C之形態，除了可為將基板W收納於密閉空間之FOUP(front opening unified pod，前開口密閉式晶圓盒)之外，亦可為SMIF(Standard Mechanical Inter Face，標準機械化介面)晶圓盒或使收納基板W暴露於外部氣體之OC(open cassette，開放式晶圓匣)。
與收發區塊10相鄰接地設置有烘烤區塊20。於收發區塊10與烘烤區塊20之間設置有環境氣體阻斷用之間隔壁15。於該間隔壁15中，為了於收發區塊10與烘烤區塊20之間交接基板W，上下積層地設置有載置基板W之2個基板載置部PASS1、PASS2。
上側之基板載置部PASS1用於自收發區塊10向烘烤區塊20搬送基板W。基板載置部PASS1具備3根支持銷，收發區塊10之收發機器人 IR將自載體C取出之未處理之基板W載置於基板載置部PASS1之3根支持銷上。繼而，由後述之烘烤區塊20之搬送機器人TR1接受已載置於基板載置部PASS1之基板W。另一方面，下側之基板載置部PASS2用於自烘烤區塊20向收發區塊10搬送基板W。基板載置部PASS2亦具備3根支持銷，烘烤區塊20之搬送機器人TR1將已處理之基板W載置於基板載置部PASS2之3根支持銷上。繼而，由收發機器人IR接受已載置於基板載置部PASS2之基板W，將該基板W收納至載體C。再者，後述之基板載置部PASS3~PASS10之構成亦與基板載置部PASS1、PASS2相同。
基板載置部PASS1、PASS2係部分地貫通設置於間隔壁15之一部分。又，於基板載置部PASS1、PASS2設置有對基板W之有無進行檢測之光學式感測器(圖示省略)，基於各感測器之檢測信號，判斷收發機器人IR或搬送機器人TR1是否處於可對於基板載置部PASS1、PASS2交接基板W之狀態。
其次，對烘烤區塊20進行說明。烘烤區塊20為如下處理區塊，其用以於光阻膜之基底塗佈形成抗反射膜，以使曝光時產生之駐波或暈光減少。烘烤區塊20包括：基底塗佈處理部21，其用以於基板W之表面塗佈形成抗反射膜；2個熱處理塔22、23，其進行抗反射膜之塗佈形成中所隨附之熱處理；及搬送機器人TR1，其對於基底塗佈處理部21及熱處理塔22、23交接基板W。
於烘烤區塊20中，介隔搬送機器人TR1而相對向地配置有基底塗佈處理部21與熱處理塔22、23。具體而言，基底塗佈處理部21位於裝置正面側((-Y)側)，2個熱處理塔22、23位於裝置背面側((+Y)側)。又，於熱處理塔22、23之正面側設置有未圖示之隔熱壁。隔開地配置基底塗佈處理部21與熱處理塔22、23並且設置隔熱壁，藉此，避免自熱處理塔22、23對基底塗佈處理部21產生熱影響。
如圖2所示，基底塗佈處理部21係上下地積層配置具備相同構成之4個塗佈處理單元BRC而構成。各個塗佈處理單元BRC包括：以大致水平姿勢而吸附保持基板W且使其於大致水平面內旋轉之旋轉夾盤26、將抗反射膜用之塗佈液噴出至該旋轉夾盤26上所保持之基板W上之塗佈噴嘴27、使旋轉夾盤26旋轉驅動之旋轉馬達(圖示省略)及圍繞於旋轉夾盤26上所保持之基板W周圍之杯體(圖示省略)等。
如圖3所示，於熱處理塔22中，上下地積層配置有2個加熱單元HP、2個冷卻單元CP及3個密接強化處理單元AHL，上述2個加熱單元HP將基板W加熱至特定溫度為止，上述2個冷卻單元CP對已加熱之基板W進行冷卻而降溫至特定溫度為止，並且使基板W維持於該特定溫度，上述3個密接強化處理單元AHL於HMDS(Hexamethyl Disilazane，六甲基二矽氮烷)之蒸氣環境中對基板W進行熱處理，以使光阻膜與基板W之密接性提高。另一方面，於熱處理塔23中，亦上下地積層配置有2個加熱單元HP及2個冷卻單元CP。加熱單元HP及密接強化處理單元AHL具備載置基板W而對其進行加熱之熱板，冷卻單元CP具備載置基板W而對其進行冷卻之冷卻板。再者，於圖3中，在「×」標記所示之部位分配有配管配線部、或預備之空閒空間(對於後述之其他熱處理塔而言亦相同)。
如圖4所示，搬送機器人TR1具備呈上下兩段地接近之搬送臂24a、24b，該搬送臂24a、24b以大致水平姿勢而保持基板W。搬送臂24a、24b各自之前端部於俯視時呈「C」字形狀，利用自該「C」字形狀之臂部之內側向內方突出之複數根插銷，自下方支持基板W之周緣。搬送臂24a、24b搭載於搬送頭28。搬送頭28能夠藉由圖示省略之驅動機構，進行沿鉛垂方向(Z軸方向)之升降移動及圍繞沿鉛垂方向之軸心之旋轉動作。又，搬送頭28可藉由圖示省略之滑動機構，使搬送臂24a、24b彼此獨立地於水平方向上進退移動。藉此，搬送臂 24a、24b各自進行升降移動、水平面內之回轉動作及沿回轉半徑方向之進退移動。藉此，搬送機器人TR1可分別使2個搬送臂24a、24b個別地對基板載置部PASS1、PASS2、設置於熱處理塔22、23之熱處理單元(加熱單元HP、冷卻單元CP及密接強化處理單元AHL)、設置於基底塗佈處理部21之4個塗佈處理單元BRC及後述之基板載置部PASS3、PASS4進行進出，且於與該等構件之間授受基板W。
其次，對光阻塗佈區塊30進行說明。以夾入至烘烤區塊20與顯影處理區塊40之間之方式而設置有光阻塗佈區塊30。於該光阻塗佈區塊30與烘烤區塊20之間，亦設置有環境氣體阻斷用之間隔壁25。於該間隔壁25中，為了於烘烤區塊20與光阻塗佈區塊30之間交接基板W，上下積層地設置有載置基板W之2個基板載置部PASS3、PASS4。基板載置部PASS3、PASS4具備與上述基板載置部PASS1、PASS2相同之構成。
上側之基板載置部PASS3用於自烘烤區塊20向光阻塗佈區塊30搬送基板W。即，光阻塗佈區塊30之搬送機器人TR2接受已由烘烤區塊20之搬送機器人TR1載置於基板載置部PASS3之基板W。另一方面，下側之基板載置部PASS4用於自光阻塗佈區塊30向烘烤區塊20搬送基板W。即，烘烤區塊20之搬送機器人TR1接受已由光阻塗佈區塊30之搬送機器人TR2載置於基板載置部PASS4之基板W。
基板載置部PASS3、PASS4係部分地貫通設置於間隔壁25之一部分。又，於基板載置部PASS3、PASS4設置有對基板W之有無進行檢測之光學式感測器(圖示省略)，基於各感測器之檢測信號，判斷搬送機器人TR1、TR2是否處於可對於基板載置部PASS3、PASS4交接基板W之狀態。
光阻塗佈區塊30為如下處理區塊，其用以將光阻塗佈至已塗佈形成有抗反射膜之基板W上而形成光阻膜。再者，於本實施形態中， 使用化學增幅型光阻作為光阻。光阻塗佈區塊30包括：光阻塗佈處理部31，其於經基底塗佈之抗反射膜上塗佈形成光阻膜；2個熱處理塔32、33，其進行光阻塗佈處理中所隨附之熱處理；及搬送機器人TR2，其對光阻塗佈處理部31及熱處理塔32、33交接基板W。
於光阻塗佈區塊30中，介隔搬送機器人TR2而相對向地配置有光阻塗佈處理部31與熱處理塔32、33。具體而言，光阻塗佈處理部31位於裝置正面側，2個熱處理塔32、33位於裝置背面側。又，於熱處理塔32、33之正面側設置有未圖示之隔熱壁。隔開地配置光阻塗佈處理部31與熱處理塔32、33並且設置隔熱壁，藉此，避免自熱處理塔32、33對光阻塗佈處理部31產生熱影響。
如圖2所示，光阻塗佈處理部31係上下地積層配置具備相同構成之4個塗佈處理單元SC而構成。各個塗佈處理單元SC包括：以大致水平姿勢而吸附保持基板W且使其於大致水平面內旋轉之旋轉夾盤36、將光阻之塗佈液噴出至該旋轉夾盤36上所保持之基板W上之塗佈噴嘴37、使旋轉夾盤36旋轉驅動之旋轉馬達(圖示省略)及圍繞於旋轉夾盤36上所保持之基板W周圍之杯體(圖示省略)等。
如圖3所示，於熱處理塔32中，上下地積層配置有2個加熱單元HP及2個冷卻單元CP，上述2個加熱單元HP具備將基板W加熱至特定溫度為止之熱板，上述2個冷卻單元CP具備對已加熱之基板W進行冷卻而降溫至特定溫度為止，並且使基板W維持於該特定溫度之冷卻板。另一方面，於熱處理塔33中，亦上下地積層配置有2個加熱單元HP及2個冷卻單元CP。
