(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にマイクロ波放射空間を有するとともに被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えたマイクロ波加熱処理装置であって、
前記処理容器は、上壁、底壁及び互いに接続された４つの側壁を有し、
前記マイクロ波導入装置は、複数のマイクロ波源として、第１ないし第４のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第１ないし第４のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第１ないし第４のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記４つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されていることを特徴とするマイクロ波加熱処理装置。
【請求項２】
前記マイクロ波導入ポートの長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が、４以上であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項３】
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、互いに隣接する２つのマイクロ波導入ポートの長辺の方向と平行な中心軸が互いに直交するように、かつ、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポートの前記中心軸が同一直線上に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項４】
前記マイクロ波放射空間は、前記上壁と、前記４つの側壁と、前記上壁と前記底壁との間に設けられた仕切り部と、によって画定されており、
前記仕切り部に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記被処理体の高さを基準位置として、該基準位置よりも上方位置と下方位置を含む斜面を有し、かつ前記被処理体を囲むように設けられていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項６】
前記マイクロ波導入装置は、
マイクロ波を前記処理容器へ向けて伝送する導波管と、
前記処理容器の上壁の外側に装着され、複数の金属製のブロック体によって構成されたアダプター部材と、
を備え、
前記アダプター部材は、内部にマイクロ波を伝送する略Ｓ字形をした導波路を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項７】
前記導波路は、その一端側が前記導波管に接続され、他端側が前記マイクロ波導入ポートに接続されることによって、前記導波管と前記マイクロ波導入ポートの一部もしくは全部が互いに上下に重ならない位置で接続していることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項８】
内部にマイクロ波放射空間を有するとともに被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えたマイクロ波加熱処理装置を用いて、前記被処理体を加熱処理する処理方法であって、
前記処理容器は、上壁、底壁及び互いに接続された４つの側壁を有し、
前記マイクロ波導入装置は、複数のマイクロ波源として、第１ないし第４のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第１ないし第４のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第１ないし第４のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記４つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている、ことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を処理容器に導入して所定の処理を行うマイクロ波加熱処理装置およびこのマイクロ波加熱処理装置を用いて被処理体を加熱処理する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩデバイスやメモリデバイスの微細化が進むに伴い、トランジスタ作製工程における拡散層の深さが浅くなっている。従来、拡散層に注入されるドーピング原子の活性化は、ランプヒーターを用いるＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）と呼ばれる急速加熱処理により行われてきた。しかし、ＲＴＡ処理では、ドーピング原子の拡散が進むため、拡散層の深さが許容範囲を超えて深くなってしまい、微細設計の障害となるという問題が生じていた。拡散層の深さのコントロールが不完全であると、リーク電流の発生などデバイスの電気的特性を低下させてしまう要因となる。
【０００３】
近年、半導体ウエハに対して熱処理を施す装置として、マイクロ波を使用する装置が提案されている。マイクロ波加熱でドーピング原子の活性化を行う場合、マイクロ波がドーピング原子に直接作用することから、余剰加熱が起こらず、拡散層の拡がりを抑制できるという利点がある。
【０００４】
マイクロ波を利用した加熱装置として、例えば、特許文献１には、矩形導波管から正四角錐ホーンにマイクロ波を導入して試料を加熱するマイクロ波加熱装置が提案されている。この特許文献１では、矩形導波管と正四角錐ホーンとの角度を軸心方向に４５度回転させて配置することにより、ＴＥ１０モードの直交２偏波のマイクロ波を同位相で試料に照射できるとされている。
【０００５】
また、特許文献２には、被加熱物を曲げ加工するための加熱装置として、加熱室内を導入マイクロ波の自由空間波長のλ／２〜λの寸法の正方形断面に設定したマイクロ波加熱装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２６８０８６号公報
【特許文献２】実開平６−１７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、マイクロ波加熱によってドーピング原子の活性化を行う場合、ある程度大きな電力を供給する必要がある。そのためには、複数のマイクロ波導入ポートを設けて処理容器内にマイクロ波を導入する方法が効率的である。ところが、複数のマイクロ波導入ポートを設けた場合、一つのマイクロ波導入ポートから導入されたマイクロ波が、他のマイクロ波導入ポートへ進入することによって、電力の利用効率及び加熱効率が低下してしまう、という問題があった。
【０００８】
また、マイクロ波加熱の場合、マイクロ波導入ポートの直下に位置する半導体ウエハにマイクロ波が直接的に照射されると、半導体ウエハの面内で局所的な加熱ムラが生じてしまう、という問題もあった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電力の利用効率及び加熱効率に優れ、被処理体に対して均一な処理を行うことを可能にするマイクロ波加熱処理装置および処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマイクロ波加熱処理装置は、内部にマイクロ波放射空間を有するとともに被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えている。
【００１１】
また、本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記処理容器は、上壁、底壁及び互いに接続された４つの側壁を有し、
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第１ないし第４のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第１ないし第４のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第１ないし第４のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記４つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている。
【００１２】
また、本発明のマイクロ波加熱処理装置は、前記マイクロ波導入ポートの長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が、４以上であってもよい。
【００１３】
また、本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、互いに隣接する２つのマイクロ波導入ポートの長辺の方向と平行な中心軸が互いに直交するように、かつ、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポートの前記中心軸が同一直線上に重ならないように配置されていてもよい。
【００１４】
また、本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記マイクロ波放射空間は、前記上壁と、前記４つの側壁と、前記上壁と前記底壁との間に設けられた仕切り部と、によって画定されており、
前記仕切り部に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が設けられていてもよい。
【００１５】
また、本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記傾斜部は、前記被処理体の高さを基準位置として、該基準位置よりも上方位置と下方位置を含む斜面を有し、かつ前記被処理体を囲むように設けられていてもよい。
【００１６】
