(57)【要約】【課題】電磁波を用いてウェハを加熱する半導体装置の製造装置において、Ｏリングの焼損を避け、かつパーティクルの発生及び蓄積を阻止し、さらに温度測定ユニット中を伝搬する電磁波の量が少ない温度センサの取付け構造（温度測定ユニット）を備えた基板処理装置及び半導体装置の製造方法並びにコンピュータに実行させるプログラムを提供する。【解決手段】基板を収容する処理容器と、前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下となっている温度測定ユニット取付け部と、前記温度測定ユニット取付け部に設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサとを有する。【選択図】図１
2014204030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理容器と、
前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下となっている温度測定ユニット取付け部と、
前記温度測定ユニット取付け部に設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサと、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する工程と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波等の電磁波を用いて半導体ウェハ（本明細書では、半導体基板とも称する）を加熱する半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及びコンピュータに実行させるプログラムに関わり、特に、電磁波の影響を受けない温度センサの取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際、所望の温度に加熱された半導体ウェハ（以下、単に、ウェハまたは基板と称する）等をガスに晒すことによって、ウェハに酸化、拡散、アニール、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の処理がなされる。これらの処理では、ウェハを１枚ずつ処理する枚葉式装置や、ウェハを多数枚ずつ処理するバッチ式装置があり、ウェハは、これらの装置内に設置されている処理室環境内で加熱される。加熱方式としては、例えば、抵抗加熱、ランプ加熱、光加熱、またはマイクロ波等の電磁波加熱を用いている。
【０００３】
ＷＬＰ（Wafer Level Package）は、ＩＣ（Integrated Circuit）を形成したウェハ（基板）上に、半導体パッケージとして必要な配線、封止樹脂、はんだバンプを形成し個片化する。このＷＬＰでは、ＩＣのチップサイズと同じ大きさまでパッケージを小型化することができる。
なお、通常のＬＳＩの製造では、前工程が終わってからは、後工程に進む。後工程では、まず、ウェハを研磨して薄くするバックグラインド、ウェハを個片（チップ）に切断するダイシング、チップをパッケージに接着及び接続するボンディング、パッケージを封止するモールド、仕上げプロセス、テス卜等の工程がある。
【０００４】
ＳｉＰ（System in Package）等のＷＬＰの製造では、前工程と後工程の間に新しい中間工程が必要となる。中間工程では、前工程のウェハを受け取ってから、後工程のバックグラインドの間に、チップの配線を形成し、その先端にはんだボールを搭載する。または、中間工程では、ウェハ状態のままで配線を行い、接続端子としてはんだボールを形成する。
その後、ウェハは、薄くするために裏面を研磨され、ダイシングされるので、ウェハの厚さや反りなどに注意が必要となる。
【０００５】
従来、チップの配線に使用されるポリイミド樹脂の加熱や硬化には、抵抗加熱型ヒータが使用されて来た。しかし、近年、低温化及びウェハの反りの低減を目的として、マイクロ波等の電磁波を用いる方法が試されている。また、ゲー卜絶縁膜として使用されるＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）の低温結晶化などにも応用範囲が広まりつつある。
【０００６】
マイクロ波等の電磁波を用いて加熱処理する装置において、ウェハの温度を正確に測定する手段として熱電対では無く、放射温度計（基板の放射温度を測定する温度センサ）が用いられてきている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１２４４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、電磁波による真空処理（加熱処理）を行う場合には、キャビティーを電磁波の漏洩防止も兼ねた真空容器とする必要がある。しかしながら、半導体製造装置特有の要件として、キャビティーの密閉部分にはＯリングを装着して、金属同士の接触を避けることが、通常、実施され、温度測定ユニットにおいても同様である。
Ｏリングの材質として、非導電性のバイトン（登録商標）などのフッ素ゴムを採用すると、電磁波の印加により、焼損してしまう。フッ素ゴムに金属製のコンパウンドを混入させた導電性のＯリングが存在する。導電性のＯリングを用いることによって、電磁波の漏洩を防止しつつＯリングの焼損を防止することができる。しかしながら、金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生するという課題が存在する。導電性のＯリングに混ぜる金属製のコンパウンドの量を減らせば、パーティクルの発生量を減らせるが、導電率が低下し、電磁波の漏洩抑止効果が薄れ、また焼損が発生してしまう課題が有る。この導電率低下に伴うＯリングの焼損とコンパウンド混入量によるパーティクル発生がトレードオフ（二律背反の関係）になっている。しかし、半導体装置におけるキャビティーにおいては、Ｏリングの焼損を避け、かつパーティクルの発生、蓄積を阻止する構造が求められる。
また、電磁波の伝播によって温度測定ユニットが加熱され、温度上昇によって温度センサが誤動作する恐れがある。従って、温度測定ユニット中を伝播する電磁波の量をできるだけ少なくする必要がある。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、マイクロ波等の電磁波を用いてウェハを加熱する半導体装置の製造装置において、Ｏリングの焼損を避け、かつパーティクルの発生及び蓄積を阻止し、さらに温度測定ユニット中を伝搬する電磁波の量が少ない温度センサの取付け構造（温度測定ユニット）を備えた基板処理装置及び半導体装置の製造方法並びにコンピュータに実行させるプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様によれば、基板を収容する処理容器と、前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下となっている温度測定ユニット取付け部と、前記温度測定ユニット取付け部に設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサとを有する基板処理装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の態様によれば、処理容器に収容された基板に電磁波を照射する工程と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様によれば、処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順とをコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度測定ユニット取付け部を通過して処理室外へ伝搬するマイクロ波等の電磁波の量を少なくすることができる。また、本発明の別の効果によれば、温度測定ユニット取付け部の加温を防止し、温度センサ及びＯリング等のシーリング材を保護することで、半導体装置の製造過程で発生抑制が求められるパーティクルの発生を防止することができる。更に、本発明の他の効果によれば、処理室内及び温度センサ取付け部内を真空状態にすることを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明一実施例に係る基板処理装置の概略構成例を示す断面図である。
【図２】従来の温度測定ユニットの構造の一例について説明するための断面図である。
【図３】本発明の基本原理により計算した計算結果の一実施例を示す図である。
【図４】図１の基板処理装置に係るコントローラの構成の一実施例を示す図である。
【図５】本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
【図６】本発明の基本原理を説明するための模式図である。
【図７】本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
【図８】本発明の半導体製造装置としてのＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）方式プラズマ処理装置の構成を示す垂直断面図である。
【図９】本発明の基板処理装置の一実施例のＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）方式プラズマ処理装置を説明するための垂直断面図である。
【図１０】本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
【図１１】本発明の半導体製造装置としてのＭＭＴ方式プラズマ処理装置の構成を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、以下に本発明の一実施形態について、図面等を用いて説明する。
なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。
【実施例１】
【００１５】
図１を用いて、本発明の第１の実施形態の基板処理装置について簡単に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る基板処理装置の概略構成例を示す断面図である。
図１では、半導体製造装置の処理室環境（処理容器）内での加熱方式として、マイクロ波等の電磁波を使用する基板処理装置を例にとっている。
基板処理装置１００は、処理室（キャビティー）１１と搬送室（図示しない）と電磁波照射部としてのマイクロ波供給部１９とを備える。ウェハ（基板）１は、処理室１１内にて処理される。マイクロ波供給部１９は、電磁波発生部としてのマイクロ波発生部２０と導波路２１と導波口２２とを備える。
【００１６】
（マイクロ波発生部）
マイクロ波発生部２０は、例えば、固定周波数マイクロ波または可変周波数マイクロ波を発生する。マイクロ波発生部２０としては、例えばマイクロトロン、クライストロン、ジャイロトロン等が用いられる。マイクロ波発生部２０で発生したマイクロ波は、導波路２１を介して、処理室１１内に連通する導波口２２から処理室１１内に輻射される。これにより、誘電加熱の効率をあげることができる。導波路２１には、導波路２１内部の反射電力を少なくするマッチング機構２６が設けられる。
