TWI698933B - 熱處理方法及熱處理裝置 - Google Patents

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河原崎光
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日商思可林集團股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種可一面抑制界面層膜之氮化，一面促進高介電常數膜之氮化之熱處理方法及熱處理裝置。 將於矽基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數閘極絕緣膜之基板W收容於腔室6內。對腔室6供給氨氣與氮氣之混合氣體而形成氨氣氛圍，於氨氣氛圍中自閃光燈FL以0.2毫秒以上且1秒以下之照射時間對基板W之表面照射閃光。由此，於氨氣氛圍中將高介電常數閘極絕緣膜加熱而進行高介電常數閘極絕緣膜之氮化處理。又，由於閃光照射時間極短，故氮氣不會到達形成於高介電常數閘極絕緣膜之底層之界面層膜而使其氮化。

Description

熱處理方法及熱處理裝置
本發明係關於一種熱處理方法及熱處理裝置，對於矽等基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數閘極絕緣膜之半導體晶圓或玻璃基板等薄板狀之精密電子基板(以下，簡稱為「基板」)照射閃光而加熱該高介電常數閘極絕緣膜。
先前，作為場效應電晶體(FET，Field Effect Transistor)之閘極絕緣膜，通常使用二氧化矽(SiO2 )，但隨著閘極絕緣膜之薄膜化伴隨元件之微細化推進，漏電流增大成為問題。因此，例如專利文獻1所揭示般，進行如下金屬閘極電極之開發，上述金屬閘極電極係使用介電常數高於二氧化矽之材料(高介電常數材料)作為閘極絕緣膜，並且於閘極電極使用金屬。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2011-77421號公報
[發明欲解決之問題] 然而，使高介電常數材料堆積而成膜之高介電常數閘極絕緣膜包含大量點缺陷等缺陷，這種缺陷會導致漏電流。為了減少高介電常數閘極絕緣膜中之缺陷，有如下方法等：進行堆積後熱處理(PDA：Post Deposition Anneal)而消除缺陷，或導入氮氣而使缺陷鈍化(氮化處理)。 高介電常數閘極絕緣膜之氮化處理通常需要高溫下之處理。然而，若高溫下之處理時間變長，則有形成於高介電常數閘極絕緣膜之底層之二氧化矽等界面層膜亦被氮化之情況，結果，有如下問題：隨著界面品質劣化而載子移動率大幅降低，氧化矽膜換算膜厚(EOT：Equivalent oxide thickness(等效氧化層厚度))增大。 本發明係鑒於上述問題而完成，其目的在於提供一種可一面抑制界面層膜之氮化，一面促進高介電常數膜之氮化之熱處理方法及熱處理裝置。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述問題，技術方案1之發明之特徵在於：其係將於基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數膜之基板加熱之熱處理方法，且包括：收容步驟，其將上述基板收容於腔室內；氛圍形成步驟，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光照射步驟，其對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜。 又，技術方案2之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值之閃光。 又，技術方案3之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上之閃光。 又，技術方案4之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述閃光照射步驟中，藉由於氨氣氛圍中加熱上述高介電常數膜而促進上述高介電常數膜之氮化。 又，技術方案5之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述氛圍形成步驟中，一面將上述腔室內減壓至小於大氣壓，一面形成氨氣氛圍。 又，技術方案6之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：上述閃光照射步驟中之閃光之照射時間為0.2毫秒以上且1秒以下。 又，技術方案7之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述閃光照射步驟之前，進行上述高介電常數膜之退火處理。 又，技術方案8之發明係如技術方案1之發明之熱處理方法，其特徵在於：於上述閃光照射步驟之後，進行上述高介電常數膜之退火處理。 又，技術方案9之發明之特徵在於：其係將於基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數膜之基板加熱之熱處理裝置，且包括：腔室，其收容上述基板；氛圍形成器件，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光燈，其對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光。 又，技術方案10之發明係如技術方案9之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述閃光燈照射於分光分佈中於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值之閃光。 又，技術方案11之發明係如技術方案9之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述閃光燈照射於分光分佈中波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上之閃光。 又，技術方案12之發明係如技術方案9之發明之熱處理裝置，其特徵在於：上述閃光燈之閃光照射時間為0.2毫秒以上且1秒以下。 又，技術方案13之發明係如技術方案9之發明之熱處理裝置，其特徵在於：供來自上述閃光燈之閃光透過之上述腔室之窗係由合成石英形成。 [發明之效果] 根據技術方案1至技術方案8之發明，由於在氨氣氛圍中對基板表面照射閃光而加熱高介電常數膜，故可促進高介電常數膜之氮化並減少缺陷。又，只要為照射時間極短之閃光照射，便可抑制形成於高介電常數膜之底層之界面層膜之氮化。 尤其，根據技術方案2及技術方案3之發明，照射包含比較多紫外線區域之波長成分之閃光，高介電常數膜及氨分子效率佳地吸收閃光而活化，結果，可確實地促進高介電常數膜之氮化處理。 