(57)【要約】【課題】半導体基板の種類に応じて装置をチューニングすることなしに、マイクロ波アニールによる低温活性化の効率の向上をはかる。【解決手段】マイクロ波アニール装置であって、電磁波を遮蔽する筐体１０と、筐体１０内にマイクロ波領域の第１の電磁波Ａを供給する第１の電磁波源２１と、筐体１０内に第１の電磁波Ａよりも周波数の高い第２の電磁波Ｂを供給する第２の電磁波源２２と、筐体１０内に設けられ、第１の電磁波Ａに対して透明な材料で形成され、半導体基板１１を載置するためのサセプタ１２と、半導体基板１１の温度を測定するための温度計測器１３と、温度計測器１３による測定温度を基に第１及び第２の電磁波源２１，２２のパワーを制御する制御部３１と、を具備した。【選択図】      図１
2014056927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を遮蔽する筐体と、
前記筐体内にマイクロ波領域の第１の電磁波を供給する第１の電磁波源と、
前記筐体内に前記第１の電磁波よりも周波数の高い第２の電磁波を供給する第２の電磁波源と、
前記筐体内に設けられ、前記第１の電磁波に対して透明な材料で形成され、半導体基板を載置するためのサセプタと、
前記半導体基板の温度を測定するための温度計測器と、
前記温度計測器による測定温度を基に前記第１及び第２の電磁波源のパワーを制御する制御部と、
を具備したことを特徴とするマイクロ波アニール装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記測定温度が設定温度に達するまで前記第２の電磁波源をオンし、設定温度に達したら前記第２の電磁波源をオフし、且つ前記第１の電磁波源をオンするものであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項３】
前記サセプタは、ガラスであ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アニール装置。
【請求項４】
前記サセプタは、単結晶シリコンであ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アニール装置。
【請求項５】
前記第１の電磁波は、周波数が１ＧＨｚ〜４５ＧＨｚまでのマイクロ波であり、前記第２の電磁波は、周波数が３ＴＨｚ〜１７ＴＨｚまでのテラヘルツ波であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項６】
前記第１の電磁波は、周波数が１ＧＨｚ〜４５ＧＨｚまでのマイクロ波であり、前記第２の電磁波は、周波数が３００ＴＨｚ以上の光であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項７】
前記サセプタは、前記第１の電磁波に対して透明な部材で形成された回転機構に取り付けられ、回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項８】
電磁波を遮蔽する筐体と、
前記筐体内に設けられ、半導体基板を載置するためのサセプタであって、前記半導体基板を加熱するヒータを有するサセプタと、
前記筐体内にマイクロ波領域の電磁波を供給する第１の電磁波源と、
前記半導体基板の温度を測定するための温度計測器と、
前記温度計測器による測定温度を基に前記電磁波源及び前記サセプタのヒータのパワーを制御する制御部と、
を具備したことを特徴とするマイクロ波アニール装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記測定温度が設定温度に達するまで前記サセプタのヒータをオンし、設定温度に達したら前記サセプタのヒータをオフし、且つ前記電磁波源をオンするものであることを特徴とする請求項８記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項１０】
前記サセプタは、前記電磁波に対して透明な透明ガラスヒータ、透明セラミックヒータ、又は単結晶シリコンヒータであり、平板状に形成されており、前記ヒータの導電膜は前記電磁波の波長よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項１１】
前記電磁波は、周波数が１ＧＨｚ〜４５ＧＨｚまでのマイクロ波であることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項１２】
