TWI657505B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

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河原崎光
古川雅志
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Abstract

一種熱處理方法及熱處理裝置，其可以在已將氧極力排出後的狀態下進行閃光加熱處理。
在已將收容有成為處理對象的半導體晶圓的腔室內部減壓至比大氣壓更低的氣壓P1的狀態下，將半導體晶圓加熱至100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度T1。其次，在已將腔室內部復壓至氣壓P2為止的狀態下，將半導體晶圓升溫至500℃以上700℃以下的第二預備加熱溫度T2並進行預備加熱之後，從閃光燈對半導體晶圓的表面照射閃光。藉由將半導體晶圓加熱至比較低溫的第一預備加熱溫度T1，就可以使已微量吸附於半導體晶圓之表面的水分等從該表面脫離，且可以在已將起源於如此吸附水分等的氧極力排出後的狀態下進行閃光加熱處理。

Description

熱處理方法及熱處理裝置
本發明係關於一種藉由對半導體晶圓等的薄板狀精密電子基板(以下，簡稱為「基板」)照射閃光來加熱該基板的熱處理方法及熱處理裝置。
在半導體裝置的製程中，有一種以極短時間來加熱半導體晶圓的閃光燈退火(FLA：flash lamp anneal)已為人所注目。閃光燈退火係使用氙閃光燈(xenon flash lamp)(以下，簡稱「閃光燈」時係意指氙閃光燈)對半導體晶圓的表面照射閃光，藉此僅使半導體晶圓的表面在極短時間(數毫秒以下)內升溫的熱處理技術。
氙閃光燈的輻射分光分布係從紫外線區至近紅外線區，波長比習知的鹵素燈(halogen lamp)更短，且與矽的半導體晶圓之基礎吸收帶大致一致。因而，在從氙閃光燈對半導體晶圓照射閃光時，穿透光較少且能夠使半導體晶圓急速升溫。又，亦判明只要是數毫秒以下之極短時間的閃光照射，就可以選擇性地僅升溫半導體晶圓的表面附近。
如此的閃光燈退火，係能利用於需要極短時間之加熱的處理，例如典型上是利用於已佈植於半導體晶圓內的雜質之活性化中。只要是從閃光燈對藉由離子佈植法而佈植有雜質的半導體晶圓之表面照射閃光，就可以將該半導體晶圓的表面僅在極短時間內升溫至活性化溫度為止，且不會使雜質擴散較深，而可以僅執行雜質活性化。
又，作為近年來正在開發的場效電晶體(FET：Field Effect Transistor)之閘極絕緣膜，已有檢討使用介電係數比二氧化矽(SiO2)更高的材料(高介電係數材料)的高介電係數膜(High-k膜)之適用。高介電係數膜係為了解決洩漏電流會伴隨閘極絕緣膜之薄膜化的進展而增大的問題，而正促進開發一種在閘極電極中使用金屬的金屬閘極電極與新的堆疊結構。亦有檢討將閃光燈退火應用於形成有包含如此高介電係數膜之新的堆疊結構的半導體晶圓之熱處理中。
高介電係數膜係藉由MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金屬化學氣相沉積)在矽的基材上沉積高介電係數材料所形成。雖然高介電係數膜係與習知的氧化矽膜相較具有較高的介電係數，但是剛沉積後的高介電係數膜的結晶性較低，且也包含較多點缺陷等的缺陷。因此，有必要用高溫來退火沉積後的高介電係數膜，例如在專利文獻1中已有提出對形成有高介電係數膜的半導體晶圓之表面照射閃光並進行短時間的加熱處理。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-73946號公報。
然而，如專利文獻1所揭示，已判明僅對形成有高介電係數膜的半導體晶圓照射閃光並進行極短時間的閃光加熱處理，會發生形成於高介電係數膜之基底的氧化矽膜之膜厚增大無法獲得較高的介電係數的問題。氧化矽膜的膜厚增大係起因於在存在有氧的狀態下進行加熱處理。在造成膜厚增大之原因的氧中，亦有起源於吸附於半導體晶圓之表面的氧(典型上是以水分的方式吸附)。
本發明係有鑑於上述課題而開發完成，其目的在於提供一種可以在已將氧極力排除後的狀態下進行閃光加熱處理的熱處理方法及熱處理裝置。
為了解決上述課題，方案1的發明係一種藉由對基板照射閃光來加熱該基板的熱處理方法，該熱處理方法係具備：搬入步驟，其將基板搬入於腔室內；脫氣步驟，其在前述腔室內以100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度來加熱前述基板；預備加熱步驟，其在前述腔室內以比第一預備加熱溫度更高溫的第二預備加熱溫度來加熱前述基板；以及照射步驟，其從閃光燈對前述基板的表面照射閃 光。
又，方案2的發明係如方案1之發明的熱處理方法，其中在前述脫氣步驟中，係排出前述腔室內的氣體以將前述腔室內部減壓至比大氣壓更低的第一壓力。
又，方案3的發明係如方案2之發明的熱處理方法，其中在前述預備加熱步驟中，係將前述腔室內部從第一壓力復壓至比第一壓力更高的第二壓力。
又，方案4的發明係一種藉由對基板照射閃光來加熱該基板的熱處理裝置，該熱處理裝置係具備：腔室，其收容基板；預備加熱手段，其預備加熱已收容於前述腔室內的前述基板；閃光燈，其在前述腔室內對已被預備加熱後的前述基板之表面照射閃光；以及控制部，其控制前述預備加熱手段，以便在以100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度來加熱前述基板之後，以比第一預備加熱溫度更高溫的第二預備加熱溫度來加熱前述基板。
又，方案5的發明係如方案4之發明的熱處理裝置，其中更具備：排氣部，其排出前述腔室內的氛圍；以及氣體供給部，其對前述腔室供給預定的處理氣體；前述控制部係控制前述排氣部，以便在以第一預備加熱溫度來加熱前述基板時排出前述腔室內的氣體以將前述腔室內部減壓至比大氣壓更低的第一壓力。