マイクロ波発生部２０、導波路２１、導波口２２、及びマッチング機構２６でマイクロ波供給部１９が構成される。
【００１７】
（処理室）
処理室１１を形成する処理容器１８は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）など金属材料により構成されており、処理室１１と外部とを電磁的に遮蔽する構造となっている。
処理室１１内に供給されたマイクロ波は、処理容器１８の内壁面に対して反射を繰り返す。従ってマイクロ波は、処理室１１内でいろいろな方向へ反射するので、処理室１１内はマイクロ波で満たされる。さらに、処理室１１内のウェハ１に当たったマイクロ波はウェハ１に吸収され、ウェハ１はマイクロ波により誘電加熱される。
マイクロ波発生部２０、導波路２１、導波口２２、及びマッチング機構２６でマイクロ波供給部１９が構成される。
【００１８】
処理容器１８の側壁には、例えば窒素（Ｎ２）等のガスを供給するガス供給管５２が設けられている。ガス供給管５２には、上流から順に、ガス供給源５５、ガス流量を調整する流量制御装置５４、ガス流路を開閉する開閉バルブ５３が設けられており、この開閉バルブ５３を開閉することで、処理室１１内にガス供給管５２からガスが供給、または供給停止される。ガス供給管５２から供給されるガスは、ウェハ１を冷却したり、パージガスとして処理室１１内のガスや雰囲気を押し出したりするのに用いられる。
ガス供給管５２と流量制御装置５４と開閉バルブ５３から、ガス供給部５０が構成される。流量制御装置５４と開閉バルブ５３は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により制御される。なお、ガス供給部５０に、ガス供給源５５を設けても良い。
【００１９】
処理容器１８の側壁には、処理室１１内のガスを排気するためのガス排出管６２が設けられている。ガス排出部６０のガス排出管６２には、上流から順に、排気装置としての真空ポンプ６４と、圧力調整バルブ６３が設けられており、この圧力調整バルブ６３の開度を調整することで、処理室１１内の圧力が所定の値に調整される。
ガス排出管６２と圧力調整バルブ６３とで、ガス排出部６０が構成される。圧力調整バルブ６３と真空ポンプ６４は、コントローラ８０と電気的に接続されており、コントローラ８０により圧力調整制御される。なお、ガス排出部６０に、真空ポンプ６４を設けても良い。
【００２０】
また、処理容器１８の側壁には、処理室１１の内外にウェハ１を搬送するためのウェハ搬送口７１が設けられている。ウェハ搬送口７１には、密閉部としての例えばＯリング等のシール部７４を介して開閉部としてのゲートバルブ７２が設けられている。ゲートバルブ７２には、ゲートバルブ駆動部７３が接続されている。ゲートバルブ駆動部７３は、コントローラ８０と電気的に接続されており、ゲートバルブ７２は、コントローラ８０により開閉される。ゲートバルブ７２が開閉されることで、処理室１１内と搬送室（図示しない）内とが連通するように構成されている。
ウェハ搬送口７１、ゲートバルブ７２、ゲートバルブ駆動部７３でウェハ搬送部が構成される。
搬送室内には、ウェハ１を搬送する搬送ロボット（図示しない）が設けられている。搬送ロボットには、ウェハ１を搬送する際にウェハ１を支持する搬送アームが備えられている。ゲートバルブ７２を開くことによって、搬送ロボットにより処理室１１内と搬送室内との間で、ウェハ１が搬送される。ゲートバルブ７２が閉じることで処理室１１内は密閉される。
【００２１】
（基板支持部）
処理室１１内には、ウェハ１を載置する基板支持部としてのサセプタ２５が設けられている。サセプタ２５は、ウェハ１をその上端１３ａで支持する基板支持機構としてのリフトピン（ウェハ突上げピン）１３を備える。
リフトピン１３は、例えば石英やセラミックス、サファイア、またはフッ素樹脂等、伝熱性が低く、電気的に絶縁性が良好な材質で形成される。このような材質とすることで、リフトピン１３そのものが加熱されることを抑制し、更にはウェハ１から基板支持ピン１３への熱逃げを抑制することができる。熱逃げを抑制することができるため、基板面内を均一に加熱することが可能となる。また、リフトピン１３の加熱を防ぐことで、リフトピン１３の熱変形を防ぐことができ、その結果、熱変形によるウェハ高さを一定にすることができる。従って、１スロット辺りのウェハ加熱を再現性良く加熱することが可能となる。また、リフトピン１３は、複数（本実施形態においては３本）で構成される。
【００２２】
図１においては、導波口２２を処理容器１８の上壁、即ち、ウェハ１の処理面の上方に設けている。基板処理時には、ウェハ１は、サセプタ２５のリフトピン１３によって上方に支持され、導波口２２とウェハ１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１波長よりも短い距離としている。また、使用するマイクロ波の周波数を５．８［ＧＨｚ］とし、そのマイクロ波の波長λ（＝５１．７［ｍｍ］）よりも短い距離としている。
導波口２２から１波長よりも短い距離の範囲では、導波口２２から発射された直接波が支配的であると考えられる。上記のようにすると、ウェハ１に照射されるマイクロ波は、導波口２２から直接発射された直接波が支配的となり、処理容器１８内の定在波の影響を相対的に小さくすることができ、導波口２２の近辺のウェハ１を急速加熱することができる。
一般に、ウェハ１の温度は、マイクロ波のパワーが小さければ温度が低く、パワーが大きければ温度が高くなる。なお、基板温度は、処理容器１８の大きさや形状、マイクロ波の導波口２２の位置、ウェハ１の位置によって変わるが、マイクロ波パワーを大きくすると、基板温度が高くなるという相関関係が崩れることはない。
【００２３】
サセプタ２５は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の導体である金属材料により構成される。
サセプタ２５は金属製であるため、サセプタ２５表面においては、マイクロ波の電位がゼロとなる。仮にウェハ１をサセプタ２５に直接置いた場合、マイクロ波の電界強度が弱い状態となり、加熱されない。そこで、図１では、サセプタ２５の表面からおよそマイクロ波の１／４波長（λ／４）の位置、もしくはおよそλ／４の奇数倍の位置にウェハ１を載置するようにする。ここでいうサセプタ２５の表面とは、サセプタ２５を構成する面の内、ウェハ１の裏面（下面）と対向する面（上面）を言う。
λ／４の奇数倍の位置では電界が強いため、ウェハ１を効率よくマイクロ波で加熱することができる。本実施形態では、例えば、５．８［ＧＨｚ］に固定したマイクロ波を使用し、マイクロ波の波長が５１．７［ｍｍ］であるので、サセプタ２５の表面からウェハ１までの高さを１２．９［ｍｍ］としている。
なお、マイクロ波の周波数が時間とともに変化（可変）する形態も可能である。
また、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切り替えて供給し、処理するようにしても良い。
【００２４】
マイクロ波の周波数が時間と共に変化（可変）する形態も可能である。その場合、サセプタ２５の表面からウェハ１までの高さは、変化する周波数帯の代表周波数の波長から求めれば良い。たとえば５．８［ＧＨｚ］〜７．０［ＧＨｚ］まで変化する場合、代表周波数を変化する周波数帯のセンタ周波数とし、代表周波数６．４［ＧＨｚ］の波長４６［ｍｍ］より、基板載置部２５の表面からウェハ１までの高さを１１．５［ｍｍ］とすれば良い。
また、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切り替えて供給し、処理するようにしても良い。
【００２５】
サセプタ２５の側面には、溝部としてのチョーク部（図示しない）が側面全面にわたって形成されている。そして、このチョーク部が、基板載置部２５の上面２５ａとシール部７４（ウェハ搬入口７１）との間に配置された状態で、マイクロ波が供給される。この結果、サセプタ２５の下方へのマイクロ波の漏洩を防止することができ、導電性のシール部を用いる必要がなくなる。また、サセプタ２５上方の空間にマイクロ波を閉じ込めることができ、処理効率が向上する。また、シール部の焼損を防止することができる。
チョーク部の深さは、例えばマイクロ波の１／４波長（λ／４）以下となるようにする。これにより、チョーク部端でのマイクロ波打消しが最大となり、マイクロ波の漏洩防止効果を高めることができる。
また、チョーク部には、誘電体を充填するとよい。これにより、装置を小型化しつつ、チョーク部へのパーティクルの進入と堆積を防止できる。チョーク部に充填する誘電体として、例えばＳｉＯ２（二酸化珪素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の誘電率の高い材料が挙げられる。
【００２６】
サセプタ２５は、下面を回転軸２３で支持されて昇降回転機構２４に接続されている。昇降回転機構２４は、コントローラ８０と電気的に接続されており、サセプタ２５は、コントローラ８０により回転軸２３を中心に水平方向に回転され、垂直方向に昇降される。サセプタ２５を回転させることで、ウェハ１を水平方向に回転して、ウェハ１の表面側に均一にマイクロ波を照射することができる。
また、通常、サセプタ２５を搬送室から処理室１１へウェハ１を搬入する基板搬入位置から垂直方向に上昇させた位置でマイクロ波が照射される。
なお、サセプタ２５とリフトピン１３と回転軸２３と昇降回転機構２４で、基板支持部２７が構成される。
【００２７】
導波口２２付近は、電界が強いのでマイクロ波によって急速に加熱されるが、導波口２２付近から離れると電界が弱くなり加熱されにくい。そこで、導波口２２の位置を導波口２２の中心位置とウェハ１の中心位置までの距離を９０［ｍｍ］偏心させる。これにより、電界の強い部分がウェハ１の中心からずれる。そこで、ウェハ１を回転させ、ウェハ１の表面の各部を万遍なく、導波口２２付近を通過させることでウェハ１全面の膜に対して均一に加熱処理される。
【００２８】
（温度測定機構）
次に、基板処理装置１００における処理室（キャビティー）１１内の温度測定機構について説明する。
通常、マイクロ波等の電磁波による真空処理において、処理容器であるキャビティー（空洞共振器）１１内の処理物の温度を温度センサ等の温度測定機器により測定する必要がある。図１では、キャビティー内に載置された処理物（ウェハ１）の温度を、温度測定ユニット３３１で測定し、その測定結果をコントローラ８０に出力している。
図２は、従来の温度測定ユニットの構造の一例について説明するための断面図である。この例では、図１の基板処理装置１００の温度測定ユニット３３１の替りに、従来の温度測定ユニット３１が取付けられた一例について説明する。
図２において、処理容器１８のウェハ１の近傍の上壁（厚さ：Ｌ１）には、直径Ｄ１の貫通孔が開いており、当該貫通孔に嵌合するように、温度センサ取付け部３３の下部が設けられる。この温度センサ取付け部３３の上部には、温度センサ３２が取付けられる。