如圖4所示，搬送機器人TR2具備與搬送機器人TR1相同之構成，且具備呈上下兩段地接近之搬送臂34a、34b，該搬送臂34a、34b以大致水平姿勢而保持基板W。搬送臂34a、34b利用自「C」字形狀之臂部之內側向內方突出之複數根插銷，自下方支持基板W之周緣。搬送 臂34a、34b搭載於搬送頭38。搬送頭38能夠藉由圖示省略之驅動機構，進行沿鉛垂方向(Z軸方向)之升降移動及圍繞沿鉛垂方向之軸心之旋轉動作。又，搬送頭38可藉由圖示省略之滑動機構，使搬送臂34a、34b彼此獨立地於水平方向上進退移動。藉此，搬送臂34a、34b各自進行升降移動、水平面內之回轉動作及沿回轉半徑方向之進退移動。藉此，搬送機器人TR2可分別使2個搬送臂34a、34b個別地對基板載置部PASS3、PASS4、設置於熱處理塔32、33之熱處理單元、設置於光阻塗佈處理部31之4個塗佈處理單元SC及後述之基板載置部PASS5、PASS6進行進出，且於與該等構件之間授受基板W。
其次，對顯影處理區塊40進行說明。以夾入至光阻塗佈區塊30與介面區塊50之間之方式而設置有顯影處理區塊40。於該顯影處理區塊40與光阻塗佈區塊30之間，亦設置有環境氣體阻斷用之間隔壁35。於該間隔壁35中，為了於光阻塗佈區塊30與顯影處理區塊40之間交接基板W，上下積層地設置有載置基板W之2個基板載置部PASS5、PASS6。基板載置部PASS5、PASS6具備與上述基板載置部PASS1、PASS2相同之構成。
上側之基板載置部PASS5用於自光阻塗佈區塊30向顯影處理區塊40搬送基板W。即，顯影處理區塊40之搬送機器人TR3接受已由光阻塗佈區塊30之搬送機器人TR2載置於基板載置部PASS5之基板W。另一方面，下側之基板載置部PASS6用於自顯影處理區塊40向光阻塗佈區塊30搬送基板W。即，光阻塗佈區塊30之搬送機器人TR2接受已由顯影處理區塊40之搬送機器人TR3載置於基板載置部PASS6之基板W。
基板載置部PASS5、PASS6係部分地貫通設置於間隔壁35之一部分。又，於基板載置部PASS5、PASS6設置有對基板W之有無進行檢測之光學式感測器(圖示省略)，基於各感測器之檢測信號，判斷搬送 機器人TR2、TR3是否處於可對於基板載置部PASS5、PASS6交接基板W之狀態。
顯影處理區塊40為用以對曝光處理後之基板W進行顯影處理之處理區塊。顯影處理區塊40包括：顯影處理部41，其對圖案已曝光之基板W供給顯影液而進行顯影處理；熱處理塔42，其進行顯影處理後之熱處理；熱處理塔43，其立即對曝光後之基板W進行熱處理；及搬送機器人TR3，其對於顯影處理部41及熱處理塔42交接基板W。
如圖2所示，顯影處理部41係上下地積層配置具備相同構成之5個顯影處理單元SD而構成。各顯影處理單元SD包括：以大致水平姿勢而吸附保持基板W且使其於大致水平面內旋轉之旋轉夾盤46、將顯影液供給至該旋轉夾盤46上所保持之基板W上之噴嘴47、使旋轉夾盤46旋轉驅動之旋轉馬達(圖示省略)及圍繞於旋轉夾盤46上所保持之基板W周圍之杯體(圖示省略)等。
如圖3所示，於熱處理塔42中，上下地積層配置有2個加熱單元HP及2個冷卻單元CP，上述2個加熱單元HP具備將基板W加熱至特定溫度為止之熱板，上述2個冷卻單元CP具備對已加熱之基板W進行冷卻而降溫至特定溫度為止，並且使基板W維持於該特定溫度之冷卻板。又，於熱處理塔42中配置有一個閃光烘烤單元FLB，該一個閃光烘烤單元FLB照射閃光而瞬間對基板W進行加熱。關於該閃光烘烤單元FLB，進而後述。另一方面，於熱處理塔43中，亦上下地積層配置有2個加熱單元HP及2個冷卻單元CP。熱處理塔43之加熱單元HP立即對曝光後之基板W進行曝光後烘烤處理。介面區塊50之搬送機器人TR4對於熱處理塔43之加熱單元HP及冷卻單元CP而搬出搬入基板W。
又，於熱處理塔43中，上下接近地裝入有2個基板載置部PASS7、PASS8，該2個基板載置部PASS7、PASS8用以於顯影處理區塊40與介面區塊50之間交接基板W。上側之基板載置部PASS7用於自 顯影處理區塊40向介面區塊50搬送基板W。即，介面區塊50之搬送機器人TR4接受已由顯影處理區塊40之搬送機器人TR3載置於基板載置部PASS7之基板W。另一方面，下側之基板載置部PASS8用於自介面區塊50向顯影處理區塊40搬送基板W。即，顯影處理區塊40之搬送機器人TR3接受已由介面區塊50之搬送機器人TR4載置於基板載置部PASS8之基板W。再者，基板載置部PASS7、PASS8對於顯影處理區塊40之搬送機器人TR3及介面區塊50之搬送機器人TR4之兩側而開口。
如圖4所示，搬送機器人TR3具備上下地接近之搬送臂44a、44b，該搬送臂44a、44b以大致水平姿勢而保持基板W。搬送臂44a、44b利用自「C」字形狀之臂部之內側向內方突出之複數根插銷，自下方支持基板W之周緣。搬送臂44a、44b搭載於搬送頭48。搬送頭48能夠藉由圖示省略之驅動機構，進行沿鉛垂方向(Z軸方向)之升降移動及圍繞沿鉛垂方向之軸心之旋轉動作。又，搬送頭48可藉由圖示省略之滑動機構，使搬送臂44a、44b彼此獨立地於水平方向上進退移動。藉此，搬送臂44a、44b各自進行升降移動、水平面內之回轉動作及沿回轉半徑方向之進退移動。藉此，搬送機器人TR3可分別使2個搬送臂44a、44b個別地對基板載置部PASS5、PASS6、設置於熱處理塔42之熱處理單元、設置於顯影處理部41之5個顯影處理單元SD及熱處理塔43之基板載置部PASS7、PASS8進行進出，且於與該等構件之間授受基板W。
其次，對介面區塊50進行說明。介面區塊50為如下處理區塊，其鄰接於顯影處理區塊40地配置，將塗佈形成有光阻膜之未曝光之基板W交予與基板處理裝置1分體之外部裝置即曝光單元EXP，並且自曝光單元EXP接受已曝光之基板W，將該已曝光之基板W交予顯影處理區塊40。介面區塊50除了具備用以於與曝光單元EXP之間交接基板 W之搬送機構IFR之外，亦具備對形成有光阻膜之基板W之周緣部進行曝光之2個邊緣曝光單元EEW、與對於顯影處理區塊40之熱處理塔43及邊緣曝光單元EEW交接基板W之搬送機器人TR4。
邊緣曝光單元EEW如圖2所示，包括以大致水平姿勢而吸附保持基板W且使其於大致水平面內旋轉之旋轉夾盤56、及將光照射至保持於旋轉夾盤56之基板W之周緣而進行曝光之光照射器57等。2個邊緣曝光單元EEW上下地積層配置於介面區塊50之中央部。又，於邊緣曝光單元EEW之下側，上下地積層配置有基板進給用之發送緩衝器SBF、基板歸還用之回送緩衝器RBF、及2個基板載置部PASS9、PASS10。上側之基板載置部PASS9用於將基板W自搬送機器人TR4交予搬送機構IFR，下側之基板載置部PASS10用於將基板W自搬送機構IFR交予搬送機器人TR4。
當顯影處理區塊40因某種故障而無法對已曝光之基板W進行顯影處理時，回送緩衝器RBF於利用顯影處理區塊40之熱處理塔43進行曝光後烘烤處理之後，暫時收納保管該基板W。另一方面，當曝光單元EXP無法接受未曝光之基板W時，發送緩衝器SBF暫時收納保管曝光處理前之基板W。回送緩衝器RBF及發送緩衝器SBF均係由可多段地收納複數塊基板W之收納架構成。再者，搬送機器人TR4對回送緩衝器RBF進行進出，搬送機構IFR對發送緩衝器SBF進行進出。
與顯影處理區塊40之熱處理塔43相鄰接地配置之搬送機器人TR4具備上下地接近之搬送臂54a、54b，該搬送臂54a、54b以大致水平姿勢而保持基板W，搬送機器人TR4之構成及動作機構與搬送機器人TR1~TR3完全相同。又，搬送機構IFR具備可動台52，且於該可動台52搭載有以水平姿勢保持基板W之2個保持臂53a、53b，該可動台52能夠進行Y軸方向之水平移動、升降移動及圍繞沿鉛垂方向之軸心之旋轉動作。保持臂53a、53b能夠相互獨立地前後滑動。藉此，保持臂 53a、53b各自進行沿Y軸方向之水平移動、升降移動、水平面內之回轉動作及沿回轉半徑方向之進退移動。