又，方案6的發明係如方案5之發明的熱處理裝置，其中前述控制部係控制前述排氣部及前述氣體供給部，以便在以第二預備加熱溫度來加熱前述基板時將前述腔室內部從第一壓力復壓至比第一壓力更高的第二壓力。
又，方案7的發明係如方案4至方案6中任一方案之發明的熱處理裝置，其中前述預備加熱手段係包含鹵素燈。
依據方案1至方案3的發明，因是以100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度來加熱基板，故而可以使已微量吸附於基板之表面的水分等從該表面脫離，且可以在已將起源於吸附水分的氧極力排出後的狀態下進行閃光加熱處理。
依據方案4至方案7的發明，因是在以100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度來加熱基板之後，以比第1預備加熱溫度更高溫的第二預備加熱溫度來加熱基板，故而可以使已微量吸附於基板之表面的水分等從該表面脫離，且可以在已將起源於吸附水分的氧極力排出後的狀態下進行閃光加熱處理。
1‧‧‧熱處理裝置
3‧‧‧控制部
4‧‧‧鹵素加熱部
5‧‧‧閃光加熱部
6‧‧‧腔室
7‧‧‧保持部
10‧‧‧移載機構
11‧‧‧移載臂
12‧‧‧升降銷
13‧‧‧水平移動機構
14‧‧‧升降機構
41、51‧‧‧框體
43、52‧‧‧反射器
53‧‧‧燈光輻射窗
61‧‧‧腔室側部
62‧‧‧凹部
63‧‧‧上側腔室窗
64‧‧‧下側腔室窗
65‧‧‧熱處理空間
66‧‧‧搬運開口部(爐口)
68、69‧‧‧反射環
71‧‧‧基台環
72‧‧‧連結部
74‧‧‧承載體
76‧‧‧導銷
77‧‧‧缺口部
78‧‧‧開口部
79‧‧‧貫通孔
81‧‧‧氣體供給孔
82、87‧‧‧緩衝空間
83‧‧‧氣體供給管
84、89‧‧‧閥
85‧‧‧氣體供給源
86‧‧‧氣體排氣孔
88‧‧‧氣體排氣管
90、196‧‧‧流量調整閥
101‧‧‧基材
102‧‧‧氧化矽膜
103‧‧‧高介電係數膜
104‧‧‧側壁
120‧‧‧輻射溫度計
130‧‧‧接觸式溫度計
180‧‧‧壓力計
185‧‧‧閘閥
190‧‧‧排氣部
191‧‧‧排氣泵
192、193、194‧‧‧排氣閥
197、198、199‧‧‧旁通管路
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
P1、P2‧‧‧氣壓
Ps‧‧‧常壓
RT‧‧‧室溫
T1‧‧‧第一預備加熱溫度
T2‧‧‧第二預備加熱溫度
T3‧‧‧處理溫度
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係顯示本發明的熱處理裝置之構成的縱剖視圖。
圖2係顯示保持部之整體外觀的立體圖。
圖3係從上面觀察保持部的俯視圖。
圖4係從側方觀察保持部的側視圖。
圖5係移載機構的俯視圖。
圖6係移載機構的側視圖。
圖7係顯示複數個鹵素燈之配置的俯視圖。
圖8係顯示排氣部之構成的示意圖。
圖9係顯示在半導體晶圓上形成有高介電係數膜的堆疊結構的示意圖。
圖10係顯示腔室內之壓力變化及半導體晶圓之溫度變化的示意圖。
以下，一邊參照圖式一邊針對本發明的實施形態加以詳細說明。
圖1係顯示本發明的熱處理裝置1之構成的縱剖視圖。本實施形態的熱處理裝置1係指藉由對作為基板的圓板形狀之半導體晶圓W進行閃光照射來加熱該半導體晶圓W的閃光燈退火裝置。雖然成為處理對象的半導體晶圓W之尺寸並非是被特別限定，但是例如為ψ 300mm或ψ 450mm。在被搬入於熱處理裝置1之前的半導體晶圓W係形成有高介電係數膜，且藉由熱處理裝置1的加熱處理來執行高介電係數膜的成膜後熱處理(PDA：Post Deposition Annealing)。再者，在圖1及以後的各圖中，係為了易於理解起見，依需要而誇張或簡化各部之尺寸或數目來描繪。
熱處理裝置1係具備：腔室(chamber)6，其收容半導體晶圓W；閃光加熱部5，其內建複數個閃光燈FL；以及鹵素加熱部4，其內建複數個鹵素燈HL。在腔室6的上側設置有閃光加熱部5，並且在下側設置有鹵素加熱部4。又，熱處理裝置1係在腔室6的內部具備：保持部7，其將半導體晶圓W保持於水平姿勢；以及移載機構10，其在保持部7與裝置外部之間進行半導體晶圓W之轉移。更且，熱處理裝置1係具備：控制部3，其控制設置於鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6的各個動作機構以執行半導體晶圓W的熱處理。
腔室6係在筒狀的腔室側部61之上下安裝石英製的腔室窗所構成。腔室側部61係具有上下開口的概略筒形狀，且在上側開口安裝有上側腔室窗63來閉塞，在下側開口安裝有下側腔室窗64來閉塞。構成腔室6之頂部的上側腔室窗63係藉由石英所形成的圓形板狀構件，且作為使從閃光加熱部5所射出的閃光穿透至腔室6內的石英窗而發揮功能。又，構成腔室6之底部的下側腔室窗64亦為由石英所形成的圓形板狀構件，且作為使從來自鹵素加熱部4的光穿透至腔室6內的石英窗而發揮功能。上側腔室窗63及下側腔室窗64的厚度係例如約為28mm。
又，在腔室側部61之內側的壁面之上部係安裝有反射環68，而在下部係安裝有反射環69。反射環68、69係皆形成為圓環狀。上側的反射環68係藉由從腔室側部61之上側嵌入所安裝。另一方面，下側的反射環69係藉由從腔 室側部61之下側嵌入並用省略圖示的小螺釘來固定所安裝。亦即，反射環68、69係皆裝卸自如地安裝於腔室側部61。腔室6的內側空間亦即藉由上側腔室窗63、下側腔室窗64、腔室側部61及反射環68、69所包圍的空間，係規定作為熱處理空間65。