温度センサ取付け部３３の下方には、ネジ３７で温度センサ取付け部３３に固定されるアダプタ３６があり、アダプタ３６と温度センサ取付け部３３とは、真空シール３５によって結合される。またアダプタ３６の上方、温度センサ取付け部３３の下側部分は、誘電体３９を含んでおり、真空シール３４によって、上方の接続部として真空容器部分を密閉している。アダプタ３６は、使用する電磁波の周波数に応じた穴径（測定窓径）Ｄ０の異なるものを複数用意して、処理に使用する電磁波の周波数に応じて交換する。なお、センサ３２の下方の穴径（測定器径）Ｄ０’は、取付けられるセンサ３２によって定まる。なお、距離Ｌ２は、処理容器１８の上壁に設けられた貫通孔の入口（キャビティ内側）から温度センサ３２の前面までの距離を示す。
処理容器１８の上壁（外側）と温度センサ取付け部３３とは、真空シール３４によって結合され、上から押え金具３８を図示しないネジでネジ止めすることによって更に押えを強化して密封性を確保する。
なお、図２を適用した場合の図１の温度測定ユニットは、温度センサ３２、温度センサ取付け部３３、真空シール３４及び３５、アダプタ３６、ネジ３７、並びに押え金具３８から構成される。
真空シール３４及び３５は、例えば、バイトン（登録商標）のＯリングを用いるが、マイクロ波等の電磁波の漏えいを防ぐための導電性のＯリングを使用しても良い。
【００２９】
上述の温度測定ユニット３１による温度測定は、電磁波処理プロセスの制御に使われるのは勿論であるが、電磁波処理プロセス中における状況の確認や、電磁波の異常の検知としても、非常に重要である（特許文献１参照。）。
また電磁波による真空処理を行う場合には、キャビティーを電磁波の漏洩防止も兼ねた真空容器とする必要がある。しかしながら、半導体製造装置特有の要件として、キャビティーの密閉部分にはＯリング等の真空シールを装着して、通常、金属同士の接触を避けるようにしており、温度センサ３２を取り付けた温度測定ユニット３１についても同様である。
【００３０】
（温度測定ユニットの構造）
本発明は、図１によって説明したように、マイクロ波放射機構（マイクロ波供給部１９）とキャビティー（処理室）１１を備えた半導体装置であって、キャビティー１１内に配置されたウェハ１の温度を計測するための温度測定ユニット及び温度測定ユニット取付け部を有する。
図３は、本発明の基板処理装置における温度測定ユニットおよび温度測定ユニット取付け部の構造の一実施例について説明するための断面図である。
図３において、処理容器２０３のウェハ１の近傍の上壁（厚さ：Ｌ１）には、直径Ｄの貫通孔（開口部）３４１が開いており、当該貫通孔３４１に嵌合するように、温度センサ取付け下部３３３が設けられる。温度センサ取付け下部３３３の上側には温度センサ取付け上部３３２が設けられる。温度センサ取付け下部３３３と温度センサ取付け上部３３２との間の真空容器密閉部分には、真空シールとしてＯリング３３４及び３３５が装着され、また、処理容器２０３と温度センサ取付け下部３３３とはネジ３３７で固定される。
更に、温度センサ取付け下部３３３の上方、温度センサ取付け上部３３２の下側部分には、温度センサ取付け下部３３３の直径Ｃ１の円筒状の空洞部分に接して、誘電体３３６が取付けられる。誘電体３３６は、温度センサ取付け下部３３３の空洞部分と温度センサ取付け上部３３２の直径Ｄ’の円筒状の空洞部分との密閉性を保持するため、Ｏリング３３５によってシーリングされている。また、温度センサ取付け上部３３２と温度センサ取付け下部３３３は、ネジ３３８で固定されている。
【００３１】
温度センサ取付け下部３３３と温度センサ取付け上部３３２は、どちらも、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。
半導体製造装置特有の要件として、真空容器密閉部分には、通常、Ｏリングを装着して金属同士の接触を避けるようにしている。このため、Ｏリング３３４及び３３５の材質は、非導電性のバイトン（登録商標）などを採用する。しかし、マイクロ波等の電磁波の漏洩を防ぐために、導電性のＯリングを採用しても良い。
Ｏリング３３４、３３５によって真空容器密閉された温度センサ取付け下部３３３と温度センサ取付け上部３３２は、温度センサ３１を取付ける温度センサ取付けアダプタを構成している。そして、温度センサ３２は、温度センサ取付け上部３３２の上部の椀上の部分の内側にその下部が入るように構成され、温度センサ取付けアダプタに温度センサ３２を取付けることによって、図５の如く温度測定ユニット３３１が構成される。
【００３２】
上述のように、温度センサ取付け下部３３３は、処理容器２０３の上壁に設けられた貫通孔３４１に嵌合して取付けられる。温度センサ取付け下部３３３と処理容器２０３の上壁間の真空容器密閉部分には、真空シールとしてＯリング３３９が装着され、真空シール３３９によって結合され、上から押え金具をネジ３３７でネジ止めすることによって更に押えを強化して密封性を確保している。即ち、温度センサ取付け下部３３３は、処理容器２０３の上壁にネジ３３７で固定され、その接続部の真空容器密閉部分には、真空シールとしてＯリング３３９が装着される。
なお、温度センサ取付け下部３３３と処理容器２０３は、どちらも、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。
従って、上述した理由により、Ｏリング３３９の材質は、非導電性のバイトン（登録商標）などを採用する。なお、マイクロ波等の電磁波の漏洩を防ぐために、導電性のＯリングを採用しても良い。
【００３３】
次に、貫通孔３４１は円筒状に形成され、その円筒の中心軸は、温度センサ取付け下部３３３及び温度センサ取付け上部３３２の中心軸と一致している。またそれらの中心軸は、温度センサ３２のセンシング面の中心を通るように構成される。
また温度センサ取付け下部３３３の中心の円筒状の空洞部分の直径Ｃ１は、測定窓径Ｄより大である（Ｄ＜Ｃ１）。
【００３４】
温度センサ取付け下部３３３の上部の図示しない内径Ｃ２は、上述の直径Ｃ１の円筒状の空洞部分より直径が大（Ｃ２＞Ｃ１）の円形の椀状であり、その椀内に、温度センサ取付け上部３３２の下部が入れ子状に嵌る構造となっている。温度センサ取付け上部３３２の下側部分は、誘電体３３６を含んでおり、下方のＯリング３３８と情報のＯリング３３４によって、接続部の真空容器部分を密閉している。なお、ネジ３３８によって、温度センサ取付け下部３３３と温度センサ取付け上部３３２とが固定されている。即ち、温度測定窓（貫通穴３４１）は真空シール構造を有する。
この温度センサ３２のセンサ面の下の空洞の直径Ｄ’は、温度センサ３２が図２と同じものであれば、図２の直径Ｄ０’以下に構成することが好ましい。更に好ましくは、直径Ｄ’は直径Ｄと同じ直径に構成する。
【００３５】
さて、マイクロ波減衰構造の基本構造について説明する。図４は、本発明の基本原理を説明するための模式図である。図４のように、マイクロ波は、測定窓（穴径）Ｄとその板厚（深さ）Ｌにより減衰する。
αＴ＝８．６８６（２πＬ／λ）√｛（λ／λｃ）＾２−１｝  ・・・式（１）
λ  ＝２９９．８／ｆ√｛１＋（Ｄ’／Ｄ）＾２（εｒ−１）｝・・・式（２）
λＣ＝１．７０６Ｄ                                        ・・・式（３）
で与えられる。（αＴ：減衰量［ｄＢ］、Ｄ：測定窓、Ｄ’：測定器径、λ:誘電体中の自由空間波長、λＣ：遮断波長）
測定窓径Ｄをできるだけ小さくし、窓径深さＬ（または、Ｌ＋α）を長くする（Ｌ＞λ／４）ことにより、減衰量αＴを大きくすることができる。これらは、一般的なチョーク機構に基づくものである。
【００３６】
上述の穴径と板厚の関係からは、計算結果の一例を示す図５のように、最適な寸法関係を見出すことができる。図５は、本発明の基本原理により計算した計算結果の一実施例を示す図である。図５は、横軸が穴部厚みＬ［ｍｍ］、縦軸が減衰量１  αＴ１［ｄＢ］、減衰量２  αＴ２［ｄＢ］及び減衰量１２  αＴ１２［ｄＢ］である。図５においては、マイクロ波の周波数が５８５０〜６６５０［ＭＨｚ］、穴径Ｄは２０［ｍｍ］と１０［ｍｍ］である。
実施例１では、例えば、穴径Ｄを５〜４０［ｍｍ］程度とし、好ましくは、周波数が２．４５［ＧＨｚ］のときは、波長が１２２．４［ｍｍ］なので、このλ／４の長さの３０．６［ｍｍ］以下が好ましい。
また例えば、マイクロ波の周波数が５８５０［ＭＨｚ］の場合、波長（λ）は５１．３［ｍｍ］なので、このλ／４の長さの１２．９［ｍｍ］以下が好ましく、例えば、１０［ｍｍ］とする。
λ／４［ｍｍ］以下の穴径であれば、板厚（深さ）Ｌが２０［ｍｍ］の時、およそ６０［ｄＢ］減衰させることができる。
また、穴径Ｄを１０［ｍｍ］などに小さくできない場合は、厚みＬを厚くすることで、マイクロ波を減衰させることができる。例えば、穴径Ｄが２０［ｍｍ］で、厚みＬを約５０［ｍｍ］とした場合に、穴径Ｄを１０［ｍｍ］、厚みＬを２０［ｍｍ］としたときと同等の効果が得られる。このように、実施例１では、厚みＬは１０［ｍｍ］〜６０［ｍｍ］程度としている。なお、厚みＬを大きくできない場合には、温度センサの取付け位置をできるだけ遠ざけるようにする。例えば、アダプタを長くするか、アダプタ取付け部分だけ厚くする）ことにより同じ効果が得られる。
半導体製造装置特有の用件として、パーティクルの蓄積を防止する構造が求められる。一方、チョーク構造は、この用件を自から満たしおらず、また、波長に依存するため、小型化の限界も存在する。
ところで、誘電体内の電磁波の伝播速度を考えた場合、誘電体の比誘電率をεｒ、真空中の誘電率をε０、透磁率μ０とした場合、伝播速度は、
１／√（Ｖε０μ０）  ・・・式（４）
となる。従って、誘電体内では、真空中に比べ、１√εｒだけ伝播速度が低下し、波長も同様の比率で短くなる。
【００３７】
従って、図３にも示すように、本発明の実施例１では、温度測定窓の穴（貫通孔３４１）をチョーク機構となるような形状とした。そして、
（ｉ）貫通孔３４１の穴径をマイクロ波発生部１９が出力する電磁波の波長λのλ／４以下の長さとした。この結果、マイクロ波等の電磁波を強制的に減衰させることができる。
（ｉｉ）チャンバー蓋（処理容器２０３の上壁）の厚さＬを厚くする（例えば、Ｌ＋α）。好ましくは、厚さＬは、マイクロ波発生部１９が出力する電磁波の波長λのλ／４以上の長さとする。この結果、マイクロ波等の電磁波の減衰量を増やすことができ、温度測定器の誤動作の防止、Ｏリングの加熱防止、及びマイクロ波等の電磁波の漏れの防止ができる。
【００３８】
次に、制御部８０は、基板処理装置を構成するガス供給部やガス排気部や励起部等の基板処理装置の各機器を制御する。
例えば、流量制御装置５４と開閉バルブ５３は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により制御される。また例えば、圧力調整バルブ６３と真空ポンプ６４は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により圧力調整制御される。また例えば、ゲートバルブ駆動部７３は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０によりゲートバルブ７２は開閉される。また例えば、サセプタ２５は回転軸２３を中心に水平方向に回転され、垂直方向に昇降される。さらに昇降回転機構２４は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により基板載置部２５は回転軸２３を中心に水平方向に回転され、垂直方向に昇降される。
【００３９】