前記温度計測器は、放射温度計であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項１３】
前記第１の電磁波源は、マグネトロンを用いたものであることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のマイクロ波アニール装置。
【請求項１４】
電磁波を遮蔽する筐体内に収容された半導体基板を加熱する加熱機構と、前記筐体内にマイクロ波領域の電磁波を供給する電磁波源と、前記半導体基板の温度を測定するための温度計測器と、を備えたマイクロ波アニール装置を用い、
前記加熱機構を先に駆動して前記半導体基板を加熱し、前記温度計測器による測定温度が予め設定された温度になった時点で前記加熱機構をオフ又はパワーを弱め、且つその後に前記電磁波源を駆動して前記半導体基板に電磁波を照射してアニールすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、三次元半導体装置の製造等に用いられるマイクロ波アニール装置と、この装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の回路の活性化を実現する方法として、マイクロ波アニールが注目されている。マイクロ波アニールは、光アニールに比して低温（３５０〜６５０℃）で活性化を行うことができるため、不純物の拡散を抑制でき、それによってリーク電流を下げることが可能となる。さらに、マイクロ波は、光に比して波長が長いため（数ｃｍ〜数１００ｃｍ）、多層型回路の最深層まで到達する。そのため、多層型回路の一様な活性化を実現できる可能性が高い。以上より、マイクロ波アニールは、三次元半導体装置の製造プロセスとして期待されている。
【０００３】
しかし、マイクロ波アニールによる活性化は、マイクロ波の周波数が１ＧＨｚ以下になるとあまり起こらず、十分な活性化に必要な時間が長くなってしまうという実験的な事実がある。一方、電磁波の周波数を高くしていき、光の領域、例えば３００ＴＨｚ以上（波長１μｍ以下に相当）にすると、低温活性化は起こらず、温度を１０００℃以上にしなければ活性化されないという事実もある。この場合、不純物の拡散の影響が懸念される。
【０００４】
これらの問題を解決するために、マイクロ波の周波数を最適な値にチューニングするということが考えられる。ところが、様々な種類の半導体基板は、各々、異なる量或いは異なる配置の非単結晶シリコンを有している。そのため、それぞれに対し、最適なチューニングをするのは極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第2009/0184399号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】B. Lojek, H. D. Geiler,“Investigation of Microwave Annealed Implanted Layers with TWIN Metrology System”, RTP 2008 (16th IEEE International Conference), 2008
【非特許文献２】Hiroshi Ohno. et al,“Optical interference effect on chip’s temperature distribution in the optical annealing process”, RTP 2008 (16th IEEE International Conference), 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、半導体基板の種類に応じて装置をチューニングすることなしに、マイクロ波アニールによる低温活性化の効率（時間短縮及び活性化度大）の向上をはかり得るマイクロ波アニール装置、及びこの装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のマイクロ波アニール装置は、電磁波を遮蔽する筐体と、前記筐体内にマイクロ波領域の第１の電磁波を供給する第１の電磁波源と、前記筐体内に前記第１の電磁波よりも周波数の高い第２の電磁波を供給する第２の電磁波源と、前記筐体内に設けられ、前記第１の電磁波に対して透明な材料で形成され、半導体基板を載置するためのサセプタと、前記半導体基板の温度を測定するための温度計測器と、前記温度計測器による測定温度を基に前記第１及び第２の電磁波源のパワーを制御する制御部と、を具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図。
