(57)【要約】【課題】マイクロ波を処理容器内に導入して被処理基板を加熱する熱処理において、基板面内を均一に加熱処理する。【解決手段】処理容器１０内のウェハＷに対してマイクロ波を照射することで、ウェハＷを加熱処理するマイクロ波加熱処理装置１であって、処理容器１０内においてウェハＷを保持して回転させる基板保持機構１３と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源１１と、を有し、処理容器１０におけるウェハＷと対向する面には、マイクロ波発生源１１からのマイクロ波を処理容器１０内へ導入するマイクロ波導入口３６が複数設けられている。マイクロ波導入口３６は、ウェハＷに向かって開口面積が次第に広がる形状を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の基板に対してマイクロ波を照射することで、前記基板を加熱処理するマイクロ波加熱処理装置であって、
前記処理容器内において基板を保持して回転させる基板保持機構と、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源と、を有し、
前記処理容器における基板と対向する面には、前記マイクロ波発生源からのマイクロ波を前記処理容器内へ導入するマイクロ波導入口が複数設けられ、
前記マイクロ波導入口は、基板に向かって開口面積が次第に広がる形状を有し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口は、放物面形状を有し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】
前記マイクロ波導入口は、前記処理容器における基板の中央領域に対応する位置と、前記処理容器における基板の外周領域に対応する位置とにそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項４】
前記マイクロ波発生源と前記マイクロ波導入口とは、矩形導波管により接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【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内に導入して被処理基板を加熱するマイクロ波加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に成膜を行う成膜処理や改質処理、熱処理などの各種処理が順次行われる。ウェハの熱処理の一例としては、シリコン基板に不純物としてのイオンを注入した後、イオン注入による結晶欠陥を修復すると共にウェハとしてのシリコン基板の表層に拡散層を形成するためのアニール処理がある。
【０００３】
近年では、半導体デバイスの微細化に伴い、この拡散層におけるウェハの厚み方向の深さを短くして、浅い拡散層を形成することが求められている。そこで、例えば特許文献１では、マイクロ波を用いて被処理体を加熱処理することが提案されている。特許文献１によれば、矩形導波管により伝送されたマイクロ波を、例えば処理容器の天井部に複数形成された矩形状の導入ポートを通じて処理容器内に照射することで、被処理体の加熱処理が行われる。マイクロ波を用いた加熱処理においては、不純物であるイオン又は結晶格子の欠陥部にできる分極点にマイクロ波が直接作用することで、低い温度で不純物を活性化させ、拡散層が広がることを抑制できる。また、高温により表面に湧き出した熱電子を高速に揺することで起きるジュール損による効率的な加熱処理も行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のようなアニール処理においては、ウェハ処理の面内均一性を向上させるために、ウェハ面内を均一に加熱することが求められる。しかしながら、例えば矩形状の導入ポートから照射されるマイクロ波は、矩形の長辺（Ｅ面）に垂直な方向に沿って強い指向性を有しているので、基板の所望の箇所に対して所望の強度でマイクロ波を照射することができない。そのため、処理容器内の基板に対して均一にマイクロ波を照射することが困難であった。その結果、ウェハ面内での温度分布にばらつきが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