図６に、図１の基板処理装置１００に係る制御部８０の構成例を示す。図６は、図１の基板処理装置１００に係る制御部８０の構成の一実施例を示す図である。図６に示すように、制御手段であるコントローラ（制御部）８０は、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、記憶装置１０４、Ｉ／Ｏポート１０６を備えたコンピュータとして構成されている。記憶装置１０４、Ｉ／Ｏポート１０６は、内部バス１０８を介して、ＣＰＵ１０２とデータ交換可能なように構成されている。コントローラ８０には、例えばマウス、キーボード、ディスプレイを備えた入出力装置２０４、あるいはタッチパネル等として構成された入出力装置２０４が接続されている。また、入出力装置２０４を、コントローラ８０と一体の構造となるように構成しても良い。
【００４０】
記憶装置１０４は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成されている。記憶装置１０４内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各手順をコントローラ８０に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。
なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等を一時的に保持するためのメモリ領域（ワークエリア）をＲＡＭ（Random Access Memory）等に別に構成しても良い。
また、プログラムは、初めから、記憶装置１０４内に設けられた内部記録媒体に記録されていても良く、外部記憶装置２０６内の外部記録媒体に記録されたプログラムを内部記録媒体に移動させ内部記録媒体のプログラムを上書きしても良い。
Ｉ／Ｏポート１０６は、温度測定ユニット３３１、ゲートバルブ７２、サセプタの昇降回転機構２４、サセプタ２５のヒータ、ガス供給部５０、バルブ５３、流量制御装置５４、圧力センサ、真空ポンプ６４、高周波電源等の基板処理装置１００の各機器と接続され、各機器の動作を制御するか、または各部の動作状況を受信するようにしている。
【００４１】
ＣＰＵ１０２は、記憶装置１０４から制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２０４からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１０４からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１０２は、読み出したプロセスレシピの内容（基板処理の手順や条件など）に沿うように、各機器を制御するように構成されている。
【００４２】
なお、コントローラ８０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２０６を用意し、係る外部記憶装置２０６を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ８０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２０６を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク１１０や専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２０６を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置１０４や外部記憶装置２０６は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１０６単体のみを含む場合、外部記憶装置２０６単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００４３】
次に、基板処理装置１００における本実施形態の基板処理動作について説明する。基板処理装置１００の各部の動作は、制御装置８０によって制御される。
本発明の基板処理装置の一実施例の処理動作は、以下のステップＳ１０〜Ｓ１６の手順（手順（１）〜手順（７））で実行される。
【００４４】
手順（１）基板搬入ステップＳ１０
基板搬入ステップＳ１０では、ウェハ１を処理室１１に搬入する基板搬入工程において、まず、ゲートバルブ７２を開き、処理室１１と搬送室とを連通させる。次に、処理対象（被処理基板）のウェハ１を、搬送ロボットにより、搬送室内から処理室１１内へウェハ搬入口７１を介して搬入する。
【００４５】
手順（２）基板載置ステップＳ１１
基板載置ステップＳ１１では、処理室１１内に搬入されたウェハ１は、搬送ロボットによりリフトピン１３の上端１３ａに載置され、リフトピン１３に支持される。次に、搬送ロボットが処理室１１内から搬送室内へ戻ると、ゲートバルブ７２が閉じられる。
【００４６】
手順（３）窒素ガス供給ステップＳ１２
次に、窒素ガス供給ステップＳ１２では、処理室１１内を窒素（Ｎ２）雰囲気に置換する。ウェハ１を搬入すると処理室１１の外の大気雰囲気が巻き込まれるので、この大気雰囲気中の水分や酸素がプロセスに影響しないように処理室１１内をＮ２雰囲気に置き換える。
【００４７】
手順（４）ガス排気ステップＳ１３
ガス排気ステップＳ１３では、開閉バルブ５３を開いて、処理室１１内にガス供給管５２からＮ２ガスを供給するとともに、圧力調整バルブ６３により処理室１１内の圧力を所定の値に調整しつつ、ガス排出管６２から、真空ポンプ６４により処理室１１内のガス（雰囲気）を排出する。
【００４８】
手順（５）加熱処理（マイクロ波供給開始）ステップＳ１４
次に、加熱処理ステップＳ１４では、サセプタ２５が上昇され、チョーク部が、サセプタ２５の上面２５ａとシール部７４（ウェハ搬入口７１）との間に配置される位置まで移動する。そして、ウェハ１を回転させ、マイクロ波発生部２０で発生させたマイクロ波を、導波口２２から処理室１１内に供給し、ウェハ１の表面に照射する。
【００４９】
マイクロ波発生部２０で発生させたマイクロ波を、導波口２２から処理容器１８内に導入し、ウェハ１１の表面に照射する。本実施形態では、このマイクロ波照射により、ウェハ１１表面上のＨｉｇｈ−ｋ膜を１００［℃］〜６００［℃］に加熱し、Ｈｉｇｈ−ｋ膜の改質処理、つまり、Ｈｉｇｈ−ｋ膜からＣやＨ等の不純物を離脱させて、緻密化し安定した絶縁体薄膜に改質する処理を行う。
Ｈｉｇｈ−ｋ膜等の誘電体は、誘電率に応じてマイクロ波の吸収率が異なる。誘電率が高いほどマイクロ波を吸収しやすい。我々の研究によれば、ハイパワーのマイクロ波をウェハに照射し処理すると、ウェハ上の誘電体膜が加熱され改質されることが分かっている。また、マイクロ波による加熱の特徴は、誘電率εと誘電正接ｔａｎδによる誘電加熱で、この物性値が異なる物質を同時に加熱すると、加熱され易い物質、即ち、誘電率が高い方の物質だけ選択的により高温に加熱できることが分かっている。
このように、誘電率の高い物質は急速に加熱され、それ以外の物質は加熱されるのに比較的時間がかかることを利用し、ハイパワーのマイクロ波を照射する。これにより、誘電体に対し所望の加熱をするためのマイクロ波の照射時間を短くすることができるので、それ以外の物質は加熱される前にマイクロ波の照射を終えることにより、誘電率が高い物質を選択的に加熱することができる。
【００５０】
以下にＨｉｇｈ−ｋ膜のアニールについて説明する。ウェハの基板材料であるシリコンに比べ、Ｈｉｇｈ−ｋ膜は誘電率εが高い。例えば、シリコンの比誘電率εｒは３．９であるが、Ｈｉｇｈ−ｋ膜であるＨｆＯ膜の比誘電率εｒは２５であり、ＺｒＯ膜の比誘電率εｒは３５である。よって、Ｈｉｇｈ−ｋ膜を成膜したウェハにマイクロ波を照射すると、Ｈｉｇｈ−ｋ膜が選択的により高温に加熱される。
即ち、実験的に、ハイパワーのマイクロ波を照射する方が膜の改質効果が大きい。ハイパワーのマイクロ波を照射すると、急速にＨｉｇｈ−ｋ膜の温度を上昇させることができる。
【００５１】
前述に対して、比較的低パワーのマイクロ波を長時間照射した場合には、改質プロセス中に基板全体の温度が高くなってしまう。時間が経過すると、シリコン自身がマイクロ波により誘電加熱されるのと、マイクロ波が照射される基板表面のＨｉｇｈ−ｋ膜から基板裏面側のシリコンへの熱伝導により、シリコンの温度も上昇してしまうからである。ハイパワーのマイクロ波を照射する場合に膜の改質効果が大きい理由は、基板全体が温度上昇し上限温度に達するまでの時間内に、誘電体を誘電加熱により高い温度まで加熱することができるためと考えられる。
そこで、本実施形態では、Ｈｉｇｈ−ｋ膜の形成された基板表面側にエネルギーの強い直接波を照射し、誘電体と基板との加熱差をより大きくするようにした。
【００５２】
また、マイクロ波を照射中に、ウェハ１を冷却することで、ウェハ１の温度上昇を抑制することが出来る。ウェハ１を冷却するには、例えば、処理容器１８内に導入する不活性ガス（例えばＮ２ガス）の流量を多くする、そしてその流量制御することで、ウェハ１の温度制御を行うこともできる。
また、積極的にＮ２ガスの冷却効果を使用する場合は、ガス供給管をサセプタ２５に設け、ウェハ１とサセプタ２５の間にガスを流すことにより、ガスによる冷却効果向上を図ることもできる。このガスの流量を制御することにより、ウェハ１の温度制御を行うこともできる。
また本実施形態ではＮ２ガスを使用しているが、プロセス的、安全性に問題がなければ、熱伝達率の高い他のガス、たとえば希釈ＨｅガスなどをＮ２ガスに追加し、基板冷却効果を向上することもできる。
また、サセプタ２５内に冷却水流量計、開閉バルブ、冷却水経路のような冷媒を循環させる冷却流路を設けるようにしても良い。
【００５３】
手順（６）マイクロ波供給停止ステップＳ１５
マイクロ波供給停止ステップＳ１５では、以上のようにして、所定時間、マイクロ波を供給して基板加熱処理を行った後、マイクロ波の供給を停止する。
【００５４】
手順（７）基板搬出ステップＳ１６
基板搬出ステップＳ１６では、加熱処理工程が終了すると、上述した基板搬入ステップＳ１０に示した手順とは逆の手順により、加熱処理したウェハ１を処理室１１から搬送室内へ搬出する。
【００５５】
実施例１によれば、マイクロ波等の電磁波の伝播防止により、温度センサを電磁波から保護することができ、電磁波の影響による温度センサの誤検知を防止することができる。また、伝播防止により、シール材を保護することが出来るため、パーティクルを発生しないようにすることができる。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の第２の実施形態を、以下に説明する。本実施例２は、実施例１の図３を図７に替えた実施例である。即ち、図７は、図３と同様に、本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
図７は、図３の貫通孔３４１の処理容器２０３の内側（キャビティ側）に、第２の開口部としての面取部３４２を設けたものである。第２の開口部としての面取り部３４２は、基板処理装置３００において、放電発生防止部として機能する。また、第２の開口部の直径は、第１の開口部（貫通孔（開口部）３４１）の直径よりも大きく形成されている。
【００５７】
