(57)【要約】【課題】マイクロ波によるウエハの加熱を低消費電力化できる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態に係る半導体製造装置は、支持部と、チャンバと、マイクロ波発生器と、導波管と、補助加熱手段とを備える。支持部は、ウエハを支持する。チャンバは、支持部を収容する。マイクロ波発生器は、マイクロ波を発生させる。導波管は、ウエハの表面にマイクロ波が照射されるようにチャンバに取り付けられる。補助加熱手段は、マイクロ波より短い波長の電磁波によりウエハを加熱する。【選択図】図１
2015170662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを支持する支持部と、
前記支持部を収容するチャンバと、
マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
前記ウエハの表面又は裏面に前記マイクロ波が照射されるように前記チャンバに取り付けられた導波管と、
前記マイクロ波より短い波長の電磁波により前記ウエハを加熱する補助加熱手段と、
を備える半導体製造装置。
【請求項２】
前記補助加熱手段は、ホットプレート、ハロゲンランプ、アークランプ、及びレーザ装置のいずれか１つである
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記導波管は、前記ウエハの表面又は裏面に対して非垂直な方向に前記マイクロ波を照射する
請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記チャンバの内壁は、非金属材料により被覆された
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
チャンバ内の支持部上にウエハを設置し、
マイクロ波発生器からマイクロ波を発生させ、前記チャンバに取り付けられた導波管から、前記ウエハの表面又は裏面に前記マイクロ波を照射するとともに、補助加熱手段から前記マイクロ波より波長が短い電磁波を前記ウエハに照射することにより、前記ウエハを加熱する
ことを含む半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記マイクロ波及び前記マイクロ波より波長が短い電磁波により、前記ウエハを７００℃以上の温度まで加熱する
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記マイクロ波及び前記マイクロ波より波長が短い電磁波により前記ウエハを加熱した後、前記マイクロ波より波長が短い電磁波の出力を低下させ、前記マイクロ波の照射を継続する
請求項５又は請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記補助加熱手段は、ホットプレート、ハロゲンランプ、アークランプ、及びレーザ装置のいずれか１つである
請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
チャンバ内にウエハを設置し、
前記チャンバ内に設けられた第１の加熱手段からマイクロ波より波長が短い電磁波を発生させ、当該電磁波を前記ウエハに照射した後、第２の加熱手段からからマイクロ波を発生させ、当該マイクロ波を前記ウエハの表面に照射する
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、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に伴い、種々の半導体製造プロセスにおけるプロセス温度の低温化が求められている。そこで、不純物の活性化、アモルファスの結晶化、シリサイド（ケイ素と金属の化合物）の形成などにマイクロ波を使用することが提案されている。しかしながら、電極層や配線層などの金属層が形成されたウエハにマイクロ波を照射する場合、マイクロ波の一部が金属層により吸収または反射されるなどの理由で、マイクロ波で加熱したい領域が十分に加熱されない可能性がある。