(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、
前記処理容器内で被処理体を支持する支持部と、
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、底壁及び側壁を有するとともに、前記側壁の水平断面形状が４つの直線部分を有し、
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、各マイクロ波導入ポートは、その長辺が、前記４つの直線部分のうち、少なくとも１つと平行になるように配置されており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、前記支持部に支持された被処理体と上下に重ならないように被処理体より外側に外れた位置に設けられ、各マイクロ波導入ポートの直下に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が対向して設けら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】
前記第１ないし第４の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、前記直線部分は、それぞれ、前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートのいずれかに対応して設けられてい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】
前記側壁は、水平断面形状が前記４つの直線部分と、各直線部分の間に介在する曲線部分と、を含む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】
前記傾斜部が、被処理体を囲むようにその周囲に設けられている請求項１ないし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】
前記マイクロ波放射空間は、前記上壁と、前記側壁と、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、
前記傾斜部は、前記仕切り部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４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６】
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ていることを特徴とする請求項１ないし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】
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、
前記処理容器内で被処理体を支持する支持部と、
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、底壁及び側壁を有するとともに、前記側壁の水平断面形状が４つの直線部分を有し、
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、各マイクロ波導入ポートは、その長辺が、前記４つの直線部分のうち、少なくとも１つと平行になるように配置されており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、前記支持部に支持された被処理体と上下に重ならないように被処理体より外側に外れた位置に設けられ、各マイクロ波導入ポートの直下に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が対向して設けら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、処理室の内壁面のうち、基板支持部に支持された基板の処理面に対向する面と、基板搬入出口を閉じた際に処理室の内壁面の一部を構成する開閉部が構成する面と、を結ぶ線を、基板の処理面に対して斜めに構成した基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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】
【０００９】
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、
前記処理容器内で被処理体を支持する支持部と、
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。
【００１０】
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、底壁及び側壁を有するとともに、前記側壁の水平断面形状が４つの直線部分を有し、
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ており、
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いる。
【００１１】
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、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなし、各マイクロ波導入ポートは、その長辺が、前記４つの直線部分のうち、少なくとも１つと平行になるように配置されている。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、前記支持部に支持された被処理体と垂直方向に重ならないように被処理体より外側に外れた位置に設けられ、各マイクロ波導入ポートの直下に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が対向して設けられている。
【００１２】
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９０°角度を変えた回転位置に配置され、前記直線部分は、それぞれ、前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートのいずれかに対応して設けられていてもよい。
【００１３】
本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記側壁は、水平断面形状が前記４つの直線部分と、各直線部分の間に介在する曲線部分と、を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明のマイクロ波加熱処理装置は、前記傾斜部が、被処理体を囲むようにその周囲に設けられていてもよい。
【００１５】
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、
前記傾斜部は、前記仕切り部に設けられていてもよい。また、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ていてもよい。
【００１６】
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、
前記処理容器内で被処理体を支持する支持部と、
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。
【００１７】
本発明の処理方法において、前記処理容器は、上壁、底壁及び側壁を有するとともに、前記側壁の水平断面形状が４つの直線部分を有し、
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いる。
【００１８】
本発明の処理方法において、前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなし、各マイクロ波導入ポートは、その長辺が、前記４つの直線部分のうち、少なくとも１つと平行になるように配置されている。また、本発明の処理方法において、前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、前記支持部に支持された被処理体と垂直方向に重ならないように被処理体より外側に外れた位置に設けられ、各マイクロ波導入ポートの直下に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が対向して設けられている。