本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記マイクロ波導入装置は、マイクロ波を前記処理容器へ向けて伝送する導波管と、前記処理容器の上壁の外側に装着され、複数の金属製のブロック体によって構成されたアダプター部材と、を備えていてもよい。そして、本発明の前記マイクロ波導入装置において、前記アダプター部材は、内部にマイクロ波を伝送する略Ｓ字形をした導波路を有していてもよい。この場合、前記導波路は、その一端側が前記導波管に接続され、他端側が前記マイクロ波導入ポートに接続されることによって、前記導波管と前記マイクロ波導入ポートの一部もしくは全部が互いに上下に重ならない位置で接続していてもよい。
【００１７】
本発明の処理方法は、内部にマイクロ波放射空間を有するとともに被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えたマイクロ波加熱処理装置を用いて、前記被処理体を加熱処理する。
【００１８】
本発明の処理方法において、前記処理容器は、上壁、底壁及び互いに接続された４つの側壁を有し、
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第１ないし第４のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第１ないし第４のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第１ないし第４のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記４つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のマイクロ波加熱処理装置および処理方法では、処理容器内に放射されたマイクロ波の損失が低減され、電力の利用効率及び加熱効率に優れている。また、本発明によれば、被処理体に対して均一な加熱処理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波導入装置の高電圧電源部の概略の構成を示す説明図である。
【図３】図１に示した処理容器の天井部の下面を示す平面図である。
【図４】マイクロ波導入ポートを拡大して示す説明図である。
【図５】図１に示した制御部の構成を示す説明図である。
【図６Ａ】マイクロ波導入ポートから放射されるマイクロ波の電磁界ベクトルを模式的に示す説明図である。
【図６Ｂ】マイクロ波導入ポートから放射されるマイクロ波の電磁界ベクトルを模式的に示す他の説明図である。
【図７Ａ】マイクロ波導入ポートから放射されるマイクロ波の電磁界ベクトルを模式的に示す別の説明図である。
【図７Ｂ】マイクロ波導入ポートから放射されるマイクロ波の電磁界ベクトルを模式的に示すさらに別の説明図である。
【図８Ａ】長辺と短辺との比が６であるマイクロ波導入ポートによるマイクロ波放射指向性のシミュレーション結果を示す図面である。
【図８Ｂ】長辺と短辺との比が２未満であるマイクロ波導入ポートによるマイクロ波放射指向性のシミュレーション結果を示す図面である。
【図９Ａ】比較例のマイクロ波導入ポートの配置による電力吸収効率のシミュレーション結果を示す図面である。
【図９Ｂ】別の比較例のマイクロ波導入ポートの配置による電力吸収効率のシミュレーション結果を示す図面である。
【図９Ｃ】本実施の形態のマイクロ波導入ポートの配置による電力吸収効率のシミュレーション結果を示す図面である。
【図９Ｄ】角部の丸め加工に関するシミュレーションに用いたマイクロ波加熱処理装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図９Ｅ】角部の丸め加工に関するシミュレーション結果を示す図面である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態において、傾斜部によって反射されるマイクロ波の電磁界ベクトルを模式的に示す説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【図１３】天井部にマイクロ波導入アダプターを装着した状態を示す説明図である。
【図１４】マイクロ波導入アダプターに形成された溝の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１は、連続する複数の動作を伴って、例えば半導体デバイス製造用の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す。）Ｗに対して、マイクロ波を照射してアニール処理を施す装置である。
【００２２】
マイクロ波加熱処理装置１は、被処理体であるウエハＷを収容する処理容器２と、処理容器２内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置３と、処理容器２内においてウエハＷを支持する支持装置４と、処理容器２内にガスを供給するガス供給機構５と、処理容器２内を減圧排気する排気装置６と、これらマイクロ波加熱処理装置１の各構成部を制御する制御部８とを備えている。
【００２３】
＜処理容器＞
処理容器２は、金属材料によって形成されている。処理容器２を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が用いられる。マイクロ波導入装置３は、処理容器２の上部に設けられ、処理容器２内に電磁波（マイクロ波）を導入するマイクロ波導入手段として機能する。マイクロ波導入装置３の構成については、後で詳しく説明する。
【００２４】
処理容器２は、上壁としての板状の天井部１１および底壁としての底部１３と、天井部１１と底部１３とを連結する側壁としての４つの側壁部１２と、天井部１１を上下に貫通するように設けられた複数のマイクロ波導入ポート１０と、側壁部１２に設けられた搬入出口１２ａと、底部１３に設けられた排気口１３ａとを有している。ここで、４つの側壁部１２は、水平断面が直角に接続された角筒状をなしている。従って、処理容器２は、内部が空洞の立方体状をなしている。また、各側壁部１２の内面は、いずれも好ましくは平坦になっており、マイクロ波を反射させる反射面としての機能を有している。なお、処理容器２の加工は削り出しで行われる場合もある。この場合、各側壁部１２同士の合わせ目や側壁部１２と底部１３との合わせ目である角部を直角に加工することは事実上不可能なため、この角部に丸め加工を施してもよい。この丸め加工の寸法は、曲率半径ＲＣを１５〜１６ｍｍの範囲内とすることがマイクロ波導入ポート１０への反射を抑制する上で好ましいことがシミュレーションの結果から分かっている（図９Ｅ参照）。搬入出口１２ａは、処理容器２に隣接する図示しない搬送室との間でウエハＷの搬入出を行うためものである。処理容器２と図示しない搬送室との間には、ゲートバルブＧＶが設けられている。ゲートバルブＧＶは、搬入出口１２ａを開閉する機能を有し、閉状態で処理容器２を気密にシールすると共に、開状態で処理容器２と図示しない搬送室との間でウエハＷの移送を可能にする。
【００２５】
＜支持装置＞
支持装置４は、処理容器２内に配置された板状且つ中空のリフト板１５と、リフト板１５の上面から上方に延びる管状の複数の支持ピン１４と、リフト板１５の下面から底部１３を貫通して処理容器２の外部まで延びる管状のシャフト１６とを有している。シャフト１６は、処理容器２の外部において図示しないアクチュエータに固定されている。
【００２６】
複数の支持ピン１４は、処理容器２内においてウエハＷに当接してウエハＷを支持するためのものである。複数の支持ピン１４は、その上端部がウエハＷの周方向に並ぶように配置されている。また、複数の支持ピン１４、リフト板１５およびシャフト１６は、図示しないアクチュエータによってウエハＷを上下に変位させることができるように構成されている。
【００２７】
また、複数の支持ピン１４、リフト板１５およびシャフト１６は、排気装置６によってウエハＷを複数の支持ピン１４に吸着させることができるように構成されている。具体的には、複数の支持ピン１４およびシャフト１６は、それぞれリフト板１５の内部空間に連通する管状の形状を有している。また、複数の支持ピン１４の上端部には、ウエハＷの裏面を吸引するための吸着孔が形成されている。
【００２８】
複数の支持ピン１４およびリフト板１５は、誘電体材料によって形成されている。複数の支持ピン１４およびリフト板１５を形成する材料としては、例えば、石英、セラミックス等を用いることができる。
【００２９】
＜排気機構＞
マイクロ波加熱処理装置１は、更に、排気口１３ａと排気装置６とを接続する排気管１７と、シャフト１６と排気管１７とを接続する排気管１８と、排気管１７の途中に設けられた圧力調整バルブ１９と、排気管１８の途中に設けられた開閉バルブ２０および圧力計２１とを備えている。排気管１８は、シャフト１６の内部空間に連通するように、シャフト１６に直接または間接的に接続されている。圧力調整バルブ１９は、排気口１３ａと排気管１７，１８の接続点との間に設けられている。
【００３０】
排気装置６は、ドライポンプ等の真空ポンプを有している。排気装置６の真空ポンプを作動させることにより、処理容器２の内部空間が減圧排気される。このとき、開閉バルブ２０を開状態にすることにより、ウエハＷの裏面を吸引して、ウエハＷを複数の支持ピン１４に吸着させて固定することができる。なお、排気装置６としてドライポンプ等の真空ポンプを用いる替わりに、マイクロ波加熱処理装置１が設置される施設に設けられた排気設備を用いることも可能である。
【００３１】
＜ガス導入機構＞
マイクロ波加熱処理装置１は、更に、処理容器２内にガスを供給するガス供給機構５を備えている。ガス供給機構５は、図示しないガス供給源を備えたガス供給装置５ａと、処理容器２内においてウエハＷが配置される予定の位置の下方に配置されたシャワーヘッド部２２と、シャワーヘッド部２２と側壁部１２との間に配置された四角形の枠状をした整流板２３と、シャワーヘッド部２２とガス供給装置５ａとを接続する配管２４と、ガス供給装置５ａに接続され、処理容器２内に処理ガスを導入する複数の配管２５とを備えている。シャワーヘッド部２２及び整流板２３は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料によって形成されている。