そのため、加熱対象領域を十分に加熱するための消費電力が増大してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３４８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロ波によるウエハの加熱を低消費電力化できる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る半導体製造装置は、支持部と、チャンバと、マイクロ波発生器と、導波管と、補助加熱手段とを備える。支持部は、ウエハを支持する。チャンバは、支持部を収容する。マイクロ波発生器は、マイクロ波を発生させる。導波管は、ウエハの表面にマイクロ波が照射されるようにチャンバに取り付けられる。補助加熱手段は、マイクロ波より短い波長の電磁波によりウエハを加熱する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る半導体製造装置を示す概略構成図。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート。
【図３】第２実施形態に係る半導体装置の第１のチャンバを示す概略構成図。
【図４】第２実施形態に係る半導体装置の第２のチャンバを示す概略構成図。
【図５】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体製造装置を示す概略構成図である。図１の半導体製造装置は、支持部１１と、チャンバ１２と、マイクロ波発生器１３と、導波管１４と、温度計１５と、冷却器１６と、補助加熱手段１７と、を備えている。
【０００９】
支持部１１は、ウエハ１を支持するための機構であり、石英サセプタ１１ａと、複数本の支持ピン１１ｂと、回転シャフト１１ｃとを備えている。石英サセプタ１１ａは、透明部材である石英で形成されている。支持ピン１１ｂは、石英サセプタ１１ａの表面から突出しており、矢印Ａのように、ウエハ１を上下方向に昇降させることができる。回転シャフト１１ｃは、石英サセプタ１１ａの裏面に取り付けられており、矢印Ｂのように、ウエハ１を水平面内で回転させることができる。
【００１０】
図１のウエハ１は、基板１ａと、基板１ａ上に形成された１層以上の被加工層１ｂと、被加工層１ｂに含まれる１層以上の金属層１ｃとを備えている。基板１ａは、例えば、シリコン基板、ＧａＮ基板またはＧａＮをＳｉ基板上に形成したＳｉ基板、ＳｉＣ基板またはＳｉＣをＳｉ基板上に形成した基板などの半導体基板である。被加工層１ｂは、例えば、層間絶縁膜、素子分離絶縁膜、電極層、配線層などである。金属層１ｃは、例えば、金属電極を含む電極層や、金属配線を含む配線層などである。
【００１１】
符号Ｓ１は、ウエハ１の表面、すなわち、ウエハ１の被加工層１ｂ側の面を示す。符号Ｓ２は、ウエハ１の裏面、すなわち、ウエハ１の基板１ａ側の面を示す。本実施形態のウエハ１は、表面Ｓ１を上向き、裏面Ｓ２を下向きにして、支持部１１上に設置されている。本実施形態の支持部１１は、ウエハ１の裏面Ｓ２を支持している。
【００１２】
図１は、ウエハ１の表面Ｓ１及び裏面Ｓ２に平行で、互いに垂直なＸ方向及びＹ方向と、ウエハ１の表面Ｓ１及び裏面Ｓ２に垂直なＺ方向とを示している。本明細書において、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。例えば、基板１ａと被加工層１ｂとの位置関係は、基板１ａが被加工層１ｂの下方に位置していると表現される。
【００１３】
チャンバ１２は、支持部１１を収容している。図１においては、チャンバ１２内に搬入されたウエハ１が支持部１１上に設置されている。チャンバ１２は、例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、及びＳＵＳ（ステンレス鋼）などにより構成される。
【００１４】
チャンバ１２は、支持部１１上のウエハ１の温度を測定するための窓部１２ａを有している。窓部１２ａは、石英またはサファイアなどの透明部材で形成されている。
【００１５】