曝光單元EXP自搬送機構IFR接受於基板處理裝置1中塗佈了光阻之曝光前之基板W而進行圖案曝光處理。於曝光單元EXP中進行了曝光處理之基板W由搬送機構IFR接受。再者，曝光單元EXP亦可為對應於所謂之「液浸曝光處理」之曝光單元，該所謂之「液浸曝光處理」係指於投影光學系統與基板W之間充滿折射率大之液體(例如，折射率n=1.44之純水)之狀態下進行曝光處理。又，曝光單元EXP亦可為電子射線曝光或EUV(Extreme Ultra Violet，極紫外線)曝光等在真空中進行曝光處理之曝光單元。
其次，對設置於熱處理塔42之閃光烘烤單元FLB進行說明。圖5係表示閃光烘烤單元FLB之要部構成之圖。閃光烘烤單元FLB為如下熱處理單元，其對曝光處理及顯影處理已結束之基板W照射閃光而對光阻膜進行整形。
閃光烘烤單元FLB包括：收容基板W之腔室70、於腔室70內載置且保持基板W之保持板81、自腔室70進行排氣之排氣部77、將惰性氣體供給至腔室70內之氣體供給部74、以及將閃光照射至基板W之閃光照射部60。又，閃光烘烤單元FLB具備對上述各部分進行控制而使各部分執行曝光後烘烤處理之控制部90。
腔室70係設置於閃光照射部60之下方且能夠收容基板W之框體。於腔室70之上部開口安裝有腔室窗69而閉塞。腔室70之側壁及底壁與腔室窗69所包圍之空間被規定為熱處理空間65。構成腔室70之頂棚部之腔室窗69為由合成石英形成之板狀構件，其作為使自閃光照射部60射出之閃光透射至熱處理空間65之石英窗而發揮功能。合成石英即使於波長為300nm以下之紫外線區域中，亦具有高透射率。
於腔室70之側壁，設置有用以搬入及搬出基板W之搬送開口部 68。搬送開口部68能夠藉由省略圖示之擋閘而開閉。若搬送開口部68開放，則能夠藉由搬送機器人TR3而對於腔室70搬入及搬出基板W。又，若搬送開口部68閉鎖，則熱處理空間65成為與外部通氣被阻斷之密閉空間。
保持板81為內置有冷卻機構82之金屬製(例如鋁)之大致圓板形狀之構件，其於腔室70內載置基板W，以水平姿勢(主面之法線方向沿著鉛垂方向之姿勢)保持該基板W。可使用水冷管或帕爾帖元件等作為冷卻機構82。冷卻機構82係以均勻之配設密度，設置於至少保持板81中之與載置之基板W相對向之區域。因此，冷卻機構82可均勻地對該區域進行冷卻。冷卻機構82之冷卻溫度係由控制部90控制，於本實施形態中，以維持半導體製造技術領域中之常溫即23℃之方式而受到控制。
又，於保持板81之內部，配設有使用熱電偶而構成之溫度感測器83。溫度感測器83對保持板81之上表面附近之溫度進行測定。溫度感測器83之測定結果傳輸至控制部90。以使溫度感測器83所測定之保持板81之溫度達到預先設定之特定溫度(於本實施形態中為23℃)之方式，藉由控制部90對冷卻機構82進行控制。即，控制部90基於溫度感測器83之測定結果，對保持板81之溫度進行反饋控制。再者，亦可將複數個溫度感測器83設置於與保持板81所載置之基板W相對向之區域。
於保持板81之上表面，配設有省略圖示之複數個(3個以上)鄰近孔。鄰近孔例如係由氧化鋁(Al2O3)等構件構成，且以上端稍微自保持板81之上表面突出之狀態配設。因此，當藉由複數個鄰近孔而支持基板W時，於基板W之背面與保持板81之上表面之間形成被稱為所謂之鄰近間隙之微小間隔。再者，亦可於保持板81之上表面設置基座，經由該基座而支持基板W。
經由複數個鄰近孔而載置於保持板81之基板W藉由保持板81而被調溫至常溫(23℃)。即，若基板W之溫度為高於常溫之溫度，則會被冷卻至常溫為止。又，對於常溫附近之基板W而言，直接穩定地將基板W維持於常溫。
於保持板81中設置有出沒於該保持板81之上表面之複數根(於本實施形態中為3根)頂銷84。3根頂銷84之上端高度位置包含於同一水平面內。3根頂銷84藉由氣缸85而總括地沿鉛垂方向升降。各頂銷84沿上下貫通地設置於保持板81之插通孔之內側升降。氣缸85使3根頂銷84上升之後，各頂銷84之前端自保持板81之上表面突出。又，氣缸85使3根頂銷84下降之後，各頂銷84之前端埋入至保持板81之插通孔之內部。
氣體供給部74將氮氣(N2)作為惰性氣體而供給至腔室70內。氣體供給部74具備氮氣供給源75與閥76，藉由使閥76開放而將氮氣供給至腔室70內之熱處理空間65。再者，氮氣供給源75可由設置於基板處理裝置1之氣罐與輸送供給泵等構成，亦可使用設置基板處理裝置1之工場之效用。
排氣部77具備排氣裝置78及閥79，藉由使閥79開放而排出腔室70內之環境氣體。可使用真空泵或設置基板處理裝置1之工場之排氣設施作為排氣裝置78。若採用真空泵作為排氣裝置78，且不自氣體供給部74供給任何氣體而將密閉空間即熱處理空間65之環境氣體排出，則可將腔室70內減壓至真空環境為止。又，即使於未使用真空泵作為排氣裝置78之情形時，不自氣體供給部74供給氣體而進行排氣，藉此，亦可將腔室70內減壓至低於大氣壓之氣壓。
閃光照射部60設置於腔室70之上方。閃光照射部60係包括包含複數根閃光燈FL之光源、以覆蓋於該光源上方之方式設置之反射件62而構成。閃光照射部60經由石英之腔室窗69，自閃光燈FL將閃光 照射至腔室70內之保持於保持板81之基板W。
複數根閃光燈FL係各自具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，且以使各自之長度方向沿保持於保持板81之基板W之主面(即，沿水平方向)彼此平行的方式，呈平面狀地排列。藉此，藉由排列閃光燈FL而形成之平面亦為水平面。
圖6係表示閃光燈FL之驅動電路之圖。如該圖所示，電容器93、線圈94、閃光燈FL、以及IGBT(絕緣閘極雙極電晶體)96串聯地連接。又，如圖6所示，控制部90具備脈衝產生器98及波形設定部99，並且連接於輸入部67。可採用鍵盤、滑鼠、觸控面板等各種眾所周知之輸入設備作為輸入部67。波形設定部99基於來自輸入部67之輸入內容，對脈衝信號之波形進行設定，脈衝產生器98根據該波形而產生脈衝信號。
閃光燈FL包括：棒狀之玻璃管(放電管)92，其於內部封入有氙氣，且於兩端部配設有陽極及陰極；及觸發電極91，其附設於上述玻璃管92之外周面上。藉由電源單元95而將特定之電壓施加至電容器93，將與該施加電壓(充電電壓)相對應之電荷充電至該電容器93。又，可自觸發電路97將高電壓施加至觸發電極91。觸發電路97將電壓施加至觸發電極91之時序係由控制部90控制。
IGBT96為於閘極部裝入有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor，金屬氧化物半導體場效電晶體)之雙極電晶體，且為適合於對大電力進行處理之開關元件。脈衝信號自控制部90之脈衝產生器98施加至IGBT96之閘極。若特定值以上之電壓(高電壓)施加至IGBT96之閘極，則IGBT96成為導通狀態，若不足特定值之電壓(低電壓)施加至IGBT96之閘極，則IGBT96成為斷開狀態。如此，包含閃光燈FL之驅動電路藉由IGBT96而導通斷開。藉由使IGBT96導通斷開，使閃光燈FL與對應之電容器93之連接斷續。
於電容器93已充電之狀態下，IGBT96成為導通狀態，即使高電壓施加至玻璃管92之兩端電極，由於氙氣就電性而言為絕緣體，故而於通常狀態下，玻璃管92內不會流動有電流。然而，於觸發電路97將高電壓施加至觸發電極91而破壞絕緣之情形時，由於兩端電極間之放電，電流於玻璃管92內瞬間流動，因此時之氙原子或分子之激發而放出光。