根據技術方案9至技術方案13之發明，由於在氨氣氛圍中對基板表面照射閃光而加熱高介電常數膜，故可促進高介電常數膜之氮化並減少缺陷。又，只要為照射時間極短之閃光照射，便可抑制形成於高介電常數膜之底層之界面層膜之氮化。 尤其，根據技術方案10及技術方案11之發明，照射包含比較多紫外線區域之波長成分之閃光，高介電常數膜及氨分子效率佳地吸收閃光而活化，結果，可確實地促進高介電常數膜之氮化處理。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行詳細說明。 圖1係表示本發明之熱處理裝置1之構成之縱剖視圖。本實施形態之熱處理裝置1係閃光燈退火(FLA)裝置，該閃光燈退火(FLA)裝置係藉由對隔著界面層膜而成膜有高介電常數閘極絕緣膜(High-k閘極絕緣膜)之半導體之基板W於氨氣氛圍中照射閃光，而促進該高介電常數閘極絕緣膜之氮化。此外，於圖1及之後之各圖中，為了易於理解，而視需要誇張或簡化地繪製各部分之尺寸或數量。 熱處理裝置1包括：腔室6，其收容基板W；閃光加熱部5，其內置複數個閃光燈FL；鹵素加熱部4，其內置複數個鹵素燈HL；及擋閘機構2。於腔室6之上側設置有閃光加熱部5，並且於下側設置有鹵素加熱部4。熱處理裝置1包括：保持部7，於腔室6之內部，將基板W保持為水平姿勢；及移載機構10，於保持部7與裝置外部之間進行基板W之交接。又，熱處理裝置1包括對腔室6之內部供給氨氣(NH3 )之氨氣供給機構180。進而，熱處理裝置1包括控制部3，該控制部3控制擋閘機構2、氨氣供給機構180、鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6中設置之各動作機構而執行基板W之熱處理。 腔室6係於筒狀之腔室側部61之上下安裝石英製腔室窗而構成。腔室側部61具有上下形成開口之大致筒形狀，且於上側開口安裝有上側腔室窗63而加以封閉，於下側開口安裝有下側腔室窗64而加以封閉。構成腔室6之頂部之上側腔室窗63係由石英形成之圓板形狀部件，作為使從閃光加熱部5出射之閃光透過腔室6內之石英窗發揮功能。又，構成腔室6之底部之下側腔室窗64亦為由石英形成之圓板形狀部件，作為使來自鹵素加熱部4之光透過腔室6內之石英窗發揮功能。尤其，使閃光透過腔室6內之上側腔室窗63係由在波長300 nm以下之紫外線區域亦具有高透過率之合成石英(synthetic quartz)形成。 又，於腔室側部61之內側之壁面上部安裝有反射環68，於下部安裝有反射環69。反射環68、69均形成為圓環狀。上側反射環68係藉由自腔室側部61之上側嵌入而安裝。另一方面，下側反射環69係藉由自腔室側部61之下側嵌入並利用圖示省略之螺釘固定而安裝。即，反射環68、69均裝卸自如地安裝於腔室側部61。腔室6之內側空間、即由上側腔室窗63、下側腔室窗64、腔室側部61及反射環68、69包圍之空間被規定為熱處理空間65。 藉由於腔室側部61安裝反射環68、69，而於腔室6之內壁面形成凹部62。即，形成由腔室側部61之內壁面中未安裝反射環68、69之中央部分、反射環68之下端面、及反射環69之上端面所包圍之凹部62。凹部62於腔室6之內壁面沿水平方向形成為圓環狀，圍繞保持基板W之保持部7。 腔室側部61及反射環68、69係由強度及耐熱性優異之金屬材料(例如不鏽鋼)形成。又，反射環68、69之內周面係藉由電解鍍鎳而形成為鏡面。 又，於腔室側部61，形成有搬送開口部(爐口)66，該搬送開口部(爐口)66係用來對腔室6進行基板W之搬入及搬出。搬送開口部66可藉由閘極閥門85而開啟及關閉。搬送開口部66與凹部62之外周面連通連接。因此，於閘極閥門85將搬送開口部66打開時，可自搬送開口部66藉由凹部62而向熱處理空間65搬入基板W及從熱處理空間65搬出基板W。又，若閘極閥門85將搬送開口部66閉合，則腔室6內之熱處理空間65成為密閉空間。 又，於腔室6之內壁上部形成有對熱處理空間65供給特定氣體之氣體供給孔81。氣體供給孔81形成於較凹部62更靠上側位置，亦可設置於反射環68。氣體供給孔81係經由呈圓環狀形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間82而連通連接於氣體供給管83。氣體供給管83連接於氨氣供給機構180。詳細而言，氣體供給管83分支為兩股，其中一股連接於氮氣供給源185，另一股連接於氨氣供給源189。於氣體供給管83分支成兩股之路徑中與氮氣供給源185連接之配管介插有閥門183及流量調整閥181，於與氨氣供給源189連接之配管介插有閥門187及流量調整閥186。 若打開閥門183，則自氮氣供給源185通過氣體供給管83對緩衝空間82進給氮氣(N2 )。流經氣體供給管83之氮氣之流量藉由流量調整閥181加以調整。又，若打開閥門187，則自氨氣供給源189通過氣體供給管83對緩衝空間82進給氨氣(NH3 )。流經氣體供給管83之氨氣之流量藉由流量調整閥186加以調整。流入至緩衝空間82之氣體係以於流體阻力較氣體供給孔81小之緩衝空間82內擴散之方式流動，自氣體供給孔81向熱處理空間65內供給。 由該些氮氣供給源185、閥門183、流量調整閥181、氨氣供給源189、閥門187、流量調整閥186、氣體供給管83、緩衝空間82及氣體供給孔81構成氨氣供給機構180。藉由打開閥門183及閥門187之兩者，可對腔室6供給氨氣與氮氣之混合氣體。氨氣供給機構180對腔室6供給之混合氣體中所含之氨氣之濃度為約10 vol.%以下，於本實施形態中為2.5 vol.%。 另一方面，於腔室6之內壁下部形成有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出孔86。氣體排出孔86形成於較凹部62更靠下側位置，亦可設置於反射環69。氣體排出孔86係經由呈圓環狀形成於腔室6之側壁內部之緩衝空間87而連通連接於氣體排出管88。氣體排出管88連接於排出部190。又，於氣體排出管88之路徑中途介插有閥門89。若打開閥門89，則熱處理空間65之氣體自氣體排出孔86經過緩衝空間87向氣體排出管88排出。此外，氣體供給孔81及氣體排出孔86既可沿腔室6之周向設置複數個，亦可為狹縫狀。 又，於搬送開口部66之前端亦連接有將熱處理空間65內之氣體排出之氣體排出管191。氣體排出管191係經由閥門192而連接於排出部190。藉由將閥門192打開，而經由搬送開口部66排出腔室6內之氣體。 作為排出部190，可使用真空泵或設置有熱處理裝置1之工廠之排出設施。若採用真空泵作為排出部190，不自氨氣供給機構180供給任何氣體地將密閉空間即熱處理空間65之氣體排出，則可將腔室6內減壓至真空氛圍。又，即便於未使用真空泵作為排出部190之情形時，亦可藉由不自氨氣供給機構180供給氣體地進行排氣，而將腔室6內減壓至小於大氣壓之氣壓。 