チャンバ１２の内壁面１２ｂは、約１〜１０μｍの厚さの非金属材料により被覆されている。非金属材料として、絶縁性の材料又は低い導電性を有する材料が用いられ、例えば、シリカ（酸化ケイ素）やポリイミドなどが挙げられる。この非金属材料による被覆によりウエハ１への金属汚染を防止することができることが確認された。
【００１６】
マイクロ波発生器１３は、マイクロ波を発生させる。マイクロ波の周波数は、次に示す周波数範囲の内どのような値でもよい。本実施形態のマイクロ波発生器１３は、２．４５〜３０ＧＨｚの周波数帯、好ましくは５．８０ＧＨｚ以上の周波数帯のマイクロ波を発生させる。例えば、マイクロ波発生器１３の製造コストや信頼性の観点から、マイクロ波の周波数は、５．８０ＧＨｚ〜１４ＧＨｚの範囲に設定され得る。
【００１７】
導波管１４は、マイクロ波発生器１３から発生したマイクロ波をＫ方向に射出するようにチャンバ１２に取り付けられており、Ｋ方向に射出されたマイクロ波をウエハ１の表面Ｓ１に照射する。図１において、Ｋ方向は、ウエハ１の表面Ｓ１及び裏面Ｓ２に対して非垂直な方向である。そのため、Ｋ方向は、Ｚ方向に非平行である。Ｋ方向は、ウエハ１の表面Ｓ１及び裏面Ｓ２に対して垂直な方向であってもよい。
【００１８】
導波管１４の数、取り付ける位置、取り付け方法は任意に設計することができる。例えば、導波管１４は、ウエハ１の表面Ｓ１にマイクロ波を均一に照射できるように、複数設けられるのが好ましい。また、導波管１４は、図１に示すように、チャンバ１２の側面に取り付けられてもよいし、チャンバ１２の上面に取り付けられてもよい。さらに、導波管１４は、チャンバ１２に直接的に取り付けられていてもよいし、チャンバ１２に他の部材などを介して間接的に取り付けられていてもよい。
【００１９】
符号Ｌは、導波管１４の中心軸を示す。本実施形態の中心軸Ｌは、Ｋ方向に対して平行に設定されている。その結果、本実施形態の導波管１４は、マイクロ波をＫ方向に出射する。符号θは、ウエハ１の表面Ｓ１及び裏面Ｓ２に対するＫ方向の角度を示す。本実施形態の角度θは、０度≦θ≦９０度、好ましくは９０度未満である。
【００２０】
温度計１５は、ウエハ１の裏面Ｓ２に赤外線を照射しし、反射された光の強度を測定することにより温度を測定できる放射温度計（パイロメータ）である。本実施形態の温度計１５ａは、ウエハ１から放射された電磁波（光）を、窓部１２ａを介して測定することで、ウエハ１の温度を測定する。温度計１５ａとウエハ１との間にある構造物によりウエハ１の裏面Ｓ２に赤外線を照射できない場合には、光ファイバにより接続された温度計１５ａの先端部が、図１の矢印Ｍの方向に移動して、赤外線を照射可能なように位置決めする。温度計１５ｂは、ウエハ１の中心から径方向に距離が異なる複数箇所で、ウエハ１の温度を測定可能なように配置されている。温度計１５による温度の測定結果は、例えば、支持ピン１１ｂの位置、回転シャフト１１ｃの回転、マイクロ波発生器１５の動作、冷却器１６の動作などの制御用に利用される。
【００２１】
冷却器１６は、ウエハ１を冷却したり、プロセスを実行したりするための、ガス供給器である。冷却器１６は、シャワーのように複数の開口部を有するノズル１６ａを介して、ガス供給器１６ｂ，１６ｄからAr、Ne、He、Xe、N2などの不活性ガスを、ウエハ１の表面Ｓ１に均一に供給する。ノズル１６ａとガス供給器１６ｂ，１６ｄとの間はバルブ１６ｃ，１６ｅにより開閉される。図１において、半導体製造装置は冷却器１６を１つ備えるが、複数備える構成も可能である。
【００２２】
補助加熱手段１７は、マイクロ波発生器１３が発生させるマイクロ波よりも波長が短い電磁波を発生させ、当該電磁波をウエハ１に照射することによりウエハ１を加熱する。ここでいうマイクロ波とは、波長が１００μｍ〜１ｍ（周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ）の電磁波である。したがって、マイクロ波よりも波長が短い電磁波には、例えば、赤外線、可視光、紫外線などの光が含まれる。図１の補助加熱手段１７は石英サセプタ１１ａの裏面に配置されたホットプレートであり、遠赤外線によりウエハ１を加熱する。なお、補助加熱手段１７として、ホットプレートの代わりに、ハロゲンランプ、アークランプ、及びレーザ装置などを用いることも可能である。補助加熱手段１７は、使用される手段に応じた適切な位置に配置される。