本實施形態之閃光燈FL放射出如下閃光，該閃光較多地包含紫外線區域之波長成分。圖7係表示自閃光燈FL放射出之閃光之分光分佈之圖。如該圖所示，自本實施形態之閃光燈FL放射出之閃光於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。又，自閃光燈FL放射出之閃光於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。如圖7所示之分光分佈可藉由對封入至玻璃管92內之氙氣之成分或氣壓進行調整而獲得。再者，較佳為玻璃管92亦由如下合成石英形成，該合成石英於波長為300nm以下之紫外線區域中具有高透射率。
又，反射件62係以覆蓋複數根閃光燈FL整體之方式，設置於上述複數根閃光燈FL之上方。反射件62之基本功能在於向熱處理空間65側反射自複數根閃光燈FL射出之閃光。反射件62係由鋁合金板形成，其表面(朝向閃光燈FL之一側之面)藉由噴砂處理而實施了粗糙面化加工。
控制部90對設置於閃光烘烤單元FLB之上述各種動作機構進行控制。作為控制部90之硬體之構成與一般之電腦相同。即，控制部90係包括CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及磁碟等而構成，上述CPU為進行各種運算處理之電路，上述ROM為記憶基本程式之讀出專用之記憶體，上述RAM為記憶各種資 訊之讀寫自如之記憶體，上述磁碟預先記憶有控制用應用程式或資料等。控制部90之CPU執行特定之處理程式，藉此，進行閃光烘烤單元FLB中之處理。再者，控制部90亦可設置為對基板處理裝置1之整體進行管理之主控制器之下位控制器。
其次，對具有上述構成之基板處理裝置1中之基板處理之順序進行說明。此處，首先，簡單地對基板處理裝置1中之整體之處理順序進行說明之後，對閃光烘烤單元FLB中之處理進行說明。
未處理之基板W以收納於載體C之狀態，藉由AGV(Automated guided vehicle，自動導引車)等而自裝置外部搬入至收發區塊10。繼而，自收發區塊10交出未處理之基板W。具體而言，收發機器人IR自特定之載體C取出未處理之基板W，將其載置於上側之基板載置部PASS1。未處理之基板W載置於基板載置部PASS1之後，烘烤區塊20之搬送機器人TR1接受該基板W，將其搬送至熱處理塔22之任一個密接強化處理單元AHL。於密接強化處理單元AHL中，在HMDS之蒸氣環境中對基板W進行熱處理而使基板W之密接性提高。密接強化處理已結束之基板W由搬送機器人TR1取出，被搬送至熱處理塔22、23之任一個冷卻單元CP而受到冷卻。
冷卻後之基板W藉由搬送機器人TR1而自冷卻單元CP搬送至基底塗佈處理部21之任一個塗佈處理單元BRC。於塗佈處理單元BRC中，將抗反射膜之塗佈液供給至基板W之表面而進行旋轉塗佈。
塗佈處理結束之後，基板W藉由搬送機器人TR1搬送至熱處理塔22、23之任一個加熱單元HP。於加熱單元HP中對基板W進行加熱，藉此，使塗佈液乾燥而於基板W上燒成基底之抗反射膜。其後，由搬送機器人TR1自加熱單元HP取出之基板W被搬送至熱處理塔22、23之任一個冷卻單元CP而受到冷卻。冷卻後之基板W藉由搬送機器人TR1而載置於基板載置部PASS3。
其次，形成有抗反射膜之基板W載置於基板載置部PASS3之後，光阻塗佈區塊30之搬送機器人TR2接受該基板W而將其搬送至熱處理塔32、33之任一個冷卻單元CP，將該基板W調溫至特定溫度。繼而，搬送機器人TR2將溫度已調整之基板W搬送至光阻塗佈處理部31之任一個塗佈處理單元SC。於塗佈處理單元SC中，將光阻之塗佈液旋轉塗佈至基板W之表面而形成光阻膜。於本實施形態中，使用化學增幅型光阻作為光阻。
光阻塗佈處理結束之後，自塗佈處理單元SC搬出之基板W藉由搬送機器人TR2搬送至熱處理塔32、33之任一個加熱單元HP。於加熱單元HP中對基板W進行加熱(Post Applied Bake，後應用烘烤)，藉此，使塗佈液乾燥而於基板W上形成光阻膜。其後，由搬送機器人TR2自加熱單元HP取出之基板W被搬送至熱處理塔32、33之任一個冷卻單元CP而受到冷卻。冷卻後之基板W藉由搬送機器人TR2而載置於基板載置部PASS5。
塗佈後烘烤處理已結束之基板W載置於基板載置部PASS5之後，顯影處理區塊40之搬送機器人TR3接受該基板W而直接將其載置於基板載置部PASS7。繼而，載置於基板載置部PASS7之基板W由介面區塊50之搬送機器人TR4接受，且被搬入至上下之任一個邊緣曝光單元EEW。於邊緣曝光單元EEW中，對基板W之端緣部進行曝光處理(邊緣曝光處理)。邊緣曝光處理已結束之基板W藉由搬送機器人TR4而載置於基板載置部PASS9。繼而，載置於基板載置部PASS9之基板W由搬送機構IFR接受，且被搬入至曝光單元EXP，從而受到圖案曝光處理。於本實施形態中，由於使用化學增幅型光阻，故而於基板W上所形成之光阻膜中之已曝光之部分，會因光化學反應而生成酸。
圖案曝光處理已結束之已曝光之基板W自曝光單元EXP再次返回至介面區塊50，藉由搬送機構IFR而載置於基板載置部PASS10。曝光 後之基板W載置於基板載置部PASS10之後，搬送機器人TR4接受該基板W而將其搬送至顯影處理區塊40之熱處理塔43之任一個加熱單元HP。於熱處理塔43之加熱單元HP中進行曝光後烘烤處理(Post-Exposure-Bake)，即，將因曝光時之光化學反應而產生之生成物作為酸觸媒，進行光阻之樹脂之化學反應，用以使用相對於顯影液之溶解度僅於曝光部分局部地發生變化。
曝光後烘烤處理已結束之基板W由加熱單元HP內部之機構冷卻，藉此，上述化學反應停止。繼而，基板W藉由搬送機器人TR4而被自熱處理塔43之加熱單元HP取出，且被載置於基板載置部PASS8。
基板W載置於基板載置部PASS8之後，顯影處理區塊40之搬送機器人TR3接受該基板W而將其搬送至熱處理塔42之任一個冷卻單元CP。於冷卻單元CP中，進一步對曝光後烘烤處理已結束之基板W進行冷卻，將其正確地調溫至特定溫度。其後，搬送機器人TR3自冷卻單元CP取出基板W，將其搬送至顯影處理部41之任一個顯影處理單元SD。於顯影處理單元SD中，將顯影液供給至基板W而進行顯影處理。不久，於顯影處理結束之後，基板W藉由搬送機器人TR3搬送至熱處理塔42之任一個加熱單元HP，進行用以使光阻膜完全乾燥之硬烘烤處理(HB：Hard-Bake)。進而，其後，硬烘烤處理已結束之基板W藉由搬送機器人TR3而被自加熱單元HP取出，且被搬送至熱處理塔42之閃光烘烤單元FLB。詳情後述，於閃光烘烤單元FLB中，將閃光照射至因曝光處理及顯影處理而形成有圖案之基板W，對光阻膜進行加熱，從而調整該光阻膜之形狀。由搬送機器人TR3自閃光烘烤單元FLB取出之基板W被搬送至熱處理塔42之任一個冷卻單元CP而受到冷卻。
其後，基板W藉由搬送機器人TR3而被自冷卻單元CP取出，且被載置於基板載置部PASS6。載置於基板載置部PASS6之基板W藉由光 阻塗佈區塊30之搬送機器人TR2而直接載置於基板載置部PASS4。進而，載置於基板載置部PASS4之基板W藉由烘烤區塊20之搬送機器人TR1而直接載置於基板載置部PASS2，藉此，儲存於收發區塊10。載置於基板載置部PASS2之已處理之基板W藉由收發機器人IR而收納於特定之載體C。其後，收納有特定塊數之已處理之基板W之載體C被搬出至裝置外部，一連串之光微影處理完成。
進而，繼續對閃光烘烤單元FLB中之處理進行說明。由控制部90對閃光烘烤單元FLB之各動作機構進行控制，藉此，進行以下所說明之閃光烘烤單元FLB之處理順序。
