(57)【要約】マイクロ波によって基板保持具に保持された基板を加熱し、処理する基板処理装置に用いられる発熱体であって、前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体を有する技術を提供することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波によって基板保持具に保持された基板を加熱し、処理する基板処理装置に用いられる発熱体であって、
前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体。
【請求項２】
前記発熱体は、前記基板の載置位置と略同一の高さで前記基板保持具に保持される請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記発熱体の幅は、前記マイクロ波の１／２波長以下の長さを有する請求項１または２に記載の発熱体。
【請求項４】
前記発熱体の内周と前記基板外周との隙間が前記マイクロ波の１／２波長以下の長さとなるように前記基板保持具に保持される請求項１から３のいずれか１つに記載の発熱体。
【請求項５】
前記発熱体の内周には前記基板保持具の発熱体保持部に対応する位置に設けられた切欠部を有する請求項１から４のいずれか１つに記載の発熱体。
【請求項６】
前記発熱体は、前記基板保持具が有する保持柱の外側側面に設けられた発熱体保持部に保持される請求項１から５のいずれか１つに記載の発熱体。
【請求項７】
基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具を収容し、前記基板を処理する処理室と、
前記基板をマイクロ波によって加熱する加熱装置と、
前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体と、
を有する基板処理装置。
【請求項８】
前記基板保持具は、少なくとも２つ以上の保持柱を有し、
前記保持柱は、内側側面に前記基板を保持する基板保持部を有し、外側側面に前記発熱体を保持する発熱体保持部を有する請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板保持部と前記発熱体保持部は、略同一の高さとなるように設けられる請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具を収容し、前記基板を処理する処理室と、前記基板をマイクロ波によって加熱する加熱装置と、前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体と、を有する基板処理装置の前記処理室内へ前記基板を搬入する工程と、
前記マイクロ波を供給して前記基板と前記発熱体とを加熱し、前記基板を処理する工程と、
前記基板の処理後、前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具を収容し、前記基板を処理する処理室と、
前記基板をマイクロ波によって加熱する加熱装置と、
前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で保持される発熱体と、
前記発熱体を保持し、前記発熱体が前記基板の保持位置と同じ高さに昇降可能な昇降機構を有する発熱体保持具と、
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、例えば、加熱装置を用いて処理室内の基板を加熱し、基板の表面に成膜された薄膜中の組成や結晶構造を変化させたり、成膜された薄膜内の結晶欠陥等を修復するアニール処理に代表される改質処理がある。近年の半導体デバイスにおいては、微細化、高集積化が著しくなっており、これに伴い、高いアスペクト比を有するパターンが形成された高密度の基板への改質処理が求められている。このような高密度基板への改質処理方法としてマイクロ波を用いた熱処理方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０７００４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマイクロ波を用いた処理では、基板等の処理室内部構成部品の外縁であるエッジ部にマイクロ波が集中し、エッジ部が過加熱されてしまうエッジ効果が生じ、基板を均一に処理することが困難となってしまう場合がある。【０００５】
本発明の目的は、基板を均一に処理することが可能となるマイクロ波処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
マイクロ波によって基板保持具に保持された基板を加熱し、処理する基板処理装置に用いられる発熱体であって、
前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板を均一に処理することが可能となるマイクロ波処理技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示した縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示した横断面図である。