【００２３】
以上説明したとおり、本実施形態に係る半導体製造装置によれば、ウエハ１を導波管１４から照射されるマイクロ波及び補助加熱手段１７から照射されるマイクロ波より波長の短い光などの電磁波により加熱することができる。したがって、ウエハ１を所望の温度まで加熱する際、補助加熱手段１７によるウエハ１の加熱を併用することにより、ウエハ１を加熱するためのマイクロ波の出力を低下させ、消費電力を削減することができる。
【００２４】
また、従来の一般的な半導体製造装置は、マイクロ波を−Ｚ方向に出射し、−Ｚ方向に出射されたマイクロ波をウエハ１の表面Ｓ１に照射する。すなわち、マイクロ波はウエハ１の表面Ｓ１に対して垂直な方向に照射される。よって、ウエハ１の表面Ｓ１でマイクロ波が反射される際、マイクロ波は主に＋Ｚ方向に反射される。＋Ｚ方向に反射されたマイクロ波は、チャンバ１２の上部に到達する。一般に、チャンバ１２の上部には多くの機器が配置されているため、チャンバ１２の上部に到達するマイクロ波は、様々な方向に反射されてしまう。したがって、チャンバ１２の上部に到達したマイクロ波の多くは、再びウエハ１に照射されることはない。
【００２５】
一方、本実施形態の半導体製造装置は、マイクロ波をＫ方向に出射し、Ｋ方向に出射されたマイクロ波をウエハ１の表面Ｓ１に照射する。Ｋ方向をウエハ１の表面Ｓ１に対して非垂直な方向に設定することにより、マイクロ波はウエハ１の表面Ｓ１に対して非垂直な方向に照射される。この場合、ウエハ１の表面Ｓ１で反射されたマイクロ波は、主にチャンバ１２の側面部に到達する。一般に、チャンバ１２の側面部には機器がほとんど配置されていないため、チャンバ１２の側面部に到達したマイクロ波の多くは、チャンバ１２の内壁面１２ｂで繰り返し反射する。したがって、チャンバ１２の側面部に到達するマイクロ波の多くを、再びウエハ１に照射することができる。
【００２６】
これにより、本実施形態によれば、ウエハ１が金属層１ｃを含む場合であっても、同じマイクロ波をウエハ１に繰り返し照射することにより、ウエハ１を少ない消費電力で加熱することができるとともに、ウエハ１の様々な領域に様々な方向からマイクロ波が照射されるため、ウエハ１を均一に加熱することができる。
【００２７】
なお、本実施形態の導波管１４の位置、角度、形状は、各導波管１４から出射されたマイクロ波が、再び同じ導波管１４や別の導波管１４に戻ってこないように設計することが望ましい。
【００２８】
さらに、従来の一般的な半導体製造装置は、チャンバ１２の内壁面１２ｂが非金属材料により被覆されていなかったため、ウエハ１を加熱した際、チャンバ１２を構成するＡｌなどの金属原子が内壁面１２ｂから脱離してチャンバ１２内を浮遊し、ウエハ１に付着するおそれがあった。例えば、従来の半導体製造装置によりウエハ１に６００℃〜８００℃のマイクロ波アニール処理を施した場合、ウエハ１の表面Ｓ１に１Ｅ１０ｃｍ−２オーダーの金属汚染が検出されることがあった。このような金属汚染は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサの白傷という欠陥の原因となる。
【００２９】
一方、本実施形態に係る半導体製造装置は、チャンバ１２の内壁面が非金属材料により被覆されているため、ウエハ１を加熱した際、チャンバ１２を構成するＡｌなどの金属原子が内壁面１２ｂから脱離することが抑制される。したがって、ウエハ１の金属汚染を抑制することができる。例えば、本実施形態に係る半導体製造装置により、ウエハ１に６００℃〜８００℃のマイクロ波アニール処理を施した場合、ウエハ１の表面Ｓ１の金属汚染は１Ｅ８ｃｍ−２以下（ＩＣＰ−ＭＡＳＳにより検出不能）のレベルに低減することができる。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサの白傷を大幅に抑制することができる。
【００３０】