首先，圖示省略之擋閘打開，搬送開口部68開放，藉由顯影處理區塊40之搬送機器人TR3而將硬烘烤處理後之基板W搬入至腔室70內。於所搬入之基板W之表面形成有光阻膜，該光阻膜藉由曝光處理及顯影處理而形成有圖案。該光阻膜之厚度為100nm以下。保持有基板W之搬送機器人TR3之搬送臂44b(或44a)自搬送開口部68進入至腔室70內，且停止於保持板81之正上方。繼而，3根頂銷84上升，自搬送臂44b接受基板W。其後，搬送機器人TR3之搬送臂44b退出腔室70，並且搬送開口部68閉鎖，藉此，腔室70內之熱處理空間65成為密閉空間。
又，搬送機器人TR3之搬送臂44b退出之後，支持曝光後之基板W之3根頂銷84下降，且埋入至保持板81之插通孔之內部。於頂銷84下降之過程中，基板W自頂銷84被交予保持板81之上表面，且以水平姿勢載置．保持於該上表面。
熱處理空間65成為密閉空間，基板W保持於保持板81之後，藉由控制部90之控制，自閃光照射部60之閃光燈FL向保持於保持板81之基板W之表面照射閃光。此時，亦可藉由氣體供給部74及排氣部77而將腔室70內之環境置換為氮環境。又，保持於保持板81之基板W大致 被調溫至常溫。
當閃光燈FL進行閃光照射時，預先藉由電源單元95將電荷積蓄至電容器93。繼而，於電容器93中積蓄有電荷之狀態下，將脈衝信號自控制部90之脈衝產生器98輸出至IGBT96，對IGBT96進行導通斷開驅動。
可藉由自輸入部67輸入如下處理程式而規定脈衝信號之波形，該處理程式為將脈衝寬度之時間(導通時間)與脈衝間隔之時間(斷開時間)作為參數而依序設定之處理程式。操作員將此種處理程式自輸入部67輸入至控制部90之後，控制部90之波形設定部99根據該處理程式而設定使導通斷開反覆之脈衝波形。繼而，脈衝產生器98根據波形設定部99所設定之脈衝波形而輸出脈衝信號。其結果，使導通斷開反覆之脈衝信號施加至IGBT96之閘極，IGBT96之導通斷開驅動受到控制。具體而言，當輸入至IGBT96之閘極之脈衝信號導通時，IGBT96成為導通狀態，當脈衝信號斷開時，IGBT96成為斷開狀態。
又，與自脈衝產生器98輸出之脈衝信號導通之時序同步地，控制部90對觸發電路97進行控制，將高電壓(觸發電壓)施加至觸發電極91。於電容器93中積蓄有電荷之狀態下，脈衝信號輸入至IGBT96之閘極，且與該脈衝信號導通之時序同步地將高電壓施加至觸發電極91，藉此，當脈衝信號導通時，玻璃管92內之兩端電極之間必然流動有電流，因此時之氙原子或分子之激發而放出光。
如此，於電路中連接作為開關元件之IGBT96，將使導通斷開反覆之脈衝信號輸出至該IGBT96之閘極，藉此，藉由IGBT96而斷續地自電容器93向閃光燈FL供給電荷，對流入至閃光燈FL之電流進行控制。其結果，可謂閃光燈FL之發光受到斬波控制，積蓄於電容器93之電荷被分割地消耗，閃光燈FL於極短時間內反覆地閃爍。然而，於流入至閃光燈FL之電流值完全成為“0”之前，下一個脈衝被施加 至IGBT96之閘極，電流值再次增加，因此，即使於閃光燈FL反覆地閃爍之期間，發光輸出亦不會完全成為“0”。因此，當間隔較短之脈衝信號輸出至IGBT96時，閃光燈FL會於此期間連續地發光。
可藉由規定脈衝寬度之時間及脈衝間隔之時間而任意地設定脈衝信號之波形。因此，亦可任意地對IGBT96之導通斷開驅動進行控制，藉由適當地設定脈衝信號之波形，可於0.1毫秒~1000毫秒之範圍內，對閃光燈FL之發光時間進行調整。自閃光燈FL放射出之閃光之一部分直接朝向腔室70內，另外一部分暫且由反射件62反射之後，朝向腔室70內。藉由此種閃光之照射，基板W之表面受到閃光加熱。
圖8係說明藉由閃光照射而對基板W之表面進行加熱之情形的模式圖。於基板W之表面形成有光阻膜5，該光阻膜5藉由上述圖案曝光處理及顯影處理而形成有圖案。然而，顯影處理後之光阻膜5有時亦會產生如下現象(LWR)，即，由於曝光時之極小之光強度偏差或光阻材料之不均勻性等，圖案之線寬凹凸地錯開。
此處，如圖7所示，自本實施形態之閃光燈FL放射出之閃光於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，並且波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。即，於自閃光燈FL放射出之閃光中，較多地包含紫外線區域之波長成分。
又，作為使閃光透射之石英窗而發揮功能之腔室窗69係由如下合成石英形成，該合成石英於波長為300nm以下之紫外線區域中亦具有高透射率。因此，自閃光燈FL放射出之閃光中所含之紫外線區域之成分幾乎均透過腔室窗69，如下閃光照射至腔室70內之保持於保持板81之基板W之表面，該閃光係於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，並且於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
形成於基板W表面之光阻膜5相對於可見光而言透明，另一方 面，相對於紫外線而言不透明。即，光阻膜5使可見光透過，且吸收紫外線。對於自先前所使用之典型之閃光燈而言，放射之閃光中主要包含可見光區域之成分。以此種可見光區域為主成分之閃光照射至基板W之後，閃光會透過光阻膜5而到達基板W且被吸收。其結果，於照射閃光時，首先，基板W與光阻膜5之界面升溫，其熱傳遞至光阻膜5而對光阻膜5進行加熱。如此，存在對已形成於基板W之器件構造等造成熱損傷之虞。
於本實施形態中，較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光照射至基板W之表面。因此，閃光不透過光阻膜5而被光阻膜5吸收。其結果，於照射閃光時，光阻膜5之表層部直接被加熱，另一方面，基板W本身幾乎不會升溫。即，藉由閃光照射而選擇性地僅對光阻膜5之表層部進行加熱。
圖9係對閃光照射後之基板W之表面之情形進行說明的模式圖。形成於基板W表面之光阻膜5因較多地包含紫外線區域之波長成分且照射時間為0.1毫秒~1000毫秒之閃光之照射而升溫至特定溫度以上，藉此，光阻膜5之表面形狀平坦化，圖案之線寬凹凸地錯開之現象消失。另一方面，於照射閃光時，基板W本身亦幾乎不會升溫，因此，亦會防止對已形成於基板W之器件構造等造成熱損傷。
閃光照射結束之後，3根頂銷84上升，將載置於保持板81之基板W頂起而使其離開保持板81。其後，搬送開口部68再次開放，搬送機器人TR3之搬送臂44a(或44b)自搬送開口部68進入至腔室70內，且停止於基板W之正下方。繼而，頂銷84下降，藉此，基板W自頂銷84被交予搬送臂44a。繼而，接受了基板W之搬送機器人TR3之搬送臂44a退出腔室70，藉此，基板W被自腔室70搬出，閃光烘烤單元FLB中之閃光加熱處理完成。
於第1實施形態中，將如下閃光照射至於表面形成有光阻膜5且 進行了圖案曝光處理及顯影處理之基板W，上述閃光於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，並且於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。藉由照射此種較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光，使可見光透過之光阻膜5亦會吸收閃光而升溫，可不對基底之基板W進行加熱而選擇性地僅對光阻膜5之表層部分進行加熱。藉此，不會對基板W之器件構造等造成熱損傷，可使光阻膜5之表層部分平坦化而消除圖案之線寬凹凸地錯開之現象。
又，本實施形態之閃光燈FL照射如下閃光，該閃光係於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，因此，閃光燈FL本身無需巨大之成本。因此，只要藉由本實施形態之閃光燈FL進行閃光照射，便可抑制顯著之成本上升，且可選擇性地僅對光阻膜5進行加熱。