【図３】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の枚葉型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図４】本発明で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。
【図５】本発明における基板処理のフローを示す図である。
【図６】（Ａ）本発明の実施形態で好適に用いられる基板保持具の概略構成図である。（Ｂ）本発明の実施形態で好適に用いられるサセプタの全体斜視図である。
【図７】（Ａ）図６（Ａ）で示した基板保持具に図６（Ｂ）で示したサセプタを保持した場合を示した水平断面図である。（Ｂ）図６（Ａ）で示した基板保持具に図６（Ｂ）で示したサセプタを保持した場合を示した側面図である。
【図８】（Ａ）サセプタを用いずに基板処理を行った場合のエッジ効果を示す模式図である。（Ｂ）図６（Ｂ）で示したサセプタを用いて基板処理を行った場合のエッジ効果を示す模式図である。
【図９】（Ａ）サセプタを用いずに基板処理を行った場合のシート抵抗分布を示した図である。（Ｂ）サセプタを用いずに基板処理を行った場合のシート抵抗分布を示したグラフである。（Ｃ）円盤上のサセプタを用いて基板処理を行った場合のシート抵抗分布を示した図である。（Ｄ）円盤上のサセプタを用いて基板処理を行った場合のシート抵抗分布を示したグラフである。（Ｅ）図６（Ｂ）で示したサセプタを用いて基板処理を行った場合のシート抵抗分布を示した図である。（Ｆ）図６（Ｂ）で示したサセプタを用いて基板処理を行った場合のシート抵抗分布を示したグラフである。
【図１０】（Ａ）本発明の実施形態の変形例１で好適に用いられる基板保持具の概略構成図である。（Ｂ）本発明の実施形態の変形例１で好適に用いられるサセプタの全体斜視図である。
【図１１】（Ａ）図１０（Ａ）で示した基板保持具に図１０（Ｂ）で示したサセプタを保持した場合を示した水平断面図である。（Ｂ）図１０（Ａ）で示した基板保持具に図１０（Ｂ）で示したサセプタを保持した場合を示した側面図である。
【図１２】（Ａ）本発明の実施形態の変形例２で好適に用いられる基板保持構造の概略構成図である。（Ｂ）本発明の実施形態の変形例２で好適に用いられるサセプタの全体斜視図である。
【図１３】（Ａ）図１２（Ａ）で示した基板保持構造に図１２（Ｂ）で示したサセプタを保持した場合を示した水平断面図である。（Ｂ）図１２（Ａ）で示した基板保持具に図１０（Ｂ）で示したサセプタを保持した場合を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の一実施形態＞
以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
（１）基板処理装置の構成
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置１００は、ウエハに各種の熱処理を施す枚葉式熱処理装置として構成されており、後述する電磁波を用いたアニール処理（改質処理）を行う装置として説明を行う。本実施形態における基板処理装置１００では、基板としてのウエハ２００を内部に収容した収納容器（キャリア）としてＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ：以下、ポッドと称する）１１０が使用される。ポッド１１０は、ウエハ２００を種々の基板処理装置間を搬送する為の搬送容器としても用いられる。
【００１１】
図１および図２に示すように、基板処理装置１００は、ウエハ２００を搬送する搬送室（搬送エリア）２０３を内部に有する搬送筐体（筐体）２０２と、搬送筐体２０２の側壁に設けられ、ウエハ２００を処理する処理室２０１−１、２０１−２をそれぞれ内部に有する後述する処理容器としてのケース１０２−１、１０２−２を備えている。搬送室２０３の筐体前側である図１の向かって右側（図２の向かって下側）には、ポッド１１０の蓋を開閉し、ウエハ２００を搬送室２０３に搬送・搬出するための、ポッド開閉機構としてのロードポートユニット（ＬＰ）１０６が配置されている。ロードポートユニット１０６は、筐体１０６ａと、ステージ１０６ｂと、オープナ１０６ｃとを備え、ステージ１０６ｂは、ポッド１１０を載置し、搬送室２０３の筐体前方に形成された基板搬入搬出口１３４にポッド１１０を近接させるように構成され、オープナ１０６ｃによってポッド１１０に設けられている図示しない蓋を開閉させる。また、筐体２０２は、搬送室２０３内をＮ２などのパージガスを循環させるためのクリーンユニット１６６を設けたパージガス循環構造を有している。
【００１２】