藉由在腔室側部61安裝有反射環68、69，就能在腔室6的內壁面形成有凹部62。亦即，形成有由腔室側部61的內壁面中並未安裝有反射環68、69的中央部分、和反射環68的下端面、和反射環69的上端面所包圍而成的凹部62。凹部62係在腔室6的內壁面沿著水平方向形成為圓環狀，且圍繞保持半導體晶圓W的保持部7。
腔室側部61及反射環68、69係由強度和耐熱性優異的金屬材料(例如，不鏽鋼)所形成。又，反射環68、69的內周面係藉由電解鍍鎳而形成為鏡面。
又，在腔室側部61係形成設置有用以對腔室6進行半導體晶圓W之搬入及搬出的搬運開口部(爐口)66。搬運開口部66係能夠藉由閘閥(gate valve)185而開閉。搬運開口部66係連通至凹部62的外周面。因此，在閘閥185開放著搬運開口部66時，係可以從搬運開口部66通過凹部62來進行半導體晶圓W往熱處理空間65之搬入以及半導體晶圓W從熱處理空間65之搬出。又，當閘閥185閉鎖搬運開口部66時就會使腔室6內的熱處理空間65形成為密閉空間。
又，在腔室6的內壁上部係形成設置有對熱處理空間65供給處理氣體(在本實施形態中為氮氣(N2)及氨氣(NH3))的氣體供給孔81。氣體供給孔81係形成設置於比凹部62更靠上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81係透過在腔室6的側壁內部形成為圓環狀的緩衝空間82而連通連接至氣體供給管83。氣體供給管83係連接至氣體供給源85。氣體供給源85係在控制部3的控制下，將氮氣、或是氨氣與氮氣的混合氣體作為處理氣體輸送供給至氣體供給管83。又，在氣體供給管83的路徑途中係夾插有閥84及流量調整閥90。當閥84被開放時，就會從氣體供給源85對緩衝空間82輸送供給處理氣體。流動於氣體供給管83並輸送供給至緩衝空間82的處理氣體之流量係能藉由流量調整閥90來調整。流量調整閥90所規定的處理氣體之流量係能藉由控制部3的控制來設為可變。已流入於緩衝空間82的處理氣體係以擴散在緩衝空間82內部的方式流動，並從氣體供給孔81往熱處理空間65內部供給，其中該緩衝空間82的流體阻力比氣體供給孔81更小。再者，處理氣體，並非是被限定於氮氣、氨氣，亦可為氬(Ar)、氦(He)等的惰性氣體、或是氧(O2)、氫(H2)、氯(Cl2)、氯化氫(HCl)、臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、一氧化二氮(nitrous oxide)(N2O)、二氧化氮(NO2)等的反應性氣體。
另一方面，在腔室6的內壁下部係形成設置有排出熱處理空間65內之氣體的氣體排氣孔86。氣體排氣孔86係形成設置於比凹部62更靠下側位置，亦可設置於反射環 69。氣體排氣孔86係透過在腔室6的側壁內部形成為圓環狀的緩衝空間87而連通連接至氣體排氣管88。氣體排氣管88係連接至排氣部190。又，在氣體排氣管88的路徑途中係夾插有閥89。當閥89被開放時，熱處理空間65的氣體就會從氣體排氣孔86經由緩衝空間87而往氣體排氣管88排出。再者，氣體供給孔81及氣體排氣孔86，既可沿著腔室6的圓周方向設置有複數個，又可為狹縫(slit)狀。
圖8係顯示排氣部190之構成的示意圖。排氣部190係具備排氣泵191、流量調整閥196、三條旁通管路(bypass line)197、198、199、以及三個排氣閥192、193、194。導引來自腔室6之排氣的氣體排氣管88和排氣泵191係藉由三條旁通管路197、198、199來連接。三條旁通管路197、198、199係並聯設置。三條旁通管路197、198、199的管直徑係互為不同。旁通管路197的直徑最小，旁通管路199的直徑最大，旁通管路198的直徑在其等之間。因而，能夠通過的氣體之流量係依旁通管路197、198、199之順序而變大。
三個排氣閥192、193、194係分別設置於三條旁通管路197、198、199。亦即，在旁通管路197係夾插有排氣閥192，在旁通管路198係夾插有排氣閥193，在旁通管路199係夾插有排氣閥194。當一邊使排氣泵191作動，一邊開放三個排氣閥192、193、194時，藉由氣體排氣管88所導引之來自腔室6的排氣就會通過旁通管路197、198、199而由排氣泵191所抽吸。
因三條旁通管路197、198、199的管直徑為不同，故而排氣能力不同。管直徑越大排氣能力亦變得越大，排氣能力係依旁通管路197、198、199之順序而變大。從而，可以藉由開閉三個排氣閥192、193、194中之哪一個來控制來自腔室6的排氣流量。既可僅開放三個排氣閥192、193、194之其中任一個，又可開放二個或三個。例如，在關閉排氣閥193、194而僅開放排氣閥192的情況下，係能進行最小的排氣流量之排氣。又，在已開放三個排氣閥192、193、194之全部的情況下，係能進行最大的排氣流量之排氣。
又，在三條旁通管路197、198、199的匯流部分與排氣泵191之間夾插有流量調整閥196。氣體排氣管88的排氣流量亦能夠藉由流量調整閥196來調整。流量調整閥196所規定的排氣流量係能藉由控制部3的控制來設為可變。三條旁通管路197、198、199係指不連續且多階段地調整排氣流量的機構，相對於此，流量調整閥196係指連續且無階段地調整排氣流量的機構。
氣體供給管83、氣體排氣管88及三條旁通管路197、198、199係藉由強度和耐蝕性優異的不鏽鋼所構成。又，在腔室6內係設置有測定熱處理空間65之壓力的壓力計180。作為壓力計180，較佳是將約5Pa至0.2Mpa作為測定範圍。
圖2係顯示保持部7之整體外觀的立體圖。又，圖3係從上面觀察保持部7的俯視圖，圖4係從側方觀察保持部7的側視圖。保持部7係具備基台環71、連結部72及承載體(susceptor)74而構成。基台環71、連結部72及承載體74係皆由石英所形成。亦即，保持部7的整體係由石英所形成。