【図２】図１の装置を用いたアニール方法を説明するためのフローチャート。
【図３】第２の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図。
【図４】第３の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図。
【図５】第４の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図。
【図６】マイクロ波アニールを行った場合の、マイクロ波の周波数と吸収係数との関係を示す特性図。
【図７】温度を変えてマイクロ波アニールを行った場合の、マイクロ波の周波数と吸収係数との関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態を説明する前に、マイクロ波アニールの低温活性化メカニズム、更には低温活性化効率を上げるための方法について説明する。
【００１１】
まず、マイクロ波アニールの低温活性化メカニズムについて説明する。但し、マイクロ波アニールの低温活性化のメカニズムは未だ未解明であるため、ここでは、測定事実に基づいた低温活性化メカニズムの理論モデルについて説明する。
【００１２】
半導体基板の材料となる単結晶シリコンはマイクロ波を殆ど吸収しないことが一般的に知られている。そのため、マイクロ波アニールにおいては、非単結晶シリコンが重要な役割を果たすと言える。実際、我々の測定により、非単結晶シリコンはマイクロ波に対し、非常に大きな誘電損失（複素比誘電率の虚数部）を有していることが分かった。
【００１３】
図６に、半導体基板（シリコン基板上に各種回路が設けられており、一部に非単結晶シリコン部を有する）に対してマイクロ波アニールを行った場合の、周波数と吸収係数との関係を示す。ここで、測定結果から算出される吸収係数の周波数スペクトルを円（中抜き丸印）にて示している。図６中の横軸が周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸が吸収係数［１／ｃｍ］である。図６から、低周波数側にいくほど、吸収係数が小さくなることが分かる。つまり、低周波数側になるほど、マイクロ波があまり吸収されないため、アニールによる活性化が起こりにくいと言える。一方、高周波数側になるほど、吸収係数は大きくなる。但し、周波数が単結晶シリコン及び非非単結晶シリコンのフォノン振動（３〜１７ＴＨｚ）に近付くと、吸収されたエネルギーが熱化する可能性が高く、低温活性化メカニズムは低周波数側に比べて働きにくいと考えられる。
【００１４】
上で述べた測定結果より、低温活性化のメカニズムとして、非単結晶シリコンのダングリングボンドによってダイポールモーメントが生じ、そのダイポールモーメントを持った“分子”が回転することによって結晶成長することが考えられる。ここで、分子とは、原子の集団（但し、原子１個の場合も含める）を示すことにする。
【００１５】
一方、低温活性化が起こるという事実より、非単結晶シリコン中に吸収されたマイクロ波のエネルギーは、熱になる熱的成分以外に、熱を介さずに直接的に結晶成長に用いられる非熱的成分が存在するはずである。上記で述べた分子回転運動モデルを仮定すると、非熱的な結晶化は、マイクロ波の電場の振動と共鳴して分子回転を起こすことによって実現されると考えることができる。これより、非熱的成分によって低温での活性化が実現されると考えられる。
【００１６】
熱的成分は、フォノン振動の共鳴周波数に近いマイクロ波により励起されやすく、非単結晶シリコンのフォノン振動の周波数は３ＴＨｚから１７ＴＨｚまでである。一方、非熱的成分を励起する周波数は、少なくとも２〜６ＧＨｚの範囲では低温活性化できるという実験的な事実より、熱的成分よりも低い周波数帯にあると考えられる。
【００１７】
次に、低温活性化効率を上げるための方法について説明する。
【００１８】
上記で述べたように、非単結晶シリコンは、分子回転運動による非熱的な結晶化を起こすと考えられる。分子回転運動の、熱や摩擦力による緩和を考えると、複素比誘電率は、デバイの誘電緩和による応答関数の形で書けることが知られている。複素比誘電率をεとし、これを式で表わすと、
【数１】
2014056927.tif 000003
【００１９】
となる。ここで、ε∞は周波数が無限大での複素比誘電率の極限値であり、εS は周波数を０に近づけたときの複素比誘電率の極限値である。また、ｆは電磁波の周波数であり、ｉは虚数を示す。τD は、誘電緩和時間を示し、