藉由氨氣供給機構180及排出部190，可於腔室6內之熱處理空間65形成氨氣氛圍。即，藉由一面利用排出部190從熱處理空間65進行排氣，一面自氨氣供給機構180對熱處理空間65供給氨氣與作為稀釋氣體之氮氣之混合氣體，可於熱處理空間65形成特定氨氣濃度(本實施形態中為約2.5 vol.%)之氨氣氛圍。 圖2係表示保持部7之整體外觀之立體圖。又，圖3係自上表面觀察保持部7而得之俯視圖，圖4係自側方觀察保持部7而得之側視圖。保持部7包括基台環71、連結部72及基座74而構成。基台環71、連結部72及基座74均由石英形成。即，保持部7整體由石英形成。 基台環71為圓環形狀之石英部件。基台環71係藉由載置於凹部62之底面，而支持於腔室6之壁面(參照圖1)。於具有圓環形狀之基台環71之上表面，沿其周向豎立設置有複數個連結部72(本實施形態中為4個)。連結部72亦為石英部件，藉由焊接而固接於基台環71。此外，基台環71之形狀亦可為一部分自圓環形狀缺損而得之圓弧狀。 平板狀之基座74由設置於基台環71之4個連結部72支持。基座74係由石英形成之大致圓形之平板狀部件。基座74之直徑大於基板W之直徑。即，基座74具有較基板W大之平面尺寸。於基座74之上表面豎立設置有複數個(本實施形態中為5個)導銷76。5個導銷76沿著與基座74之外周圓為同心圓之圓周上設置。配置有5個導銷76之圓之直徑略微大於基板W之直徑。各導銷76亦係由石英形成。此外，導銷76既可與基座74一體地由石英鑄錠加工，亦可將另行加工而得者藉由焊接等安裝於基座74。 豎立設置於基台環71之4個連結部72與基座74之周緣部之下表面藉由焊接而固接。即，基座74與基台環71藉由連結部72而固定地連結，保持部7成為石英之一體成形部件。藉由使這種保持部7之基台環71支持於腔室6之壁面，而將保持部7安裝於腔室6。於將保持部7安裝於腔室6之狀態下，大致圓板形狀之基座74成為水平姿勢(法線與鉛垂方向一致之姿勢)。搬入至腔室6之基板W以水平姿勢載置並保持於安裝於腔室6之保持部7之基座74上。基板W載置於由5個導銷76形成之圓之內側，由此防止水平方向之位置偏移。此外，導銷76之個數並不限定於5個，只要為可防止基板W之位置偏移之數量便可。 又，如圖2及圖3所示，於基座74，沿上下貫通而形成有開口部78及切口部77。切口部77被設置用來供使用熱電偶之接觸式溫度計130之探針前端部通過。另一方面，開口部78被設置用來供放射溫度計120接收自被保持於基座74之基板W之下表面放射之放射光(紅外光)。進而，於基座74貫穿設置有4個貫通孔79，上述4個貫通孔79係供下述移載機構10之頂起銷12貫通，以進行基板W之交接。此外，於熱處理裝置1之腔室6內形成有氨氣氛圍，故放射溫度計120之測定波長區域較佳為不包含紅外線區域中之氨氣之吸收波長區域(2 μm左右、3 μm左右及5.5 μm～7 μm)。 圖5係移載機構10之俯視圖。又，圖6係移載機構10之側視圖。移載機構10包括2根移載臂11。移載臂11形成為如沿著大致圓環狀之凹部62之圓弧形狀。於各個移載臂11豎立設置有2根頂起銷12。各移載臂11可藉由水平移動機構13而旋動。水平移動機構13使一對移載臂11於對保持部7移載基板W之移載動作位置(圖5之實線位置)與俯視時不和保持於保持部7之基板W重疊之退避位置(圖5之二點鏈線位置)之間水平移動。作為水平移動機構13，既可為利用個別馬達使各移載臂11分別旋動之機構，亦可為使用連桿機構利用1個馬達使一對移載臂11聯動地旋動之機構。 又，一對移載臂11係藉由升降機構14而與水平移動機構13一併升降並移動。當升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置上升時，共計4根頂起銷12藉由貫穿設置於基座74之貫通孔79(參照圖2、3)，頂起銷12之上端自基座74之上表面突出。另一方面，當升降機構14使一對移載臂11於移載動作位置下降並將頂起銷12從貫通孔79拔出，且水平移動機構13使一對移載臂11以打開之方式移動時，各移載臂11移動至退避位置。一對移載臂11之退避位置為保持部7之基台環71之正上方。基台環71載置於凹部62之底面，故移載臂11之退避位置成為凹部62之內側。此外，構成為於移載機構10之設置有驅動部(水平移動機構13及升降機構14)之部位附近亦設置有圖示省略之排出機構，而將移載機構10之驅動部周邊之氣體排出至腔室6之外部。 返回到圖1，設置於腔室6之上方之閃光加熱部5於殼體51之內側包括包含複數根(本實施形態中為30根)氙氣閃光燈FL之光源、及以覆蓋該光源之上方之方式設置之反射罩52而構成。又，於閃光加熱部5之殼體51之底部安裝有燈光放射窗53。構成閃光加熱部5之底部之燈光放射窗53係由石英形成之板狀之石英窗。燈光放射窗53亦由與上側腔室窗63相同之合成石英形成。藉由將閃光加熱部5設置於腔室6之上方，使燈光放射窗53與上側腔室窗63相對向。閃光燈FL自腔室6之上方經由燈光放射窗53及上側腔室窗63而對熱處理空間65照射閃光。 複數個閃光燈FL分別為具有長條圓筒形狀之棒狀燈，且以各自之長度方向沿著保持於保持部7之基板W之主面(即沿著水平方向)相互平行之方式呈平面狀排列。由此，藉由閃光燈FL之排列而形成之平面亦為水平面。 圖8係表示閃光燈FL之驅動電路之圖。如圖8所示，將電容器93、線圈94、閃光燈FL、及IGBT(絕緣閘極雙極性電晶體)96串聯連接。又，如圖8所示，控制部3包括脈衝產生器31及波形設定部32，並且連接於輸入部33。作為輸入部33，可採用鍵盤、滑鼠、觸控面板等各種公知之輸入機器。波形設定部32係基於來自輸入部33之輸入內容而設定脈衝信號之波形，脈衝產生器31按照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，於其內部封入氙氣且於其兩端部配設有陽極及陰極；及觸發電極91，附設於該玻璃管92之外周面上。對於電容器93，藉由電源單元95施加特定電壓，充電對應於該施加電壓(充電電壓)之電荷。又，可自觸發電路97對觸發電極91施加高電壓。觸發電路97對觸發電極91施加電壓之時序由控制部3控制。 IGBT96係於閘極部裝入有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor，金屬氧化物半導體場效應電晶體)之雙極性電晶體，且為適於處理大電力之開關元件。自控制部3之脈衝產生器31對IGBT96之閘極施加脈衝信號。當對IGBT96之閘極施加特定值以上之電壓(High(高)電壓)時，IGBT96成為接通狀態，當施加小於特定值之電壓(Low(低)電壓)時，IGBT96成為斷開狀態。以上述方式，包含閃光燈FL之驅動電路藉由IGBT96而接通斷開。藉由IGBT96接通斷開而使閃光燈FL與對應之電容器93之連接斷續。 