そのため、例えば上述の特許文献１には、ウェハを均一に加熱するために矩形状の導入ポートの形状や配置を調整することが開示されている。しかしながら、依然として所望の箇所に対して所望の強度でマイクロ波を照射することは困難であり、加熱処理の均一化には限界がある。その一方で、近年の半導体デバイスの微細化の要求から、加熱処理のさらなる均一性向上が望まれている。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マイクロ波を処理容器内に導入して被処理基板を加熱する熱処理において、基板面内を均一に加熱処理することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、処理容器内の基板に対してマイクロ波を照射することで、前記基板を加熱処理するマイクロ波加熱処理装置であって、前記処理容器内において基板を保持して回転させる基板保持機構と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源と、を有し、前記処理容器における基板と対向する面には、前記マイクロ波発生源からのマイクロ波を前記処理容器内へ導入するマイクロ波導入口が複数設けられ、前記マイクロ波導入口は、基板に向かって開口面積が次第に広がる形状を有していることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、マイクロ波導入口は、基板に向かって開口面積が次第に広がる形状を有しているので、マイクロ波導入口から照射されるマイクロ波のうち、その進行方向に水平方向の成分を含むマイクロ波は当該マイクロ波導入口の内側面で反射し、概ね鉛直下方に進む。また、マイクロ波導入口から下方に向けて照射されたマイクロ波が、例えば基板の表面で反射されて再度マイクロ波導入口に向かって進入した場合にも、マイクロ波は当該マイクロ波導入口の内側面で反射し、概ね鉛直下方に進む。そのため、マイクロ波をマイクロ波導入口の鉛直下方近傍に集中して照射することができる。即ち、本発明においては、各マイクロ波導入口から照射するマイクロ波を所望の位置に所望の強度で照射することができる。したがって本発明によれば、マイクロ波による基板加熱の精度を向上させ、その結果、基板面内を均一に加熱処理することができる。
【００１０】
前記マイクロ波導入口は、放物面形状を有していてもよい。
【００１１】
前記マイクロ波導入口は、前記処理容器における基板の中央領域に対応する位置と、前記処理容器における基板の外周領域に対応する位置とにそれぞれ設けられていてもよい。
【００１２】
前記マイクロ波発生源と前記マイクロ波導入口とは、矩形導波管により接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マイクロ波を処理容器内に導入して被処理基板を加熱する熱処理において、基板面内を均一に加熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略縦断面図である。
【図２】マイクロ波ユニットの構成の概略を示す説明図である。
【図３】電源部の構成の概略を示す説明図である。
【図４】マイクロ波導入口近傍の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】処理容器の天井板の下面を示す下面図である。
【図６】透過窓の形状を示す説明図である。
【図７】マイクロ波導入口からマイクロ波を照射した場合の説明図である。
【図８】マイクロ波導入口からマイクロ波を照射した場合の説明図である。
【図９】本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置のマイクロ波導入口からマイクロ波を照射した場合の電磁界の強度分布を示す説明図である。
【図１０】従来のマイクロ波加熱処理装置においてマイクロ波を照射した場合の電磁界の強度分布を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１は、本実施の形態にかかるマイクロ波加熱処理装置１を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態では、マイクロ波加熱処理装置１により、例えば半導体基板であるウェハＷの加熱処理を行う場合を例にして説明する。
【００１６】
図１に示すように、マイクロ波加熱処理装置１は、ウェハＷを収容する処理容器１０と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源１１と、処理容器１０の内部に所定のガスを供給するガス供給機構１２と、処理容器１０内でウェハＷを保持して回転させるウェハ保持機構１３と、マイクロ波加熱処理装置１の各機構を制御する制御部１４を備えている。処理容器１０は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。
【００１７】