基台環71係圓環形狀的石英構件。基台環71係載置於凹部62之底面，藉此由腔室6的壁面所支撐(參照圖1)。在具有圓環形狀的基台環71之上表面係沿著其圓周方向豎設有複數個連結部72(在本實施形態中為四個)。連結部72亦為石英的構件，能藉由熔接而固定於基台環71。再者，基台環71的形狀，亦可為從圓環形狀中缺少一部分的圓弧狀。
平板狀的承載體74係由設置於基台環71的四個連結部72所支撐。承載體74係由石英所形成的大致圓形之平板狀構件。承載體74的直徑係比半導體晶圓W的直徑更大。亦即，承載體74係具有比半導體晶圓W更大的平面尺寸。在承載體74的上表面係豎設有複數個(在本實施形態中為五個)導銷(guide pin)76。五個導銷76係沿著與承載體74之外周圓同心圓的圓周上所設置。配置了五個導銷76的圓之直徑係比半導體晶圓W的直徑更大若干。各個導銷76亦是由石英所形成。再者，導銷76，既可與承載體74一體地從石英的鑄錠(ingot)加工，又可將另外加工而成之物藉由熔接等安裝於承載體74。
豎設於基台環71的四個連結部72和承載體74的周緣部之下表面係藉由熔接所固定。亦即，承載體74和基台環71係藉由連結部72而固定地連結，保持部7係成為石英的一體成形構件。藉由如此的保持部7之基台環71係由腔室6的壁面所支撐，保持部7就能安裝於腔室6。在保持部7已安裝於腔室6的狀態下，大致圓板形狀的承載體74係成為水平姿勢(法線與鉛直方向一致的姿勢)。已搬入於腔室6的半導體晶圓W係以水平姿勢載置並保持於腔室6內所安裝的保持部7的承載體74之上方。半導體晶圓W係載置於藉由五個導銷76所形成的圓之內側，藉此能防止水平方向的位置偏移。再者，導銷76的個數並非是被限定於五個，而只要是可以防止半導體晶圓W之位置偏移的數目即可。
又，如圖2及圖3所示，在承載體74係上下貫通地形成有開口部78及缺口部77。缺口部77係為了讓使用了熱電偶的接觸式溫度計130的探針(probe)前端部穿通所設置。另一方面，開口部78係為了輻射溫度計120接收從保持於承載體74的半導體晶圓W之下表面所輻射的輻射光(紅外線光)所設置。更且，在承載體74係穿設有可供後述的移載機構10之升降銷(lift pin)12進行半導體晶圓W之轉移而貫通的四個貫通孔79。
圖5係移載機構10的俯視圖。又，圖6係移載機構10的側視圖。移載機構10係具備二支移載臂11。移載臂 11係形成為如沿著大概圓環狀之凹部62的圓弧形狀。在各移載臂11係豎設有二支升降銷12。各個移載臂11係能夠藉由水平移動機構13所轉動。水平移動機構13係使一對移載臂11在移載動作位置(圖5的實線位置)與退避位置(圖5的二點鏈線位置)之間水平移動，其中移載動作位置係相對於保持部7進行半導體晶圓W之移載，退避位置係俯視觀察不與由保持部7所保持的半導體晶圓W重疊。作為水平移動機構13，既可為藉由個別的馬達使各個移載臂11分別轉動，又可為使用連桿機構並藉由一個馬達使一對移載臂11連動並轉動。
又，一對移載臂11係藉由升降機構14來與水平移動機構13一起升降移動。當升降機構14使一對移載臂11上升至移載動作位置時，合計四支升降銷就會通過穿設於承載體74的貫通孔79(參照圖2、圖3)，且升降銷12的上端會從承載體74的上表面突出。另一方面，當升降機構14使一對移載臂11下降至移載動作位置並從貫通孔79抽出升降銷12，且水平移動機構13為了使一對移載臂11開啟而移動時，各個移載臂11就會移動至退避位置。一對移載臂11的退避位置係在保持部7的基台環71之正上方。因基台環71係載置於凹部62的底面，故而移載臂11的退避位置係成為凹部62的內側。
回到圖1，設置於腔室6之上方的閃光加熱部5係在框體51之內側具備光源和反射器(reflector)52所構成，該光源係由複數根(在本實施形態中為30根)氙閃光燈FL所 構成，該反射器52係以覆蓋該光源之上方的方式所設置。又，在閃光加熱部5的框體51之底部係安裝有燈光輻射窗53。構成閃光加熱部5之底部的燈光輻射窗53係指藉由石英所形成的板狀之石英窗。藉由閃光加熱部5設置於腔室6的上方，使燈光輻射窗53與上側腔室窗63相對向。閃光燈FL係從腔室6之上方透過燈光輻射窗53及上側腔室窗63來對熱處理空間65照射閃光。
複數個閃光燈FL係指各個具有長條之圓筒形狀的棒狀燈，且以各自的長邊方向沿著由保持部7所保持的半導體晶圓W之主面(換句話說是沿著水平方向)相互地成為平行的方式排列成平面狀。因而，藉由閃光燈FL之排列所形成的平面也是水平面。
氙閃光燈FL係具備：棒狀的玻璃管(放電管)，其在其內部封入有氙氣且在其兩端部配設有連接於電容器(condenser)的陽極及陰極；以及觸發電極(trigger electrode)，其附設於該玻璃管的外周面上。由於氙氣為電性絕緣體，所以即便在電容器中蓄積有電荷，在普通的狀態下仍不會有電氣流動至玻璃管內。然而，在對觸發電極施加高電壓並破壞絕緣的情況下，蓄積於電容器中的電器便會瞬間流動至玻璃管內，且藉由當時的氙之原子或是分子的激勵而釋放光。在如此的氙閃光燈FL中，由於事先蓄積於電容器中的靜電能量會被轉換成0.1毫秒至100毫秒之極短的光脈衝，所以具有比如鹵素燈HL之連續點亮的光源還能照射極強之光的特徵。亦即，閃光燈FL係指 在未滿1秒之極短的時間內瞬間發光的脈衝發光燈。再者，閃光燈FL的發光時間，係可以藉由對閃光燈FL進行電力供給的燈電源之線圈常數來調整。
又，反射器52係以覆蓋複數個閃光燈FL整體的方式設置於複數個閃光燈FL之上方。反射器52的基本功能係將從複數個閃光燈FL射出的閃光反射至熱處理空間65之側。反射器52係由鋁合金板所形成，其表面(面對閃光燈FL側之面)係藉由噴砂處理(blasting)而施予粗面化加工。
設置於腔室6之下方的鹵素加熱部4係在框體41的內側內建複數根(在本實施形態中為40根)鹵素燈HL。鹵素加熱部4係指藉由複數個鹵素燈HL從腔室6之下方透過下側腔室窗64進行往熱處理空間65之光照射來加熱半導體晶圓W的光照射部。