【００３２】
シャワーヘッド部２２は、ウエハＷに対して比較的低温の処理が施される場合に、冷却ガスによってウエハＷを冷却するためのものである。シャワーヘッド部２２は、配管２４に連通するガス通路２２ａと、ガス通路２２ａに連通し、ウエハＷに向かって冷却ガスを噴出する複数のガス噴出孔２２ｂとを有している。図１に示した例では、複数のガス噴出孔２２ｂは、シャワーヘッド部２２の上面側に形成されている。なお、シャワーヘッド部２２は、マイクロ波加熱処理装置１における必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもよい。
【００３３】
整流板２３は、整流板２３を上下に貫通するように設けられた複数の整流孔２３ａを有している。整流板２３は、処理容器２内においてウエハＷが配置される予定の領域の雰囲気を整流しながら排気口１３ａに向かって流すためのものである。なお、整流板２３は、マイクロ波加熱処理装置１における必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもよい。
【００３４】
ガス供給装置５ａは、処理ガスまたは冷却ガスとして、例えば、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｏ２、Ｈ２等のガスを供給できるように構成されている。なお、処理容器２内にガスを供給する手段としては、ガス供給装置５ａの代りに、マイクロ波加熱処理装置１の構成には含まれない外部のガス供給装置を使用してもよい。
【００３５】
図示しないが、マイクロ波加熱処理装置１は、更に、配管２４，２５の途中に設けられたマスフローコントローラおよび開閉バルブを備えている。シャワーヘッド部２２および処理容器２内に供給されるガスの種類や、これらのガスの流量等は、マスフローコントローラおよび開閉バルブによって制御される。
【００３６】
＜マイクロ波放射空間＞
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、処理容器２内において、天井部１１、４つの側壁部１２、シャワーヘッド部２２及び整流板２３で区画される空間がマイクロ波放射空間Ｓを形成している。このマイクロ波放射空間Ｓには、天井部１１に設けられた複数のマイクロ波導入ポート１０からマイクロ波が放射される。ここで、シャワーヘッド部２２及び整流板２３は、上述の機能に加え、処理容器２内でマイクロ波放射空間Ｓの下端を規定する仕切り部としての役割を兼ねている。処理容器２の天井部１１、４つの側壁部１２、シャワーヘッド部２２及び整流板２３は、いずれも金属材料によって形成されているため、マイクロ波を反射し、マイクロ波放射空間Ｓ内に散乱させる。
【００３７】
＜温度計測部＞
マイクロ波加熱処理装置１は、更に、ウエハＷの表面温度を測定する複数の放射温度計２６と、複数の放射温度計２６に接続された温度計測部２７とを備えている。なお、図１では、ウエハＷの中央部の表面温度を測定する放射温度計２６を除いて、複数の放射温度計２６の図示を省略している。複数の放射温度計２６は、その上端部がウエハＷの裏面に接近するように、底部１３からウエハＷが配置される予定の位置に向かって延びている。
【００３８】
＜マイクロ波導入装置＞
次に、図１及び図２を参照して、マイクロ波導入装置３の構成について説明する。図２は、マイクロ波導入装置３の高電圧電源部の概略の構成を示す説明図である。
【００３９】
前述のように、マイクロ波導入装置３は、処理容器２の上部に設けられ、処理容器２内に電磁波（マイクロ波）を導入するマイクロ波導入手段として機能する。図１に示したように、マイクロ波導入装置３は、マイクロ波を処理容器２に導入する複数のマイクロ波ユニット３０と、複数のマイクロ波ユニット３０に接続された高電圧電源部４０とを備えている。
【００４０】
（マイクロ波ユニット）
本実施の形態では、複数のマイクロ波ユニット３０の構成は全て同一である。各マイクロ波ユニット３０は、ウエハＷを処理するためのマイクロ波を生成するマグネトロン３１と、マグネトロン３１において生成されたマイクロ波を処理容器２に伝送する導波管３２と、マイクロ波導入ポート１０を塞ぐように天井部１１に固定された透過窓３３とを有している。マグネトロン３１は、本発明におけるマイクロ波源に対応する。
【００４１】
マグネトロン３１は、高電圧電源部４０によって供給される高電圧が印加される陽極および陰極（いずれも図示省略）を有している。また、マグネトロン３１としては、種々の周波数のマイクロ波を発振することができるものを用いることができる。マグネトロン３１によって生成されるマイクロ波は、被処理体の処理毎に最適な周波数を選択し、例えばアニール処理においては、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ等の高い周波数のマイクロ波であることが好ましく、５．８ＧＨｚのマイクロ波であることが特に好ましい。
【００４２】
導波管３２は、断面が矩形且つ角筒状の形状を有し、処理容器２の天井部１１の上面から上方に延びている。マグネトロン３１は、導波管３２の上端部の近傍に接続されている。導波管３２の下端部は、透過窓３３の上面に接している。マグネトロン３１において生成されたマイクロ波は、導波管３２および透過窓３３を介して処理容器２内に導入される。
【００４３】
透過窓３３は、誘電体材料によって形成されている。透過窓３３の材料としては、例えば、石英、セラミックス等を用いることができる。透過窓３３と天井部１１との間は、図示しないシール部材によって気密にシールされている。透過窓３３の下面から支持ピン１４に支持されたウエハＷの表面までの距離（ギャップＧ）は、ウエハＷへマイクロ波が直接放射されることを抑制する観点から、例えば２５ｍｍ以上が好ましく、２５〜５０ｍｍの範囲内がより好ましい。
【００４４】
マイクロ波ユニット３０は、更に、導波管３２の途中に設けられたサーキュレータ３４、検出器３５およびチューナ３６と、サーキュレータ３４に接続されたダミーロード３７とを有している。サーキュレータ３４、検出器３５およびチューナ３６は、導波管３２の上端部側からこの順に設けられている。サーキュレータ３４およびダミーロード３７は、処理容器２からの反射波を分離するアイソレータを構成する。すなわち、サーキュレータ３４は、処理容器２からの反射波をダミーロード３７に導き、ダミーロード３７は、サーキュレータ３４によって導かれた反射波を熱に変換する。
【００４５】
検出器３５は、導波管３２における処理容器２からの反射波を検出するためのものである。検出器３５は、例えばインピーダンスモニタ、具体的には、導波管３２における定在波の電界を検出する定在波モニタによって構成されている。定在波モニタは、例えば、導波管３２の内部空間に突出する３本のピンによって構成することができる。定在波モニタによって定在波の電界の場所、位相および強さを検出することにより、処理容器２からの反射波を検出することができる。また、検出器３５は、進行波と反射波を検出することが可能な方向性結合器によって構成されていてもよい。
【００４６】
チューナ３６は、マグネトロン３１と処理容器２との間のインピーダンスを整合する機能を有している。チューナ３６によるインピーダンス整合は、検出器３５における反射波の検出結果に基づいて行われる。チューナ３６は、例えば、導波管３２の内部空間に出し入れすることができるように設けられた導体板（図示省略）によって構成することができる。この場合、導体板の、導波管３２の内部空間への突出量を制御することにより、反射波の電力量を調整して、マグネトロン３１と処理容器２との間のインピーダンスを調整することができる。
【００４７】
（高電圧電源部）
高電圧電源部４０は、マグネトロン３１に対してマイクロ波を生成するための高電圧を供給する。図２に示したように、高電圧電源部４０は、商用電源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換回路４１と、ＡＣ−ＤＣ変換回路４１に接続されたスイッチング回路４２と、スイッチング回路４２の動作を制御するスイッチングコントローラ４３と、スイッチング回路４２に接続された昇圧トランス４４と、昇圧トランス４４に接続された整流回路４５とを有している。マグネトロン３１は、整流回路４５を介して昇圧トランス４４に接続されている。
【００４８】
ＡＣ−ＤＣ変換回路４１は、商用電源からの交流（例えば、三相２００Ｖの交流）を整流して所定の波形の直流に変換する回路である。スイッチング回路４２は、ＡＣ−ＤＣ変換回路４１によって変換された直流のオン・オフを制御する回路である。スイッチング回路４２では、スイッチングコントローラ４３によってフェーズシフト型のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御またはＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御が行われて、パルス状の電圧波形が生成される。昇圧トランス４４は、スイッチング回路４２から出力された電圧波形を所定の大きさに昇圧するものである。整流回路４５は、昇圧トランス４４によって昇圧された電圧を整流してマグネトロン３１に供給する回路である。
【００４９】
＜マイクロ波導入ポートの配置＞
次に、図１、図３及び図４を参照して、本実施の形態におけるマイクロ波導入ポート１０の配置について詳しく説明する。図３は、図１に示した処理容器２の天井部１１の下面を処理容器２の内部から見た状態を示している。図３では、ウエハＷの大きさと位置を２点鎖線で天井部１１に重ねて示した。符号ＯはウエハＷの中心を表し、かつ、本実施の形態では、天井部１１の中心も表している。従って、符号Ｏを通る２つの線は、天井部１１と側壁部１２の境界となる４つの辺において、対向する辺の中点どうしを結ぶ中央線Ｍを表している。なお、ウエハＷの中心と天井部１１の中心とは必ずしも重ならなくてもよい。また、図３では、説明の便宜上、天井部１１と処理容器２の４つの側壁部１２の内壁面との接合部分に、４つの側壁部１２を区別して符号１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを付し、それらの位置を示している。また、図４は、一つのマイクロ波導入ポート１０を拡大して示す平面図である。