なお、本実施形態に係る半導体製造装置は、半導体装置の任意の加熱処理に用いることが可能であり、例えば、アモルファス材料の結晶化及び結晶粒成長、半導体パターンの結晶欠陥回復、シリサイド（金属とケイ素との化合物），Ｗプラグ，Ｃｕ配線などの低抵抗化、コンタクト抵抗の低抵抗化、絶縁膜の膜質改善、トランジスタの界面準位及び固定電荷の低減のための加熱処理に用いることができる。
【００３１】
次に、図１の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法について図２を参照して説明する。ここで、図２は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下では、ウエハ１の被加工層１ｂとして成膜されたアモルファスＳｉから、加熱処理により多結晶Ｓｉを形成する方法について説明する。なお、アモルファスＳｉとは、非結晶性のケイ素化合物であり、多結晶Ｓｉとは、結晶性のケイ素化合物である。
【００３２】
まず、チャンバ１２内に、被加工層１ｂとしてアモルファスＳｉ膜が成膜されたウエハ１を搬入し、支持台１１上にウエハ１を設置する（ステップＳ１）。このとき、ウエハ１は、表面Ｓ１を上向き、裏面Ｓ２を下向きにして、支持部１１上に設置される。ただし、ウェハ１を、表面Ｓ１を下向き、裏面Ｓ２を上向きにして、支持部１１上に設置してもよい。
【００３３】
次に、補助加熱手段１７によりウエハ１の表面Ｓ１に遠赤外線などのマイクロ波より波長が短い光などの電磁波を照射し、ウエハ１を２００℃〜４００℃で加熱する。また、補助加熱手段１７による加熱と同時に、マイクロ波発生器１３からマイクロ波を発生させ、導波管１４からマイクロ波をＫ方向に出射する。これにより、マイクロ波がウエハ１の表面Ｓ１に照射され、ウエハ１がマイクロ波の熱によりアニールされる（ステップＳ２）。マイクロ波の出力は、マイクロ波と光などの電磁波との重畳加熱により、ウエハ１の温度が７００℃以上となるように設定される。なお、ウェハ１の裏面Ｓ２を上向きにして設置する場合は、マイクロ波は裏面Ｓ２に照射される。
【００３４】
これにより、ウエハ１の被加工層１ｂとして形成されたアモルファスＳｉ中に結晶核が形成される。ウエハ１の加熱時間は、被加工層１ｂの厚さに応じて設定され、例えば、被加工層１ｂの厚さが１０ｎｍ以下の場合、１０秒〜６０秒とされる。
【００３５】
アモルファスＳｉ中に結晶核が形成された後、補助加熱手段１７による電磁波の出力を低下させ、マイクロ波の照射を継続する（ステップＳ３）。ここでいう電磁波の出力の低下には、補助加熱手段１７による加熱の終了、すなわち、電磁波の出力を０にすることが含まれる。
【００３６】
結晶核の形成後にウエハ１にマイクロ波を照射することにより、アモルファスＳｉ中に存在する不規則原子配列による電子分極にねじれ振動が発生し、Ｓｉの共有結合の組み替えや微少な位置移動が生じる。これにより、結晶核を起点にしてＳｉ結晶が高速で成長し、結晶粒が拡大する。したがって、短時間で多結晶Ｓｉを形成することができる。非加工層１ｂの厚さが１０ｎｍ以下の場合、マイクロ波の照射により、例えば、ウエハ１の表面Ｓ１と平行な方向の粒径が３００ｎｍ以上のＳｉ結晶に成長させることができる。
【００３７】
この際、補助加熱手段１７による電磁波の出力を低下させることにより、結晶核密度を制御することができる。ステップＳ２における補助加熱手段１７による加熱を継続すると、結晶核密度が高まり、個々の結晶の成長が阻害されるおそれがある。しかし、上述のように、ステップＳ３の結晶成長工程において、補助加熱手段１７による電磁波の出力を低下させることにより、結晶核密度を制御し、所望の結晶核密度を実現することができる。
【００３８】
なお、ステップＳ２，Ｓ３の処理の間、回転シャフト１１ｃを回転させることで、ウエハ１を回転させてもよい。これにより、ウエハ１をより均一に加熱することができる。また、ステップＳ２，Ｓ３の処理の間、温度計１５によりウエハ１の温度を測定してもよいし、冷却器１６によりウエハ１を冷却してもよい。
【００３９】