搬送室２０３の筐体２０２後側である図１の向かって左側（図２の向かって上側）には、処理室２０１−１、２０２−２を開閉するゲートバルブ２０５−１、２０５−２がそれぞれ配置されている。搬送室２０３には、ウエハ２００を移載する基板移載機構（基板移載ロボット）としての移載機１２５が設置されている。移載機１２５は、ウエハ２００を載置する載置部としてのツィーザ（アーム）１２５ａ−１、１２５ａ―２と、ツィーザ１２５ａ−１、１２５ａ―２のそれぞれを水平方向に回転または直動可能な移載装置１２５ｂと、移載装置１２５ｂを昇降させる移載装置エレベータ１２５ｃとで構成されている。ツィーザ１２５ａ−１、１２５ａ−２、移載装置１２５ｂ、移載装置エレベータ１２５ｃの連続動作により、後述する基板保持具２１７やポッド１１０にウエハ２００を装填（チャージング）または脱装（ディスチャージング）することを可能な構成としている。以降、ケース１０２−１、１０２−２、処理室２０１−１、２０１−２、ツィーザ１２５ａ−１および１２５ａ−２のそれぞれは、特に区別して説明する必要が無い場合には、単にケース１０２、処理室２０１、ツィーザ１２５ａとして記載する。
【００１３】
図１に示すように、搬送室２０３の上方空間であって、クリーンユニット１６６よりも下方には処理したウエハ２００を冷却するためのウエハ冷却用載置具１０８がウエハ冷却テーブル１０９上に設けられている。ウエハ冷却用載置具１０８は、後述する基板保持具としてのボート２１７と同様の構造を有しており、複数のウエハ保持溝（保持部）によって複数枚のウエハ２００を垂直多段に水平保持することが可能なように構成されている。ウエハ冷却用載置具１０８およびウエハ冷却テーブル１０９は、基板搬入搬出口１３４およびゲートバルブ２０５の設置位置よりも上方に設けられることで、ウエハ２００を移載機１２５によってポッド１１０から処理室２０１へ搬送する際の動線上から外れるため、ウエハ処理のスループットを低下させることなく、処理後のウエハ２００を冷却することを可能としている。以降、ウエハ冷却用載置具１０８とウエハ冷却テーブル１０９を合わせて冷却エリア（冷却領域）と称する場合もある。
【００１４】
ここで、ポッド１１０内の圧力、搬送室２０３内の圧力および処理室２０１内の圧力は、すべて大気圧、または大気圧よりも１０〜２００Ｐａ（ゲージ圧）程度の高い圧力にて制御される。搬送室２０３内の圧力の方が処理室２０１の圧力よりも高く、また、処理室２０１内の圧力の方がポッド１１０内の圧力よりも高くするのが好ましい。
【００１５】
（処理炉）
図１の破線で囲まれた領域Ａには、図３に示すような基板処理構造を有する処理炉が構成される。図２に示すように、本実施形態においては処理炉が複数設けられているが、処理炉の構成は同一である為、一方の構成を説明するに留め、他方の処理炉構成の説明は省略する。
図３に示すように、処理炉は、金属などの電磁波を反射する材料で構成されるキャビティ（処理容器）としてのケース１０２を有している。また、ケース１０２の天井面には金属材料で構成されたキャップフランジ（閉塞板）１０４が、封止部材（シール部材）としてのＯリング（図示せず）を介してケース１０２の天井面を閉塞するように構成する。主にケース１０２とキャップフランジ１０４の内側空間をシリコンウエハ等の基板を処理する処理室２０１として構成している。ケース１０２の内部に電磁波を透過させる石英製の図示しない反応管を設置してもよく、反応管内部が処理室となるように処理容器を構成してもよい。また、キャップフランジ１０４を設けずに、天井が閉塞したケース１０２を用いて処理室２０１を構成するようにしてもよい。
【００１６】
処理室２０１内には載置台２１０が設けられており、載置台２１０の上面には、基板としてのウエハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が載置されている。ボート２１７には、処理対象であるウエハ２００と、ウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂが所定の間隔で保持されている。また、石英プレート１０１ａ、１０１ｂとウエハ２００のそれぞれの間には、例えば、シリコンプレート（Ｓｉ板）や炭化シリコンプレート（ＳｉＣ板）などの、電磁波を吸収して自身が加熱される（発熱する）誘電体などの誘電物質で形成されたウエハ２００を間接的に加熱するサセプタ（エネルギー変換部材、輻射板、均熱板、発熱体とも称する）１０３ａ、１０３ｂを載置してもよい。このように構成することによってサセプタ１０３ａ、１０３ｂからの輻射熱によってウエハ２００をより効率的に均一に加熱することが可能となる。本実施形態において、石英プレート１０１ａ、１０１ｂ、および、サセプタ１０３ａ、１０３ｂは、それぞれ同一の部品であり、以後、特に区別して説明する必要が無い場合には、石英プレート１０１、サセプタ１０３と称して説明する。
【００１７】
処理容器としてのケース１０２は、例えば横断面が円形であり、平らな密閉容器として構成されている。また、下部容器としての搬送容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料、または、石英などにより構成されている。なお、ケース１０２に囲まれた空間を処理空間としての処理室２０１又は反応エリア２０１と称し、搬送容器２０２に囲まれた空間を搬送空間としての搬送室２０３又は搬送エリア２０３と称する場合もある。なお、処理室２０１と搬送室２０３は、本実施形態のように水平方向に隣接させて構成することに限らず、垂直方向に隣接させる構成としてもよい。