圖7係顯示複數個鹵素燈HL之配置的俯視圖。40根鹵素燈HL係分成上下二層所配置。在離保持部7較近的上層配設有20根鹵素燈HL，並且在比上層更遠離保持部7的下層配設有20根鹵素燈HL。各個鹵素燈HL係指具有長條之圓筒形狀的棒狀燈。上層、下層皆為20根的鹵素燈HL係以各自的長邊方向沿著由保持部7所保持的半導體晶圓W之主面(換句話說是沿著水平方向)相互地成為平行的方式所排列。因而，上層、下層皆藉由鹵素燈HL之排列所形成的平面為水平面。
又，如圖7所示，就上層、下層而言，位於與由保持部7所保持的半導體晶圓W之周緣部對向的區域中的鹵素燈HL之配設密度，皆成為比位於與由保持部7所保持的半導體晶圓W之中央部對向的區域中的鹵素燈HL之配設密度更高。亦即，上下層的鹵素燈HL之配設間距，都是燈排列之周緣部比中央部更短。因此，可以對在藉由來自鹵素加熱部4之光照射所為的加熱時容易發生溫度降低的半導體晶圓W之周緣部進行更多的光量之照射。
又，以由上層之鹵素燈HL所構成的燈群、和由下層之鹵素燈HL所構成的燈群交叉成格子狀的方式所排列。亦即，以配置於上層的20根鹵素燈HL之長邊方向、和配置於下層的20根鹵素燈HL之長邊方向相互地正交的方式，配設有合計40根的鹵素燈HL。
鹵素燈HL係指藉由通電至配設於玻璃管內部的燈絲(filament)來使燈絲白熱化並發光的燈絲方式之光源。在玻璃管的內部係封入有將鹵元素(碘、溴等)微量導入於氮或氬等之惰性氣體中所成的氣體。藉由導入鹵元素，就能夠一邊抑制燈絲的折損一邊將燈絲的溫度設定在高溫。從而，鹵素燈HL係比普通的白色燈泡還具有壽命較長且可以連續照射較強的光的特性。亦即，鹵素燈HL，係指連續發光至少1秒以上的連續點亮燈。又，因鹵素燈HL為棒狀燈故而壽命長，且藉由使鹵素燈HL沿著水平方向配置就能使往上方之半導體晶圓W的輻射效率優異。
又，即便是在鹵素加熱部4的框體41內，仍在雙層的鹵素燈HL之下側設置有反射器43(圖1)。反射器43係將從複數個鹵素燈HL射出的光反射至熱處理空間65之側。
控制部3係控制設置於熱處理裝置1之上述的各種動作機構，作為控制部3之硬體的構成係與一般的電腦同樣。亦即，控制部3係具備：CPU，其為進行各種運算處理之電路；ROM，其為記憶基本程式的讀出專用的記憶體；RAM，其為記憶各種資訊之能讀寫自如的記憶體；以及磁碟，其事先記憶控制用軟體或資料等。藉由控制部3的CPU執行預定的處理程式來進行熱處理裝置1中的處理。又，控制部3係控制閥84、閥89、流量調整閥90、流量調整閥196、排氣泵191及三個排氣閥192、193、194，來調整腔室6內的熱處理空間65之壓力、供氣流量及排氣速率。
除了上述的構成以外，熱處理裝置1係為了防止藉由在半導體晶圓之熱處理時從鹵素燈HL及閃光燈FL所產生的熱能量所引起的鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6之過度的溫度上升，而還具備各種冷卻用的結構。例如，在腔室6的壁體係設置有水冷管(省略圖示)。又，鹵素加熱部4及閃光加熱部5係設為在內部形成氣體流來排熱的氣冷結構。又，亦在上側腔室窗63與燈光輻射窗53之間隙供給有空氣，藉此冷卻閃光加熱部5及上側腔室窗63。
其次，針對熱處理裝置1中的半導體晶圓W之處理順 序加以說明。在此成為處理對象的半導體晶圓W係指形成有高介電係數膜作為閘極絕緣膜的半導體基板。熱處理裝置1對該半導體晶圓W照射閃光並進行成膜後熱處理(PDA)，藉此消除高介電係數膜中的缺陷。
圖9係顯示在半導體晶圓W上形成有高介電係數膜的堆疊結構的示意圖。在半導體晶圓W之矽的基材101上形成有氧化矽膜(SiO2)102。氧化矽膜102係作為矽的基材101與高介電係數膜103之間的界面層膜所需要的層。氧化矽膜102的膜厚係極為薄，例如約為1nm。作為氧化矽膜102的形成手法，例如能夠採用熱氧化法等公知的各種方法。
然後，在氧化矽膜102之上方形成有作為閘極絕緣膜的高介電係數膜103。作為高介電係數膜103，例如是可以使用HfO2、ZrO2、Al2O3、La2O3等的高介電係數材料(在本實施形態中為HfO2)。高介電係數膜103例如是藉由ALD(Atomic Layer Deposition；原子層沉積)使高介電係數材料沉積於氧化矽膜102之上方，藉此所成膜。雖然沉積於氧化矽膜102上的高介電係數膜103之膜厚為數nm，但是該氧化矽膜換算膜厚(EOT：Equivalent oxide thickness；等效氧化物厚度)為1nm左右。高介電係數膜103的形成手法並非是被限定於ALD，而是可以採用例如MOCVD等的公知手法。無論是哪一種手法，都會在被沉積狀態下並未接受特別處理的高介電係數膜103中存在有多數個點缺陷等的缺陷。再者，在圖9所示的結構中，雖然在高介電係數膜103之兩側形成有SiN的側壁(sidewall)104，但是該側壁 104例如是在閘極後製製程(gate last process)中比高介電係數膜103更早形成。又，在熱處理裝置1所為的加熱處理結束後，於高介電係數膜103之上方沉積有鈦(Ti)或是鈦的氮化物(TiN)作為金屬閘極(metal gate)。
藉由熱處理裝置1來對在如圖9所示的矽的基材101上夾入氧化矽膜102並形成有高介電係數膜103的半導體晶圓W進行熱處理。以下，針對熱處理裝置1中的動作順序加以說明。熱處理裝置1的動作順序係藉由控制部3控制熱處理裝置1之各個動作機構來進行。