又，與自先前廣泛用作放射出紫外線之光源之水銀燈等相比較，本實施形態之閃光燈FL之照射穩定性優異，並且可藉由IGBT96而容易地對發光次數‧發光時間等照射條件進行調整。藉此，容易找出最適合於對光阻膜5進行加熱而使表層部分平坦化之條件。
<第2實施形態>
其次，對本發明之第2實施形態進行說明。圖10係表示第2實施形態之熱處理裝置100之要部構成之圖。第2實施形態之熱處理裝置100為閃光燈退火(FLA)裝置，其於閘極後製製程中，對形成有虛設閘極之基板W照射閃光而對該虛設閘極進行加熱處理。第2實施形態之熱處理裝置100具備與第1實施形態之閃光烘烤單元FLB類似之構成。於圖10中，對與第1實施形態(圖5)相同之要素附上相同之符號。
熱處理裝置100包括：收容基板W之腔室70、於腔室70內載置且保持基板W之保持板121、自腔室70進行排氣之排氣部77、將惰性氣 體供給至腔室70內之氣體供給部74、以及將閃光照射至基板W之閃光照射部60。又，熱處理裝置100具備對上述各部分進行控制而使各部分執行閃光加熱處理之控制部90。
腔室70係設置於閃光照射部60之下方且能夠收容基板W之框體。於腔室70之上部開口安裝有腔室窗69而閉塞。腔室70之側壁及底壁與腔室窗69所包圍之空間被規定為熱處理空間65。構成腔室70之頂棚部之腔室窗69為由合成石英形成之板狀構件，其作為使自閃光照射部60射出之閃光透射至熱處理空間65之石英窗而發揮功能。合成石英即使於波長為300nm以下之紫外線區域中，亦具有高透射率。
於腔室70之側壁，設置有用以搬入及搬出基板W之搬送開口部68。搬送開口部68能夠藉由省略圖示之擋閘而開閉。若搬送開口部68開放，則能夠藉由圖外之搬送機器人而對於腔室70搬入及搬出基板W。又，若搬送開口部68閉鎖，則熱處理空間65成為與外部通氣被阻斷之密閉空間。
保持板121為內置有預加熱機構122之金屬製(例如鋁)之大致圓板形狀之構件，其於腔室70內載置基板W，以水平姿勢(主面之法線方向沿著鉛垂方向之姿勢)保持該基板W。可使用例如鎳鉻合金線等電阻發熱體作為預加熱機構122。預加熱機構122係以均勻之配設密度，設置於至少保持板121中之與載置之基板W相對向之區域。因此，預加熱機構122可均勻地對該區域進行加熱。
又，於保持板121之內部，配設有使用熱電偶而構成之溫度感測器123。溫度感測器123對保持板121之上表面附近之溫度進行測定。溫度感測器123之測定結果傳輸至控制部90。以使溫度感測器123所測定之保持板121之溫度達到預先設定之預加熱溫度之方式，由控制部90對預加熱機構122進行控制。即，控制部90基於溫度感測器123之測定結果，對保持板121之溫度進行反饋控制。再者，亦可將複數個溫 度感測器123設置於與保持板121所載置之基板W相對向之區域。
於保持板121之上表面，配設有省略圖示之複數個(3個以上)鄰近孔。鄰近孔例如係由氧化鋁(Al2O3)等構件構成，且以上端稍微自保持板121之上表面突出之狀態配設。因此，當藉由複數個鄰近孔而支持基板W時，於基板W之背面與保持板121之上表面之間形成被成為所謂之鄰近間隙之微小間隔。再者，亦可於保持板121之上表面設置石英製之基座，經由該基座而支持基板W。
於保持板121中設置有出沒於該保持板121之上表面之複數根(於本實施形態中為3根)頂銷84。3根頂銷84之上端高度位置包含於同一水平面內。3根頂銷84藉由氣缸85而總括地沿鉛垂方向升降。各頂銷84沿上下貫通地設置於保持板121之插通孔之內側升降。氣缸85使3根頂銷84上升之後，各頂銷84之前端自保持板121之上表面突出。又，氣缸85使3根頂銷84下降之後，各頂銷84之前端埋入至保持板121之插通孔之內部。
氣體供給部74將氮氣(N2)作為惰性氣體而供給至腔室70內。氣體供給部74具備氮氣供給源75與閥76，藉由使閥76開放而將氮氣供給至腔室70內之熱處理空間65。再者，氮氣供給源75可由設置於熱處理裝置100之氣罐與輸送供給泵等構成，亦可使用設置熱處理裝置100之工場之效用。
排氣部77具備排氣裝置78及閥79，藉由使閥79開放而排出腔室70內之環境氣體。可使用真空泵或設置熱處理裝置100之工場之排氣設施作為排氣裝置78。若採用真空泵作為排氣裝置78，且不自氣體供給部74供給任何氣體而將密閉空間即熱處理空間65之環境氣體排出，則可將腔室70內減壓至真空環境為止。又，即使於未使用真空泵作為排氣裝置78之情形時，不自氣體供給部74供給氣體而進行排氣，藉此，亦可將腔室70內減壓至低於大氣壓之氣壓。
閃光照射部60設置於腔室70之上方。閃光照射部60係包括包含複數根閃光燈FL之光源、以覆蓋於該光源上方之方式設置之反射件62而構成。閃光照射部60經由石英之腔室窗69，自閃光燈FL將閃光照射至腔室10內之保持於保持板121之基板W。
複數根閃光燈FL係各自具有長條之圓筒形狀之棒狀燈，且以使各自之長度方向沿保持於保持板121之基板W之主面(即，沿水平方向)彼此平行之方式，呈平面狀地排列。藉此，藉由排列閃光燈FL而形成之平面亦為水平面。
閃光燈FL之驅動電路與第1實施形態相同(圖6)。閃光燈FL包括：棒狀之玻璃管(放電管)92，其於內部封入有氙氣，且於兩端部配設有陽極及陰極；及觸發電極91，其附設於上述玻璃管92之外周面上。藉由電源單元95而將特定之電壓施加至電容器93，將與該施加電壓(充電電壓)相對應之電荷充電至該電容器93。又，可自觸發電路97將高電壓施加至觸發電極91。觸發電路97將電壓施加至觸發電極91之時序係由控制部90控制。
於電容器93已充電之狀態下，IGBT96成為導通狀態，即使將高電壓施加至玻璃管92之兩端電極，由於氙氣就電性而言為絕緣體，故而於通常狀態下，玻璃管92內不會流動有電流。然而，於觸發電路97將高電壓施加至觸發電極91而破壞絕緣之情形時，由於兩端電極間之放電，電流於玻璃管92內瞬間流動，因此時之氙原子或分子之激發而放出光。
第2實施形態之閃光燈FL亦放射出如下閃光，該閃光較多地包含紫外線區域之波長成分。自第2實施形態之閃光燈FL放射出之閃光之分光分佈與第1實施形態之圖7相同。如圖7所示，自第2實施形態之閃光燈FL放射出之閃光於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。又，自閃光燈FL放射出之閃光於分光分佈中，波長300 nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。如圖7所示之分光分佈可藉由對封入至玻璃管92內之氙氣之成分或氣壓進行調整而獲得。再者，較佳為玻璃管92亦由如下合成石英形成，該合成石英於波長為300nm以下之紫外線區域中具有高透射率。
反射件62係以覆蓋複數根閃光燈FL整體之方式，設置於上述複數根閃光燈FL之上方。反射件62之基本功能在於向熱處理空間65側反射自複數根閃光燈FL射出之閃光。反射件62係由鋁合金板形成，其表面(朝向閃光燈FL之一側之面)藉由噴砂處理而實施了粗糙面化加工。
控制部90對設置於熱處理裝置100之上述各種動作機構進行控制。作為控制部90之硬體之構成與一般之電腦相同。即，控制部90係包括CPU、ROM、RAM及磁碟等而構成，上述CPU為進行各種運算處理之電路，上述ROM為記憶基本程式之讀出專用之記憶體，上述RAM為記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體，上述磁碟預先記憶有控制用應用程式或資料等。控制部90之CPU執行特定之處理程式，藉此，進行熱處理裝置100中之處理。
其次，對具有上述構成之熱處理裝置100中之基板處理之順序進行說明。此處，簡單地對利用閘極後製製程之基板W之處理順序進行說明，尤其詳細地對熱處理裝置100中之加熱處理進行說明。圖11係表示利用閘極後製製程之基板W之概略處理順序之流程圖。一面參照圖13之模式圖，一面簡單地對利用閘極後製製程之處理順序進行說明。