実施例２によれば、第２の開口部としての放電発生防止部を備えたことにより、実施例１の効果に加え、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
【００５８】
なお本実施例では、単純に角を削除した例を示したが、これに限らず、Ｒ（カーブ）を設けても良い。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態を、以下に説明する。本実施例３は、実施例１の図３を図８に替えた実施例である。即ち、図８は、図３と同様に、本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
図８は、図３の貫通孔３４１内に、誘電体２５１を充填したものである。
【００６０】
誘電体２５１は、基板から放射される放射熱を透過しつつ、電磁波を減衰し易くする材料が好ましい。例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物の少なくとも何れかを含むように構成される。
【００６１】
実施例３によれば、誘電体２５１を充填したことによって、実施例１の効果に加え、パーティクルの侵入を防止することができる。また、溝を小型化できる。
なお、実施例２に本実施例３を適用することによって、上述の効果に加え、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
【実施例４】
【００６２】
次に、本発明の第４の実施形態を、図９を用いて以下に説明する。本実施例４は、本発明の半導体製造装置の別の実施例である。図９は、本発明の半導体製造装置としてのＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）方式プラズマ処理装置の構成を示す垂直断面図である。従って、図１を図９に替えただけで、他は、実施例１乃至実施例３のいずれの温度測定ユニットでも適用可能である。
【００６３】
第４の実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第１実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。
また、基板処理装置に係るコントローラの構成例は、図６と同様である。
また、温度測定ユニットは、図１の温度測定ユニット３３１と同様であるので、図９では図示しない。要するに、温度測定ユニット３３１は、キャビティー内に載置された処理物（ウェハ１）の温度を測定し、その測定結果をコントローラ８０に出力する機能を満足すれば良い。従って、温度測定ユニットの設置場所は、処理容器１８の上壁に限らず、側壁に設けられても良い。
第４の実施形態に係るＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００は、整合器２７２ａ、２７２ｂ、高周波電源２７３ａ、２７３ｂ及び誘電コイル３１５ａ、３１５ｂを介してそれぞれ電力が供給されることで、プラズマが生成される。誘電コイル３１５ａは、処理容器２０３の天井側の外側に敷設されている。誘電コイル３１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。
【００６４】
第４の実施形態においても、金属除去処理や製品用基板処理において、水素原子や窒素原子等を含む処理ガスをガス供給管２３２から、ガス導入口２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、励起部である誘電コイル３１５ａ、３１５ｂへ高周波電力を流すと、電磁誘導により電界が生じる。この電界をエネルギーとして、供給された処理ガスをプラズマ状態として励起させて、活性種を生成することができる。
そして、ダミーウェハをサセプタ上面から浮かせた状態で、本発明の金属除去処理を行う。
【００６５】
（２‐１）基板の本処理工程
まず、製品用基板処理工程としての基板の本処理工程について説明する。製品用基板処理工程は、以下に説明する（Ａ）基板搬入工程、（Ｂ）基板昇温工程、（Ｃ）基板移載工程、（Ｄ）処理ガス供給工程、（Ｅ）プラズマ処理工程、（Ｆ）排気工程、（Ｇ）基板搬出工程から構成される。
【００６６】
まずは、処理室２０１内を基板搬送室内の圧力と同じ圧力（５０［Ｐａ］〜３００［Ｐａ］）、例えば、１００［Ｐａ］にした後、酸化膜が表面に形成されたウェハ１を基板搬送室から処理室２０１内に搬入する。具体的には、真空ポンプ２４６を用いて処理室２０１内を真空排気すると共に、ウェハ１及びウェハ１に施す処理に対して不活性なガス、例えばＮ２ガスを供給し、圧力を調整する。
次に、ウェハ１の搬送位置までサセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウェハ突上げピン（リフトピン）２６６を貫通させる。その結果、ウェハ突上げピン２６６が、サセプタ２１７上面よりも所定の高さ分だけ例えば、０．５［ｍｍ］〜３．０［ｍｍ］程度、突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いて処理室２０１に隣接する基板搬送室（図示しない）から処理室２０１内にウェハ１を搬入する。その結果、ウェハ１は、サセプタ２１７の上面から突出したウェハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理室２０１内にウェハ１を搬入した後、搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。
【００６７】
ヒータ２１７ｃには予め電力が供給され、ヒータ２７１ｃ及びサセプタ２１７は、例えば２５［℃］以上７００［℃］以下の範囲内の所定温度に加熱されている。ここで、搬入したウェハ１を直ちにサセプタ２１７上に移載すると、ウェハ１のサセプタ２１７との接触面の方が加熱され易く、ウェハ１の反対側の面との昇温速度に差が生じてしまう。その結果、ウェハ１両面の熱膨張の差によりウェハ１が反ってしまうおそれがある。ウェハ１の反りは、例えばヒータ設定温度が７００［℃］以上で起こり易い。
そこで本実施形態においては、ウェハ１をサセプタ２１７に移載する前に以下の基板昇温工程を実施することで、ウェハ１の反りを抑制する。
【００６８】
（Ｂ）基板昇温工程
基板昇温工程では、処理室２０１内に搬入したウェハ１の昇温を行う。具体的には、例えば２５［℃］以上９００［℃］以下の範囲内の所定温度に加熱されたサセプタ２１７の上方に、ウェハ突上げピン２６６によりウェハ１をサセプタ２１７から離して支持させる。また、真空ポンプ２４６によりガス排気管２３１ａを介して処理室２０１内を排気し、処理室２０１内の圧力を例えば０．１［Ｐａ］以上２６６［Ｐａ］以下の範囲内の所定値とする。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述の（Ｇ）基板搬出工程が終了するまで作動させておく。
【００６９】
上記の状態を所定時間、例えば４０［秒］間〜６０［秒］間保つことで、サセプタ２１７からの熱の輻射により、ウェハ１は、サセプタ２１７側の面から徐々に昇温されて所定温度となる。このとき、ウェハ１をサセプタ２１７から離して支持させているので、ウェハ１のサセプタ２１７側の面が急激に昇温されてしまうことを抑制し、ウェハ１のサセプタ２１７側の面（以降、下面ともいう）と反対側の面（以降、上面ともいう）との昇温速度の差を低減して、ウェハ１の反りを抑制することができる。
【００７０】
また、ウェハ１とサセプタ２１７との距離は、搬入時のウェハ１の温度（例えば常温）と所定温度に加熱されたサセプタ２１７の温度との差に応じて調整することが好ましい。即ち、ウェハ１の温度とサセプタ２１７の温度との差が大きいときは、ウェハ１とサセプタ２１７との距離を大きく取ることで、ウェハ１の下面が急激に昇温されて上面との昇温速度差が生じることを抑制する。また、ウェハ１の温度とサセプタ２１７の温度との差が小さいときは、ウェハ１とサセプタ２１７との距離を小さく取ることで、ウェハ１の昇温を加速し、ウェハ１が所定温度に到達するまでの時間を短縮することができる。ウェハ１とサセプタ２１７との距離は、例えばサセプタ昇降機構２６８によるサセプタ２１７の昇降により調整することができる。
【００７１】
（Ｃ）基板移載工程
所定時間が経過した後に、所定温度まで昇温されたウェハ１をウェハ突上げピン（リフトピン）２６６からサセプタ２１７へと移載する。つまり、サセプタ昇降機構２６８によってサセプタ２１７を上昇させ、ウェハ１をサセプタ２１７の上面に支持させる。その後、ウェハ１を所定の処理位置まで上昇させる。
【００７２】
（Ｄ）処理ガス供給工程
次に、ウェハ１表面の酸化膜を窒化させるための改質処理ガスとしての窒素含有ガス（本実施形態ではＮ２ガス）と水素（Ｈ２）ガスとを、処理室２０１内へ供給する。水素ガスは、前述したように、処理室２０１内の窒素濃度の調整や、ウェハ１表面の酸化膜の窒化効率を向上させるために用いられる。
具体的には、開閉バルブ（図１の開閉バルブ５３参照）を開け、図示しないマスフローコントローラにて流量制御しながら、バッファ室等を介して処理室２０１内に、Ｈ２ガスとＮ２ガスを供給する。このとき、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量をそれぞれ、例えば５０［ｓｃｃｍ］以上２０００［ｓｃｃｍ］以下の範囲内の所定値とする。また、処理室２０１内の圧力が、例えば１［Ｐａ］以上２６６［Ｐａ］以下の範囲内の所定圧力となるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内を排気する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のＥプラズマ処理工程の終了時までＨ２ガスとＮ２ガスの供給を継続する。
なお、（Ｄ）処理ガス供給工程において、ガスの種類ごとに開閉バルブを設け、必要に応じて、この複数の開閉バルブの開閉を制御し、マスフローコントローラにて流量制御しても良い。例えば、Ｈ２ガスとＮ２ガスの他に、Ａｒガスを供給するためのバルブを設け、Ｈ２ガスとＮ２ガスを流しながら、Ａｒガスを供給して、改質処理ガスを希釈するようにしても良い。
【００７３】
（Ｅ）プラズマ処理工程
処理室２０１内の圧力が安定した後、電極２１５に対して高周波電源２７３ａ、２７３ｂから整合器２７２ａ、２７２ｂを介して、例えば１５０［Ｗ］以上１０００［Ｗ］以下の範囲内の所定の出力値の高周波電力の印加を開始する。このとき、図示しないインピーダンス可変機構２７４によって予め所定のインピーダンス値に制御し、サセプタ２１７のバイアス電圧を所定の値に制御しておく。これにより、処理室２０１内、より具体的にはウェハ１の上方の第１のプラズマ生成領域２２４内にプラズマ放電を起こしてＮ２ガス及びＨ２ガスを励起する。Ｎ２ガス及びＨ２ガスは例えばプラズマ化されて解離し、窒素（Ｎ２）を含む窒素活性種等の反応種を生成する。Ｎ２ガスが励起して生じた窒素活性種により、ウェハ１の表面に改質処理である窒化処理が施される。
その後、所定の処理時間（５［秒］〜１２０［秒］）、例えば４５［秒］間が経過した後、高周波電源２７３からの電力の印加を停止して、処理室２０１内のプラズマ放電を停止する。また、バルブを閉めて、Ｈ２ガスとＮ２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、Ｅプラズマ処理工程が終了する。