首先，在作為界面層膜的氧化矽膜102之上方形成有高介電係數膜103的半導體晶圓W被搬入熱處理裝置1的腔室6中。在搬入半導體晶圓W時，閘閥185會開啟並使搬運開口部66開放，藉由裝置外部的搬運機器人透過搬運開口部66使形成有高介電係數膜103的半導體晶圓W搬入腔室6內的熱處理空間65中。此時，因腔室6的內外皆為大氣壓，故而伴隨半導體晶圓W之搬入空氣被捲入腔室6內的熱處理空間65中。於是，亦可以將裝置外部的氛圍流入於腔室6內抑制在最小限的方式，藉由開放閥84並從氣體供給源85將氮氣持續供給至腔室6內來使氮氣流從搬運開口部66流出。又，在開放閘閥185時，較佳是比在熱處理半導體晶圓W時更增大氮氣的供給流量(例如，在熱處理時通常只要是30公升/分鐘，則在開放閘閥185時就設為120公升/分鐘)。更且，較佳是增大氮氣的供給流量，並且關閉閥89以停止來自腔室6的排氣。藉此，因供給至 腔室6內的氮氣係僅從搬運開口部66流出，故而可以更有效地防止外部空氣的流入。
藉由搬運機器人所搬入的半導體晶圓W係進出至保持部7之正上方位置為止而停止。然後，移載機構10的一對移載臂11從退避位置水平移動至移載動作位置並上升，藉此升降銷12會通過貫通孔79並從承載體74的上表面突出來接收半導體晶圓W。
在半導體晶圓W載置於升降銷12之後，搬運機器人會從熱處理空間65退出，且藉由閘閥185來閉鎖搬運開口部66。然後，藉由一對移載臂11下降，半導體晶圓W就能從移載機構10轉移至保持部7的承載體74並保持呈水平姿勢。半導體晶圓W係將形成有高介電係數膜103的表面作為上表面來保持於承載體74。又，半導體晶圓W係在承載體74的上表面保持於五個導銷76之內側。下降至承載體74之下方為止的一對移載臂11係藉由水平移動機構13而退避至退避位置，亦即退避至凹部62的內側。
在半導體晶圓W收容於腔室6內，且藉由閘閥185來閉鎖搬運開口部66之後，開始腔室6內的氛圍調整及半導體晶圓W的熱處理。圖10係顯示腔室6內之壓力變化及半導體晶圓W之溫度變化的示意圖。在同圖的下層係顯示腔室6內的壓力變化，上層則顯示半導體晶圓W的溫度變化。上層下層的橫軸皆顯示時刻，上層的縱軸係顯示半導體晶圓W的表面溫度，下層的縱軸係顯示腔室6內的壓力。
在搬入半導體晶圓W之後閉鎖搬運開口部66，藉此使腔室6內的熱處理空間65成為密閉空間。在此時間點，腔室6內的壓力為常壓Ps(=大氣壓=約101325Pa)。然後，在時刻t1開始腔室6內的減壓。在減壓時，係一邊關閉供氣用的閥84，一邊開放排氣用的閥89。又，在減壓的初期階段，控制部3係一邊使排氣泵191作動，一邊開放設置於三條旁通管路197、198、199中之管直徑最小的旁通管路197的排氣閥192。其他的排氣閥193、194係關閉著。藉此，藉由不對腔室6內進行氣體供給而是進行排氣，就能使腔室6內的熱處理空間65減壓。因在減壓的初期階段係僅使用三條旁通管路197、198、199中之管直徑最小的旁通管路197，故而排氣流量較小且排氣速度亦較為緩慢。再者，在此時間點並未進行相對於半導體晶圓W的熱處理，半導體晶圓W的溫度係保持室溫RT的狀態。
其次，在時刻t2腔室6內的壓力已到達約20kPa的時間點控制部3會開放三個排氣閥192、193、194的全部。藉此，來自腔室6的排氣流量增大，排氣速度亦變快。然後，在時刻t3腔室6的壓力(真空度)會到達氣壓P1。氣壓P1，例如約為10Pa。亦即，在減壓的初期階段係以較小的排氣流量進行排氣之後，切換成比此更大的排氣流量來進行排氣。再者，在本實施形態中，流量調整閥196的流量為固定。
當從減壓開始時以較大的排氣流量快速地進行排氣 時，就恐有在腔室6內發生較大的氣流變化並使已附著於腔室6之結構物(例如，下側腔室窗64)的微粒子(particle)捲起而再附著於半導體晶圓W而汙染之虞。只要在減壓的初期階段係以較小的排氣流量靜靜地進行排氣之後，切換成較大的排氣流量來進行排氣，就可以防止如此的腔室6內的微粒子之捲起。
在腔室6內的壓力已到達氣壓P1的時刻t3，使對腔室6的氮氣之供給流量、和來自腔室6的排氣流量相等以將腔室6內的壓力維持於氣壓P1。具體而言，開放閥84並藉由流量調整閥90以極微量的供給流量將氮氣供給至腔室6內，並且藉由流量調整閥196使排氣流量減少以將腔室6內的壓力維持於氣壓P1。亦即，藉由流量調整閥90所規定的氮氣之供給流量、與流量調整閥196所規定的排氣流量之平衡來將腔室6內的壓力維持於氣壓P1。
在腔室6內的壓力已到達氣壓P1的時刻t3，使鹵素加熱部4的40根鹵素燈HL一齊點亮並開始半導體晶圓W的預備加熱(輔助(assist)加熱)。從鹵素燈HL所射出的鹵素光係穿透由石英所形成的下側腔室窗64及承載體74而從半導體晶圓W的背面照射。所謂半導體晶圓W的背面係指與形成有高介電係數膜103的表面為相反側的主面。藉由接受來自鹵素燈HL的光照射來使半導體晶圓W的溫度上升。再者，因移載機構10的移載臂11係退避至凹部62的內側，故而不會造成藉由鹵素燈HL所為的加熱之障礙。
在進行藉由鹵素燈HL所為的預備加熱時，半導體晶圓W的溫度能藉由接觸式溫度計130來測定。亦即，內建熱電偶的接觸式溫度計130係透過缺口部77來接觸由承載體74所保持的半導體晶圓W之下表面並測定升溫中的晶圓溫度。測定後的半導體晶圓W之溫度係傳遞至控制部3。控制部3係一邊監視藉由來自鹵素燈HL的光照射而升溫的半導體晶圓W之溫度是否已到達預定的第一預備加熱溫度T1，一邊控制鹵素燈HL的輸出。亦即，控制部3係基於藉由接觸式溫度計130所測定的測定值，以使半導體晶圓W的溫度成為第一預備加熱溫度T1的方式，來回授控制鹵素燈HL的輸出。第一預備加熱溫度T1為100℃以上200℃以下，在本實施形態中為150℃。再者，在藉由來自鹵素燈HL的光照射來升溫半導體晶圓W時，並不進行藉由輻射溫度計120所為的溫度測定。此是因從鹵素燈HL所照射的鹵素光會以干擾光方式入射於輻射溫度計120，而無法進行正確的溫度測定所致。
在半導體晶圓W的溫度已到達第一預備加熱溫度T1之後，控制部3係將半導體晶圓W暫時維持於該第一預備加熱溫度T1。具體而言，在藉由接觸式溫度計130所測定的半導體晶圓W之溫度已到達第一預備加熱溫度T1的時間點，控制部3會調整鹵素燈HL的輸出，且將半導體晶圓W的溫度大致維持於第一預備加熱溫度T1。在半導體晶圓W的溫度維持於第一預備加熱溫度T1的期間，係使腔室6內的壓力維持於氣壓P1。