従来の半導体製造装置は、補助加熱手段を備えなかったため、アモルファスＳｉ中に結晶核を形成するための加熱工程において、マイクロ波のみによりウエハ１を７００℃以上に加熱しなければならず、加熱に必要なマイクロ波の出力が増大し、消費電力が大きくなった。しかしながら、本実施形態によれば、マイクロ波による加熱と、マイクロ波より波長が短い光などの電磁波による加熱とが併用されるため、マイクロ波による加熱を低消費電力化することができる。
【００４０】
また、ウエハ１の表面Ｓ１に対して非垂直な方向でマイクロ波を照射することにより、ウエハ１を均一に加熱することができる。さらに、チャンバ１２の内壁面１２ｂが非金属材料により被覆された半導体製造装置を用いることにより、ステップＳ２，Ｓ３の加熱工程におけるウエハ１の金属汚染を抑制することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る半導体製造装置について図３，図４を参照して説明する。本実施形態に係る半導体製造装置は、第１のチャンバ１１２と第２のチャンバ２１２とを備える。ここで、図３は第１のチャンバ１１２を示す概略構成図であり、図４は第２のチャンバ２１２を示す概略構成図である。
【００４２】
第１のチャンバ１１２は、図３に示すように、支持部１１と、温度計１５と、冷却器１６と、加熱手段１８と、を備える。支持部１１、温度計１５、及び冷却器１６の構成は、第１実施形態に係る半導体製造装置と同様である。
【００４３】
第１のチャンバ１１２は、支持部１１を収容している。図３においては、第１のチャンバ１１２内に搬入されたウエハ１が支持部１１上に設置されている。第１のチャンバ１１２は、例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、及びＳＵＳ（ステンレス鋼）などにより構成される。
【００４４】
第１のチャンバ１２は、支持部１１上のウエハ１の温度を測定するための窓部１２ａを有している。窓部１２ａは、石英またはサファイアなどの透明部材で形成されている。
【００４５】
第１のチャンバ１２の内壁面１１２ｂは、約１〜１０μｍの厚さの非金属材料により被覆されている。非金属材料として、絶縁性の材料又は低い導電性を有する材料が用いられ、例えば、シリカ（酸化ケイ素）やポリイミドなどが挙げられる。
【００４６】
加熱手段１８（第１の加熱手段）は、マイクロ波よりも波長が短い光などの電磁波を発生させ、当該電磁波をウエハ１に照射することによりウエハ１を例えば７００℃まで加熱する。加熱手段１８として、ハロゲンランプ、アークランプ、及びレーザ装置などを用いることが可能である。レーザ装置を用いる場合、加熱対象であるウエハ１の被加工層１ｂの厚さによりレーザの波長を選択する。例えば、被加工層１ｂの厚さが１００ｎｍ以下の場合、ＸｅＣｌやＫｒＦを用いたエキシマレーザ、１００ｎｍ〜１μｍの場合、ＹＡＧなどを用いた固体レーザ、１μｍ以上の場合、ＣＯ２レーザが用いられる。加熱手段１８は、使用される手段に応じた適切な位置に配置される。
【００４７】
第２のチャンバ２１２は、図４に示すように、支持部１１と、マイクロ波発生器１３及び導波管１４（第２の加熱手段）と、温度計１５と、冷却器１６と、を備えている。支持部１１、マイクロ波発生器１３、導波管１４、温度計１５、及び冷却器１６の構成は、第１実施形態に係る半導体製造装置と同様である。
【００４８】
第２のチャンバ２１２は、支持部１１を収容している。図４においては、第２のチャンバ２１２内に搬入されたウエハ１が支持部１１上に設置されている。第２のチャンバ２１２は、例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、及びＳＵＳ（ステンレス鋼）などにより構成される。
【００４９】
第２のチャンバ２１２は、支持部１１上のウエハ１の温度を測定するための窓部１２ａを有している。窓部１２ａは、石英またはサファイアなどの透明部材で形成されている。
【００５０】
第２のチャンバ２２の内壁面２１２ｂは、約１〜１０μｍの厚さの非金属材料により被覆されている。非金属材料として、絶縁性の材料又は低い導電性を有する材料が用いられ、例えば、シリカ（酸化ケイ素）やポリイミドなどが挙げられる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１のチャンバ１１２及び第２のチャンバ２１２の内壁面は非金属材料により被覆されているため、ウエハ１の加熱時における金属汚染を抑制することができる。