【００１８】
図１、図２および図３に示すように、搬送容器２０２の側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入搬出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入搬出口２０６を介して処理室２０１と搬送室２０３との間を移動する。
【００１９】
ケース１０２の側面には、後に詳述する加熱装置としての電磁波供給部が設置されており、電磁波供給部から供給されたマイクロ波等の電磁波が処理室２０１に導入されてウエハ２００等を加熱し、ウエハ２００を処理する。
【００２０】
載置台２１０は回転軸としてのシャフト２５５によって支持される。シャフト２５５は、ケース１０２の底部を貫通しており、更には搬送容器２０２の外部で回転動作を行う駆動機構２６７に接続されている。駆動機構２６７を作動させてシャフト２５５及び載置台２１０を回転させることにより、ボート２１７上に載置されるウエハ２００を回転させることが可能となっている。なお、シャフト２５５下端部の周囲はベローズ２１２により覆われており、処理室２０１および搬送エリア２０３内は気密に保持されている。
ここで、載置台２１０は基板搬入搬出口２０６の高さに応じて、駆動機構２６７によって、ウエハ２００の搬送時にはウエハ２００がウエハ搬送位置となるよう上昇または下降し、ウエハ２００の処理時にはウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇または下降するよう構成されていてもよい。
【００２１】
処理室２０１の下方であって、載置台２１０の外周側には、処理室２０１の雰囲気を排気する排気部が設けられている。図１に示すように、排気部には排気口２２１が設けられている。排気口２２１には排気管２３１が接続されており、排気管２３１には、処理室２０１内の圧力に応じて弁開度を制御するＡＰＣバルブなどの圧力調整器２４４、真空ポンプ２４６が順に直列に接続されている。
ここで、圧力調整器２４４は、処理室２０１内の圧力情報（後述する圧力センサ２４５からのフィードバック信号）を受信して排気量を調整することができるものであればＡＰＣバルブに限らず、通常の開閉バルブと圧力調整弁を併用するように構成されていてもよい。
【００２２】
主に、排気口２２１、排気管２３１、圧力調整器２４４により排気部（排気系または排気ラインとも称する）が構成される。なお、載置台２１０を囲むように排気口を設け、ウエハ２００の全周からガスを排気可能に構成してもよい。また、排気部の構成に、真空ポンプ２４６を加えるようにしてもよい。
【００２３】
キャップフランジ１０４には、不活性ガス、原料ガス、反応ガスなどの各種基板処理のための処理ガスを処理室２０１内に供給するためのガス供給管２３２が設けられている。
ガス供給管２３２には、上流から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１、および、開閉弁であるバルブ２４３が設けられている。ガス供給管２３２の上流側には、例えば不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガス源が接続され、ＭＦＣ２４１、バルブ２４３を介して処理室２０１内へ供給される。基板処理の際に複数種類のガスを使用する場合には、ガス供給管２３２のバルブ２４３よりも下流側に、上流側から順に流量制御器であるＭＦＣおよび開閉弁であるバルブが設けられたガス供給管が接続された構成を用いることで複数種類のガスを供給することができる。ガス種毎にＭＦＣ、バルブが設けられたガス供給管を設置してもよい。
【００２４】
主に、ガス供給管２３２、ＭＦＣ２４１、バルブ２４３によりガス供給系（ガス供給部）が構成される。ガス供給系に不活性ガスを流す場合には、不活性ガス供給系とも称する。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【００２５】
キャップフランジ１０４には、非接触式の温度測定装置として温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づき後述するマイクロ波発振器６５５の出力を調整することで、基板を加熱し、基板温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、例えばＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）センサなどの放射温度計で構成されている。温度センサ２６３は、石英プレート１０１ａの表面温度、または、ウエハ２００の表面温度を測定するように設置される。上述した発熱体としてのサセプタが設けられている場合にはサセプタの表面温度を測定するように構成してもよい。なお、本発明においてウエハ２００の温度（ウエハ温度）と記載した場合は、後述する温度変換データによって変換されたウエハ温度、すなわち、推測されたウエハ温度のことを意味する場合と、温度センサ２６３によって直接ウエハ２００の温度を測定して取得した温度を意味する場合と、それらの両方を意味する場合を指すものとして説明する。