由於氙氣為電絕緣體，故即便於電容器93已充電之狀態下IGBT96成為接通狀態而對玻璃管92之兩端電極施加高電壓，於通常狀態下玻璃管92內亦不會通電。然而，於觸發電路97對觸發電極91施加高電壓而破壞絕緣之情形時，藉由兩端電極間之放電而使得電流瞬間流入至玻璃管92內，藉由此時之氙原子或分子之激發而發出光。 本實施形態之閃光燈FL放射包含較多紫外線區域之波長成分之閃光。圖9係表示自閃光燈FL放射之閃光之分光分佈之圖。如圖9所示，自本實施形態之閃光燈FL放射之閃光於分光分佈中於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值。又，自閃光燈FL放射之閃光於分光分佈中波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上。如圖9所示之分光分佈可藉由調整對玻璃管92內封入之氙氣之成分或氣體壓力而獲得。此外，玻璃管92亦較佳為由在波長300 nm以下之紫外線區域中具有高透過率之合成石英形成。 又，於本實施形態中，供來自閃光燈FL之閃光透過之燈光放射窗53及上側腔室窗63由合成石英形成。合成石英對波長300 nm以下之紫外線亦具有高透過率。結果，自閃光燈FL出射並照射至腔室6內之基板W之閃光之分光分佈於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值，並且波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上。 又，圖1之反射罩52係以覆蓋所有閃光燈FL之方式設置於複數個閃光燈FL之上方。反射罩52之基本功能係將自複數個閃光燈FL出射之光朝保持部7側反射。反射罩52係由鋁合金板形成，其表面(面向閃光燈FL一側之面)係藉由噴砂處理而實施表面粗化加工。 於設置於腔室6之下方之鹵素加熱部4之內部內置有複數根(本實施形態中為40根)鹵素燈HL。複數個鹵素燈HL接收來自電力供給電路45之電力供給並發光，自腔室6之下方經由下側腔室窗64而對熱處理空間65照射鹵素光。來自電力供給電路45之電力供給由控制部3控制。圖7係表示複數個鹵素燈HL之配置之俯視圖。於本實施形態中，於上下2段各配設有20根鹵素燈HL。各鹵素燈HL為具有長條圓筒形狀之棒狀燈。上段、下段均為20根鹵素燈HL以各自之長度方向沿著保持於保持部7之基板W之主面(即，沿著水平方向)相互平行之方式排列。由此，上段、下段均為藉由鹵素燈HL之排列而形成之平面為水平面。 又，如圖7所示，上段、下段均為相比與保持於保持部7之基板W之中央部對向之區域，與周緣部對向之區域中之鹵素燈HL之配設密度高。即，上下段均為相比燈排列之中央部，周緣部之鹵素燈HL之配設間距短。因此，可對於利用來自鹵素加熱部4之光照射進行加熱時易發生溫度降低之基板W之周緣部照射更多光量。 又，上段由鹵素燈HL構成之燈群與下段由鹵素燈HL構成之燈群以呈格子狀交叉之方式排列。即，以上段各鹵素燈HL之長度方向與下段各鹵素燈HL之長度方向正交之方式配設有共計40根鹵素燈HL。 鹵素燈HL係藉由對配設於玻璃管內部之燈絲通電而使燈絲白熾化並發光之燈絲方式之光源。於玻璃管之內部封入有對氮氣或氬氣等惰性氣體導入微量鹵素元素(碘、溴等)而得之氣體。藉由導入鹵素元素，可一面抑制燈絲折損，一面將燈絲溫度設定為高溫。因此，鹵素燈HL具有以下特性：與普通白熾燈泡相比壽命長且可連續地照射強光。又，鹵素燈HL由於為棒狀燈，故壽命長，藉由將鹵素燈HL沿著水平方向配置而使對上方之基板W之放射效率優異。 又，如圖1所示，熱處理裝置1於鹵素加熱部4及腔室6之側方包括擋閘機構2。擋閘機構2包括擋閘板21及滑動驅動機構22。擋閘板21係對鹵素光不透明之板，例如由鈦(Ti)形成。滑動驅動機構22使擋閘板21沿著水平方向滑動移動，並於鹵素加熱部4與保持部7之間之遮光位置拔插擋閘板21。若滑動驅動機構22使擋閘板21前進，則擋閘板21插入至腔室6與鹵素加熱部4之間之遮光位置(圖1之二點鏈線位置)，下側腔室窗64與複數個鹵素燈HL被阻斷。由此，自複數個鹵素燈HL照向熱處理空間65之保持部7之光被遮蔽。反之，若滑動驅動機構22使擋閘板21後退，則擋閘板21自腔室6與鹵素加熱部4之間之遮光位置退出而使下側腔室窗64之下方打開。 又，控制部3對設置於熱處理裝置1之上述各種動作機構進行控制。作為控制部3之硬體之構成與通常之電腦相同。即，控制部3構成為包括：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)，為進行各種運算處理之電路；ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)，為記憶基本程式之唯讀記憶體；RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)，作為記憶各種資訊之讀寫自如之記憶體；及磁碟，預先記憶有控制用軟體或資料等。藉由控制部3之CPU執行特定之處理程式，而進行熱處理裝置1中之處理。又，如圖8所示，控制部3包括脈衝產生器31及波形設定部32。如上所述，波形設定部32基於來自輸入部33之輸入內容而設定脈衝信號之波形，脈衝產生器31按照該波形而對IGBT96之閘極輸出脈衝信號。進而，控制部3係藉由控制對腔室6供氣排氣之各閥門之開啟及關閉而進行腔室6內之氛圍調整，並且藉由控制電力供給電路45而控制鹵素燈HL之發光。 除上述之構成以外，熱處理裝置1進而包括各種冷卻用構造，以防止於基板W之熱處理時由鹵素燈HL及閃光燈FL產生之熱能引起之鹵素加熱部4、閃光加熱部5及腔室6之溫度過度上升。例如，於腔室6之壁體設置有水冷管(圖示省略)。又，鹵素加熱部4及閃光加熱部5係設為於內部形成氣流而進行排熱之空氣冷卻構造。又，對上側腔室窗63與燈光放射窗53之間隙亦供給空氣，而將閃光加熱部5及上側腔室窗63冷卻。 然後，說明對基板W之處理順序。圖10係表示於基板W形成閘極之處理順序之流程圖。圖10之步驟S14～步驟S18係藉由熱處理裝置1而執行之處理。又，圖11係表示於基板W之基材101上隔著界面層膜102而成膜有高介電常數閘極絕緣膜103之堆疊構造之圖。以下，一面適當參照圖11，一面對基板W之處理順序進行說明。 首先，作為形成閘極之準備，進行基板W之預處理(步驟S11)。該預處理係使用洗淨液之基板W表面之洗淨處理。洗淨液包含SC1液(氨水、雙氧水、水之混合液)、SC2液(鹽酸、雙氧水、水之混合液)、DHF液(稀氫氟酸)等藥液及純水。將這種洗淨液供給至基板W之表面而進行洗淨處理。此外，洗淨處理之方式既可為對複數個基板W一併進行洗淨處理之批量式洗淨，亦可為將基板W逐一進行處理之單片式洗淨。 然後，於基板W之矽基材101上形成界面層膜102(步驟S12)。當基材101為矽時，典型而言界面層膜102為SiO2 。作為界面層膜102之形成方法，可採用例如熱氧化法等公知之各種方法。 