【数２】
2014056927.tif 000004
【００２０】
で表わされる。ここで、ζは分子回転時の摩擦係数を示し、ｋB はボルツマン定数である。さらに、Ｔは媒質中（ここでは非単結晶シリコン）の温度を表す。
【００２１】
また、複素比誘電率ε、及び光速ｃを用いると、吸収係数αは次のように書ける。
【数３】
2014056927.tif 000005
【００２２】
ここで、Ｉm（）は虚数部を表す。この式（３）に、式（１）を代入することにより、吸収係数が求まる。この式は、前記図６で示された測定結果に良く一致する。実際、複素比誘電率の周波数依存性について、理論から計算されたものを、図６に実測と同時に実線にて示した。
【００２３】
上で述べた式（３）を用いると、吸収係数の温度依存性を予測することができる。実際、図７に温度Ｔを幾つか振って、複素比誘電率を計算した結果を同時にプロットした。図７において、実線が温度２５℃の場合であり、一点鎖線が温度３００℃の場合であり、破線が温度５００℃の場合である。図７から、温度が高いほど、吸収係数が大きくなることが分かる。このことにより、不純物の拡散を抑えられる程度に基板の温度を上げ、その上で、マイクロ波アニールをすればよいと言える。これにより、低周波数のマイクロ波でも、十分な活性化が期待できる。
【００２４】
以上より、不純物の拡散を抑えられる程度に基板の温度を上げ、その上で、マイクロ波アニールを行うことで、アニールによる活性化の効率が高まり、活性化の向上及びアニール時間の短縮が期待できる。ここで、基板の温度を上げるために、低周波数のマイクロ波（例えば、１ＧＨｚ以下）を用いるのは効率的ではない。何故ならば、非単結晶シリコンが非常に僅かしか存在しない場合、温度が低いとマイクロ波は殆ど吸収されず、半導体基板の温度がなかなか上昇しないからである。
【００２５】
上記のような温度アシストをはかるための電磁波の周波数として、４５ＧＨｚ以上のマイクロ波が考えられる。これは、図６及び図７より、吸収係数は実測では４５ＧＨｚが最大であること、及び理論では４５ＧＨｚ以上において吸収係数が増大すること、の２つの理由による。
【００２６】
また、基板温度を上げるために、非単結晶シリコンに対して吸収係数の大きなテラヘルツ波を用いるようにしてもよい。この場合、テラヘルツの周波数は、単結晶シリコン及び非単結晶シリコンのフォノン振動数である３ＴＨｚから１７ＴＨｚにすればよい。或いは光を用いてもよい。光を用いた場合、非単結晶シリコンだけでなく、半導体基板の材料である単結晶シリコンも光を吸収するので、非単結晶シリコンが半導体基板内に僅かしか存在しない場合でも十分に温めることができる。この場合、周波数は、単結晶シリコン及び非単結晶シリコンに対して吸収係数が大きい、３００ＴＨｚ以上にすればよい。
【００２７】
また、基板を載置するためのサセプタの上方にヒータを配置してもよい。この場合は、マイクロ波が筐体内に作る電磁場分布がヒータによって乱されることを考慮し、筐体の形状を調整することが必要となる。さらに、ヒータによるマイクロ波の吸収も考慮し、アニール中の基板の温度を記録しながら、温度を一定になるように制御する必要がある。それ故、ヒータよりも電磁波による温度アシストの方が望ましい。
【００２８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図である。
【００３０】
本実施形態のマイクロ波アニール装置は、電磁波を遮蔽して内部に電磁波を閉じ込める筐体１０と、筐体１０内に電磁波を導入する第１及び第２の電磁波源２１，２２と、筐体１０内に設けられて半導体基板１１を載置するサセプタ１２とを備えている。さらに、半導体基板１１の温度を測定する温度センサ１３、電磁波源２１，２２のパワーを制御する制御部３１、及び制御部３１を駆動する処理部３２を備えている。
【００３１】
第１の電磁波源２１（ＥＷ１）は筐体１０の上側に設けられており、この電磁波源２１からは、マイクロ波領域の電磁波Ａが半導体基板１１の表面側に照射される。第２の電磁波源２２（ＥＷ２）は筐体１０の下側に設けられており、この電磁波源２２からは、電磁波Ａよりも周波数の高い電磁波Ｂが半導体基板１１の裏面側に照射される。ここで、マイクロ波は筐体１０内で反射するため、電磁波Ａ，Ｂは直接照射されるもの以外に、筐体１０内で反射したものも半導体基板１１に照射されるようになっている。
【００３２】