【００２６】
温度センサ２６３によって石英プレート１０１またはサセプタ１０３と、ウエハ２００のそれぞれに対し、温度変化の推移を予め取得しておくことで石英プレート１０１またはサセプタ１０３と、ウエハ２００の温度の相関関係を示した温度変換データを記憶装置１２１ｃまたは外部記憶装置１２３に記憶させてもよい。このように予め温度変換データを作成することによって、ウエハ２００の温度は、石英プレート１０１の温度のみを測定することで、ウエハ２００の温度を推測可能とし、推測されたウエハ２００の温度を基に、マイクロ波発振器６５５の出力、すなわち加熱装置の制御を行うことが可能となる。
【００２７】
なお、基板の温度を測定する手段として、上述した放射温度計に限らず、熱電対を用いて温度測定を行ってもよいし、熱電対と非接触式温度計を併用して温度測定を行ってもよい。ただし、熱電対を用いて温度測定を行った場合、熱電対をウエハ２００の近傍に配置して温度測定を行う必要がある。すなわち、処理室２０１内に熱電対を配置する必要があるため、後述するマイクロ波発振器から供給されたマイクロ波によって熱電対自体が加熱されてしまうので正確に測温することができない。したがって、非接触式温度計を温度センサ２６３として用いることが好ましい。
また、温度センサ２６３は、キャップフランジ１０４に設けることに限らず、載置台２１０に設けるようにしてもよい。また、温度センサ２６３は、キャップフランジ１０４や載置台２１０に直接設置するだけでなく、キャップフランジ１０４や載置台２１０に設けられた測定窓からの放射光を鏡等で反射させて間接的に測定するように構成されてもよい。さらに、温度センサ２６３は１つ設置することに限らず、複数設置するようにしてもよい。
【００２８】
ケース１０２の側壁には電磁波導入ポート６５３−１、６５３−２が設置されている。電磁波導入ポート６５３−１、６５３−２のそれぞれには処理室２０１内に電磁波を供給するための導波管６５４−１、６５４−２のそれぞれの一端が接続されている。導波管６５４−１、６５４−２それぞれの他端には処理室２０１内に電磁波を供給して加熱する加熱源としてのマイクロ波発振器（電磁波源）６５５−１、６５５−２が接続されている。マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２はマイクロ波などの電磁波を導波管６５４−１、６５４−２にそれぞれ供給する。また、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２は、マグネトロンやクライストロンなどが用いられる。以降、電磁波導入ポート６５３−１、６５３−２、導波管６５４−１、６５４−２、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２は、特にそれぞれを区別して説明する必要のない場合には、電磁波導入ポート６５３、導波管６５４、マイクロ波発振器６５５と記載して説明する。
【００２９】
マイクロ波発振器６５５によって生じる電磁波の周波数は、好ましくは１３．５６ＭＨｚ以上２４．１２５ＧＨｚ以下の周波数範囲となるように制御される。さらに好適には、２．４５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚの周波数となるように制御されることが好ましい。ここで、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２のそれぞれの周波数は同一の周波数としてもよいし、異なる周波数で設置されてもよい。
また、本実施形態において、マイクロ波発振器６５５は、ケース１０２の側面に２つ配置されるように記載されているが、これに限らず、１つ以上設けられていればよく、また、ケース１０２の対向する側面等の異なる側面に設けられるように配置してもよい。主に、マイクロ波発振器６５５―１、６５５−２、導波管６５４−１、６５４−２および電磁波導入ポート６５３−１、６５３−２によって加熱装置としての電磁波供給部（電磁波供給装置、マイクロ波供給部、マイクロ波供給装置とも称する）が構成される。
【００３０】
マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２のそれぞれには後述するコントローラ１２１が接続されている。コントローラ１２１には処理室２０１内に収容される石英プレート１０１ａまたは１０１ｂ、若しくはウエハ２００の温度を測定する温度センサ２６３が接続されている。温度センサ２６３は、上述した方法によって石英プレート１０１またはサセプタ１０３、若しくは、ウエハ２００の温度を測定してコントローラ１２１に送信し、コントローラ１２１によってマイクロ波発振器６５５−１、６５５−２の出力を制御し、ウエハ２００の加熱を制御する。なお、加熱装置による加熱制御の方法としては、マイクロ波発振器６５５へ入力する電圧を制御することでウエハ２００の加熱を制御する方法と、マイクロ波発振器６５５の電源をＯＮとする時間とＯＦＦとする時間の比率を変更することでウエハ２００の加熱を制御する方法などを用いることができる。
【００３１】