而且，於界面層膜102上形成高介電常數閘極絕緣膜103(步驟S13)。作為高介電常數閘極絕緣膜103，可使用例如HfO2 、ZrO2 、Al2 O3 、La2 O3 等(本實施形態中為HfO2 )。高介電常數閘極絕緣膜103係藉由利用例如ALD(Atomic Layer Deposition，原子層堆積)使高介電常數材料堆積於界面層膜102上而成膜。堆積於界面層膜102上之高介電常數閘極絕緣膜103之膜厚為數nm，但該氧化矽膜換算膜厚(EOT：Equivalent oxide thickness)為1 nm左右。高介電常數閘極絕緣膜103之形成方法並不限定於ALD，可採用例如MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機物化學氣相堆積)等公知之方法。無論哪種方法，於堆積之狀態下未受到特別處理之高介電常數閘極絕緣膜103中存在複數個點缺陷等缺陷。此外，於圖11所示之構造中，於高介電常數閘極絕緣膜103之兩側方形成有SiN之側壁104，但該側壁104例如於閘極最終處理中先於高介電常數閘極絕緣膜103而形成。 以上述方式利用熱處理裝置1對於矽基材101上隔著界面層膜102而成膜有高介電常數閘極絕緣膜103之基板W進行熱處理。以下，對熱處理裝置1之動作順序進行說明。熱處理裝置1中之動作順序係藉由控制部3控制熱處理裝置1之各動作機構而進行。 首先，將於界面層膜102上形成有高介電常數閘極絕緣膜103之基板W搬入至熱處理裝置1之腔室6(步驟S14)。於搬入基板W時，將閘極閥門85打開而使搬送開口部66打開，利用裝置外部之搬送機械手經由搬送開口部66將形成有高介電常數閘極絕緣膜103之基板W搬入至腔室6內之熱處理空間65。此時，亦可為將閥門183打開而對腔室6內持續供給氮氣，由此，使氮氣氣流自搬送開口部66流出，將裝置外部之氣體向腔室6內之流入抑制為最小限度。由搬送機械手搬入之基板W進出直至保持部7之正上方位置為止並停止。然後，移載機構10之一對移載臂11自退避位置水平移動至移載動作位置並上升，由此，頂起銷12通過貫通孔79並自基座74之上表面突出而接收基板W。 將基板W載置於頂起銷12之後，搬送機械手自熱處理空間65退出，利用閘極閥門85而將搬送開口部66閉合。然後，一對移載臂11下降，由此，基板W被從移載機構10交接到保持部7之基座74並保持為水平姿勢。基板W係以形成有高介電常數閘極絕緣膜103之表面為上表面而保持於基座74。又，基板W於基座74之上表面保持於5個導銷76之內側。下降至基座74之下方為止之一對移載臂11藉由水平移動機構13而退避到退避位置、即凹部62之內側。 將基板W收容到腔室6之後，於腔室6內形成氨氣氛圍(步驟S15)。具體而言，藉由將閥門89打開而自熱處理空間65進行排氣，並且藉由將閥門183及閥門187打開，而自氣體供給孔81對熱處理空間65供給氨氣與作為稀釋氣體之氮氣之混合氣體。結果，於腔室6內於保持於保持部7之基板W之周邊形成氨氣氛圍。氨氣氛圍中之氨氣之濃度(即，氨氣與氮氣之混合比)係由流量調整閥181及流量調整閥186規定。於本實施形態中，以氨氣氛圍中之氨氣之濃度成為約2.5 vol.%之方式，利用流量調整閥186及流量調整閥181調整氨氣及氮氣之流量。此外，氨氣氛圍中之氨氣之濃度只要為10 vol.%以下便可。 又，於腔室6內形成氨氣氛圍，並且鹵素加熱部4之40根鹵素燈HL一齊點亮而開始基板W之預加熱(輔助加熱)(步驟S16)。自鹵素燈HL出射之鹵素光透過由石英形成之下側腔室窗64及基座74而自基板W之背面照射。基板W之背面係指與形成有高介電常數閘極絕緣膜103之表面為相反側之主面。藉由接收來自鹵素燈HL之光照射，基板W之溫度上升。此外，移載機構10之移載臂11退避至凹部62之內側，故不會成為利用鹵素燈HL之加熱之妨礙。 於利用鹵素燈HL進行預加熱時，利用接觸式溫度計130測定基板W之溫度。即，內置熱電偶之接觸式溫度計130經由切口部77而與保持於基座74之基板W之下表面接觸並測定升溫中之基板溫度。所測定出之基板W之溫度傳遞到控制部3。控制部3一面監控藉由來自鹵素燈HL之光照射而升溫之基板W之溫度是否達到特定之預加熱溫度T1，一面控制鹵素燈HL之輸出。即，控制部3係基於接觸式溫度計130之測定值，以基板W之溫度成為預加熱溫度T1之方式反饋控制電力供給電路45並調整鹵素燈HL之強度。預加熱溫度T1為300℃以上且600℃以下，於本實施形態中為450℃。此外，於藉由來自鹵素燈HL之光照射使基板W升溫時，不進行利用放射溫度計120之溫度測定。此係因為，自鹵素燈HL照射之鹵素光以環境光之形式入射至放射溫度計120，而無法進行正確之溫度測定。 於基板W之溫度達到預加熱溫度T1之後，控制部3使基板W暫時維持該預加熱溫度T1。具體而言，於利用接觸式溫度計130所測定之基板W之溫度達到預加熱溫度T1之時間點，控制部3控制電力供給電路45並調整鹵素燈HL之強度，使基板W之溫度維持於大致預加熱溫度T1。 藉由進行這種利用鹵素燈HL之預加熱，而使包含高介電常數閘極絕緣膜103及界面層膜102之基板W整體均勻地升溫至預加熱溫度T1。於利用鹵素燈HL之預加熱階段，有更容易產生散熱之基板W之周緣部之溫度較中央部降低之傾向，但關於鹵素加熱部4中之鹵素燈HL之配設密度，相比與基板W之中央部對向之區域，與周緣部對向之區域更高。因此，照射至容易產生散熱之基板W之周緣部之光量變多，從而可使預加熱階段中之基板W之面內溫度分佈均勻。進而，安裝於腔室側部61之反射環69之內周面成為鏡面，故藉由該反射環69之內周面朝基板W之周緣部反射之光量變多，從而可使預加熱階段中之基板W之面內溫度分佈更均勻。 然後，於基板W之溫度達到預加熱溫度T1並經過特定時間之時間點，藉由自閃光燈FL照射閃光而執行閃光加熱處理(步驟S17)。於閃光燈FL進行閃光照射時，預先利用電源單元95對電容器93蓄積電荷。然後，於電容器93蓄積著電荷之狀態下，從控制部3之脈衝產生器31對IGBT96輸出脈衝信號並對IGBT96進行接通斷開驅動。 脈衝信號之波形可藉由如下方式規定：自輸入部33輸入以脈衝寬度之時間(接通時間)與脈衝間隔之時間(斷開時間)為參數而依序設定之方案。當操作員將這種方案從輸入部33輸入至控制部3時，控制部3之波形設定部32按照該方案而設定重複接通斷開之脈衝波形。然後，脈衝產生器31按照利用波形設定部32所設定之脈衝波形而輸出脈衝信號。結果，對IGBT96之閘極施加所設定之波形之脈衝信號，而控制IGBT96之接通斷開驅動。具體而言，於對IGBT96之閘極輸入之脈衝信號接通時，IGBT96成為接通狀態，於脈衝信號斷開時，IGBT96成為斷開狀態。 又，與從脈衝產生器31輸出之脈衝信號接通之時序同步地，控制部3控制觸發電路97並對觸發電極91施加高電壓(觸發電壓)。