第１の電磁波源２１としては、例えばマグネトロンを用いたマイクロ波発生装置を用いることができる。この場合、電磁波Ａはマイクロ波であり、その周波数は例えば６ＧＨｚである。但し、電磁波Ａの周波数はこれに限られるものではなく、１ＧＨｚから４５ＧＨｚまでの範囲であればよい。
【００３３】
第２の電磁波源２２としては、例えばジャイロトロンを用いたマイクロ波発生装置を用いることができる。電磁波Ｂの周波数は、例えば４５ＧＨｚである。但し、周波数はこれに限るものではなく、電磁波Ａよりも高い周波数で半導体基板１１を効率良く加熱できるものであればよい。例えば、テラヘルツ波でもよく、その周波数は、例えば３ＴＨｚから１７ＴＨｚまでの範囲であればよい。
【００３４】
なお、電磁波源２１，２２の設置位置は、必ずしも第１の電磁波源２１が上側で第２の電磁波源２２が下側に限るものではなく、上下反転させることも可能である。さらに、上側又は下側に両方の電磁波源２１，２２を設置することも可能である。
【００３５】
筐体１０は、電磁波Ａ及び電磁波Ｂを反射する材料、例えばステンレスで形成されている。但し、この限りではなく、アルミや銅などでもよい。
【００３６】
温度センサ１３は、例えば放射温度計であり、筐体１０内の下方に設けられている。この温度センサ１３は、半導体基板１１に向けられており、半導体基板１１の温度を非接触で測定するものとなっている。なお、温度センサ１３は、筐体１０内の下方ではなく、筐体１０内の上方に設けるようにしても良い。
【００３７】
サセプタ１２は、電磁波Ａの伝搬に悪影響を与えないために電磁波Ａに対して透明であるのが望ましく、電磁波Ｂに対しては、透明でも不透明でもよい。従って、サセプタ１２の材料としては、例えば単結晶シリコンを用いることができる。但し、材料はこれに限るものではなく、ガラスなどでよい。何れの材料であっても電磁波Ａに対して透明である。
【００３８】
制御部３１は、電磁波源２１，２２のそれぞれに接続されている。そして、制御部３１により、電磁波源２１と電磁波源２２の、それぞれから照射される電磁波である、電磁波Ａと電磁波Ｂの照射強度を各々独立に調整できると共に、各々独立にＯＮ／ＯＦＦが可能となっている。
【００３９】
処理部３２は、温度センサ１３と制御部３１に接続されている。この処理部３２は、温度センサ１３の測定値をリアルタイムで読み取り、それに応じて制御部３１により電磁波Ａと電磁波Ｂの照射強度をリアルタイムで調整できるようになっている。
【００４０】
なお、半導体基板１１は基本的には単結晶シリコンであるが、この単結晶シリコン上には、各種の回路層が形成されており、このために非単結晶シリコンを材料とする領域が存在する。特に、アニールで活性化したい領域は、不純物ドープによって非単結晶化（アモルファス化）した領域となっている。
【００４１】
次に、図２のフローチャートを参照して本実施形態の装置を用いたアニール方法について説明し、更に本実施形態の作用効果について説明する。
【００４２】
まず、処理部３２において、制御部３１を通じ第２の電磁波源２２をオンし、半導体基板１１に対し、第２の電磁波源２２から電磁波Ｂを照射する（ステップＳ１）。この電磁波Ｂの照射により、半導体基板１１は効率良く加熱され基板温度が上昇する。電磁波Ｂを照射している間、処理部３２が、温度センサ１３の温度を読み取り、半導体基板１１の温度Ｔをリアルタイムで測定する（ステップＳ２）。そして、処理部３２において、半導体基板１１の温度Ｔが設定温度Ｔref（例えば５００℃）に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。半導体基板１１の温度Ｔが設定温度Ｔrefに達したことを確認したら、第２の電磁波源２２をオフし、電磁波Ｂの照射を停止する（ステップＳ４）。ここで、半導体基板１１の設定温度Ｔref は５００℃と限定されるものではなく、３５０℃から６５０℃の範囲であればよい。
【００４３】
その後、第１の電磁波源２１をオンし、電磁波源２１から電磁波Ａを照射する（ステップＳ５）。電磁波Ａの照射では、半導体基板１１の温度上昇は極めて小さいものである。なお、電磁波Ａの照射による基板温度の上昇が問題になる場合は、電磁波Ａの照射中も、処理部３２によって温度センサ１３の温度をリアルタイムで読み取る。そして、この温度が例えば５００℃で一定となるように制御すればよい。このように温度を一定に保つ機構としては、窒素雰囲気で筐体１０内を満たし、その窒素雰囲気を循環させるようにすればよい。
【００４４】
以上のような処理を半導体基板１１に対して行うことで、電磁波Ｂを照射しないで処理をする場合と比べ、電磁波Ａに対する吸収係数を高めることができる。実際、電磁波Ｂを照射後（温度５００℃）の吸収係数は、前記図７を見ると、常温（２５℃）の場合よりも１．２倍高くなることが分かる。