処理容器１０は、全体として、例えば略直方体状の容器であり、平面視が例えば正方形の筒状の側壁２０と、側壁２０の上端を覆う略正方形状の天井板２１と、側壁２０の下端を覆う略正方形状の底板２２を有している。これら側壁２０、天井板２１、底板２２により囲まれた領域に、処理容器１０の処理空間Ａが形成される。また、側壁２０、天井板２１、底板２２の処理空間Ａ側の面は鏡面加工されており、マイクロ波を反射させる反射面として機能する。これにより、鏡面加工されていない場合と比較して、ウェハＷを加熱処理する際の到達温度を高くすることができる。
【００１８】
処理容器１０の側壁２０にはウェハＷの搬入出口２０ａが形成されている。搬入出口２０ａにはゲートバルブ２３が設けられており、このゲートバルブ２３は図示しない駆動機構により搬入出口２０ａを開閉自在とする構成になっている。ゲートバルブ２３と側壁２０との間には、マイクロ波の漏えいを防止するための、図示しないシール部材やチョーク機構が設けられている。また、処理容器１０の側壁２０には、供給管２４が接続されており、ガス供給機構１２からのガスは、供給管２４を介して処理容器内に供給される。なお、ガス供給機構１２からは、処理ガスやパージガスとして、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、水素ガスといったガスが供給される。
【００１９】
処理容器１０の底板２２には、排気口２２ａが形成されており、この排気口２２ａには排気管２５を介して、例えば真空ポンプなどの排気機構３０が接続されている。
【００２０】
ウェハ保持機構１３は底板２２の中央を上下方向に貫通して処理容器１０の外部まで延伸する中空管状のシャフト３１と、シャフト３１の上端近傍に設けられ、水平方向に延伸するアーム３２と、アーム３２の上端に設けられ、ウェハＷを支持する支持ピン３３を有している。シャフト３１の下端には、当該シャフト３１を、回転及び昇降させる駆動機構３４が接続されている。処理容器１０内におけるウェハＷの高さ方向の位置は、ウェハＷを支持する支持ピン３３を駆動機構３４により昇降動させることにより調整される。駆動機構３４は、例えば処理容器１０の外部に配置されている。なお、シャフト３１と底板２２との間は、図示しないシール部材により気密に塞がれている。
【００２１】
また、シャフト３１の内部には、ウェハＷの温度を測定する温度測定機構３５が設けられている。温度測定機構としては、例えば放射温度計が用いられる。温度測定機構３５で測定された温度は、制御部１４に入力され、マイクロ波によるウェハＷの加熱の際の制御に用いられる。
【００２２】
処理容器１０の天井板２１には、マイクロ波発生源１１で発生させたマイクロ波を当該処理容器１０内に照射するためのマイクロ波導入口３６が形成されており、このマイクロ波導入口３６を塞ぐように透過窓３７が設けられている。マイクロ波発生源１１はこの透過窓３７の上部に設けられており、マイクロ波発生源１１はマイクロ波を発生させて処理容器１０内に導入するマイクロ波ユニット４０と、マイクロ波ユニット４０に接続された電源部４１とを有している。本実施の形態では、例えば天井板２１の４箇所にマイクロ波導入口３６が形成され、各マイクロ波導入口３６にマイクロ波ユニット４０がそれぞれ設けられている。即ち、処理容器１０にはマイクロ波ユニット４０が４つ設けられている。また、電源部４１は４つのマイクロ波ユニット４０に対して共通で一つ設けられている。なお、電源部４１は各マイクロ波ユニット４０に対して個別に設けてもよい。
【００２３】
マイクロ波ユニット４０は、例えば図２に示すように、マイクロ波を生成するためのマグネトロン４２と、マイクロ波を伝送する導波管４３と、導波管４３と透過窓３７の間に設けられたサーキュレータ４４、検出器４５、チューナ４６と、サーキュレータ４４に接続されたダミーロード４７を有している。
【００２４】
マグネトロン４２は、電源部４１により高電圧を印加するための図示しない陽極及び陰極を有している。マグネトロン４２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。なお、マグネトロンにより生成されるマイクロ波の周波数は、被処理基板としてのウェハＷの処理に最適な周波数が選択され、例えば加熱処理においては、ＩＳＭバンドとして規定されている周波数の内、ある程度高周波のエネルギーが高い（高い周波数である）、例えば２．４５ＧＨｚや５．８ＧＨｚのマイクロ波が使用される。
【００２５】
導波管４３は、断面が矩形の直方体形状を有し、処理容器１０の天井板２１及び透過窓３７の上面から上方に向けて延伸している。マグネトロン４２は、この導波管４３の上端部近傍に接続されており、マグネトロン４２で生成されたマイクロ波は、導波管４３と透過窓３７を介して処理容器１０の処理空間Ａ内に伝送される。
【００２６】
サーキュレータ４４、検出器４５及びチューナ４６は、導波管４３の上端部から下端部に向けてこの順で設けられている。サーキュレータ４４及びダミーロード４７は、処理容器１０内に導入されたマイクロ波の反射波を分離するアイソレータとして機能する。換言すれば、処理容器１０からの反射波はサーキュレータ４４によりダミーロード４７に伝送され、ダミーロード４７はサーキュレータ４４により伝送された反射波を熱に変換する。