ここで、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２は、コントローラ１２１から送信される同一の制御信号によって制御される。しかし、これに限らず、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２それぞれにコントローラ１２１から個別の制御信号を送信することでマイクロ波発振器６５５−１、６５５−２が個々に制御されるように構成してもよい。
【００３２】
（制御装置）
図４に示すように、制御部（制御装置、制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００３３】
記憶装置１２１ｃ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１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、アニール（改質）処理の手順や条件等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。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来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。また、プロセスレシピを、単にレシピともいう。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、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、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３４】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１、バルブ２４３、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、駆動機構２６７、マイクロ波発振器６５５等に接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃ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１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１による各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３の開閉動作、圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくマイクロ波発振器６５５の出力調整動作、駆動機構２６７による載置台２１０（またはボート２１７）の回転および回転速度調節動作、または、昇降動作等を制御するように構成されている。
【００３６】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３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ている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。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１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００３７】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１００の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、例えば、基板上に形成されたシリコン含有膜としてのアモルファスシリコン膜の改質（結晶化）方法の一例について図５に示した処理フローに沿って説明する。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。また、上述した処理炉構造と同様に本実施形態における基板処理工程においても、処理内容、すなわちレシピについては複数設けられた処理炉において同一レシピを使用する為、一方の処理炉を使用した基板処理工程について説明するに留め、他方の処理炉を用いた基板処理工程の説明は省略する。
【００３８】
ここで、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００３９】
（基板搬入工程（Ｓ５０１））
図３に示されるように、ツィーザ１２５ａ−１、１２５ａ―２のいずれか一方、または両方に載置されたウエハ２００はゲートバルブ２０５の開閉動作によって所定の処理室２０１に搬入（ローディング）される（Ｓ５０１）。
【００４０】
（炉内圧力・温度調整工程（Ｓ５０２））