於電容器93蓄積有電荷之狀態下，對IGBT96之閘極輸入脈衝信號，且，與該脈衝信號接通之時序同步地對觸發電極91施加高電壓，由此，於脈衝信號接通時，於玻璃管92內之兩端電極間必然流入電流，藉由此時之氙原子或分子之激發而發出光。 以上述方式使閃光燈FL發光，並對保持於保持部7之基板W之表面照射閃光。從本實施形態之閃光燈FL放射之閃光於分光分佈中於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值，並且於分光分佈中波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上(圖9)。又，供來自閃光燈FL之閃光透過之燈光放射窗53及上側腔室窗63係由合成石英形成。因此，對形成有高介電常數閘極絕緣膜103之基板W之表面照射包含比較多紫外線區域之波長成分之閃光。具體而言，對高介電常數閘極絕緣膜103照射於分光分佈中於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值並且於分光分佈中波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上之閃光。 此處，於不使用IGBT96而使閃光燈FL發光之情形時，蓄積於電容器93之電荷於1次發光中被消耗，來自閃光燈FL之輸出波形成為寬度為0.1毫秒至10毫秒左右之單脈衝。與此相對，於本實施形態中，於電路中連接作為開關元件之IGBT96並對IGBT96之閘極輸出脈衝信號，由此，利用IGBT96使自電容器93對閃光燈FL之電荷供給斷續而控制流入至閃光燈FL之電流。結果，可以說閃光燈FL之發光係經斬波控制，將蓄積於電容器93之電荷分割並消耗，於極短之時間內使閃光燈FL重複閃爍。此外，於流經電路之電流值完全成為“0”之前，對IGBT96之閘極施加下一脈衝，電流值再次增加，故於閃光燈FL重複閃爍期間，發光輸出亦並非完全成為“0”。因此，藉由利用IGBT96使對閃光燈FL之電荷供給斷續，而可自如地規定閃光燈FL之發光模式，且可自由地調整發光時間及發光強度。利用IGBT96而調整之閃光燈FL之閃光照射時間為0.2毫秒以上且1秒以下，於本實施形態中設為3毫秒。 藉由自閃光燈FL對於基材101上隔著界面層膜102而成膜有高介電常數閘極絕緣膜103之基板W之表面照射閃光，包含高介電常數閘極絕緣膜103之基板W之表面瞬間升溫至處理溫度T2。藉由閃光照射，基板W之表面達到之最高溫度(峰值溫度)即處理溫度T2為600℃以上且1200℃以下，於本實施形態中為1000℃。若於氨氣氛圍中基板W之表面升溫至處理溫度T2，則可促進高介電常數閘極絕緣膜103之氮化。此外，來自閃光燈FL之照射時間為1秒以下之短時間，故基板W之表面溫度自預加熱溫度T1升溫至處理溫度T2所需之時間亦為小於1秒之極短時間。 圖12係表示藉由閃光加熱處理使高介電常數閘極絕緣膜103氮化之情況之圖。於氨氣氛圍中藉由閃光照射而將高介電常數閘極絕緣膜103加熱至處理溫度T2，由此，氮原子自高介電常數閘極絕緣膜103之表面(與界面層膜102為相反側之被照射閃光之面)滲透而進行氮化。然而，閃光燈FL之閃光照射時間為0.2毫秒以上且1秒以下之極短時間，故藉由閃光加熱並未使整個高介電常數閘極絕緣膜103氮化，氮原子之滲透停止於距離高介電常數閘極絕緣膜103之表面特定深度為止之一部分區域。即，氮化未到達高介電常數閘極絕緣膜103之底層即界面層膜102，結果，得以抑制界面層膜102之氮化。 又，超過HfO2 之高介電常數閘極絕緣膜103之帶隙且具有使電子躍遷所需之能量之光之波長為300 nm以下。即，對於波長300 nm以下之紫外光，高介電常數閘極絕緣膜103表現出高之吸收特性。如本實施形態般，若對高介電常數閘極絕緣膜103照射包含比較多紫外線區域之波長成分之閃光，則閃光被高介電常數閘極絕緣膜103效率佳地吸收，另一方面，閃光不會透過高介電常數閘極絕緣膜103而到達底層之界面層膜102。因此，無需加熱底層之界面層膜102，而僅加熱高介電常數閘極絕緣膜103，便可促進其氮化處理。 又，氨氣對紫外光亦具有高之吸收特性。由此，若於氨氣氛圍中照射包含比較多紫外線區域之波長成分之閃光，則氨分子亦吸收閃光而活化，從而可進一步促進高介電常數閘極絕緣膜103之氮化。 當閃光燈FL之閃光照射結束時，IGBT96成為斷開狀態，閃光燈FL之發光停止，基板W之表面溫度自處理溫度T2急速降溫。又，鹵素燈HL亦熄滅，由此，基板W亦自預加熱溫度T1降溫。於基板W之加熱處理結束後僅將閥門187關閉，將腔室6內置換為氮氣氛圍。又，與鹵素燈HL熄滅同時地，擋閘機構2將擋閘板21插入至鹵素加熱部4與腔室6之間之遮光位置。即便鹵素燈HL熄滅，燈絲或管壁之溫度亦不會立即降低，暫時從高溫之燈絲及管壁持續放射輻射熱，從而妨礙了基板W之降溫。藉由插入擋閘板21，自剛熄滅後之鹵素燈HL放射至熱處理空間65之輻射熱被阻斷，從而可提高基板W之降溫速度。 又，於擋閘板21被插入至遮光位置之時間點開始利用放射溫度計120測定溫度。即，放射溫度計120對自保持於保持部7之基板W之下表面經由基座74之開口部78放射之紅外光之強度進行測定，從而對降溫中之基板W之溫度進行測定。所測定之基板W之溫度被傳遞至控制部3。 自剛熄滅後之高溫之鹵素燈HL持續放射少許放射光，但放射溫度計120係於擋閘板21插入至遮光位置時進行基板W之溫度測定，因此，自鹵素燈HL朝腔室6內之熱處理空間65之放射光被遮蔽。因此，放射溫度計120不會受到環境光之影響，而可正確地測定保持於基座74之基板W之溫度。又，放射溫度計120之測定波長區域不包含紅外線區域中之氨氣之吸收波長區域，故可防止基板W之溫度測定被殘留於腔室6內之氨氣所妨礙。 控制部3監控由放射溫度計120所測定之基板W之溫度是否降溫至特定溫度。而且，於基板W之溫度降溫至特定以下之後，移載機構10之一對移載臂11再次自退避位置水平移動至移載動作位置並上升，由此，頂起銷12自基座74之上表面突出並自基座74接收熱處理後之基板W。然後，將利用閘極閥門85閉合之搬送開口部66打開，藉由裝置外部之搬送機械手搬出載置於頂起銷12上之基板W(步驟S18)，從而熱處理裝置1中之基板W之加熱處理結束。 熱處理裝置1中之處理結束後，金屬閘極堆積於經氮化之高介電常數閘極絕緣膜103上(步驟S19)。用於金屬閘極電極之材料可使用例如鈦(Ti)或鈦之氮化物(TiN)。 於本實施形態中，於氨氣氛圍中自閃光燈FL以0.2毫秒以上且1秒以下之照射時間對基板W之表面照射閃光，上述基板W係於基材101上隔著界面層膜102而成膜有高介電常數閘極絕緣膜103而得，由此，於氨氣氛圍中將高介電常數閘極絕緣膜103加熱至處理溫度T2而進行高介電常數閘極絕緣膜103之氮化處理。藉由將高介電常數閘極絕緣膜103氮化，而使堆積後存在於高介電常數閘極絕緣膜103中之缺陷減少，從而可抑制由這種缺陷所引起之漏電流。 