【００２７】
検出器４５は、導波管４３における処理容器１０からの反射波を検出するものであり、例えばインピーダンスモニタ、より具体的には、導波管４３における定在波の電界を検出する定在波モニタにより構成されている。なお、検出器４５は、進行波と反射波を検出することが可能な、例えば方向性結合器により構成されていてもよい。
【００２８】
チューナ４６は、インピーダンスを調整するものであり、マグネトロン４２と処理容器１０との間のインピーダンスはチューナ４６により整合される。チューナ４６によるインピーダンス整合は、検出器４５における反射波の検出結果に基づいて行われる。
【００２９】
電源部４１は、マグネトロン４２に対し、マイクロ波を生成するための高電圧を印加する。電源部４１は、例えば図３に示すように、商用電源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換回路５０と、ＡＣ−ＤＣ変換回路５０に接続されたスイッチング回路５１と、スイッチング回路５１の動作を制御するスイッチングコントローラ５２と、スイッチング回路５１に接続された昇圧トランス５３と、昇圧トランス５３に接続された整流回路５４とを有している。昇圧トランス５３とマグネトロン４２とは、整流回路５４を介して接続されている。
【００３０】
ＡＣ−ＤＣ変換回路５０では、商用電源からの例えば三相２００Ｖの交流電圧が整流され、直流に変換される。スイッチング回路５１は、ＡＣ−ＤＣ変換回路５０により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５１では、スイッチングコントローラ５２によりパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）またはパルス振幅変調（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が行われ、パルス状の電圧が生成される。スイッチング回路５１から出力されるパルス状の電圧は、昇圧トランス５３により昇圧される。昇圧されたパルス状の電圧は、整流回路５４により整流されてマグネトロン４２に供給される。
【００３１】
次に、天井板２１に設けられたマイクロ波導入口３６について説明する。マイクロ波導入口３６は、例えば図４に示すように、その断面形状が下向きの放物線形状となるように形成されている。換言すれば、マイクロ波導入口３６は、ウェハＷに向かって開口面積が次第に広がる形状である放物面を有している。この放物面は透過窓３７の底面と、下方に向かって次第に開口面積が大きくなる環状部材７０とにより形成されている。環状部材７０は、例えばアルミニウムにより構成されている。また、環状部材７０は、所定の高さＨに設定されている。なお、本実施の形態における高さＨは、５ｍｍ〜４０ｍｍに設定されている。
【００３２】
マイクロ波導入口３６の放物面の形状は、当該放物面の焦点Ｑの位置がウェハＷと透過窓３７との間（例えばＨ＋３０ｍｍの範囲内）、より好ましくは、例えば図４に示すようにマイクロ波導入口３６の高さＨの範囲内に収まるように設定されている。したがって、例えば図４に示すように、透過窓３７から処理容器１０内へ照射されたマイクロ波のうち、例えば水平方向の成分を含むマイクロ波Ｋｈは当該マイクロ波導入口３６の環状部材７０の内側面で反射し、概ね鉛直下方に進む。そのため、透過窓３７から照射されるマイクロ波Ｋｈが他のマイクロ波導入口３６に進入することを抑制できる。その結果、マイクロ波Ｋｈが他のマイクロ波導入口３６へ進入することによる損失を抑え、マイクロ波による効率的な加熱処理を行うことができる。また、一旦マイクロ波導入口３６から処理容器１０内に照射された後、例えばウェハＷの表面で反射されて再び同じマイクロ波導入口３６に進入したマイクロ波Ｋｆも、環状部材７０の内側面で反射して概ね鉛直下方に進む。したがって、マイクロ波ユニット４０から透過窓３７を介して処理容器１０内に導入されたマイクロ波は、概ねマイクロ波導入口３６の鉛直下方の領域に集中的に照射される。
【００３３】
次に、マイクロ波導入口３６の配置について説明する。図５は、天井板２１を下面から見た状態を示す図である。図５において、符号Ｏはウェハ及び天井板２１の中心を表している。また、符号Ｍは、天井板２１と側壁２０との境界となる４つの辺において、対向する辺の中点同士を結んだ線である。なお、ウェハＷの中心と天井板２１の中心とは、必ずしも一致している必要はない。
【００３４】