処理室２０１内へのウエハ２００の搬入が完了したら、処理室２０１内が所定の圧力（例えば１０〜１０２０００Ｐａ）となるよう処理室２０１内の雰囲気を制御する。具体的には、真空ポンプ２４６により排気しつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて圧力調整器２４４の弁開度をフィードバック制御し、処理室２０１内を所定の圧力とする。また、同時に予備加熱として電磁波供給部を制御し、所定の温度まで加熱を行うように制御してもよい（Ｓ５０２）。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。なお、大気圧下で基板処理を行う場合、炉内圧力調整を行わず、炉内の温度調整のみを行った後、後述する不活性ガス供給工程Ｓ４０３へ移行するように制御してもよい。
【００４１】
（不活性ガス供給工程（Ｓ５０３））
炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０３によって処理室２０１内の圧力と温度を所定の値に制御すると、駆動機構２６７は、シャフト２５５を回転させ、載置台２１０上のボート２１７を介してウエハ２００を回転させる。このとき、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管２３２を介して供給される（Ｓ５０３）。さらにこのとき、処理室２０１内の圧力は１０Ｐａ以上１０２０００Ｐａ以下の範囲となる所定の値であって、例えば１０１３００Ｐａ以上１０１６５０Ｐａ以下となるように調整される。なお、シャフトは基板搬入工程Ｓ４０１時、すなわち、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入完了後に回転させてもよい。
【００４２】
（改質工程（Ｓ５０４））
処理室２０１内を所定の圧力となるように維持すると、マイクロ波発振器６５５は上述した各部を介して処理室２０１内にマイクロ波を供給する。処理室２０１内にマイクロ波が供給されることによって、ウエハ２００が１００℃以上、１０００℃以下の温度、好適には４００℃以上、９００℃以下の温度となるように加熱し、さらに好適には、５００℃以上、７００℃以下の温度となるように加熱する。このような温度で基板処理することによって、ウエハ２００が効率よくマイクロ波を吸収する温度下での基板処理となり、改質処理の速度向上が可能となる。換言すると、ウエハ２００の温度を１００℃よりも低い温度、または１０００℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハ２００の表面が変質してしまい、マイクロ波を吸収し難くなってしまうためにウエハ２００を加熱し難くなってしまうこととなる。このため、上述した温度帯で基板処理を行うことが望まれる。
【００４３】
マイクロ波による加熱方式にて加熱を行う本実施形態では、処理室２０１に定在波が発生し、ウエハ２００（サセプタが載置されている場合はサセプタもウエハ２００と同様に）上に、局所的に加熱されてしまう加熱集中領域（ホットスポット）とそれ以外の加熱されない領域（非加熱領域）が生じ、ウエハ２００（サセプタが載置されている場合はサセプタもウエハ２００と同様に）が変形することを抑制するため、電磁波供給部の電源のＯＮ／ＯＦＦを制御することでウエハ２００にホットスポットが生じることを抑制している。
【００４４】
ここで、上述したように温度センサ２６３は非接触式の温度センサであり、測定対象であるウエハ２００（サセプタ１０３が載置されている場合はサセプタ１０３もウエハ２００と同様に）に変形や破損が生じると、温度センサがモニタするウエハ２００の位置や、ウエハ２００に対する測定角度が変化するため、測定値（モニタ値）が不正確となり、測定温度が急激に変化してしまうこととなる。本実施形態では、このような測定対象の変形や破損に伴って放射温度計の測定温度が急激に変化することを電磁波供給部のＯＮ／ＯＦＦを行うトリガとして利用している。
【００４５】
以上のようにマイクロ波発振器６５５を制御することによって、ウエハ２００を加熱し、ウエハ２００表面上に形成されているアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜へと改質（結晶化）させる（Ｓ５０４）。すなわち、ウエハ２００を均一に改質することが可能となる。なお、ウエハ２００の測定温度が上述した閾値を超えて高くまたは低くなった場合、マイクロ波発振器６５５をＯＦＦとするのではなく、マイクロ波発振器６５５の出力を低くするように制御することでウエハ２００の温度が所定の範囲の温度となるようにしてもよい。この場合、ウエハ２００の温度が所定の範囲の温度に戻るとマイクロ波発振器６５５の出力を高くするように制御される。
【００４６】
予め設定された処理時間が経過すると、ボート２１７の回転、ガスの供給、マイクロ波の供給および排気管の排気が停止する。
【００４７】
（基板搬出工程（Ｓ５０５））
処理室２０１内の圧力を大気圧復帰させた後、ゲートバルブ２０５を開放し処理室２０１と搬送室２０３とを空間的に連通させる。その後、ボートに載置されているウエハ２００を移載機１２５のツィーザ１２５ａによって、搬送室２０３に搬出する（Ｓ５０５）。
【００４８】
以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ２００が改質処理され、次の基板処理工程に移行することとなる。