【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】傾斜部の作用を示す説明図である。
【図６】図１に示した制御部の構成を示す説明図である。
【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他の説明図である。
【図８Ａ】比較例におけ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８Ｂ】本発明の実施の形態におけ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。
【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。
まず、図１を参照して、本発明の一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。
【００２４】
処理容器２は、内部が空洞をなし、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（図示省略）と、底部１３に設けられた排気口１３ａとを有している。搬入出口は、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と搬送室との間には、ゲートバルブ（図示省略）が設けられている。ゲートバルブは、搬入出口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。なお、側壁部１２の形状については、後で詳しく説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
＜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。
【００３１】
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。
【００３２】
＜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環状をした整流板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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。整流板２３の上面（天井部１１と対向する面）には、傾斜部２３Ａが設けられている。傾斜部２３Ａの詳細な構成については、後述する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
＜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。
【００３９】
＜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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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の表面の高さまでの垂直距離（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
＜側壁部の形状と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側壁部１２の形状と、マイクロ波導入ポート１０の配置との関係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。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。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。
【００５１】
側壁部１２は水平断面が４つの直線部分と、各直線部分の間に介在する４つの曲線部分と、を含む形状をなしている。側壁部１２の内壁面は、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。図３では、説明の便宜上、天井部１１と側壁部１２の内壁面との境界において、４つの直線部分を区別して符号１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを付し、４つの曲線部分を区別して符号１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈを付し、それらの位置を示している。図３に示す天井部１１と側壁部１２の内壁面との境界の形状は、側壁部１２の水平断面形状に対応している。すなわち、図３における４つの直線部分１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、側壁部１２の水平断面における４つの直線部分に対応しており、４つの曲線部分１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈは、側壁部１２の水平断面における４つの曲線部分に対応している。従って、以下の説明では、４つの直線部分１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄという表現に、側壁部１２の水平断面形状における直線部分の意味も含め、４つの曲線部分１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈという表現には、側壁部１２の水平断面形状における曲線部分の意味も含める。側壁部１２の内壁面において、４つの直線部分に相当する部分は平面であり、４つの曲線部分に相当する部分は、曲面である。図３における符号Ｍは、天井部１１の中心Ｏと４つの直線部分１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの中点を通る中央線を示している。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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１．２〜３の範囲内であることが好ましく、１．５〜２．５の範囲内であることがより好ましい。なお、比Ｌ１／Ｌ２＞１である。前記比Ｌ１／Ｌ２を１．２〜３の範囲内とするのは、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制御するためである。すなわち、この比Ｌ１／Ｌ２が１．２未満であると、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）へのマイクロ波の指向性と、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）へのマイクロ波の指向性との間であまり差がなくなる。一方、前記比Ｌ１／Ｌ２が３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。このように、本実施の形態では、前記比Ｌ１／Ｌ２を１．２〜３の範囲内とすることによって、マイクロ波導入ポート１０の長辺と垂直な方向へのマイクロ波の指向性を、マイクロ波導入ポート１０の長辺と平行な方向へのマイクロ波の指向性に比べ、相対的に少し強くしておくことができる。
【００５４】
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。
【００５５】
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の直上から外れるように配置されている。すなわち、４つのマイクロ波導入ポート１０は、いずれも、支持装置４に支持されたウエハＷと垂直方向に（つまり、上下に）重ならないように設けられている。
【００５６】