【００５０】
図３に示したように、本実施の形態では、天井部１１において全体として略十字形をなすように、等間隔に配置された４つのマイクロ波導入ポート１０を有している。以下、４つのマイクロ波導入ポート１０を互いに区別して表す場合には、符号１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを付して表す。なお、本実施の形態では、各マイクロ波導入ポート１０にそれぞれマイクロ波ユニット３０が接続されている。つまり、マイクロ波ユニット３０の数は４つである。
【００５１】
マイクロ波導入ポート１０は、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしている。マイクロ波導入ポート１０の長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）は、例えば２以上１００以下であり、４以上であることが好ましく、５〜２０がより好ましい。前記比Ｌ１／Ｌ２を２以上、好ましくは４以上とするのは、マイクロ波導入ポート１０から処理容器２内に放射されるマイクロ波の指向性をマイクロ波導入ポート１０の長辺と垂直な方向（短辺と平行な方向）に強めるためである。この比Ｌ１／Ｌ２が２未満であると、マイクロ波導入ポート１０から処理容器２内に放射されるマイクロ波がマイクロ波導入ポート１０の長辺と平行な方向（短辺と垂直な方向）に向かいやすくなる。また、前記比Ｌ１／Ｌ２が２未満であると、マイクロ波導入ポート１０の直下の方向へもマイクロ波の指向性が強くなるため、ウエハＷに直接マイクロ波が照射され、局所的な加熱が生じやすくなる。一方、前記比Ｌ１／Ｌ２が２０を超えると、マイクロ波導入ポート１０の直下やマイクロ波導入ポート１０の長辺と平行な方向（短辺と垂直な方向）へ向かうマイクロ波の指向性が弱くなりすぎるため、ウエハＷの加熱効率が低下する場合がある。
【００５２】
なお、マイクロ波導入ポート１０の長辺の長さＬ１は、例えば導波管３２の管内波長λｇに対して、Ｌ１＝ｎ×λｇ／２（ここで、ｎは整数を意味する）とすることが好ましく、ｎ＝２がより好ましい。各マイクロ波導入ポート１０の大きさや、前記比Ｌ１／Ｌ２は、マイクロ波導入ポート１０毎に異なっていてもよいが、ウエハＷに対する加熱処理の均一性を高めるとともに制御性をよくする観点から、４つのマイクロ波導入ポート１０のすべてが同じ大きさ及び形状であることが好ましい。
【００５３】
本実施の形態では、４つのマイクロ波導入ポート１０は、そのすべてがウエハＷの直上に重なるように配置されている。ここで、天井部１１において、ウエハＷの径方向における各マイクロ波導入ポート１０の位置は、ウエハＷ上の電界分布を均一化する観点から、例えばウエハＷの中心Ｏを基準に、その径外方向に、ウエハＷの半径の１／５〜３／５までの距離の範囲内に上下に重なるようにすることが好ましい。なお、ウエハＷの面内での均一加熱が実現可能であるならば、必ずしもウエハＷとマイクロ波導入ポート１０との位置が重なる必要はない。
【００５４】
本実施の形態において、４つのマイクロ波導入ポート１０は、それぞれ、その長辺と短辺が、４つの側壁部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの内壁面と平行になるように設けられている。例えば、図３では、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺は、側壁部１２Ｂ，１２Ｄと平行であり、その短辺は、側壁部１２Ａ，１２Ｃと平行である。図３では、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されるマイクロ波について、支配的な指向性を示す電磁界ベクトル１００を実線の矢印で示し、側壁部１２Ｂ，１２Ｄによって反射されたマイクロ波の指向性を示す電磁界ベクトル１０１を破線の矢印で示した。マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されるマイクロ波は、大部分がその長辺に対して垂直な方向（短辺に平行な方向）へ進行し、伝搬していく。また、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されたマイクロ波は、２つの側壁部１２Ｂ及び１２Ｄによってそれぞれ反射される。これら側壁部１２Ｂ及び１２Ｄは、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺に対して平行に設けられているため、生成する反射波の指向性（電磁界ベクトル１０１）は、進行波の指向性（電磁界ベクトル１００）の１８０度逆向きになり、他のマイクロ波導入ポート１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄへ向かう方向へ散乱することは殆どない。このように、比Ｌ１／Ｌ２が例えば２以上である４つのマイクロ波導入ポート１０を、それぞれの長辺と短辺が、４つの側壁部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの内壁面と平行になるように配置することで、マイクロ波導入ポート１０から放射されるマイクロ波及びその反射波の方向を制御できる。
【００５５】
また、本実施の形態では、上記比Ｌ１／Ｌ２が例えば２以上である４つのマイクロ波導入ポート１０は、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置されている。つまり、４つのマイクロ波導入ポート１０は、天井部１１の中心Ｏを基準に回転対称に配置されており、その回転角は９０°である。そして、各マイクロ波導入ポート１０は、それぞれの長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポート１０に重ならないように配置されている。例えば、図３では、マイクロ波導入ポート１０Ａ〜１０Ｄは、全体として十字形をなすように配置されている。つまり、互いに隣接する２つのマイクロ波導入ポート１０は、それらの長辺の方向と平行な中心軸ＡＣが互いに直交するように、９０度ずつ角度をずらして配置されている。そして、マイクロ波導入ポート１０Ａを、その長辺と垂直な方向に平行移動させた場合でも、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポート１０Ｃには重ならない。換言すれば、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺の長さの範囲内において、このマイクロ波導入ポート１０Ａの長辺と平行な２つの側壁部１２Ｂ及び１２Ｄの間には、マイクロ波導入ポート１０Ａと長辺の向きが同方向である他のマイクロ波導入ポート１０（マイクロ波導入ポート１０Ｃ）は配置されていない。このような配置によって、マイクロ波導入ポート１０Ａから、その長辺に対し垂直な方向へ強い指向性を持って放射されるマイクロ波及びその反射波が、他のマイクロ波導入ポート１０に進入することを極力回避できる。すなわち、マイクロ波導入ポート１０Ａと、平行な２つの側壁部１２Ｂ及び１２Ｄとの間に、その長辺の長さの範囲内で、同じ向きの他のマイクロ波導入ポート１０が介在すると、マイクロ波の励起方向が同じであるため、その同じ向きのマイクロ波導入ポート１０にマイクロ波及びその反射波が進入しやすく、電力損失が大きくなる。それに対し、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺の長さの範囲内で、平行な２つの側壁部１２Ｂ及び１２Ｄとの間にマイクロ波導入ポート１０Ａと同じ向きの他のマイクロ波導入ポート１０が存在しなければ、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されたマイクロ波及びその反射波が、他のマイクロ波導入ポート１０へ進入することに伴う電力の損失を抑えることができる。
【００５６】
なお、図３において、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されたマイクロ波、及びその反射波は、マイクロ波導入ポート１０Ａに対して９０度角度を変えて配置された隣接するマイクロ波導入ポート１０Ｂ，１０Ｄとは励起方向が異なるため、マイクロ波導入ポート１０Ｂ，１０Ｄにはほとんど入射しない。従って、マイクロ波導入ポート１０Ａを、その長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、長辺の向きが異なるマイクロ波導入ポート１０Ｂ，１０Ｄに重なる場合があってもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、全体として十字形をなすように配置された４つのマイクロ波導入ポート１０のうち、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポート１０は、それぞれの中心軸ＡＣが同一直線上に重ならないように配置されている。例えば、図３では、マイクロ波導入ポート１０Ａの中心軸ＡＣに対して、マイクロ波導入ポート１０Ａと隣接しないマイクロ波導入ポート１０Ｃの中心軸ＡＣは、方向は同じであっても、互いに重ならないように位置をずらして配置されている。このように、全体として十字形をなすように配置された４つのマイクロ波導入ポート１０のうち、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポート１０を、互いの中心軸ＡＣが重ならないように配置することによって、中心軸ＡＣの方向が同じ２つのマイクロ波導入ポート１０の間で、それぞれの短辺に垂直な方向に放射されたマイクロ波が進入し合い、電力損失が生じることを抑制できる。このような配置の場合、各マイクロ波導入ポート１０の中心軸ＡＣは、中央線Ｍとは重ならなくてもよい。従って、例えば、各マイクロ波導入ポート１０を、中央線Ｍから大きく離れた位置、例えば各マイクロ波導入ポート１０の長辺が側壁部１２に近接するような位置に配置してもよい。しかし、処理容器２内へのマイクロ波の均等な導入を図るという観点から、各マイクロ波導入ポート１０は、前記中央線Ｍに近接して配置することが好ましく、図３に示したように、少なくとも各マイクロ波導入ポート１０の一部が中央線Ｍに重なるように配置することがより好ましい。なお、別の実施形態では、全体として十字形をなすように配置された４つのマイクロ波導入ポート１０のうち、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポート１０の中心軸ＡＣどうしが重なるように配置してもよく、この場合には、中心軸ＡＣと中央線Ｍとが一致してもよい。