首先，於基板W形成多晶矽(polysilicon)之虛設閘極115(步驟S1)。基板W為矽之半導體晶圓。於構成基板W之單晶矽之基材111上形成氧化矽膜114(二氧化矽(SiO2)膜)，於該氧化矽膜114上形成多晶矽之虛設閘極115。繼而，於虛設閘極115之兩側方形成SiN之側壁 116(步驟S2)。
其次，將硼(B)、砷(As)、磷(P)等離子注入至基板W之基材111(步驟S3)。對基材111之源極‧汲極區域112及擴展區域113進行離子注入。擴展區域113為源極‧汲極區域112與通道之電性連接部。
其後，執行用以使已注入之離子活性化之退火處理(步驟S4)。用於離子活性化之退火處理較佳為於極短之時間內進行，以抑制離子之擴散，且最佳為使用閃光退火裝置，但亦可藉由使用有鹵素燈之急速加熱而進行。於閘極後製製程中，當進行用於該離子活性化之退火處理時，不形成高介電常數閘極絕緣膜而形成虛設閘極，因此，可防止於高介電常數閘極絕緣膜中產生由加熱引起之缺陷。
退火處理結束之後，根據需要而進行接點等之形成處理(步驟S5)。再者，於圖13中，省略了與接點等要素相關之圖示。其後，進行虛設閘極115之剝離處理(步驟S6)。圖12係表示本發明之虛設閘極115之剝離處理之順序的流程圖。
於剝離處理時，首先，藉由閃光退火(閃光加熱)而使虛設閘極115之多晶矽之晶粒晶粒成長(步驟S61)。藉由熱處理裝置100進行該閃光退火。於熱處理裝置100中，圖示省略之擋閘打開，搬送開口部68開放，藉由裝置外部之搬送機器人而將上述離子活性化處理後之基板W搬入至腔室70內。於所搬入之基板W之表面形成有虛設閘極115。
圖14係表示閃光退火前之虛設閘極115之結晶粒之圖。如該圖所示，於利用熱處理裝置100之閃光退火之前，構成虛設閘極115之多晶矽之矽晶粒較小。保持有如下基板W之搬送機器人自搬送開口部68進入至腔室70內，且停止於保持板121之正上方，該基板W形成有具有如上所述之組織之多晶矽之虛設閘極115。繼而，3根頂銷84上升，自搬送機器人接受基板W。其後，搬送機器人退出腔室70，並且搬送開 口部68閉鎖，藉此，腔室70內之熱處理空間65成為密閉空間。
又，搬送機器人退出之後，支持基板W之3根頂銷84下降，且埋入至保持板121之插通孔之內部。於頂銷84下降之過程中，基板W自頂銷84被交予保持板121之上表面，且以水平姿勢載置‧保持於該上表面。
保持板121預先藉由預加熱機構122而維持於特定之預加熱溫度。將基板W載置於該保持板121，藉此，基板W整體被預加熱而升溫至特定之預加熱溫度為止。繼而，於自基板W保持於保持板121經過了特定時間之時點，藉由控制部90之控制，自閃光照射部60之閃光燈FL向保持於保持板121之基板W之表面照射閃光。此時，亦可藉由氣體供給部74及排氣部77而將腔室70內之環境置換為氮環境。
當閃光燈FL進行閃光照射時，預先藉由電源單元95將電荷積蓄至電容器93。繼而，於電容器93中積蓄有電荷之狀態下，將脈衝信號自控制部90之脈衝產生器98輸出至IGBT96，對IGBT96進行導通斷開驅動。
可藉由自輸入部67輸入如下處理程式而規定脈衝信號之波形，該處理程式為將脈衝寬度之時間(導通時間)與脈衝間隔之時間(斷開時間)作為參數而依序設定之處理程式。操作員將此種處理程式自輸入部67輸入至控制部90之後，控制部90之波形設定部99根據該處理程式而設定使導通斷開反覆之脈衝波形。繼而，脈衝產生器98根據波形設定部99所設定之脈衝波形而輸出脈衝信號。其結果，使導通斷開反覆之脈衝信號施加至IGBT96之閘極，IGBT96之導通斷開驅動受到控制。具體而言，當輸入至IGBT96之閘極之脈衝信號導通時，IGBT96成為導通狀態，當脈衝信號斷開時，IGBT96成為斷開狀態。
又，與自脈衝產生器98輸出之脈衝信號導通之時序同步地，控制部90對觸發電路97進行控制，將高電壓(觸發電壓)施加至觸發電極 91。於電容器93中積蓄有電荷之狀態下，脈衝信號輸入至IGBT96之閘極，且與該脈衝信號導通之時序同步地將高電壓施加至觸發電極91，藉此，當脈衝信號導通時，玻璃管92內之兩端電極之間必然流動有電流，因此時之氙原子或分子之激發而放出光。
如此，於電路中連接作為開關元件之IGBT96，將使導通斷開反覆之脈衝信號輸出至該IGBT96之閘極，藉此，藉由IGBT96而斷續地自電容器93向閃光燈FL供給電荷，對流入至閃光燈FL之電流進行控制。其結果，可謂閃光燈FL之發光受到斬波控制，積蓄於電容器93之電荷被分割地消耗，閃光燈FL於極短時間內反覆地閃爍。然而，於流入至閃光燈FL之電流值完全成為“0”之前，下一個脈衝被施加至IGBT96之閘極，電流值再次增加，因此，即使於閃光燈FL反覆地閃爍之期間，發光輸出亦不會完全成為“0”。因此，當間隔較短之脈衝信號輸出至IGBT96時，閃光燈FL會於此期間連續地發光。
可藉由規定脈衝寬度之時間及脈衝間隔之時間而任意地設定脈衝信號之波形。因此，亦可任意地對IGBT96之導通斷開驅動進行控制，藉由適當地設定脈衝信號之波形，可於0.1毫秒~1000毫秒之範圍內，對閃光燈FL之發光時間進行調整。自閃光燈FL放射出之閃光之一部分直接朝向腔室70內，另外一部分暫且由反射件62反射之後，朝向腔室70內。藉由此種閃光之照射，基板W之表面受到閃光加熱。
此處，如圖7所示，自本實施形態之閃光燈FL放射出之閃光於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，並且波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。即，於自閃光燈FL放射出之閃光中，較多地包含紫外線區域之波長成分。
又，作為使閃光透射之石英窗而發揮功能之腔室窗69係由如下合成石英形成，該合成石英於波長為300nm以下之紫外線區域中亦具有高透射率。因此，自閃光燈FL放射出之閃光中所含之紫外線區域 之成分幾乎均透過腔室窗69，如下閃光照射至腔室70內之保持於保持板121之基板W之表面，該閃光係於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，並且於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
構成虛設閘極115之多晶矽對於波長越短之光表現出越高之吸收率。即，與紅外光或可見光相比較，多晶矽對於紫外光之光吸收率更高。對於自先前所使用之典型之閃光燈而言，放射之閃光中主要包含可見光區域之成分，但於本實施形態中，較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光照射至基板W之表面。因此，閃光會以高於先前之效率而被多晶矽之虛設閘極115吸收，從而虛設閘極115效率良好地被加熱。
多晶矽之虛設閘極115被加熱而升溫，藉此，矽晶粒晶粒成長。圖15係表示閃光退火後之虛設閘極115之結晶粒之圖。對圖14與圖15進行比較之後，顯然，較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光照射至基板W而對虛設閘極115進行閃光加熱，藉此，多晶矽之矽晶粒晶粒成長。
另一方面，由於閃光之照射時間為0.1毫秒~1秒，故而不會對虛設閘極115以外之源極‧汲極區域112及擴展區域113進行數秒左右以上之加熱。因此，可防止注入至源極‧汲極區域112等之離子擴散。
進而，於本實施形態中，由於照射較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光，故而閃光之到達深度較淺。因此，幾乎不會對源極‧汲極區域112等較深之部位造成熱影響。