図５に示すように、天井板２１には、例えば４つのマイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄが形成されている。各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄと連なる透過窓３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、図５及び図６に示すように長方形状に形成されている。
【００３５】
なお、各透過窓３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの長辺の長さＬ１は、例えば導波管４３の管内波長λｇに対してＬ１＝ｎ×λｇ／２（ｎは正の整数）とすることが好ましい。なお、各透過窓３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの大きさや、長さＬ１とＬ２との比は、各透過窓３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ毎に異なっていてもよいが、ウェハＷに対してマイクロ波を均等に照射して均一な加熱処理を行うことを考慮すると、各透過窓３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの大きさや、長さＬ１、Ｌ２は同一であることが好ましい。
【００３６】
また、本実施の形態では、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、ウェハＷ上面近傍の電界分布を均一にする観点から、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの中心Ｏｐが、例えば図５に示すように、例えばウェハＷより小さい直径を有し、ウェハＷの中心Ｏを中心とする２つの同心円のいずれかに重なるように配置されている。この際に、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの全ての中心Ｏｐの位置が、同一の円周上に配置されないようにしている。本実施の形態では、例えば図５に示すように、例えば二つのマイクロ波導入口３６ａ、３６ｃを半径ＲＩＮの円周上に配置し、マイクロ波導入口３６ｂ、３６ｄを半径ＲＩＮより大きな半径ＲＯＵＴを有する円周上に配置している。
【００３７】
なお、図５に示すように、各透過窓３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、それぞれの長辺と短辺が、側壁２０の内側面と平行になるように配置されている。図５では、二つの透過窓３７ａ、３７ｃの長辺がＸ方向正方向側と負方向側の側壁２０と平行で、且つ他の二つの透過窓３７ｂ、３７ｄの長辺がＹ方向正方向側と負方向側の側壁２０と平行になるように配置された状態を描図している。
【００３８】
また、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、他のマイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄと干渉しない位置に配置され、且つ、半径ＲＩＮの円周上に配置されたマイクロ波導入口３６ａ、３６ｃ、及び半径ＲＯＵＴの円周上に配置されたマイクロ波導入口３６ｂ、３６ｄを、それぞれ半径ＲＩＮ及び半径ＲＯＵＴの円周上に沿って一周させた場合に、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの軌跡が、全体としてウェハＷの上面を全て覆う直径となっている。即ち、半径ＲＯＵＴの円周上に配置されたマイクロ波導入口３６ｂ、３６ｄによりウェハＷの外周部近傍が覆われ、半径ＲＩＮの円周上に配置されたマイクロ波導入口３６ａ、３６ｃによりウェハＷの中央部近傍が覆われる。なお、本実施の形態では、マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは全て同一の直径を有している。
【００３９】
かかる場合、上述のように本実施の形態のマイクロ波導入口３６が放物面形状を有し、当該マイクロ波導入口３６の鉛直下方近傍の領域に集中的にマイクロ波を照射できるので、例えばマイクロ波導入口３６ａからマイクロ波を照射しながらウェハＷを一回転させると、図７に示すように、ウェハＷの中央部の円形状の領域Ｔに対してマイクロ波を照射することができる。なお、図７では、マイクロ波導入口３６ａのみを描図しているが、マイクロ波導入口３６ｃからマイクロ波を照射した場合についても同様である。また、例えばマイクロ波導入口３６ｂからマイクロ波を照射しながらウェハＷを一回転させると、図８に示すように、ウェハＷの外周部の環状の領域Ｕに対してマイクロ波を照射することができる。したがって、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄからマイクロ波を照射しながらウェハＷを回転させることで、ウェハＷの全面に均一にマイクロ波を照射することができる。なお、各マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、その中心Ｏｐが全て異なる半径の円周上に配置されるようにしてもよく、また、マイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄのうち、一部の中心Ｏｐだけが同一の円周上に配置されるようにしてもよい。