【００７４】
（Ｆ排気工程）
Ｈ２ガスとＮ２ガスの供給を停止した後、ガス排気管２３１ａを用いて処理室２０１内を排気する。これにより、処理室２０１内のＨ２ガスとＮ２ガスや、Ｎ２ガスが反応した後のガス等を処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を処理室２０１に隣接する基板搬送室（ウェハ１の搬出先。図示せず）と同じ圧力（例えば１００［Ｐａ］）に調整する。
【００７５】
（Ｇ）基板搬出工程
処理室２０１内が所定の圧力となった後、サセプタ２１７をウェハ１の搬送位置まで下降させ、ウェハ突上げピン（リフトピン）２６６上にウェハ１を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いてウェハ１を処理室２０１外へ搬出する。以上により、製品用基板処理工程を終了する。
【００７６】
（２‐２）金属除去工程
次に、金属除去工程は、本処理工程としての製品用基板処理工程において、製品用ウェハが処理室２０１内で金属汚染されないよう、特に、サセプタ２１７や処理室２０１内壁の石英材料から出てくるナトリウム（Ｎａ）等の金属により汚染されないよう、製品用基板処理工程の前段階や後段階で行うものである。例えば、製品用基板処理工程を所定回数行った後に行う。
金属除去工程においては、ダミーウェハをサセプタ２１７上面から浮かせた状態、即ち、ダミーウェハとサセプタ２１７との間に空間を形成する。この状態でプラズマ処理することにより、形成された空間（第２のプラズマ生成領域）にプラズマを発生させ、サセプタ２１７中や処理室２０１内壁中に存在するナトリウム等の金属を叩き出し、該叩き出した金属を、主にダミーウェハ２００の裏面に付着させる。ダミーウェハの裏面とは、サセプタ２１７に対向する面であり、ダミーウェハの下面のことである。そして、金属を付着させたダミーウェハを回収することにより、処理室２０１内の金属を除去し、もって、製品用基板処理工程における製品用基板の金属汚染を抑制することができる。
金属除去用のダミーウェハとしては、表面や裏面に成膜がなされていないベアウェハを用いる。好ましくは、新品のウェハ、又は管理された装置にて洗浄された金属汚染の少ない状態のベアウェハが良い。
なお、金属除去工程においては、サセプタ２１７中や処理室２０１内壁中に存在するナトリウム等の金属を叩き出す上で、第２のプラズマ生成領域に第１のプラズマ生成領域２２４よりも強いプラズマを発生させることが望ましい。なお、上述の第２のプラズマ生成領域に第１のプラズマ生成領域２２４よりも強いプラズマを発生させるとは、第１のプラズマ生成領域２２４の電荷密度よりも第２のプラズマ生成領域の電荷密度が高い（イオンやラジカルの量が多い）ことを意味する。
【００７７】
以上のように、実施例４においても、実施例２または実施例３を適用することによって、実施例１と同様の効果を得ることができる。
即ち、マイクロ波伝播防止により温度センサを保護し、誤検知を防止できる。また、伝播防止により通常のシール材を保護し、パーティクル発生がしないようにできる。また、シール剤に金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生したとしてもパーティクルを除去することができる。さらに、本技術を用いることにより真空容器にも対応することができる。
【実施例５】
【００７８】
次に、本発明の第５の実施形態を、図１０を用いて以下に説明する。本実施例５は、本発明の半導体製造装置の別の実施例である。図１０は、本発明の半導体製造装置としてのＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）方式プラズマ処理装置の構成を示す垂直断面図である。従って、図１を図１０に替えただけで、他は、実施例１及び実施例４の如く、実施例２または実施例３のいずれの温度測定ユニットでも適用可能である。第５実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第１実施形態乃至第４実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。
また、基板処理装置４００に係るコントローラの構成例は、図６と同様である。
また、温度測定ユニットは、図１の温度測定ユニット３３１と同様であるので、図１０では図示しない。要するに、温度測定ユニット３３１は、キャビティー内に載置された処理物（ウェハ１）の温度を測定し、その測定結果をコントローラ８０に出力する機能を満足すれば良い。従って、温度測定ユニットの設置場所は、処理容器１８の上壁に限らず、側壁に設けられても良い。
第５実施形態に係るＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００は、マイクロ波を供給してプラズマを生成する整合器２７２ｂ、高周波電源２７３ｂ、マイクロ波導入管４１５ａ及び誘電コイル４１５ｂを備えている。マイクロ波導入管４１５ａは、処理容器２０３の天井壁に敷設されている。誘電コイル４１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。
【００７９】
第５実施形態においても、金属除去処理や製品用基板処理において、水素原子や窒素原子等を含む処理ガスをガス供給管２３２から、ガス導入口２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、マイクロ波導入管４１５ａへマイクロ波４１８ａを導入し、マイクロ波４１８ａを処理室２０１へ放射させる。このマイクロ波４１８ａと、誘電コイル４１５ｂからの高周波電力とにより、供給された処理ガスをプラズマ状態として励起させ、活性種を生成することができる。なお、マイクロ波として、例えば可変周波数マイクロ波（ＶＦＭ）、固定周波数マイクロ波（ＦＦＭ）等を用いることができる。
そして、ダミーウェハをサセプタ上面から浮かせた状態で、本発明の金属除去処理を行う。
【００８０】
以上のように、実施例５においても、実施例２または実施例３の温度測定ユニットを適用することによって、実施例１または実施例４と同様の効果を得ることができる。
即ち、マイクロ波伝播防止により温度センサを保護し、誤検知を防止できる。また、伝播防止により通常のシール材を保護し、パーティクル発生がしないようにできる。また、シール剤に金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生したとしてもパーティクルを除去することができる。さらに、本技術を用いることにより真空容器にも対応することができる。
【実施例６】
【００８１】
次に、本発明の第６の実施形態を、以下説明する。
実施例６は、図１を図１１に替えただけで、他は、実施例１、実施例４、または実施例５の如く、実施例２または実施例３のいずれの温度測定ユニットでも適用可能である。第６実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第１実施形態、第４実施形態、及び第５実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。
【００８２】
（１）基板処理装置の構成
図１１によって、基板処理装置の構成について説明する。
図１１は、本発明の基板処理装置の一実施例のＭＭＴ方式プラズマ処理装置を説明するための垂直断面図である。本発明の基板処理装置の１つであるＭＭＴ方式プラズマ処理装置は、電界と磁界とにより高密度プラズマを生成する変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いて、シリコン（Ｓｉ）基板等のウェハ１をプラズマ処理する変形マグネトロン型プラズマ処理装置（以下、ＭＭＴ装置と記載）である。ＭＭＴ装置５００は、気密性を保持した処理室２０１内に１枚のウェハ１を搬入し、処理室２０１内に供給した各種のガスに、一定の圧力下で高周波電圧をかけてマグネトロン放電を起こすように構成されている。ＭＭＴ装置５００によれば、係る機構により例えば処理ガス等を励起させて、ウェハ１に酸化、窒化等の拡散処理を行なったり、薄膜を形成したり、またはウェハ１の表面をエッチングする等の各種プラズマ処理を施すことができる。
【００８３】
（処理室）
ＭＭＴ装置５００は、ウェハ１をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。即ち、処理容器２０３を形成する壁の内部が処理室２０１である。処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上を被うことにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。処理室２０１の内側には、金属汚染防止用の石英板（図示しない）が設置されている。
【００８４】
また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４は、開いているときには、搬送機構（図示せず）を用いて搬送室（図示せず）から処理室２０１内へウェハ１を搬入し、または処理室２０１から搬送室へウェハ１を搬出することができるように構成されている。また、ゲートバルブ２４４は、閉まっているときには、処理室２０１内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。
【００８５】
（サセプタ）
処理室２０１内の底側中央には、処理基板としてのウェハ１を支持するサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されており、ウェハ１上に形成される膜等への金属汚染を低減することができるように構成されている。
サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｃが一体的に埋め込まれている。ヒータ２１７ｃは、電力が供給されると、ウェハ１表面を例えば２５［℃］〜７００［℃］程度に加熱することができるように構成されている。
【００８６】
サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。サセプタ２１７内部にはインピーダンス調整電極２１７ｂが装備されている。インピーダンス調整電極２１７ｂは、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス調整電極２１７ｂは、第１の電極としての筒状の電極２１５に対する第２の電極として機能する。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのインダクタンス及び抵抗並びに可変コンデンサの容量値を制御することにより、インピーダンス調整電極２１７ｂ及びサセプタ２１７を介して、ウェハ１の電位（バイアス電圧）を制御できるように構成されている。このように、インピーダンス可変機構２７４は、ウェハ１の電位を変更する基板電位変更部を構成する。
【００８７】
（基板電位変更部）