【００４５】
もし、電磁波Ｂを照射しない場合は、電磁波Ａのみで温度を５００℃まで上げなければならない。吸収係数の比から算出すると、電磁波Ｂを照射することで、５００℃になるまでの時間が最大２．６倍短縮できる
一方、電磁波Ｂのみを照射し、電磁波Ａを用いない場合、電磁波Ｂの周波数は非単結晶シリコンのフォノン振動の周波数に近いため、非単結晶に吸収されたエネルギーはほぼ熱化する。このような熱は不純物の拡散を促進させるため、回路の性能の劣化につながる。しかし、電磁波Ｂよりも周波数の短い電磁波Ａを用いると、非熱的な効果が得られるため、低温活性化によるアニールを実現できる。
【００４６】
さらに、サセプタ１２がガラスの場合、電磁波Ｂに対しても透明なことより、半導体基板１１の裏側を電磁波Ｂで直接温めることができる。電磁波Ｂは電磁波Ａに比べ波長が短いため、回路パターンによる吸収ムラが起こりやすい。そこで、このような構成をとることにより、半導体基板１１の裏側には回路が無いため、回路パターンによる吸収ムラが起こらない。
【００４７】
一方、サセプタ１２が単結晶シリコンの場合、電磁波Ｂはサセプタ１２を均一に温めることができる。サセプタ１２と半導体基板１１は熱的に接続されているため、半導体基板１１が温まる。この場合も回路パターンによる吸収ムラの影響を受けない。
【００４８】
このように本実施形態によれば、半導体基板１１を収容する筐体１０に２つの電磁波源２１，２２を設け、周波数の高い第２の電磁波源２２の駆動により半導体基板１１を一定温度まで加熱した後に、周波数の低い第１の電磁波源２１の駆動により半導体基板１１にマイクロ波を照射することにより、半導体基板１１のアニール処理を行うことができる。そしてこの場合、半導体基板１１の種類に応じて装置をチューニングすることなしに、マイクロ波アニールによる低温活性化の効率（時間短縮及び活性化度大）の向上をはかることができる。
【００４９】
また本実施形態では、半導体基板１１を加熱するための機構として第２の電磁波源２２を用い、更に半導体基板１１を載置するサセプタ１２を電磁波Ａに対して透明に材料で形成している。このため、電磁波Ａがサセプタ１２や加熱機構で乱されること無しに、半導体基板１１に均一に電磁波Ａを照射できる利点もある。
【００５０】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５１】
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、第２の電磁波源２３として、マイクロ波ではなく、電磁波Ａよりも高周波数の電磁波Ｃ、即ち赤外光を発生する装置を用いたことである。電磁波源２３としては、例えばハロゲンランプを用いた光源でよい。電磁波Ｃのピーク波長は、例えば約１μｍである。但し、電磁波Ｃのピーク波長はこれに限るものではなく、電磁波Ａよりも短いものであればよい。
【００５２】
また、サセプタ１２は、電磁波Ａに対して透明であればよく、例えばガラスを用いることができる。これは、電磁波Ｃに対しても透明であり、従って電磁波Ｃにより半導体基板１１を直接温めることができる。これにより、半導体基板１１の裏側には回路が無いため、回路パターンによる吸収ムラが起こらない。
【００５３】
このような構成において、前記図２に示した処理を行うことによって、電磁波Ｃを照射しないで処理をする場合と比べ、電磁波Ａに対する吸収係数を高めることができる。これにより、アニールの効率を高めることができる。
【００５４】
このように本実施形態によれば、第２の電磁波源２３の駆動により半導体基板１１を一定温度まで加熱した後に、第１の電磁波源２１の駆動により半導体基板１１にマイクロ波を照射することにより、半導体基板１１のアニール処理を行うことができる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、第２の電磁波源２３としてハロゲンランプ等光源を用いればよいことから、装置コストの低減をはかることも可能である。
【００５５】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５６】
本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、第２の電磁波源の代わりにヒータ機能を有するサセプタ４０を用いたことにある。
【００５７】