又，閃光燈FL之閃光照射時間為0.2毫秒以上且1秒以下之極短時間，故不會連形成於高介電常數閘極絕緣膜103之底層之界面層膜102亦被氮化。由此，可防止因界面層膜102氮化所引起之載子移動率降低且亦可防止氧化矽膜換算膜厚(EOT)增大。 高介電常數閘極絕緣膜103之氮化需要於氨氣氛圍中將高介電常數閘極絕緣膜103加熱至高溫，但於先前藉由RTP(rapid thermal process，快速熱處理)等加熱高介電常數閘極絕緣膜103之情形時，會於數秒左右升溫至高溫。如此一來，會產生如下問題：連高介電常數閘極絕緣膜103之底層之界面層膜102亦被氮化而劣化，載子移動率大幅度降低，氧化矽膜換算膜厚增大。 於本實施形態中，藉由於氨氣氛圍中利用閃光照射極短時間地加熱高介電常數閘極絕緣膜103，可一面抑制界面層膜102之氮化，一面促進高介電常數閘極絕緣膜103之氮化。上述內容換句話而言意指若為利用閃光照射之高介電常數閘極絕緣膜103之極短時間加熱，則可將高介電常數閘極絕緣膜103加熱至可進行氮化處理之高溫。 又，就自先前之閃光燈放射之閃光之分光分佈而言，可見光區域之光為主要成分，相對於氨氣未被吸收地透過。由此，亦有先前之閃光燈無法使氨氣活化而難以進行高介電常數閘極絕緣膜之氮化之擔憂。 自本實施形態之閃光燈FL放射之閃光於分光分佈中於波長200 nm～300 nm之範圍內具有峰值，並且於分光分佈中波長300 nm相對於波長500 nm之相對強度為20%以上。高介電常數閘極絕緣膜103及氛圍中之氨氣對紫外光具有高之吸收特性。因此，藉由照射包含比較多紫外線區域之波長成分之閃光，高介電常數閘極絕緣膜103及氨分子效率佳地吸收閃光而活化，結果，可確實地促進高介電常數閘極絕緣膜103之氮化處理。 以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明可於不脫離其主旨之範圍內，進行除上述內容以外之各種變更。例如，於上述實施形態中，於常壓之腔室6內形成有氨氣氛圍，但亦可代替此，而使腔室6內一面維持小於大氣壓之減壓，一面形成氨氣氛圍。若平均自由步驟於大於常壓之減壓下之腔室6內形成氨氣氛圍並進行閃光加熱處理，則可確實地促進高介電常數閘極絕緣膜103之氮化處理。 又，除於氨氣氛圍中利用閃光加熱進行氮化處理以外，亦可藉由與該處理不同之熱處理消除高介電常數閘極絕緣膜103中之缺陷。圖13及圖14係表示於基板W形成閘極之處理順序之另一例之流程圖。於圖13所示之例子中，於形成高介電常數閘極絕緣膜103之後，且於利用熱處理裝置1進行閃光加熱處理之間，進行堆積後退火處理(步驟S24)。該處理既可藉由使用鹵素燈之RTP(rapid thermal process)進行，亦可藉由使用閃光燈之閃光加熱進行。當藉由閃光加熱進行步驟S24之堆積後退火處理時，亦可於本實施形態之熱處理裝置1中將腔室6內設為氮氣氛圍而執行。藉由進行堆積後退火處理，堆積後存在於高介電常數閘極絕緣膜103中之缺陷減少，從而可與氮化處理之效果一併抑制由這種缺陷引起之漏電流。此外，圖13之步驟S21、S22、S23、S26分別與圖10之步驟S11、S12、S13、S19相同，圖13之步驟S25與圖10之步驟S14～S18之處理相同。 又，於圖14所示之例子中，於利用熱處理裝置1之閃光加熱處理後，進行氮化後退火處理(步驟S35)。該處理亦係既可藉由使用鹵素燈之RTP進行，亦可藉由使用閃光燈之閃光加熱進行。當藉由閃光加熱進行步驟S35之氮化後退火處理時，亦可於本實施形態之熱處理裝置1中將腔室6內設為氮氣氛圍而執行。藉由進行氮化後退火處理，堆積後存在於高介電常數閘極絕緣膜103中之缺陷減少，從而可與氮化處理之效果一併抑制由這種缺陷所引起之漏電流。此外，圖14之步驟S31、S32、S33、S36分別與圖10之步驟S11、S12、S13、S19相同，圖14之步驟S34與圖10之步驟S14～S18之處理相同。 又，藉由閃光加熱以極短時間進行氮化後退火處理，由此可抑制高介電常數閘極絕緣膜103中之氮原子之界面擴散。進而，當於氫氛圍中藉由閃光加熱進行氮化後退火處理時，可減小界面能級。 然而，只要如上述實施形態般，藉由熱處理裝置1之1次閃光加熱處理，同時進行高介電常數閘極絕緣膜103之氮化處理與缺陷消除，便可較圖13、14所示之例子更簡化處理步驟，且亦可提高產出量。 又，亦可按照如圖15所示之處理順序。圖15之步驟S41、S42、S43分別與圖10之步驟S11、S12、S13相同。於圖15所示之例子中，於界面層膜102上形成高介電常數閘極絕緣膜103之後，進而於上述高介電常數閘極絕緣膜103上較薄地堆積金屬閘極(步驟S44)。然後，以於高介電常數閘極絕緣膜103上堆積著薄金屬閘極之狀態，利用熱處理裝置1於氨氣氛圍中進行閃光加熱處理(步驟S45)。由此，不僅可減少高介電常數閘極絕緣膜103之缺陷並提高其特性，亦可減少所堆積之金屬閘極中之缺陷並提高其特性。之後，進而於薄金屬閘極上堆積金屬閘極(步驟S46)。 又，於上述實施形態中，對腔室6內供給氨氣與氮氣之混合氣體，但並不限定於此，作為與氨氣混合之稀釋氣體，可使用氫氣(H2 )、氬氣(Ar)、氦氣(He)、氙氣(Xe)等。可將該些氣體中之任一種與氨氣之混合氣體供給至熱處理空間65而於腔室6內形成氨氣氛圍。尤其，氦氣奪取熱之能力高且亦被用作冷卻氣體，若使用氨氣與氦氣之混合氣體，則可提高閃光加熱處理後之基板W之冷卻速度。 又，基材101之材質並不限定於矽，亦可為鍺(Ge)或矽鍺。於採用除矽以外之材質作為基材101之材質之情形時，有時於界面層膜102亦使用除二氧化矽以外之材質。 又，於上述實施形態中，利用IGBT96控制閃光燈FL之發光，但IGBT96並不一定為必需之要素。即便不使用IGBT96，亦可藉由向電容器93施加之電壓或線圈94之電感而調整閃光燈FL之照射條件。
1‧‧‧熱處理裝置2‧‧‧擋閘機構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‧‧‧頂起銷13‧‧‧水平移動機構14‧‧‧升降機構21‧‧‧擋閘板22‧‧‧滑動驅動機構31‧‧‧脈衝產生器32‧‧‧波形設定部33‧‧‧輸入部45‧‧‧電力供給電路51‧‧‧殼體52‧‧‧反射罩53‧‧‧燈光放射窗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‧‧‧搬送開口部68‧‧‧上側反射環69‧‧‧下側反射環71‧‧‧基台環72‧‧‧連結部74‧‧‧基座76‧‧‧導銷77‧‧‧切口部78‧‧‧開口部79‧‧‧貫通孔81‧‧‧氣體供給孔82‧‧‧緩衝空間83‧‧‧氣體供給管85‧‧‧閘極閥門86‧‧‧氣體排出孔87‧‧‧緩衝空間88‧‧‧氣體排出管89‧‧‧閥門91‧‧‧觸發電極92‧‧‧玻璃管93‧‧‧電容器94‧‧‧線圈95‧‧‧電源單元96‧‧‧IGBT97‧‧‧觸發電路101‧‧‧基材102‧‧‧界面層膜103‧‧‧高介電常數閘極絕緣膜104‧‧‧側壁120‧‧‧放射溫度計130‧‧‧接觸式溫度計180‧‧‧氨氣供給機構181‧‧‧流量調整閥183‧‧‧閥門185‧‧‧氮氣供給源186‧‧‧流量調整閥187‧‧‧閥門189‧‧‧氨氣供給源190‧‧‧排出部191‧‧‧氣體排出管192‧‧‧閥門FL‧‧‧閃光燈HL‧‧‧鹵素燈W‧‧‧基板