サセプタ２１７は、基板載置台であり、ウェハ１を載置する。サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。また、サセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられ、一方、下側容器２１１の底面には、ウェハ突上げピン２６６が設けられている。貫通孔２１７ａとウェハ突上げピン２６６とは互いに対向する位置に、少なくとも各３箇所ずつ設けられている。図１１に示すように、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウェハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けることで、ウェハ突上げピン２６６により、処理室２０１内に搬入されたウェハ１を一時的に支持するように構成されている。また、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が上昇させられたときには、ウェハ突上げピン２６６からサセプタ２１７へとウェハ１を移載するように構成されている。
また、ウェハ突上げピン２６６は、金属除去処理において、ダミーウェハ（後述する）を支持する基板支持部として機能する。
上述した基板載置台（サセプタ２１７）の上面は、略平坦としても良く、上面に突起物（エンボス）を１つ以上設けた構造であっても良く、座繰りを設けた構造でも良い。また、基板載置台の上面に基板載置台を覆うカバーを設けても良い。
なお、基板載置台の上面に座繰りやエンボスを設け複雑な構造にした場合には、従来の金属除去方法では金属除去が困難になるが、金属除去工程を行うことにより、効率良く金属除去を行うことができる。
【００８８】
（ガス供給部）
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、ガス供給管２３２やシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口部２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、各種のガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されるガスを分散する分散空間として構成されている。
【００８９】
ガス供給管２３２には、水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、窒素含有ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給する２３２ｂの下流端と、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ２）ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ｃの下流端と、希ガス含有ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する希ガス含有ガス供給管２３２ｄの下端とが合流するように接続されている。
水素含有ガス供給管２３２ａには、上流側から順にＨ２ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。
窒素含有ガス供給管２３２ｂには、上流側から順にＮ２ガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ｂ、開閉弁としてのバルブ２５３ｂが設けられている。
酸素含有ガス供給管２３２ｃには、上流側から順にＯ２ガス供給源２５０ｃ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ｃ、開閉弁としてのバルブ２５３ｃが設けられている。
希ガス含有ガス供給管２３２ｄには、上流側から順にＡｒガス供給管２５０ｄ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ｄ、開閉弁としてのバルブ２５３ｄが設けられている。
【００９０】
水素含有ガス供給管２３２ａと窒素含有ガス供給管２３２ｂと酸素含有ガス供給管２３２ｃと希ガス含有ガス供給管２３２ｄとが合流した下流側には、バルブ２５４が設けられ、ガスケット２０３ｂを介してガス導入口２３４に接続されている。バルブ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄ、２５４を開くことによって、マスフローコントローラ２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを介して、水素含有ガス、窒素含有ガス、酸素含有ガス、及び希ガス含有ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。
【００９１】
主に、ガス導入口２３４、ガス供給管２３２、マスフローコントローラ２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ、及びバルブ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄ、２５４により、図１１のガス供給部が構成されている。なお、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、バッファ室２３７、開口部２３８、遮蔽プレート２４０及びガス吹出口２３９）、水素含有ガス供給管２３２ａ、窒素含有ガス供給管２３２ｂ、酸素含有ガス供給管２３２ｃ、Ｈ２ガス供給源２５０ａ、Ｎ２ガス供給源２５０ｂ、Ｏ２ガス供給源２５０ｃ、希ガス含有ガス供給源２５０ｄを、ガス供給部に含めても良い。
【００９２】
（ガス排気部）
下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内からガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１ａの上流端が接続されている。ガス排気口２３５には、例えばキャパシタンスマノメータ等の圧力制御センサとしてのダイアフラムゲージ２４５が設けられている。ダイアフラムゲージ２４５は、例えば上限の圧力として２［Ｔｏｒｒ］（２６６［Ｐａ］）まで計測可能に構成されている。
ガス排気管２３１ａには、上流側から順に、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）２４２、真空排気装置（真空ポンプ）としてのターボ分子ポンプ２４６ａ、開閉弁としての主要バルブ２４３ａ、真空排気装置としてのドライポンプ２４６ｂが設けられている。
【００９３】
ＡＰＣ２４２は、弁を開閉することで真空排気や排気停止ができ、更に、真空計としてのダイアフラムゲージ２４５により計測された圧力情報に基づき弁を開度調節することで、処理室２０１内圧力の調整が可能な開閉弁である。ＭＭＴ装置４００を用いた基板処理は、例えば２４０［Ｐａ］以下の圧力下で実施される。ダイアフラムゲージ２４５の上限の圧力を例えば２［Ｔｏｒｒ］（２６６［Ｐａ］）とすることで、基板処理の圧力領域での計測精度が向上し、基板処理時に高い圧力制御性及び分解能を得ることができる。
なお、ここでは、ダイアフラムゲージについて示したが、ピラニゲージまたはイオンゲージなどでも良い。
【００９４】
ターボ分子ポンプ２４６ａには、例えば広帯域型を用いることができ、その場合、ターボ分子ポンプ２４６ａの上流側、すなわち、ターボ分子ポンプ２４６ａの１次側の最大圧力として４００［Ｐａ］まで対応可能に構成されている。
ターボ分子ポンプ２４６ａの下流側、即ち、ターボ分子ポンプ２４６ａの２次側には、スロー排気ラインを構成するガス排気管２３１ｂが設けられている。具体的には、ガス排気管２３１ａのターボ分子ポンプ２４６ａと主要バルブ２４３ａとの間には、ガス排気管２３１ｂの上流端が接続されている。また、ガス排気管２３１ａの主要バルブ２４３ａとドライポンプ２４６ｂとの間には、ガス排気管２３１ｂの下流端が接続されている。ガス排気管２３１ｂには、例えば３／８［インチ］配管が用いられ、開閉弁としてのスロー排気バルブ２４３ｂが設けられている。
主に、ガス排気口２３５、真空計２４５、ガス排気管２３１ａ、ＡＰＣ２４２により、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。なお、ターボ分子ポンプ２４６ａ、主要バルブ２４３ａ、ドライポンプ２４６ｂ、ガス排気管２３１ｂ、スロー排気バルブ２４３ｂを、ガス排気部に含めても良い。
【００９５】
（励起部）
次に、励起部としてのプラズマ生成部を説明する。
処理室２０１の外周部、即ち上側容器２１０の側壁の外側には、処理室２０１を囲うように、第１の電極としての筒状の電極２１５が設けられている。電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。電極２１５は、インピーダンスの整合を行なう整合器２７２を介して、高周波電力を印加する、例えば周波数が１３．５６［ＭＨｚ］の高周波電源２７３に接続されている。
電極２１５の外側表面の上下端部には、上側磁石２１６ａ及び下側磁石２１６ｂが
それぞれ取り付けられている。上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂは、どちらも筒状、例えば円筒状に形成された永久磁石により構成されている。上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂは、処理室２０１に向いた面側とその反対の面側とに磁極を有している。上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂの磁極の向きは、逆向きになるよう配置されている。即ち、上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂの処理室２０１に向いた面側の磁極同士は互いに異極となっている。これにより、電極２１５の内側表面に沿って円筒軸方向の磁力線が形成される。
【００９６】
上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂにより磁界を発生させ、更に処理室２０１内に各種のガスを導入した後、電極２１５に高周波電力を供給して電界を形成することで、処理室２０１内の第１のプラズマ生成領域２２４にマグネトロン放電プラズマが生成されるように構成されている。放出された電子を上述の電界と磁界が周回運動させることによって、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命かつ高密度のプラズマを生成させることができる。
なお、電極２１５、上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂの周囲には、これらが形成する電界や磁界が他の装置や外部環境に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する金属製の遮蔽板２２３が設けられている。
主に、第１の電極（電極２１５）、整合器２７２、高周波電源２７３、上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂにより、本実施形態に係る励起部としてのプラズマ生成部が構成されている。
【００９７】
（制御部）