即ち、本実施形態においては、図１における第２の電磁波源２２は存在せず、またサセプタ１２も存在しない。そして、筐体１０内には半導体基板１１を載置するためのサセプタ４０が設置されている。このサセプタ４０は、半導体基板１１を載置するように板状に形成され、それ自体がヒータ加熱できるようになっている。さらに、電磁波Ａに対して透明であるのが望ましく、例えば石英基板の両主面に導電膜を、電磁波Ａが十分に透過するほど薄く（電磁波Ａの波長よりも十分に薄い）蒸着し、導電膜を通電加熱する透明ガラスヒータ或いは単結晶シリコンヒータを用いればよい。また、透明セラミック基板の両主面に導電膜を薄く蒸着した透明セラミックヒータを用いることも可能である。そして、サセプタ４０のヒータ部分は制御部２１に接続されている。
【００５８】
このような構成においては、電磁波源３１からの電磁波Ａを照射する前に、サセプタ４０のヒータによって半導体基板１１の温度を５００℃まで温める。その後、ヒータをオフし、電磁波源３１をオンすることにより、半導体基板１１に対するマイクロ波アニールを行う。
【００５９】
以上のような処理を半導体基板１１に対し行うことで、ヒータで予め加熱処理しない場合と比べ、電磁波Ａに対する吸収係数を高めることができる。これにより、アニールの効率を高めることができる。
【００６０】
従って、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、サセプタ４０として透明ガラスヒータ、単結晶シリコンヒータ、或いは透明セラミックヒータを用いることにより、サセプタ４０で電磁波Ａが散乱されるのを防止することができる利点もある。
【００６１】
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係わるマイクロ波アニール装置を示す概略構成図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００６２】
本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、サセプタ１２を回転可能にしたことである。即ち、サセプタ１２は回転可能に設けられており、電磁波Ａに対して透明な軸体５１を介してモータ５０に接続されている。そして、モータ５０の駆動により、サセプタ１２は回転するものとなっている。また、第２の電磁波源２２は、筐体１０の下側ではなく、第１の電磁波源２１と同様に筐体１０の上側に設けられている。
【００６３】
このような構成であれば、先の第１の実施形態と同様に、電磁波源２２をオンして電磁波Ｂの照射により基板１１の温度を設定温度まで高めた後に、電磁波源２２をオフし、電磁波源２１をオンし、電磁波Ａを基板１１に照射することにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
また、サセプタ１２を回転させることにより、電磁波Ａ（マイクロ波）をより均一に半導体基板１１に照射することができ、より均一なアニールが可能になる利点がある。
【００６５】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００６６】
第１の電磁波源は、必ずしもマグネトロンに限るものではなく、比較的低い周波数のマイクロ波（１〜４５ＧＨｚ）を発生するものであればよい。第２の電磁波源は、第１の電磁波源よりも高い周波数の電磁波を発生するものであれば良く、マグネトロンはもとより、ジャイロトロン、赤外ランプを用いることができる。
【００６７】
第１及び第２の電磁波源の設置位置は実施形態に何ら限定されるものではなく、筐体内に効率良く電磁波を供給できる位置であればよい。温度センサの設置位置も同様に、筐体の上方又は下方に限るものではなく、半導体基板の温度を効率良く測定できる位置であればよい。
【００６８】
サセプタは、単結晶シリコンやガラスに限定されるものではなく、電磁波Ａに対して透明な材料からなるものであればよい。
【００６９】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１０…筐体
１１…半導体基板
１２…サセプタ
１３…温度センサ
２１…第１の電磁波源（ＥＷ１）
２２…第２の電磁波源（ＥＷ２）
３１…制御部
３２…処理部
４０…ヒータ機能を有するサセプタ
５０…モータ
５１…軸体
【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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