【００４０】
制御部１４は、記憶部６０を有している。制御部１４は、記憶部６０に記憶されたレシピに従い、マイクロ波加熱処理装置１の各機構を制御する。なお、制御部１４への指令は、専用の制御デバイスあるいはプログラムを実行するＣＰＵ(図示せず)により実行される。プロセス条件を設定したレシピは、ＲＯＭや不揮発性メモリ(ともに図示せず)に予め記憶されていて、ＣＰＵが、これらのメモリからレシピの条件を読み出し実行する。
【００４１】
本実施の形態にかかるマイクロ波加熱処理装置１は以上のように構成されている。次に、マイクロ波加熱処理装置１によるウェハＷの加熱処理について説明する。
【００４２】
ウェハＷの加熱処理にあたっては、先ずゲートバルブ２３が開操作されて、搬送機構（図示せず）により処理容器１０内にウェハＷが搬入される。搬入されたウェハＷは、支持ピン３３上に載置される。次いで、ゲートバルブ２３が閉操作され、排気機構３０により処理容器１０内が排気されて減圧雰囲気となる。次に、ガス供給機構１５から所定の流量で処理ガスが処理容器１０内に供給されると共に、駆動機構３４によりウェハＷが所定の速度で回転する。
【００４３】
次に、電源部４１からマグネトロン４２に対して電圧が印加され、マグネトロン４２で生成されたマイクロ波が導波管４３内を伝搬して、透過窓３７及びマイクロ波導入口３６を介して処理容器１０内の処理空間Ａに照射される。この際、駆動機構３４によりシャフト３１が回転され、支持ピン３３に載置されているウェハＷも所定の速度で回転する。
【００４４】
各マイクロ波導入口３６から照射されたマイクロ波のうち、水平方向の成分を含むマイクロ波Ｋｈ、特にＥ面に垂直な方向に進むマイクロ波Ｋｈは、マイクロ波導入口３６の環状部材７０により反射されて概ね鉛直下方に進むと共に、他のマイクロ波導入口３６への進入が抑制される。また、例えばウェハＷの表面で反射されたマイクロ波Ｋｆも、環状部材７０の内側面で反射して概ね鉛直下方に進む。したがって、例えばマイクロ波導入口３６ａ、３６ｃによりウェハＷの中央部近傍の領域Ｔが、マイクロ波導入口３６ｂ、３６ｄによりウェハＷの外周部近傍の領域Ｕがそれぞれ集中的に加熱され、ウェハＷの全面が均一に加熱処理される。
【００４５】
マイクロ波によるウェハＷの加熱処理が終了すると、電源部４１からマグネトロン４２への電圧の印加が停止され、処理容器１０内に導入されるマイクロ波も停止する。それと共に、駆動機構３４も停止し、ウェハＷの回転が停止する。また、ガス供給機構１２からの処理ガス及び冷却ガスの供給も停止される。その後、ゲートバルブ２３が開操作されてウェハＷが処理容器１０から外部に搬出される。これにより、一連のウェハＷの加熱処理が終了する。
【００４６】
以上の実施の形態によれば、マイクロ波導入口３６が放物面形状を有しているので、当該マイクロ波導入口３６から照射されるマイクロ波のうち、その進行方向に水平方向の成分を含むマイクロ波は当該マイクロ波導入口３６の環状部材７０内側面で反射し、概ね鉛直下方に進む。また、マイクロ波導入口３６から下方に向けて照射されたマイクロ波が、例えばウェハＷの表面で反射されて再度マイクロ波導入口３６に向かって進入した場合にも、マイクロ波は当該マイクロ波導入口３６の環状部材７０の内側面で反射し、概ね鉛直下方に進む。そのため、マイクロ波をマイクロ波導入口３６の鉛直下方近傍に集中して照射することができる。即ち、各マイクロ波導入口３６から照射するマイクロ波を所望の位置に所望の強度で照射することができる。したがって本実施の形態にかかるマイクロ波加熱処理装置１によれば、マイクロ波によるウェハＷの加熱処理の精度を向上させ、その結果、ウェハ面内を均一に加熱処理することができる。また、各マイクロ波導入口３６から放射するマイクロ波の強度を調整することにより、ウェハＷの面内において、所望の温度分布を形成することも容易となる。
【００４７】
なお、本発明者らが本実施の形態にかかるマイクロ波加熱処理装置１を用いて、各マイクロ波導入口３６から照射されるマイクロ波の強度分布について調査を行った。その結果を図９に示す。図９は、本実施の形態にかかるマイクロ波加熱処理装置１の各マイクロ波導入口３６のうち、1つのマイクロ波導入口３６のみからマイクロ波を照射し、他の３つのマイクロ波導入口３６からはマイクロ波の照射を停止した状態における、電磁界の強度分布である。図９では、電磁界の強度を等高線を用いて示している。