藉由在約10Pa的減壓氛圍下將半導體晶圓W加熱至100℃以上200℃以下之相對低溫的第一預備加熱溫度T1，就可以使以微量附著於半導體晶圓W之表面的水分等從該表面脫離(脫氣處理)。已從半導體晶圓W之表面脫離後的水分等的成分係在被釋放出至熱處理空間65之後從氣體排氣管88排出至腔室6的外部。
其次，在半導體晶圓W之溫度到達第一預備加熱溫度T1並已經過預定時間的時刻t4，控制部3係使鹵素加熱部4的40根鹵素燈HL之輸出上升以使半導體晶圓W從第一預備加熱溫度T1更進一步升溫。控制部3係基於藉由接觸式溫度計130所為的測定值，以使半導體晶圓W的溫度成為第二預備加熱溫度T2的方式，來回授控制鹵素燈HL的輸出。第二預備加熱溫度T2為500℃以上700℃以下，在本實施形態中為600℃。在半導體晶圓W之溫度已到達第二預備加熱溫度T2之後，控制部3係將半導體晶圓W暫時維持於該第二預備加熱溫度T2。
又，在時刻t4，使鹵素燈HL的輸出增大的同時，一邊使流量調整閥90所規定的供給流量增大，一邊從氣體供給源85對腔室6內的熱處理空間65供給氨氣與作為稀釋氣體的氮氣之混合氣體。結果，在腔室6內由保持部7所保持的半導體晶圓W之周邊係形成有氨氣氛圍。雖然氨氣氛圍中的氨氣之濃度(換句話說，氨氣與氮氣的混合比)，並非是被特別限定而是可以設為適當的值，但是例如只要是10vol.%以下即可(在本實施形態中約為2.5vol.%)。再 者，在對腔室6供給氨氣、氮氣混合氣體的期間，亦可持續來自腔室6的排氣。在此情況下，當然混合氣體的供給流量係比排氣流量更大。
藉由在腔室6內供給有混合氣體，腔室6內的壓力就會從氣壓P1上升並復壓至氣壓P2為止。氣壓P2係比氣壓P1還高，且比常壓Ps更低，例如約為5000Pa。在本實施形態中，因是在將腔室6內部一時減壓至氣壓P1為止之後才復壓至比該氣壓P1更高的氣壓P2，故而可以將復壓後的腔室6內的氧濃度設為約200ppb以下。
在腔室6內的壓力已復壓至氣壓P2為止的時間點以後，係使對腔室6的氨氣、氮氣混合氣體之供給流量、與來自腔室6的排氣流量形成相等以將腔室6內的壓力維持於氣壓P2。在半導體晶圓W的溫度維持於第二預備加熱溫度T2的期間，係使腔室6內的壓力維持於氣壓P2。
在約5000Pa的減壓氛圍下將半導體晶圓W加熱至500℃以上700℃以下的第二預備加熱溫度T2，藉此均一地預備加熱包含高介電係數膜103的半導體晶圓W之整體。再者，雖然在藉由鹵素燈HL所為的預備加熱之階段中，更容易產生散熱的半導體晶圓W之周緣部的溫度會有比中央部更降低的傾向，但是鹵素加熱部4中的鹵素燈HL之配設密度係與半導體晶圓W之周緣部對向的區域成為比與半導體晶圓W之中央部對向的區域更高。因此，照射於容易產生散熱的半導體晶圓W之周緣部的光量會變多，且 可以使預備加熱階段中的半導體晶圓W之平面內溫度分布成為均一。
接著，在半導體晶圓W之溫度到達第二預備加熱溫度T2並已經過預定時間的時刻t5，執行藉由從閃光燈FL照射閃光所為的閃光加熱處裡。此時，從閃光燈FL輻射的閃光之一部分係直接朝向腔室6內，其他的一部分則在藉由反射器52一次反射之後朝向腔室6內，且藉由此等的閃光之照射來進行半導體晶圓W的閃光加熱。
因閃光加熱係藉由來自閃光燈FL的閃光照射所進行，故而可以在短時間內使半導體晶圓W的表面溫度上升。亦即，從閃光燈FL所照射的閃光係指事先蓄積於電容器中的靜電能量轉換成極短的光脈衝，且照射時間為0.1毫秒以上100毫秒以下左右的極短且強的閃光。藉由從閃光燈FL對在基材101上夾入氧化矽膜102並形成有高介電係數膜103的半導體晶圓W之表面照射閃光，包含高介電係數膜103的半導體晶圓W之表面就能瞬間升溫至處理溫度T3為止並執行成膜後熱處理。藉由閃光照射而使半導體晶圓W之表面所到達的最高溫度(峰值溫度)的處理溫度T3，為1000℃以上1100℃以下，在本實施形態中為1000℃。
當在氨氣氛圍中半導體晶圓W之表面升溫至處理溫度T3為止並執行成膜後熱處理時，就能促進高介電係數膜103的氮化，並且消除已存在於高介電係數膜103中的 點缺陷等的缺陷。再者，因來自閃光燈FL的照射時間為0.1毫秒以上100毫秒以下左右的短時間，故而半導體晶圓W的表面溫度從第二預備加熱溫度T2升溫至處理溫度T3為止所需的時間亦為未滿1秒的極短時間。閃光照射後的半導體晶圓W之表面溫度係從處理溫度T3直接快速地下降。
在閃光加熱處理結束之後，關閉供氣用的閥84，並且增大來自腔室6的排氣流量以將腔室6內部再次減壓至氣壓P1為止。此時，與上面所述同樣，亦可將排氣流量切換成二個階段。藉由將腔室6內部再次減壓至氣壓P1，就可以從腔室6內的熱處理空間65排出有害的氨氣。接著，關閉排氣用的閥89並開放供氣用的閥84，從氣體供給源85將氮氣供給至腔室6內並復壓至常壓Ps為止。
又，鹵素燈HL亦熄滅，藉此，半導體晶圓W亦從第二預備加熱溫度T2降溫。降溫中的半導體晶圓W之溫度係藉由接觸式溫度計130或輻射溫度計120所測定，其測定結果係傳遞至控制部3。控制部3係根據測定結果來監視半導體晶圓W的溫度是否已降溫至預定溫度為止。然後，在半導體晶圓W之溫度降溫至預定以下為止之後，移載機構10的一對移載臂11會再次從退避位置水平移動至移載動作位置並上升，藉此使升降銷12從承載體74之上表面突出並從承載體74接收熱處理後的半導體晶圓W。接著，藉由閘閥185而閉鎖後的搬運開口部66會被開放，且載置於升降銷12上的半導體晶圓W會藉由裝置外部的搬 運機器人所搬出，完成熱處理裝置1中的半導體晶圓W之加熱處理。