制御部としてのコントローラ８０は、基板処理装置５００を構成するガス供給部やガス排気部や励起部等の基板処理装置の各機器を制御する。例えば、コントローラ８０は、信号線Ａを通じて、ダイアフラムゲージ２４５、ＡＰＣ２４２、ターボ分子ポンプ２４６ａ、ドライポンプ２４６ｂ、主要バルブ２４３ａ、及びスロー排気バルブ２４３ｂを制御する。また例えば、コントローラ８０は、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を制御し、信号線Ｃを通じてヒータ２１７ｃ及びインピーダンス可変機構２７４を制御する。また例えば、コントローラ８０は、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を制御し、信号線Ｅを通じて整合器２７２及び高周波電源２７３を制御する。また例えば、コントローラ８０は、信号線Ｆを通じてマスフローコントローラ２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ及びバルブ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５４を制御し、信号線Ｇを通じてランプ加熱ユニット２８０を制御する。また例えば、コントローラ８０は、信号線Ｈを通じて温度測定ユニット３１の温度センサ３３１から温度情報を取得し、取得した温度情報に基づいて、各機器を制御する。
図１１の基板処理装置５００に係るコントローラの構成例は、図６と同様である。
また、温度測定ユニットは、図１の温度測定ユニット３３１と同様であるので、図１１では図示しない。要するに、温度測定ユニット３３１は、キャビティー内に載置された処理物（ウェハ１）の温度を測定し、その測定結果をコントローラ８０に出力する機能を満足すれば良い。従って、温度測定ユニットの設置場所は、処理容器１８の上壁に限らず、側壁に設けられても良い。
【００９８】
（基板搬送室）
またＭＭＴ装置４００には、ゲートバルブ２４４を介し処理室２０１に隣接して、基板搬送室（図示しない）が設けられている。基板搬送室には搬送機構（図示しない）が設けられ、基板を処理炉２０２に搬入及び搬出自在に構成されている。なお、基板搬送室内の温度は室温であり、圧力は、０．１［Ｐａ］以上、２６６［Ｐａ］以下、例えば１００［Ｐａ］程度に保たれており、基板搬送室内にパーティクルが発生したとしても、搬送機構の動作により、パーティクルが舞うことの無いように構成されている。
【００９９】
（２）基板処理工程
次に、本発明の基板処理装置５００を用いた基板の処理工程について説明する。基板の処理工程は、製品用基板を処理する（２−１）基板の本処理工程と、例えば製品用基板でないダミー基板（ダミーウェハ）を用いる（２−２）金属除去工程と、から構成される。この基板処理工程は、例えば半導体装置の製造工程の一工程として、上述のＭＭＴ装置３００により実施される。製品用基板処理工程においては、半導体チップ生産用の処理基板（製品用基板）、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなるウェハ１の表面に形成された酸化膜に改質処理としての窒化処理を施す。なお以下の説明において、ＭＭＴ装置３００を構成する各機器の動作は、コントローラ８０により制御される。
【０１００】
以上のように、実施例６においても、実施例２または実施例３を適用することによって、実施例１、実施例４、または実施例５と同様の効果を得ることができる。
即ち、マイクロ波伝播防止により温度センサを保護し、誤検知を防止できる。また、伝播防止により通常のシール材を保護し、パーティクル発生がしないようにできる。また、シール剤に金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生したとしてもパーティクルを除去することができる。さらに、本技術を用いることにより真空容器にも対応することができる。
【０１０１】
この様に、上述のような様々な形態の電磁波を用いる処理装置において、上述の温度測定ユニット取付け部を構成することで、温度センサを電磁波から保護することができ、電磁波の影響による温度センサの誤検知を防止することができる。また、伝播防止により、シール材を保護することができるため、パーティクルを発生しないようにすることができる。また、プラズマを用いる装置においては、上述の金属除去工程を実施することにより、パーティクルが発生したとしても、パーティクルや金属汚染を除去することができる。
【０１０２】
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１０３】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下となっている温度測定ユニット取付け部と、
前記温度測定ユニットに設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサと、
を有する基板処理装置が提供される。
この結果、開口部の直径をλ／４以下にすることによって、温度センサに到達する電磁波を減衰させ、温度センサ取付け部に設けられたＯリングの加熱による劣化や温度センサの誤動作を防止することができる。
【０１０４】
（付記２）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記開口部の処理室内側には、放電発生防止部が設けられている。
このように、放電発生防止部を設けることによって、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
【０１０５】
（付記３）
付記１と付記２のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記開口部は前記電磁波の波長λの４分の１以下の長さの直径を有する第１の開口部と、前記第１の開口部よりも大きい第２の開口部を有する。
この結果、開口部の直径をλ／４以下にすることによって、温度センサに到達する電磁波を減衰させ、温度センサ取付け部に設けられたＯリングの加熱による劣化や温度センサの誤動作を防止することができ、しかも、電磁波の集中が抑制され、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
【０１０６】
（付記４）
付記１乃至付記３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記温度測定ユニットが設けられる前記処理容器の壁の厚さが前記電磁波の波長の４分の１以上になっている。
この結果、処理容器の壁の厚さ（壁の内側から温度センサまでの距離）を電磁波の波長λのλ／４以上にすることによって、温度測定ユニットに設けられたＯリングの加熱や温度センサの誤動作を防止することができる。
【０１０７】
（付記５）
付記１乃至付記４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記開口部には、誘電体が充填される。
【０１０８】
（付記６）
付記５の基板処理装置であって、好ましくは、
前記誘電体は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物の少なくとも何れかを含む。
【０１０９】
（付記７）
付記１乃至付記６のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記開口部よりも外側にシール部材を有する。
【０１１０】
（付記８）
更に他の態様によれば、
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する工程と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【０１１１】
（付記９）
付記８の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記開口部は、前記電磁波の波長の４分の１以下の長さの直径を有する第１の開口部と、
前記第１の開口部よりも大きい第２の開口部を有する。
【０１１２】
（付記１０）
付記８及び付記９のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記開口部の処理室側に放電発生防止部が設けられている。
【０１１３】
（付記１１）
付記８乃至付記１０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記温度測定ユニット取付け部が設けられる前記処理容器の壁の厚さが前記電磁波の波長の４分の１以上である。
【０１１４】
（付記１２）
付記８乃至付記１１のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記開口部には、誘電体を有する。
【０１１５】
（付記１３）
付記１２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記誘電体は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物の少なくとも何れかを含む。
【０１１６】
（付記１４）
更に他の態様によれば、
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１１７】
（付記１５）
更に他の態様によれば、
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の４分の１以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１１８】
１：ウェハ、  １１：キャビティー（空洞共振器）、  １３：リフトピン、  １３ａ：上端、  １７：サセプタ、  １８：処理容器、  １９：マイクロ波供給部、  ２０：マイクロ波発生部、  ２１：導波路、  ２２：導波口、  ２３：回転軸、  ２４：昇降回転機構、  ２５：サセプタ、  ２６：マッチング機構、  ２７：基板支持部、  ３１：温度測定ユニット、  ３３：温度センサ取付け部、  ３４、３５：真空シール、  ３６：アダプタ、  ３７：ネジ、  ３８：押え金具、  ５２：ガス供給管、  ５３：開閉バルブ、  ５３：流量制御装置、  ５５：ガス供給源、  ６０：ガス排出部、  ６２：ガス排出管、  ６３：圧力調整バルブ、  ６４：真空ポンプ、  ７１：ウェハ搬送口、  ７２：ゲートバルブ、  ７３：ゲートバルブ駆動部、  ７４：シール部、  ８０：コントローラ（制御部）、  １００、２００、３００、４００、５００：基板処理装置、  １０２:ＣＰＵ、  １０４：記憶装置、  １０６：Ｉ／Ｏポート、  １０８：内部バス、  ２０４：入出力装置、  ２０６：外部記憶装置、  ３３１：温度測定ユニット、  ３３２：温度センサ取付け上部、  ３３３：温度センサ取付け下部、  ３３４、３３５、３３９：Ｏリング、  ３３６：誘電体、  ３３７、３３８：ネジ、  ３４１：貫通孔、  ３４２：面取部、  Ｄ０：測定窓径、  Ｄ０’：測定器径、  Ｌ１：処理容器の上壁の厚さ。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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