【００５８】
以上、マイクロ波導入ポート１０Ａを例に挙げたが、マイクロ波導入ポート１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄについても、それぞれ他のマイクロ波導入ポート１０及び側壁部１２との間で、上記関係が成立するように配置されている。
【００５９】
＜制御部＞
マイクロ波加熱処理装置１の各構成部は、それぞれ制御部８に接続されて、制御部８によって制御される。制御部８は、典型的にはコンピュータである。図５は、図１に示した制御部８の構成を示す説明図である。図５に示した例では、制御部８は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ８１と、このプロセスコントローラ８１に接続されたユーザーインターフェース８２および記憶部８３とを備えている。
【００６０】
プロセスコントローラ８１は、マイクロ波加熱処理装置１において、例えば温度、圧力、ガス流量、マイクロ波出力等のプロセス条件に関係する各構成部（例えば、マイクロ波導入装置３、支持装置４、ガス供給装置５ａ、排気装置６、温度計測部２７等）を統括して制御する制御手段である。
【００６１】
ユーザーインターフェース８２は、工程管理者がマイクロ波加熱処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、マイクロ波加熱処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。
【００６２】
記憶部８３には、マイクロ波加熱処理装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ８１の制御によって実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記録されたレシピ等が保存されている。プロセスコントローラ８１は、ユーザーインターフェース８２からの指示等、必要に応じて、任意の制御プログラムやレシピを記憶部８３から呼び出して実行する。これにより、プロセスコントローラ８１による制御下で、マイクロ波加熱処理装置１の処理容器２内において所望の処理が行われる。
【００６３】
上記の制御プログラムおよびレシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用することができる。また、上記のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用することも可能である。
【００６４】
［処理手順］
次に、ウエハＷに対してアニール処理を施す際のマイクロ波加熱処理装置１における処理の手順について説明する。まず、例えばユーザーインターフェース８２から、マイクロ波加熱処理装置１においてアニール処理を行うように、プロセスコントローラ８１に指令が入力される。次に、プロセスコントローラ８１は、この指令を受けて、記憶部８３またはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存されたレシピを読み出す。次に、レシピに基づく条件によってアニール処理が実行されるように、プロセスコントローラ８１からマイクロ波加熱処理装置１の各エンドデバイス（例えば、マイクロ波導入装置３、支持装置４、ガス供給装置５ａ、排気装置６等）に制御信号が送出される。
【００６５】
次に、ゲートバルブＧＶが開状態にされて、図示しない搬送装置によって、ウエハＷが、ゲートバルブＧＶおよび搬入出口１２ａを通って処理容器２内に搬入される。ウエハＷは、支持ピン１４の上に載置される。次に、ゲートバルブＧＶが閉状態にされて、排気装置６によって、処理容器２内が減圧排気される。このとき、開閉バルブ２０が開状態にされて、ウエハＷの裏面が吸引されて、ウエハＷが支持ピン１４に吸着固定される。次に、ガス供給装置５ａによって、所定の流量の処理ガスおよび冷却ガスが処理容器２内に導入される。処理容器２の内部空間は、排気量およびガス供給量を調整することによって、所定の圧力に調整される。
【００６６】
次に、高電圧電源部４０からマグネトロン３１に対して電圧を印加してマイクロ波を生成する。マグネトロン３１において生成されたマイクロ波は、導波管３２を伝搬し、次に、透過窓３３を透過して、処理容器２内におけるウエハＷの上方の空間に導入される。本実施の形態では、複数のマグネトロン３１において順次マイクロ波を生成し、各マイクロ波導入ポート１０から交互にマイクロ波を処理容器２内に導入する。なお、複数のマグネトロン３１において同時に複数のマイクロ波を生成させ、各マイクロ波導入ポート１０から同時にマイクロ波を処理容器２内に導入するようにしてもよい。
【００６７】
処理容器２に導入されたマイクロ波は、ウエハＷの表面に照射されて、ジュール加熱、磁性加熱、誘導加熱等の電磁波加熱により、ウエハＷが迅速に加熱される。その結果、ウエハＷに対してアニール処理が施される。
【００６８】
プロセスコントローラ８１からマイクロ波加熱処理装置１の各エンドデバイスにアニール処理を終了させる制御信号が送出されると、マイクロ波の生成が停止されると共に、処理ガスおよび冷却ガスの供給が停止されて、ウエハＷに対するアニール処理が終了する。次に、ゲートバルブＧＶが開状態にされて、図示しない搬送装置によって、ウエハＷが搬出される。
【００６９】
マイクロ波加熱処理装置１は、例えば半導体デバイスの作製工程において、拡散層に注入されたドーピング原子の活性化を行うためのアニール処理などの目的で好ましく利用できる。
【００７０】
次に、図３、図６Ａ，６Ｂ及び図７Ａ，７Ｂを参照しながら、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１およびマイクロ波加熱処理装置１を用いたウエハＷの処理方法の作用効果について説明する。本実施の形態では、マイクロ波導入ポート１０の特徴的な形状及び配置と、処理容器２の側壁部１２の形状と、の組み合わせによって、一つのマイクロ波導入ポート１０から処理容器２内に放射されたマイクロ波が、他のマイクロ波導入ポート１０へ進入することを極力抑制している。その原理は以下のとおりである。
【００７１】
図６Ａ，６Ｂは、長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が４以上であるマイクロ波導入ポート１０におけるマイクロ波の放射指向性を模式的に示している。図７Ａ、７Ｂは、前記比Ｌ１／Ｌ２が２未満であるマイクロ波導入ポート１０におけるマイクロ波の放射指向性を模式的に示している。図６Ａ及び図７Ａは、マイクロ波導入ポート１０を天井部１１（図示せず）の下方から見た状態を示している。図６Ｂ及び図７Ｂは、マイクロ波導入ポート１０を短辺方向における天井部１１の断面において示したものである。図６Ａ，６Ｂ及び図７Ａ，７Ｂにおいて、矢印は、マイクロ波導入ポート１０から放射される電磁界ベクトル１００を示しており、矢印が長いほど、マイクロ波の指向性が強いことを示している。なお、図６Ａ，６Ｂ及び図７Ａ，７Ｂにおいて、Ｘ軸及びＹ軸は、いずれも天井部１１の下面と平行な方向であり、Ｘ軸はマイクロ波導入ポート１０の長辺に対し垂直な方向、Ｙ軸はマイクロ波導入ポート１０の長辺に対し平行な方向、Ｚ軸は、天井部１１の下面に対して垂直な方向を意味する。
【００７２】
本実施の形態では、前述のように、天井部１１に、長辺と短辺とを有する平面視矩形のマイクロ波導入ポート１０を４つ配置している。そして、本実施の形態で用いる各マイクロ波導入ポート１０は、比Ｌ１／Ｌ２を例えば２以上、好ましくは４以上としている。このため、図６Ａに示すように、マイクロ波の放射指向性は、Ｘ軸に沿って、長辺と垂直な方向（短辺と平行な方向）が強く、支配的となる。従って、あるマイクロ波導入ポート１０から放射されたマイクロ波は、主に処理容器２の天井部１１に沿って伝搬し、その長辺と平行な側壁部１２の内壁面を反射面として反射される。ここで、本実施の形態では、処理容器２の４つの側壁部１２は、互いに直交して接続されており、４つのマイクロ波導入ポート１０は、それぞれ、その長辺と短辺が、４つの側壁部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの内壁面と平行になるように設けられている。従って、生成する反射波の方向は、ほぼ１８０度逆向きとなり、反射波が他のマイクロ波導入ポート１０へ向かうことは殆どない。
【００７３】
また、本実施の形態では、図３に示すように、上記比Ｌ１／Ｌ２が例えば２以上である４つのマイクロ波導入ポート１０は、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置されている。つまり、４つのマイクロ波導入ポート１０は、全体としてほぼ十字形をなすように、かつ互いに隣接する２つのマイクロ波導入ポート１０の長辺の方向と平行な中心軸ＡＣが互いに直交するように、９０度ずつ角度をずらして配置されている。そして、各マイクロ波導入ポート１０は、それぞれの長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポート１０に重ならないように配置されているため、マイクロ波導入ポート１０の長辺に垂直な方向において、マイクロ波の励起方向が同じマイクロ波導入ポート１０どうしの間で、マイクロ波及びその反射波が進入し合うことを抑制できる。さらに、４つのマイクロ波導入ポート１０のうち、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポート１０を、それぞれの中心軸ＡＣが同一直線上に重ならないように配置することで、マイクロ波導入ポート１０の短辺に垂直な方向についても、マイクロ波の励起方向が同じマイクロ波導入ポート１０どうしの間で、マイクロ波及びその反射波が進入し合うことが殆どなくなる。このように、本実施の形態では、マイクロ波導入ポート１０の形状、特に上記比Ｌ１／Ｌ２と、その形状に起因するマイクロ波の放射指向性と、さらに処理容器２の側壁部１２の形状と、を考慮してマイクロ波導入ポート１０を配置しているため、一つのマイクロ波導入ポート１０から導入されたマイクロ波が、他のマイクロ波導入ポート１０へ進入することを出来るだけ回避し、電力の損失を最小限に抑制している。