【００５２】
なお、第１のチャンバ１１２及び第２のチャンバ２１２は、単一の装置に組み込まれてもよいし、それぞれ別個の半導体製造装置として構成されてもよい。
【００５３】
次に、本実施形態に係る半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法について図５を参照して説明する。ここで、図５は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下では、ウエハ１の被加工層１ｂとして成膜されたアモルファスＳｉから多結晶Ｓｉを形成する方法について説明する。
【００５４】
まず、第１のチャンバ１１２内に、被加工層１ｂとしてアモルファスＳｉ膜が成膜されたウエハ１を搬入し、支持台１１上にウエハ１を設置する（ステップＳ４）。このとき、ウエハ１は、表面Ｓ１を上向き、裏面Ｓ２を下向きにして、支持部１１上に設置される。
【００５５】
次に、加熱手段１８によりウエハ１に光などの電磁波を照射し、ウエハ１を７００℃まで加熱する（ステップＳ５）。これにより、ウエハ１の被加工層１ｂとして形成されたアモルファスＳｉ中に結晶核が形成される。ウエハ１の加熱時間は、被加工層１ｂの厚さに応じて設定される。
【００５６】
アモルファスＳｉ中に結晶核が形成された後、ウエハ１を第２のチャンバ１１２内に搬入し、支持台１１上に設置する（ステップＳ６）。このとき、ウエハ１は、表面Ｓ１を上向き、裏面Ｓ２を下向きにして、支持部１１上に設置される。
【００５７】
次に、マイクロ波発生器１３からマイクロ波を発生させ、導波管１４からマイクロ波をＫ方向に出射する。これにより、マイクロ波がウエハ１の表面Ｓ１に照射され、ウエハ１がマイクロ波の熱によりアニールされる（ステップＳ７）。
【００５８】
結晶核の形成後にウエハ１にマイクロ波を照射することにより、アモルファスＳｉ中に存在する不規則原子配列による電子分極にねじれ振動が発生し、Ｓｉの共有結合の組み替えや微少な位置移動が生じる。これにより、結晶核を起点にしてＳｉ結晶が高速で成長し、結晶粒が拡大する。したがって、短時間で多結晶Ｓｉを形成することができる。非加工層１ｂの厚さが１０ｎｍ以下の場合、マイクロ波の照射により、例えば、ウエハ１の表面Ｓ１と平行な方向の粒径が３００ｎｍ以上のＳｉ結晶に成長させることができる。
【００５９】
以上説明したとおり、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、マイクロ波の照射は、アモルファスＳｉの結晶核の形成工程には用いられず、結晶核の成長工程にのみ用いられる。これにより、必要とされるマイクロ波の出力を低下させ、マイクロ波を発生させるための消費電力を削減することができる。
【００６０】
また、ウエハ１の表面Ｓ１に対して非垂直な方向でマイクロ波を照射することにより、ウエハ１を均一に加熱することができる。さらに、第１のチャンバ１１２及び第２のチャンバ２１２の内壁面が非金属材料により被覆されているため、ステップＳ５，Ｓ７の加熱工程におけるウエハ１の金属汚染を抑制することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１：：ウエハ、１ａ：基板、１ｂ：被加工層、１ｃ：金属層、１１：支持部、１１ａ：石英サセプタ、１１ｂ：支持ピン、１１ｃ：回転シャフト、１２：チャンバ、１２ａ：窓部、１２ｂ：内壁面、１３：マイクロ波発生器、１４：導波管、１５：温度計、１６：冷却器、１６ａ：ノズル、１６ｂ，ｄ：ガス供給器、１６ｃ，ｅ：バルブ、１７：補助加熱手段、１１２：第１のチャンバ、２１２：第２のチャンバ
【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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