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、その長辺が、４つの直線部分１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの少なくとも１つ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、直線部分１２Ａ，１２Ｃと平行である。比Ｌ１／Ｌ２が例えば１．２〜３であるマイクロ波導入ポート１０Ａから放射されるマイクロ波の指向性は、その長辺に対して平行な方向よりも、相対的に、その長辺に対して垂直な方向に少し強くなる傾向がある。そして、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されたマイクロ波のうち、長辺に対して垂直な方向に向かうマイクロ波は、直線部分１２Ａ，１２Ｃを有する内壁面によって反射される。直線部分１２Ａ，１２Ｃを有する内壁面は、平坦であり、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、生成する反射波は、処理容器２内で分散する。このように、比Ｌ１／Ｌ２が例えば１．２〜３である４つのマイクロ波導入ポート１０を、それぞれの長辺が、４つの直線部分１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを有する側壁部１２において、平坦な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。
【００５７】
また、本実施の形態では、上記比Ｌ１／Ｌ２が例えば１．２〜３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。このように、４つのマイクロ波導入ポート１０を天井部１１の中心Ｏを基準に対称な配置とすることによって、処理容器２内にマイクロ波を均等に導入することができる。なお、各マイクロ波導入ポート１０の中心は、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の一部分が中央線Ｍに重なるように配置することがより好ましく、各マイクロ波導入ポート１０の中心が中央線Ｍ上に重なることがより好ましい。
【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】
＜傾斜部と各マイクロ波導入ポートの配置＞
次に、図１、図３及び図５を参照して、本実施の形態における傾斜部２３Ａの配置とマイクロ波導入ポート１０の配置との関係について詳しく説明する。図５は、傾斜部２３Ａの作用を示す説明図である。上記のとおり、ガス供給機構５におけるシャワーヘッド部２２及び整流板２３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、整流板２３は、マイクロ波をウエハＷの方向へ反射させる傾斜部２３Ａを備えている。すなわち、ウエハＷの周囲において、ウエハＷを囲むように設けられた整流板２３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２３Ａは、４つのマイクロ波導入ポート１０と上下に対向して設けられている。
【００６０】
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２３の傾斜部２３Ａを設けている。すなわち、図５にも示すように、整流板２３の傾斜した上面（傾斜部２３Ａ）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２３の傾斜した上面（傾斜部２３Ａ）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５では、整流板２３の傾斜部２３Ａ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。本実施の形態では、傾斜部２３Ａを４つのマイクロ波導入ポート１０と上下に対向する位置に設けているため、傾斜部２３Ａにより、マイクロ波導入ポート１０から放射されてマイクロ波放射空間Ｓ内を下方へ（つまり、処理容器２の天井部１１側から整流板２３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。このようにして、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。
【００６１】
傾斜部２３Ａの角度と幅は、側壁部１２の内壁面に沿って（ウエハＷの全周囲において）一定である。整流板２３の上面（傾斜部２３Ａ）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。
【００６２】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、整流板２３に傾斜部２３Ａ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。なお、傾斜部２３Ａは、例えば、各マイクロ波導入ポート１０の直下に設ければよく、必ずしもウエハＷの全周に亘って設ける必要はないが、処理容器２内でのマイクロ波の拡散によるウエハＷの均一加熱を図る上では、ウエハＷの全周に亘って設けることが好ましい。
【００６３】
＜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６は、図１に示した制御部８の構成を示す説明図である。図６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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
［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。
【００６９】
次に、ゲートバルブ（図示省略）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、ゲートバルブおよび搬入出口（図示省略）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、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。
【００７０】
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。
【００７１】
処理容器２に導入されたマイクロ波は、側壁部１２において直線部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを有する平坦な壁面部分や、傾斜部２３Ａによって反射され、効率よくウエハＷ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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜作用＞
次に、図３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、傾斜部２３Ａ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ながら、効率良くウエハＷへ照射され、ウエハＷを均一加熱できるように構成している。その原理は以下のとおりである。
【００７５】
図７Ａ、７Ｂは、前記比Ｌ１／Ｌ２が２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。
【００７６】
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１．２〜３の範囲内、好ましくは１．５〜２．５の範囲内としている。このため、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よりも、Ｘ軸に沿って長辺と垂直な方向が相対的に少し強くなる。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の直線部分１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ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、４つのマイクロ波導入ポート１０の長辺は、４つの直線部分１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの平坦な内壁面と平行になるように設けられている。従って、４つの直線部分１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの平坦な内壁面で生成する反射波は、処理容器２内に分散し、ウエハＷの電力吸収分布の改善に寄与する。