【００７４】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、以上のように、特徴的なマイクロ波導入ポート１０の形状及び配置、並びに側壁部１２の形状の組み合わせによって、図６Ａ，６Ｂに示したような放射指向性を有するマイクロ波や、その逆方向に進行する反射波が、他のマイクロ波導入ポート１０へ進入することを極力抑制し、供給電力の利用効率を向上させることができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、比Ｌ１／Ｌ２を２以上、好ましくは４以上としていることにより、図６Ｂに示すように、マイクロ波導入ポート１０から放射されたマイクロ波は、横方向（Ｘ軸方向）への指向性が強くなり、主に天井部１１の下面に沿って横方向へ広がる。また、本実施の形態では、透過窓３３の下面から支持ピン１４に支持されたウエハＷの表面までの距離（ギャップＧ）を２５ｍｍ以上としている。このように、マイクロ波の放射指向性を考慮して十分なギャップＧを確保することにより、マイクロ波導入ポート１０の直下に位置するウエハＷへ直接マイクロ波が照射されることが少なく、局所的な加熱が生じにくくなる。その結果、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、ウエハＷに対して均一な処理を行うことが可能になる。
【００７６】
一方、比Ｌ１／Ｌ２が２未満であるマイクロ波導入ポート１０では、図７Ａに示すように、マイクロ波の指向性は、Ｙ軸に沿って、長辺と平行な方向（短辺と垂直な方向）にも強まるため、相対的に長辺と垂直な方向（短辺と平行な方向）への指向性が弱まり、マイクロ波の放射指向性に大きな強弱がなくなる。従って、比Ｌ１／Ｌ２が２未満（例えば長辺：短辺＝１：１）のマイクロ波導入ポート１０を図３のように配置した場合、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されたマイクロ波は、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺に平行な方向（Ｙ軸方向）にも進行し、マイクロ波導入ポート１０Ｃへ進入する可能性が大きくなる。また、比Ｌ１／Ｌ２が２未満のマイクロ波導入ポート１０では、図７Ｂに示すように、放射されるマイクロ波は、下方（つまり、Ｚ軸に沿ってウエハＷ側へ向かう方向）への指向性が強くなり、マイクロ波導入ポート１０の直下のウエハＷへ直接マイクロ波が照射される割合が大きくなるため、ウエハＷ面内での局所的な加熱が生じやすくなる。
【００７７】
次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら、本発明の基礎となったマイクロ波導入ポート１０の放射指向性のシミュレーション結果について説明する。図８Ａは、前記比Ｌ１／Ｌ２が６であるマイクロ波導入ポート１０の放射指向性のシミュレーション結果を図示している。図８Ｂは、前記比Ｌ１／Ｌ２が２未満であるマイクロ波導入ポート１０の放射指向性のシミュレーション結果を図示している。なお、図８Ａ，図８Ｂ中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の意味は、図６Ａ，６Ｂ及び図７Ａ，７Ｂと同様である。
【００７８】
図８Ａ及び図８Ｂでは、白黒表記のため、厳密には表現できていないが、概ね、色が濃い（黒い）部分ほど、放射指向性が強いことを示している。図８Ａから、前記比Ｌ１／Ｌ２が６のマイクロ波導入ポート１０では、Ｘ軸方向への放射指向性が強く、Ｙ軸方向及びＺ軸方向への放射指向性が弱いことが理解される。それに対し、図８Ｂより、前記比Ｌ１／Ｌ２が２未満のマイクロ波導入ポート１０では、Ｚ軸方向（但し、下向き）の放射指向性が強くなっている。これは、導波管３２内でのマイクロ波の進行方向のままマイクロ波導入ポート１０から放射される傾向が強く、ウエハＷに対して直接マイクロ波が照射される可能性が大きいことを示している。従って、前記比Ｌ１／Ｌ２を例えば２以上、好ましくは４以上とすることによって、放射されるマイクロ波を、マイクロ波導入ポート１０の長辺に垂直に、かつ天井部１１の下面に沿って横方向に効率よく伝搬させ得ることが理解される。
【００７９】
次に、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃを参照しながら、処理容器の形状、及びマイクロ波導入ポート１０の形状と配置を変化させた場合のウエハＷの電力吸収効率をシミュレーションした結果について説明する。図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃの上段は、シミュレーションの対象としたマイクロ波加熱処理装置のマイクロ波導入ポート１０及び側壁部１２の配置・形状に対してウエハＷの配置を投影して説明する図面を示し、中段は、ウエハ面内でのマイクロ波電力の体積損失密度分布を示すシミュレーション結果のマップを示し、下段はシミュレーションで得られた散乱パラメータ、ウエハ吸収電力Ｐｗ、全面積（ウエハ面積＋処理室の内面積）に対するウエハ面積の比率Ａｗを示している。このシミュレーションでは、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ中の上段において、黒塗りで示す１つのマイクロ波導入ポートより３０００Ｗのマイクロ波を導入する条件で検討を行った。なお、ウエハＷの誘電正接（ｔａｎδ）は、０．１とした。
【００８０】
図９Ａは、円筒形の側壁部１２を有する処理容器に、４つのマイクロ波導入ポート１０を設けた比較例の構成のシミュレーション結果である。図９Ｂは、角筒形の側壁部１２を有する処理容器に、４つのマイクロ波導入ポート１０を設けた比較例の構成のシミュレーション結果である。図９Ａ，９Ｂでは、いずれもマイクロ波導入ポート１０の長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）は２である。また、図９Ａ，９Ｂでは、マイクロ波導入ポート１０の配置は、円形のウエハＷの周縁部の直上位置において、該周縁部の接線方向とマイクロ波導入ポート１０の長辺の方向が平行になるように設定している。さらに、図９Ｂでは、一つのマイクロ波導入ポート１０をその長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポート１０に重なってしまうように配置されている。
【００８１】
一方、図９Ｃは、角筒形の側壁部１２を有する処理容器内に、４つのマイクロ波導入ポート１０を、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置した本実施の形態と同様の構成のシミュレーション結果である。図９Ｃでは、４つのマイクロ波導入ポート１０の長辺と短辺が、４つの側壁部１２の内壁面と平行になるように設けられており、マイクロ波導入ポート１０の長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）は４である。また、図９Ｃでは、一つのマイクロ波導入ポート１０をその長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている。
【００８２】
ここで、ウエハＷの吸収電力は、散乱パラメータ（Ｓパラメータ）により計算することができる。入力電力をＰｉｎ、ウエハＷが吸収する全電力をＰｗとすると、全電力Ｐｗは、以下の式（１）によって求めることができる。なお、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１は、４つのマイクロ波導入ポート１０のＳパラメータであり、黒塗りのマイクロ波導入ポート１０は、ポート１に該当する。
【００８３】
【数１】
0005490192.tif 000002
【００８４】
また、ウエハＷの電力吸収効率を上げるには、マイクロ波放射空間Ｓを規定する処理室の内面積に対するウエハＷの面積の比が大きい方が好ましく、次式（２）で表されるＡｗが大きいことが好ましい。Ａｗは、全面積（ウエハ面積＋処理室の内面積）に対するウエハ面積の比率である。
Ａｗ＝［ウエハ面積／（ウエハ面積＋処理室の内面積）］×１００  …  （２）
【００８５】
また、ウエハＷの面内における電力吸収の分布は、ウエハＷ面内のポインティングベクトルを用いて電磁波体積損失密度を求めることにより計算した。なお、ウエハＷが吸収する全電力Ｐｗは、以下の式（３）により、また、ウエハＷが単位体積当たりに吸収する電力ｐｗは、式（４）により、それぞれ求めることができる。これらの値を電磁界シミュレーターで計算し、ウエハＷ上にプロットすることによって、図９Ａ〜図９Ｃの中段に示すマップを作成した。これらのマップでは、白黒表記のため、厳密には表現できていないが、概ね、黒色が薄い（白い）部分ほど、ウエハＷ面内での電磁波体積損失密度が大きいことを示している。
【００８６】
【数２】
0005490192.tif 000003
【００８７】
【数３】
0005490192.tif 000004
【００８８】
なお、被処理体がウエハＷである場合、上記式（３）、（４）においては、ジュール損失が大部分を占めることから、ウエハＷが単位体積当たりに吸収する電力ｐｗと電界との関係は、上記式（４）を変形した次の式（５）により示すことができ、ウエハＷが単位体積当たりに吸収する電力ｐｗは、ほぼ電界の２乗に比例する。
【００８９】
【数４】
0005490192.tif 000005
【００９０】