【００４８】
図９（ａ）は、「Ｐｏｒｔ４」のマイクロ波導入口３６からマイクロ波を照射した状態であり、図から確認できる通り、概ね「Ｐｏｒｔ４」に対応する位置の電磁界の強度が、それ以外の電磁界の強度よりも高くなっている。また、図９（ｂ）〜図９（ｄ）においても同様に、マイクロ波を照射した「Ｐｏｒｔ」に対応する位置で電磁界の強度が高くなっていることが確認できる。したがって、この結果から、本実施の形態にかかるマイクロ波加熱処理装置１により、各マイクロ波導入口３６から照射するマイクロ波を所望の位置に所望の強度で照射することができることが確認できる。
【００４９】
また、比較例として、放物面形状のマイクロ波導入口３６を有さないマイクロ波加熱処理装置、即ち天井板２１に直接透過窓３７を設けた従来のマイクロ波加熱処理装置を用いて同様に電磁界の強度を確認した。その結果を図１０に示す。特に図１０（ｂ）に示す、「Ｐｏｒｔ３」からのみマイクロ波を照射した場合、ウェハＷの全面にわたって電磁界の強度が上昇していることが確認できる。また、図１０（ｄ）では、マイクロ波を照射している「Ｐｏｒｔ２」に対応する位置の電磁界の強度が必ずしもその他の位置よりも高くなっておらず、処理容器１０内においてマイクロ波による加熱部位の制御が十分でないことが確認できる。
【００５０】
なお、以上の実施の形態では、マイクロ波加熱処理装置１が同一の直径を有する４つのマイクロ波導入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄを有していたが、マイクロ波導入口３６の設置数やマイクロ波導入口３６の直径は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、任意に設定が可能である。特に、マイクロ波導入口３６が放物面形状を有することにより、マイクロ波導入口３６から照射されるマイクロ波が他のマイクロ波導入口３６へ進入することを抑制できるので、例えば図５に示すように、透過窓３７を他の透過窓３７との干渉を抑えるように配置する必要がない。したがって、例えば図５に示すように、マイクロ波導入口３６ａ、３６ｃ及びマイクロ波導入口３６ｂ、３６ｄは必ずしも同心円状に配置する要はない。そのため、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１においては、透過窓３７及びマイクロ波導入口３６の配置を極めて自由に設定できる。
【００５１】
以上の実施の形態では、導波管４３は矩形の断面形状を有する矩形導波管であったが、導波管４３は例えば同軸導波管であってもよい。かかる場合、透過窓３７についても矩形状ではなく、円形であってもよい。いずれの場合においても、マイクロ波導入口３６によりマイクロ波を反射して鉛直下方に集中的に照射することができる。
【００５２】
なお、以上の実施の形態では、環状部材７０は、放物面形状を有していたが、マイクロ波を反射させて概ね鉛直下方に照射するという観点からは必ずしも放物面である必要はなく、環状部材７０は、例えばウェハＷに向かって開口面積が広がる形状、換言すれば、円錐台形状であってもよい。しかしながら、より厳密にマイクロ波導入口３６の鉛直下方にマイクロ波を集中して照射するためには、環状部材７０は、放物面形状とすることが好ましい。
【００５３】
なお、以上の実施の形態では、４つのマイクロ波ユニット４０に対して共通の電源部４１を一つ設けていたが、例えば４つのマイクロ波ユニット４０に対して個別に電源部４１を設け、各マイクロ波導入口３６から照射するマイクロ波の強度を独立して制御するようにしてもよい。かかる場合、例えばウェハＷの中央部近傍の加熱温度を外周部の加熱温度より高くしたり、その逆に、中央部近傍の加熱温度を外周部の加熱温度より低くしたりでき、様々な加熱処理の要求に応じることが可能となる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５５】
１    マイクロ波加熱処理装置
１０  処理容器
１１  マイクロ波発生源
１２  ガス供給機構
１３  基板保持機構
１４  制御部
２０  側壁
２１  天井板
２２  底板
３０  排気機構
３６  マイクロ波導入口
３７  透過窓
４０  マイクロ波ユニット
４１  電源部
７０  環状部材
Ｗ    ウェハ
Ａ    処理空間
Ｋｆ、Ｋｈ  マイクロ波
Ｕ、Ｔ    領域
【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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