在本實施形態中，係在藉由來自鹵素燈HL的光照射將半導體晶圓W加熱至100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度T1之後，將該半導體晶圓W升溫至500℃以上700℃以下的第二預備加熱溫度T2來進行預備加熱。在執行以往所進行的預備加熱之前，藉由將半導體晶圓W加熱至100℃以上200℃以下之相對低溫的第一預備加熱溫度T1，就可以使已微量吸附於半導體晶圓W之表面的水分等從該表面脫離。
如已述般，因在被沉積狀態下並未接受特別處理的高介電係數膜103中係存在有多數個點缺陷等的缺陷，故而有必要藉由成膜後熱處理(PDA)來消除如此的缺陷。當執行成膜後熱處理時存在有氧時，就會取入該氧使高介電係數膜103之基底的的氧化矽膜102成長並增大膜厚，而無法獲得較高的介電係數。在本實施形態中，因在閃光加熱處理前會使已吸附於半導體晶圓W之表面的水分等脫離，故而可以在已將起源於如此吸附水分等的氧極力排除後的狀態下進行閃光加熱處理。從而，可以抑制在閃光加熱處理中藉由氧化而增大高介電係數膜103之基底的氧化矽膜102的膜厚。
又，因在將腔室6內部一時減壓至比大氣壓更低的氣壓P1之後才供給氨氣、氮氣混合氣體來復壓，故而可以將 復壓後的腔室6之氧濃度設為約200ppb以下。藉此，可以在將殘留於腔室6內的氧予以極力排除後的狀態下進行閃光加熱處理。
更且，當在剛被沉積後的高介電係數膜103中亦包含有氧，且成膜後熱處理的處理時間成為數秒左右以上時，該氧亦會擴散而使氧化矽膜102的膜厚增大。因在本實施形態中，係從閃光燈FL以未滿1秒的照射時間對半導體晶圓W之表面照射閃光並在極短時間內將晶圓表面升溫至處理溫度T3，故而成膜後熱處理的處理時間極為短，且因氧擴散的時間沒有餘裕，故而可以抑制高介電係數膜103之基底的氧化矽膜102的膜厚增大。
以上，雖然已針對本發明之實施形態加以說明，但是本發明係只要在未脫離其趣旨下就能夠進行除了上面所述以外的各種變更。例如，在上述實施形態中，雖然是在將腔室6內一時減壓至氣壓P1之後才復壓至比大氣壓更低的氣壓P2，但是取而代之，既可復壓至常壓Ps，又可復壓至比大氣壓更高的氣壓(例如，約0.15Mpa)。在已將腔室6內部復壓至比大氣壓更高的氣壓的情況下，因是在加壓下進行閃光加熱處理，故而氨氣的分壓亦會變高，且能夠將處理溫度T3設成更低溫。
又，在上述實施形態中，雖然是在進行來自腔室6的排氣時，將排氣流量切換成二個階段，但是亦可將該排氣流量切換成三個階段以上的多階段。更且，亦可藉由流量 調整閥196使來自腔室6的排氣流量連續且無階段地增加。如此，可以有效地防止起因於排氣流量之急遽變化的微粒子之捲起。
又，即便是在將腔室6內部從氣壓P1復壓時，仍可使往腔室6的供氣流量以二個階段以上的多階段或無階段來變化。
又，在熱處理裝置1中成為處理對象的半導體晶圓W並非是被限定在氧化矽膜102之上方形成有作為閘極絕緣膜的高介電係數膜103的半導體晶圓W，亦可為在高介電係數膜103之上方更進一步沉積有金屬閘極的半導體晶圓W。作為金屬閘極的材料，例如可以使用氮化鈦(TiN)、鈦鋁(TiAl)、鎢(W)等。或是，成為處理對象的半導體晶圓W亦可為形成金屬膜並藉由閃光加熱處理來形成矽化物(silicide)或鍺化物(germanide)。更且，成為處理對象的半導體晶圓W亦可藉由閃光加熱處理來使佈植後的雜質活性化。
又，在上述實施形態中，雖然是使從鹵素燈HL所射出的鹵素光穿透下側腔室窗64及承載體74並從半導體晶圓W之背面照射，藉此將半導體晶圓W預備加熱至第一預備加熱溫度T1，但是並非是被限定此。例如，亦可在半導體晶圓W被搬入於腔室6內之前藉由鹵素燈HL的鹵素光之照射將承載體74事先加熱至預定溫度(例如200℃左右)為止，且使半導體晶圓W轉移至承載體74來保持於承 載體74上，藉此藉由來自該承載體74的熱輻射將半導體晶圓W預備加熱至第一預備加熱溫度T1(100℃以上200℃以下之例如150℃)為止。再者，亦可以對承載體74噴吹被加熱後的氮氣等之惰性氣體，作為將承載體74事先加熱至前述預定溫度為止的其他方法。

Claims (7)

  1. 一種熱處理方法，係藉由對基板照射閃光來加熱該基板，並具備：搬入步驟，將基板搬入於腔室內；脫氣步驟，在前述腔室內以100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度來加熱前述基板；預備加熱步驟，在前述腔室內以比第一預備加熱溫度更高溫的第二預備加熱溫度來加熱前述基板；以及照射步驟，從閃光燈對前述基板的表面照射閃光。
  2. 如請求項1所記載之熱處理方法，其中在前述脫氣步驟中，係排出前述腔室內的氣體以將前述腔室內部減壓至比大氣壓更低的第一壓力。
  3. 如請求項2所記載之熱處理方法，其中在前述預備加熱步驟中，係將前述腔室內部從第一壓力復壓至比第一壓力更高的第二壓力。
  4. 一種熱處理裝置，係藉由對基板照射閃光來加熱該基板，並具備：腔室，收容基板；預備加熱手段，預備加熱已收容於前述腔室內的前述基板；閃光燈，在前述腔室內對已被預備加熱後的前述基板之表面照射閃光；以及控制部，控制前述預備加熱手段，以便在以100℃以上200℃以下的第一預備加熱溫度來加熱前述基板之後，以比第一預備加熱溫度更高溫的第二預備加熱溫度來加熱前述基板。
  5. 如請求項4所記載之熱處理裝置，其中更具備：排氣部，排出前述腔室內的氛圍；以及氣體供給部，對前述腔室供給預定的處理氣體；前述控制部係控制前述排氣部，以便在以第一預備加熱溫度來加熱前述基板時排出前述腔室內的氣體以將前述腔室內部減壓至比大氣壓更低的第一壓力。
  6. 如請求項5所記載之熱處理裝置，其中前述控制部係控制前述排氣部及前述氣體供給部，以便在以第二預備加熱溫度來加熱前述基板時將前述腔室內部從第一壓力復壓至比第一壓力更高的第二壓力。
  7. 如請求項4至6中任一項所記載之熱處理裝置，其中前述預備加熱手段係包含鹵素燈。
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