図９Ａ、図９Ｂと比較すると、本実施の形態によるマイクロ波導入ポート１０の形状及び配置並びに処理容器２の側壁部１２の形状の組み合わせを採用した図９Ｃでは、電界のばらつきが小さく、ウエハが吸収する全電力Ｐｗが大きく電力吸収効率に優れていることが確認された。また、マイクロ波放射空間Ｓを規定する処理室の内面積に対するウエハＷの面積の比（Ａｗ）も、図９Ａ、９Ｂと比較すると、図９Ｃが最も大きくなっている。
【００９１】
次に、図９Ｄ及び図９Ｅを参照しながら、処理容器２の隣り合う側壁部１２の接続部分の角部の内側の丸め加工がマイクロ波の反射に与える影響について検討したシミュレーション結果について説明する。図９Ｄは、シミュレーションで想定したマイクロ波加熱処理装置の構成を模式的に示す説明図である。図９Ｄでは、隣り合う側壁部１２の接続部分の角部に丸め加工を施した場合の側壁部１２の形状（内壁面の位置のみを示す）と、ウエハＷとの位置関係を模式的に示している。なお、図９Ｄでは、図示しない天井部１１に設けられた４つのマイクロ波導入ポート１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの位置をウエハＷ上に投影して示している。図９Ｄから見て取れるように、側壁部１２Ａと側壁部１２Ｂとの間、側壁部１２Ｂと側壁部１２Ｃとの間、側壁部１２Ｃと側壁部１２Ｄとの間、及び、側壁部１２Ｄと側壁部１２Ａとの間の角部Ｃは、いずれも曲率半径ＲＣで丸め加工が施されている。なお、他の構成は図１のマイクロ波加熱処理装置１と同様とした。
【００９２】
シミュレーションでは、角部Ｃの丸め加工の曲率半径ＲＣを０ｍｍ（直角）から１８ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させたときの散乱パラメータＳ１１及びＳ３１を解析した。ここで、マイクロ波は、マイクロ波導入ポート１０Ａから導入する設定とした。Ｓ１１は、マイクロ波導入ポート１０Ａでの放射マイクロ波と反射マイクロ波の散乱パラメータであり、Ｓ３１は、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射され、マイクロ波導入ポート１０Ｃへ反射するマイクロ波の散乱パラメータである。
【００９３】
図９Ｅにシミュレーション結果を示した。図９Ｅより、曲率半径ＲＣが１５〜１６ｍｍの範囲では、Ｓ１１、Ｓ３１ともに変動が少なく、かつ、比較的低い値となっている。従って、マイクロ波導入ポート１０へ入射する反射波を抑制し、マイクロ波電力の利用効率を高める観点から、処理容器２の隣り合う側壁部１２の接続部分の角部Ｃの丸め加工は、曲率半径ＲＣが１５〜１６ｍｍの範囲内で施すことが好ましいことが確認された。なお、このシミュレーションは、処理容器２の隣り合う側壁部１２どうしの接続部分の角部Ｃの丸め加工に関して行ったが、各側壁部１２と底部１３のとの接続部分の角部の丸め加工についても、同様の曲率半径ＲＣを好ましく適用できるものと考えられる。
【００９４】
以上のシミュレーション結果から、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１は、処理容器２内に放射されたマイクロ波の損失が低減され、電力の利用効率及び加熱効率に優れていることが確認された。また、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１を用いることで、ウエハＷに対して均一な加熱処理が実現できることも確認された。
【００９５】
［第２の実施の形態］
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第２の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置について説明する。図１０は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ａの概略の構成を示す断面図である。図１１は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ａの整流板２３Ａによるマイクロ波の反射の機構を説明する図面である。
【００９６】
本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ａは、被処理体であるウエハＷを収容する処理容器２と、処理容器２内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置３と、処理容器２内においてウエハＷを支持する支持装置４と、処理容器２内にガスを供給するガス供給機構５Ａと、処理容器２内を減圧排気する排気装置６と、これらマイクロ波加熱処理装置１Ａの各構成部を制御する制御部８とを備えている。本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ａと、第１の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１との相違点は、ガス供給機構５Ａにおける整流板２３Ａの形状である。従って、図１０において、図１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１０においては、搬入出口１２ａ及びゲートバルブＧＶは図示を省略している。
【００９７】
本実施の形態においても、ガス供給機構５Ａにおけるシャワーヘッド部２２及び整流板２３Ａは、マイクロ波放射空間Ｓの下端を規定する仕切り部としての役割を兼ねている。そして、マイクロ波加熱処理装置１Ａは、マイクロ波をウエハＷの方向へ反射させる傾斜部を有する整流板２３Ａを備えている。すなわち、ウエハＷの周囲を囲むように設けられた整流板２３Ａの上面は、ウエハＷ側（内側）から側壁部１２側（外側）へ向けて拡開するように傾斜している。傾斜部の角度と幅は、側壁部１２の内壁面に沿って一定である。なお、シャワーヘッド部２２及び整流板２３Ａは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料によって形成されている。
【００９８】
本実施の形態では、ウエハＷの周囲からその中心へマイクロ波を効率良く集中させるために、ウエハＷの高さを基準位置Ｐ０として、該基準位置Ｐ０よりも上方位置Ｐ１と下方位置Ｐ２を含む斜面を有するように、整流板２３Ａの傾斜部を設けている。すなわち、図１１にも示すように、整流板２３Ａの傾斜した上面（傾斜部）の上端は、支持ピン１４に支持されたウエハＷよりも上方に位置する（上方位置Ｐ１）。また、整流板２３Ａの傾斜した上面（傾斜部）の下端は、支持ピン１４に支持されたウエハＷよりも下方に位置する（下方位置Ｐ２）。図１１では、整流板２３Ａの傾斜部で反射するマイクロ波の方向を電磁界ベクトル１００，１０１によって模式的に示した。傾斜部により、マイクロ波放射空間Ｓ内を散乱して下方へ、つまり、処理容器２の天井部１１側から整流板２３Ａ側へ向かうマイクロ波を反射させて、ウエハＷの中心へ向かう方向へ変化させることができる。これにより、ウエハＷの周囲からその中心へマイクロ波を集中させ、反射波を利用して加熱効率を高め、ウエハＷの全面を均一に加熱することができる。
【００９９】
なお、整流板２３Ａの上面（傾斜部）の角度は、任意であり、各マイクロ波導入ポート１０から放射されるマイクロ波を効率良くウエハＷ方向へ反射できる角度であればよい。具体的には、マイクロ波導入ポート１０の配置、形状（例えば、前記比Ｌ１／Ｌ２）、ギャップＧなどを勘案して適宜設定することができる。
【０１００】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ａでは、整流板２３Ａに傾斜部を設けることによって、別部材で傾斜部を設ける場合に比べ、部品点数を削減し、装置構成の簡素化を実現している。
【０１０１】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ａにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１と同様である。すなわち、本実施の形態でも、処理容器２の４つの側壁部１２は、互いに直交して接続されており、４つのマイクロ波導入ポート１０は、それぞれ、その長辺と短辺が、４つの側壁部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの内壁面と平行になるように設けられている。また、４つのマイクロ波導入ポート１０は、互いに９０°角度を変えた回転位置に配置されており、各マイクロ波導入ポート１０は、それぞれの長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポート１０に重ならないように配置されている。さらに、４つのマイクロ波導入ポート１０のうち、互いに隣接しない２つのマイクロ波導入ポート１０は、それぞれの中心軸ＡＣが同一直線上に重ならないように配置されている。従って、一つのマイクロ波導入ポート１０から導入されたマイクロ波が、他のマイクロ波導入ポート１０へ進入することを出来るだけ回避できる配置になっている。そして、このようなマイクロ波導入ポート１０の配置に加えて、本実施の形態では、ウエハＷの周囲からその中心へマイクロ波を効率良く集中させるために、整流板２３Ａに傾斜部を設けている。従って、各マイクロ波導入ポート１０から放射されるマイクロ波の損失を最小限に抑制しつつ、ウエハＷの中心へマイクロ波及び反射波を集中させて利用効率を高め、ウエハＷの加熱効率を高めることができるようになっている。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、ガス供給機構５Ａにおけるシャワーヘッド部２２及び整流板２３Ａによって、マイクロ波放射空間Ｓの下端が規定されるため、整流板２３Ａの上面を傾斜部としている。しかし、例えばシャワーヘッド部２２及び整流板２３Ａを具備しないマイクロ波加熱処理装置の場合は、処理容器２の底部１３に傾斜部を設けることもできる。この場合、傾斜部として、底部１３の内壁面の一部を所定角度に傾斜させてもよいし、傾斜部を有する別部材を底部１３の上に配置してもよい。
【０１０３】