圖1係表示本發明之熱處理裝置之構成之縱剖視圖。 圖2係表示保持部之整體外觀之立體圖。 圖3係自上表面觀察保持部而得之俯視圖。 圖4係自側方觀察保持部而得之側視圖。 圖5係移載機構之俯視圖。 圖6係移載機構之側視圖。 圖7係表示複數個鹵素燈之配置之俯視圖。 圖8係表示閃光燈之驅動電路之圖。 圖9係表示自閃光燈放射之閃光之分光分佈之圖。 圖10係表示於基板形成閘極之處理順序之流程圖。 圖11係表示於基板之基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數閘極絕緣膜之堆疊構造之圖。 圖12係表示藉由閃光加熱處理而使高介電常數閘極絕緣膜氮化之情況之圖。 圖13係表示於基板形成閘極之處理順序之另一例之流程圖。 圖14係表示於基板形成閘極之處理順序之另一例之流程圖。 圖15係表示於基板形成閘極之處理順序之另一例之流程圖。
1‧‧‧熱處理裝置
2‧‧‧擋閘機構
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
21‧‧‧擋閘板
22‧‧‧滑動驅動機構
45‧‧‧電力供給電路
51‧‧‧殼體
52‧‧‧反射罩
53‧‧‧燈光放射窗
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‧‧‧搬送開口部
68‧‧‧上側反射環
69‧‧‧下側反射環
74‧‧‧基座
81‧‧‧氣體供給孔
82‧‧‧緩衝空間
83‧‧‧氣體供給管
85‧‧‧閘極閥門
86‧‧‧氣體排出孔
87‧‧‧緩衝空間
88‧‧‧氣體排出管
89‧‧‧閥門
180‧‧‧氨氣供給機構
181‧‧‧流量調整閥
183‧‧‧閥門
185‧‧‧氮氣供給源
186‧‧‧流量調整閥
187‧‧‧閥門
189‧‧‧氨氣供給源
190‧‧‧排出部
191‧‧‧氣體排出管
192‧‧‧閥門
FL‧‧‧閃光燈
HL‧‧‧鹵素燈
W‧‧‧基板

Claims (10)

  1. 一種熱處理方法，其特徵在於：將於基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數膜之基板加熱，且包括：收容步驟，其將上述基板收容於腔室內；氛圍形成步驟，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光照射步驟，其藉由對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜，使上述高介電常數膜氮化；其中於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中於波長200nm~300nm之範圍內具有峰值之閃光。
  2. 一種熱處理方法，其特徵在於：將於基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數膜之基板加熱，且包括：收容步驟，其將上述基板收容於腔室內；氛圍形成步驟，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光照射步驟，其藉由對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜，使上述高介電常數膜氮化；其中於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上之閃光。
  3. 一種熱處理方法，其特徵在於：將於基材上隔著界面層膜而成 膜有高介電常數膜之基板加熱，且包括：收容步驟，其將上述基板收容於腔室內；氛圍形成步驟，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光照射步驟，其藉由對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜，使上述高介電常數膜氮化；其中於執行上述閃光照射步驟之前，進行上述高介電常數膜之堆積後退火處理。
  4. 一種熱處理方法，其特徵在於：將於基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數膜之基板加熱，且包括：收容步驟，其將上述基板收容於腔室內；氛圍形成步驟，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光照射步驟，其藉由對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜，使上述高介電常數膜氮化；其中於執行上述閃光照射步驟之後，進行上述高介電常數膜之氮化後退火處理。
  5. 一種閘極形成方法，其特徵在於：於基材上形成閘極，且包括：第1成膜步驟，其於基材上形成界面層膜；第2成膜步驟，其於上述界面層膜上形成高介電常數膜； 第1堆積步驟，其於上述高介電常數膜上堆積第1金屬閘極；閃光照射步驟，其於氨氣氛圍中藉由對上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜及上述第1金屬閘極，使上述高介電常數膜氮化；及第2堆積步驟，其進而於上述第1金屬閘極上堆積第2金屬閘極。
  6. 如請求項5之閘極形成方法，其中於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中於波長200nm~300nm之範圍內具有峰值之閃光。
  7. 如請求項5之閘極形成方法，其中於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上之閃光。
  8. 一種熱處理方法，其特徵在於：其係將於基材上隔著界面層膜而成膜有高介電常數膜、且進而於上述高介電常數膜上堆積金屬閘極之基板加熱，且包括：收容步驟，其將上述基板收容於腔室內；氛圍形成步驟，其對上述腔室內供給氨氣而形成氨氣氛圍；及閃光照射步驟，其藉由對收容於上述腔室內之上述基板之表面照射閃光而加熱上述高介電常數膜及上述金屬閘極，使上述高介電常數膜氮化。
  9. 如請求項8之熱處理方法，其中於上述閃光照射步驟中，照射於 分光分佈中於波長200nm~300nm之範圍內具有峰值之閃光。
  10. 如請求項8之熱處理方法，其中於上述閃光照射步驟中，照射於分光分佈中波長300nm相對於波長500nm之相對強度為20%以上之閃光。
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