【００７７】
また、比Ｌ１／Ｌ２が１．２〜３の範囲内、好ましくは１．５〜２．５の範囲内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の指向性は、下方（つまり、Ｚ軸に沿ってウエハＷ側へ向かう方向）へも一定の強度を有している。このような場合に、マイクロ波導入ポート１０の直下にウエハＷが存在すると、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。しかし、本実施の形態では、４つのマイクロ波導入ポート１０は、すべてがウエハＷの直上から外れるように配置されている。そして、ウエハＷの周囲には、４つのマイクロ波導入ポート１０に対向して、傾斜部２３Ａが設けられている。従って、マイクロ波導入ポート１０から放射され、下方（つまり、Ｚ軸に沿ってウエハＷ側へ向かう方向）へ一定の強さの指向性を有するマイクロ波は、傾斜部２３Ａで反射され、ウエハＷの周囲からウエハＷの中心へ向かう反射波となる。また、４つの直線部分１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの平坦な内壁面で反射された反射波のうち、下方への指向性を有する部分も、傾斜部２３Ａでさらに反射され、ウエハＷの周囲からウエハＷの中心へ向かう反射波となる。これにより、ウエハＷの周囲からその中心へ反射波を集中させて加熱効率を高め、ウエハＷの全面を均一に加熱できるようになっている。
【００７８】
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の形状及び配置と、側壁部１２の形状と、傾斜部２３Ａの配置との組み合わせによって、図７Ａ，７Ｂに示したような放射指向性を有するマイクロ波や、その反射波を、他のマイクロ波導入ポート１０への進入を極力抑制しながら、ウエハＷへ向けて集中させ、供給電力の利用効率を向上させることができる。
【００７９】
次に、図８Ａ，図８Ｂ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８Ａ，図８Ｂ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の配置と側壁部１２の形状をウエハＷの配置に対して投影して説明する模式図であり、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８Ａ，図８Ｂ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、処理容器の側壁部１２の直径は、図８Ａが５０５ｍｍ、図８Ｂが４７０ｍｍとした。ギャップＧは、図８Ａが６７ｍｍ、図８Ｂが３９．９〜６７ｍｍとした。ウエハＷの高さは、図８Ａ、図８Ｂともに１３．８ｍｍとした。ウエハＷの誘電正接（ｔａｎδ）は、０．１とした。
【００８０】
図８Ａは、水平断面が円形である円筒形の側壁部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８Ｂは、図３に例示したものと同様に、水平断面に直線部分と曲線部分とを有する側壁部１２を有する処理容器に、４つのマイクロ波導入ポート１０を設けた本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１のシミュレーション結果である。図８Ａ，８Ｂ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８Ａ，８Ｂでは、マイクロ波導入ポート１０の配置は、円形のウエハＷの周縁部の外側上方において、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。また、図８Ｂのシミュレーションでは、図１と同様に構成した傾斜部２３Ａを設けている。
【００８１】
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。
【００８２】
【数１】
0005490087.tif 000002
【００８３】
また、ウエハ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）
【００８４】
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８Ａ、図８Ｂ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。
【００８５】
【数２】
0005490087.tif 000003
【００８６】
【数３】
0005490087.tif 000004
【００８７】
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。
【００８８】
【数４】
0005490087.tif 000005
【００８９】
図８Ａと図８Ｂ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、処理容器２の側壁部１２の形状、並びに傾斜部２３Ａを組み合わせて採用した図８Ｂ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８Ａと比較すると、図８Ｂの方が大きくなっている。
【００９０】
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。
【００９１】
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、上記実施の形態のマイクロ波加熱処理装置では、被処理体である基板として、半導体ウエハを例示したが、これに限らず、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本発明を適用できる。
【００９２】
また、上記実施の形態では、側壁部１２の水平断面形状が４つの直線部分１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと４つの曲線部分１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈを交互に含む処理容器２を例に挙げたが、側壁部の水平断面形状がマイクロ波導入ポート１０の配置に対応して４つの直線部分を含んでいれば他の形状であってもよい。例えば、側壁部の水平断面形状が、４角形や８角形である場合にも本発明を適用できる。
【００９３】
また、上記実施の形態では、ガス供給機構５におけるシャワーヘッド部２２及び整流板２３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２３の上面を傾斜部２３Ａ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２３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。
【符号の説明】
【００９４】
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…側壁部、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…直線部分、２２…シャワーヘッド部、２３…整流板、２３Ａ…傾斜部、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】
0005490087.tif 000006
【図２】
0005490087.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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