また、マイクロ波を反射させる傾斜部は、マイクロ波放射空間Ｓの下部に限らず、上部に設けても良い。例えば、図示は省略するが、天井部１１と側壁部１２とがなす角に傾斜部を設けてもよい。
【０１０４】
［第３の実施の形態］
次に、図１２〜図１４を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置について説明する。図１２は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ｂの概略の構成を示す断面図である。図１３は、天井部１１に、内部にマイクロ波を伝送する導波路を有するアダプター部材としてのマイクロ波導入アダプター５０を装着した状態を示す説明図である。図１４は、マイクロ波導入アダプター５０に形成された溝の状態を示す説明図である。本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ｂは、連続する複数の動作を伴って、例えば半導体デバイス製造用の半導体ウエハＷに対して、マイクロ波を照射してアニール処理を施す装置である。以下の説明では、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１との相違点を中心に説明し、図１２〜図１４に示すマイクロ波加熱処理装置１Ｂにおいて、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
マイクロ波加熱処理装置１Ｂは、被処理体であるウエハＷを収容する処理容器２と、処理容器２内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置３Ａと、処理容器２内においてウエハＷを支持する支持装置４と、処理容器２内にガスを供給するガス供給機構５と、処理容器２内を減圧排気する排気装置６と、これらマイクロ波加熱処理装置１Ｂの各構成部を制御する制御部８とを備えている。
【０１０６】
マイクロ波導入装置３Ａは、処理容器２の上部に設けられ、処理容器２内に電磁波（マイクロ波）を導入するマイクロ波導入手段として機能する。図１２に示したように、マイクロ波導入装置３Ａは、マイクロ波を処理容器２に導入する複数のマイクロ波ユニット３０と、複数のマイクロ波ユニット３０に接続された高電圧電源部４０と、導波管３２とマイクロ波導入ポート１０との間でマイクロ波を伝送可能に接続するマイクロ波導入アダプター５０を有している。
【０１０７】
本実施の形態では、複数のマイクロ波ユニット３０の構成は全て同一である。各マイクロ波ユニット３０は、ウエハＷを処理するためのマイクロ波を生成するマグネトロン３１と、マグネトロン３１において生成されたマイクロ波を処理容器２に伝送する導波管３２と、マイクロ波導入ポート１０を塞ぐように天井部１１に固定された透過窓３３とを有している。マイクロ波ユニット３０は、更に、導波管３２の途中に設けられたサーキュレータ３４、検出器３５およびチューナ３６と、サーキュレータ３４に接続されたダミーロード３７とを有している。
【０１０８】
図１３に示すように、マイクロ波導入アダプター５０は、金属製の複数のブロック体が集合することにより構成されている。すなわち、マイクロ波導入アダプター５０は、中央に配置された一つの大型の中心ブロック５１と、中心ブロック５１の周囲に隣接して配置された４つの補助ブロック５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄとを有している。これらのブロック体は、例えばボルトなどの固定手段で天井部１１に固定されている。
【０１０９】
図１４に示すように、中心ブロック５１は、その側面に複数の溝５１ａを有している。溝５１ａは、中心ブロック５１の側部において、中心ブロック５１の上面から下面に至るまで略Ｓ字形をなすように形成されている。溝５１ａの数は、マイクロ波ユニット３０の数に対応しており、本実施の形態では４つである。
【０１１０】
各補助ブロック５２Ａ〜５２Ｄは、中心ブロック５１と組み合わされてマイクロ波導入アダプター５０を構成する。各補助ブロック５２Ａ〜５２Ｄは、中心ブロック５１の溝５１ａに対応して配置される。すなわち、各補助ブロック５２Ａ〜５２Ｄは、中心ブロック５１の溝５１ａが形成された側面に密着した状態で固定される。そして、中心ブロック５１の側面における溝５１ａの開放部分を各補助ブロック５２Ａ〜５２Ｄによって塞ぐことによって、マイクロ波を伝送可能な略Ｓ字形をなす導波路５３が形成される。つまり、溝５１ａ内の３つの壁と、各補助ブロック５２Ａ〜５２Ｄの１つの壁によって、導波路５３が形成される。導波路５３は、マイクロ波導入アダプター５０の上面から下面に至る貫通開口である。導波路５３の上端は、導波管３２の下端に接続し、導波路５３の下端は、マイクロ波導入ポート１０を塞ぐ透過窓３３に接続する。導波管３２は、導波路５３に位置合わせをされて、例えばボルトなどの固定手段でマイクロ波導入アダプター５０に固定される。導波路５３をＳ字形状とするのは、マイクロ波の伝送損失を極力少なくしながら、導波管３２とマイクロ波導入ポート１０との位置を水平方向にずらすためである。このように、複数のブロック体を組み合わせて利用することによって、簡易な金属加工で伝送損失の少ない導波路５３を形成でできる。
【０１１１】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ｂでは、マイクロ波導入アダプター５０を用いることによって、各マイクロ波ユニット３０及びマイクロ波導入ポート１０の配置の自由度を大幅に高めることができる。マイクロ波加熱処理装置１Ｂでは、処理容器２の上部に４つのマイクロ波ユニット３０の各構成部を配置しなければならない。しかし、処理容器２の上方の設置スペースには限りがあるため、マイクロ波導入ポート１０に直接導波管３２を接続する構成では、隣接するマイクロ波ユニット３０どうしの干渉によって、マイクロ波導入ポート１０の配置が制約を受ける場合がある。本実施の形態で用いるマイクロ波導入アダプター５０は、Ｓ字形の導波路５３によって、導波管３２とマイクロ波導入ポート１０との相対的な位置を、互いに上下に重なる固定的な配置から、互いに上下に重ならないか、部分的にしか重ならない配置（つまり、横方向にずれた配置）へフレキシブルに調節できる。従って、マイクロ波導入アダプター５０を用いることによって、マイクロ波ユニット３０の設置スペースに制約を受けることなく、マイクロ波導入ポート１０を天井部１１の任意の位置に設けることができる。例えば、４つのマイクロ波導入ポート１０を天井部１１の中央付近に集中して配置する場合に、マイクロ波導入アダプター５０を利用することによって、マイクロ波ユニット３０どうしの干渉を回避することができる
【０１１２】
以上のように、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ｂでは、マイクロ波導入アダプター５０を利用することによって、マイクロ波導入ポート１０の配置の自由度が大幅に向上する。従って、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ｂによれば、ウエハＷの面内における加熱の均一性を高め、ウエハＷに対して均一な加熱処理を行うことが可能である。
【０１１３】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ｂにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１と同様であるので説明を省略する。なお、マイクロ波導入アダプター５０は、マイクロ波導入ポート１０の配置や個数に応じて、様々な大きさと形状のブロック体を用いることができる。例えば、中心ブロック５１を設けず、補助ブロック５２Ａ〜５２Ｄのような小型のブロック体を２個ずつ組み合わせて導波路を形成するようにしてもよい。また、本実施の形態では、マイクロ波導入アダプター５０が各マイクロ波ユニット３０に共通して設けられているが、各マイクロ波ユニット３０について、個別にマイクロ波導入アダプター５０を設けてもよい。また、マイクロ波ユニット３０の一構成部分としてマイクロ波導入アダプター５０が含まれる構成としてもよい。なお、マイクロ波導入アダプター５０は、第２の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ａにも適用できる。
【０１１４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明のマイクロ波加熱処理装置は、半導体ウエハを被処理体とする場合に限らず、例えば太陽電池パネルの基板やフラットパネルディスプレイ用基板を被処理体とするマイクロ波加熱処理装置にも適用できる。
【０１１５】
また、マイクロ波ユニット３０の数（マグネトロン３１の数）やマイクロ波導入ポート１０の数、さらに、処理容器２に同時に導入されるマイクロ波の数は、上記実施の形態で説明した数に限られない。例えば、マイクロ波加熱処理装置は、例えば２ないし３つ、あるいは５つ以上のマイクロ波導入ポート１０を有していてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１…マイクロ波加熱処理装置、２…処理容器、３…マイクロ波導入装置、４…支持装置、５…ガス供給機構、５ａ…ガス供給装置、６…排気装置、８…制御部、１０、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…マイクロ波導入ポート、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…側壁部、３０…マイクロ波ユニット、３１…マグネトロン、３２…導波管、３３…透過窓、３４…サーキュレータ、３５…検出器、３６…チューナ、３７…ダミーロード、４０…高電圧電源部、４１…ＡＣ−ＤＣ変換回路、４２…スイッチング回路、４３…スイッチングコントローラ、４４…昇圧トランス、４５…整流回路、８１…プロセスコントローラ、８２…ユーザーインターフェース、８３…記憶部、Ｗ…半導体ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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