閃光照射結束之後，基板W之表面溫度會急速地降溫。繼而，3根頂銷84上升，將載置於保持板121之基板W頂起而使其離開保持板121。基板W離開保持板121，藉此，基板W自預加熱溫度進一步降溫。其後，搬送開口部68再次開放，搬送機器人自搬送開口部68進入 至腔室70內，且停止於基板W之正下方。繼而，頂銷84下降，藉此，基板W自頂銷84被交予搬送機器人。繼而，接受了基板W之搬送機器人退出腔室70，藉此，基板W被自腔室70搬出，熱處理裝置100中之閃光退火處理完成。
閃光加熱處理結束之後，藉由使用有藥液之濕式製程而進行虛設閘極115之剝離處理(步驟S62)。利用濕式製程之剝離處理由與熱處理裝置100不同之其他裝置執行，但既可為總括地對複數塊基板W進行處理之批量式之裝置，亦可為逐塊地對基板W進行處理之單片式之裝置。於任一種方式中，均將藥液供給至基板W之表面而剝離虛設閘極115，該基板W因閃光加熱而使虛設閘極115之矽晶粒晶粒成長。剝離處理中所使用之藥液為氨水或氫氟酸。
將藥液供給至基板W之表面，藉此，腐蝕(蝕刻)構成虛設閘極115之多晶矽。此時，於不進行步驟S61之閃光退火而將藥液供給至如圖14所示之矽晶粒較小之虛設閘極115之情形下，有時虛設閘極115未被充分地蝕刻而導致多晶矽之一部分殘留於基板W。尤其，容易殘留虛設閘極115之下角落部，此種殘留會成為缺陷。
若如第2實施形態般，藉由閃光加熱處理而使多晶矽之晶粒晶粒成長，對粗大化之虛設閘極115(圖15)供給藥液，則矽晶粒之晶界會優先地受到腐蝕，尤其SiN之側壁116與虛設閘極115之界面顯著地受到腐蝕。其結果，不使多晶矽之一部分殘留而高精度地自基板W完全剝離虛設閘極115。
圖16係表示已剝離多晶矽之虛設閘極115之狀態之圖。多晶矽未殘留於側壁116之內壁面等，虛設閘極115被高精度地除去。
返回至圖11，虛設閘極115之剝離處理結束之後，於氧化矽膜114上形成高介電常數之閘極絕緣膜(High-k閘極絕緣膜)(步驟S7)。可採用例如鉿(Hf)、鋯(Zr)、鈦(Ti)等之氧化物作為高介電常數閘極絕緣 膜。高介電常數閘極絕緣膜極薄，且例如由ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)形成。繼而，最後於該高介電常數閘極絕緣膜上形成金屬閘極電極。例如可使用鈦或鈦之氮化物作為金屬閘極電極中所使用之材料。
於第2實施形態中，將較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光照射至閘極後製製程中所形成的多晶矽之虛設閘極115。具體而言，將如下閃光照射至多晶矽之虛設閘極115，該閃光係於分光分佈中，在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值，並且於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
藉由照射此種較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光，對於短波長之光具有高吸收率之多晶矽之虛設閘極115會效率良好地吸收閃光而升溫，從而矽晶粒晶粒成長。矽晶粒晶粒成長而粗大化，藉此，於其後之使用有藥液之剝離步驟中，側壁116與虛設閘極115之界面會優先地受到腐蝕，其結果，可高精度地除去虛設閘極115。
又，若閃光之照射時間短至1秒以下，且較多地包含紫外線區域之波長成分，則不會對源極‧汲極區域112等進行數秒左右以上之加熱，因此，可防止所注入之離子不必要地擴散。
<變化例>
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明於不脫離其宗旨之範圍內，除了上述內容以外，能夠進行各種變更。例如，於上述各實施形態中，藉由IGBT96而對閃光燈FL之發光進行控制，但IGBT96未必為必需之要素。即使不使用IGBT96，亦可藉由對電容器93施加之施加電壓或線圈94之電感而對閃光燈FL之照射條件進行調整。
又，於第1實施形態中，對硬烘烤處理後之基板W進行了閃光照射，但硬烘烤處理未必為必需之處理。或者，亦可藉由閃光烘烤單元 FLB中之閃光加熱而一併進行硬烘烤處理。
又，於第2實施形態中，虛設電極為多晶矽之虛設閘極115，但並不限定於此，亦可為非晶矽(非晶質矽)之虛設閘極115。將較多地包含紫外線區域之波長成分之閃光照射至非晶矽之虛設閘極115，藉此，非晶矽結晶化而進一步晶粒成長，從而可獲得與上述實施形態相同之效果。
又，根據本發明之熱處理技術，加熱對象並不限定於光阻膜5，亦可為其他包含碳原子之膜例如層間絕緣膜。
又，根據本發明之熱處理技術，成為處理對象之基板W並不限定於半導體晶圓，亦可為用於液晶顯示裝置等之玻璃基板或太陽電池用之基板。
60‧‧‧閃光照射部
62‧‧‧反射件
65‧‧‧熱處理空間
68‧‧‧搬送開口部
69‧‧‧腔室窗
70‧‧‧腔室
74‧‧‧氣體供給部
75‧‧‧氮氣供給源
76、79‧‧‧閥
77‧‧‧排氣部
78‧‧‧排氣裝置
81‧‧‧保持板
82‧‧‧冷卻機構
83‧‧‧溫度感測器
84‧‧‧頂銷
85‧‧‧氣缸
90‧‧‧控制部
FL‧‧‧閃光燈
FLB‧‧‧閃光烘烤單元
W‧‧‧基板

Claims (6)

  1. 一種熱處理裝置，其係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱者，其包括：腔室，其收容曝光處理後之上述基板；及閃光燈，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。
  2. 一種熱處理裝置，其係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱者，其包括：腔室，其收容曝光處理後之上述基板；及閃光燈，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
  3. 一種熱處理方法，其係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱者，其包括：收容步驟，其將曝光處理後之上述基板收容至腔室內；及閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值。
  4. 一種熱處理方法，其係將閃光照射至於表面形成有光阻膜且進行了曝光處理及顯影處理之基板而對該光阻膜進行加熱者，其包括： 收容步驟，其將曝光處理後之上述基板收容至腔室內；及閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述腔室內所收容之上述基板之表面，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上。
  5. 一種熱處理方法，其係將閃光照射至形成有多晶矽之虛設閘極之基板而對該虛設閘極進行加熱者，其包括：閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述基板之表面而使上述虛設閘極之矽晶粒晶粒成長，該閃光係於分光分佈中在波長200nm~300nm之範圍內具有峰值；及剝離步驟，其將藥液供給至上述基板之表面而剝離上述虛設閘極。
  6. 一種熱處理方法，其係將閃光照射至形成有多晶矽之虛設閘極之基板而對該虛設閘極進行加熱者，其包括：閃光照射步驟，其將如下閃光照射至上述基板之表面而使上述虛設閘極之矽晶粒晶粒成長，該閃光係於分光分佈中，波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上；及剝離步驟，其將藥液供給至上述基板之表面而剝離上述虛設閘極。
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