【００４９】
（３）サセプタ形状およびサセプタ保持構造
次に図６、図７を用いて、サセプタ１０３の形状及びサセプタ１０３保持するボート２１７の保持構造の一例について説明する。図６（Ａ）では説明の簡単化のため、上述したボート２１７の天井板（端板）や、石英プレート１０１、および、石英プレート１０１の保持部の記載を省略している。
図６（Ａ）に示すように、ボート２１７には、ウエハ２００を保持するためのボート柱（保持柱）２１７ａ〜２１７ｃが設けられ、ボート柱２１７ａ〜２１７ｃのウエハ中心側の側面それぞれに、ウエハを保持するウエハ保持部２１７ｄが垂直方向上下に２箇所設けられている。ボート柱２１７ａ〜２１７ｃのウエハ保持部２１７ｄとは反対側の側面には、サセプタ１０３を保持するためのサセプタ保持部２１７ｅが２箇所設けられている。図７（Ｂ）に示すように、垂直方向上側に配置されたサセプタ保持部２１７ｅは、垂直方向上側に配置されたウエハ保持部２１７ｄよりも垂直方向において上側に位置するように構成されている。同様に、垂直方向下側に配置されたサセプタ保持部２１７ｅは、垂直方向下側に配置されたウエハ保持部２１７ｄよりも垂直方向において下側に位置するように構成される。
【００５０】
また、図６（Ｂ）に示すようにサセプタ１０３は環形状（リング形状）を有し、内周部分にサセプタ保持部２１７ｅに対応する箇所に切欠部１０５が設けられている。このように切欠部１０５を設けることで、例えば、サセプタ１０３を上方から挿入して下側に位置するサセプタ保持部２１７ｅに保持させる場合、上側のサセプタ保持部２１７ｅを切欠き部１０５の位置で通過させる。切欠部１０５の位置でサセプタ保持部２１７ｅを通過させた後、サセプタ１０３を所定の位置まで回転させることによって、図７（Ａ）に示すように下側のサセプタ保持部２１７ｅにサセプタ１０３を保持させることが可能となる。このとき、上側のサセプタ保持部２１７ｅに保持されるサセプタ１０３には、切欠部１０５が設けられていなくてもよい。仮に下側からサセプタ１０３を挿入して保持する場合には、保持されるサセプタ１０３の全てに切欠部１０５を設ける必要がある。
【００５１】
このようにサセプタ１０３およびボート２１７を構成することによって、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、ウエハ２００とサセプタ１０３とが非接触となる位置（接触しない位置）にそれぞれ配置されることとなり、さらにウエハ２００の外周部（端部、エッジ部、周縁部とも称する）よりも外側にサセプタ１０３の外周部が位置するように配置される。これにより、ウエハ２００の外周部にマイクロ波が集中すること、すなわち、エッジ効果を抑制することが可能となり、ウエハ２００の外周部が他の部分に比して極端に改質が進んでしまうことを抑制することが可能となる。
なお、サセプタ１０３の内周縁とウエハ２００の外周縁との隙間（ギャップ）は、水平方向、垂直方向ともに処理室２０１内に供給されるマイクロ波の波長の１／２波長以下の長さとなるように設置されるのが好ましい。これらの隙間が１／２波長よりも大きくなるようにサセプタ１０３とウエハ２００を配置してしまうと、マイクロ波の振幅が最大となる波の腹の部分がウエハ２００の外周部に複数回照射されることとなってしまい、エッジ効果の抑制が低下してしまう。
また、サセプタ１０３のリング幅についても、上述しサセプタ１０３の内周とウエハ２００の外周との隙間と同様の理由により、処理室２０１に供給されるマイクロ波の波長の１／２波長以下の長さとなることが好ましい。サセプタ１０３にエッジ効果が生じたとしても、そのことによってウエハ２００の改質に直接の影響は小さいが、サセプタ１０３がエッジ効果によって過加熱された場合、サセプタ１０３に要求されている発熱量よりも大きな発熱が生じてしまい、結果、ウエハ２００の外周側が加熱され易くなってしまうため、所定のリング幅となるように設定する必要がある。
【００５２】
図８、図９を用いて、本実施形態におけるサセプタ１０３を用いた場合とサセプタ１０３を用いない場合で図５に示す基板処理を行った結果について説明する。なお、図８において実線または破線で記載されている矢印は、マイクロ波が照射される様子を模式的に記載したものでる。
図８（Ａ）に示すように、サセプタを用いずにウエハ２００のみで図５に示した基板処理フローを行った場合、ウエハ２００の外周部にマイクロ波が集中し、エッジ効果による過加熱８００が生じることとなる。これによって図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように基板の外周部のみ改質が進み、基板の外周部だけが極端にシート抵抗が低くなってしまう。これに対し、図８（Ｂ）に示すようにリング状のサセプタ１０３をウエハ２００と非接触となる位置に載置させ、ウエハ２００ではなく、サセプタ１０３の外周部にエッジ効果８００が生じることとなり、ウエハ２００に生じるエッジ効果を抑制することが可能となる。この場合、図９（Ｃ）および図９（Ｄ）に示すように、ウエハ２００全体が均等に改質され、シート抵抗も均一に得られることとなる。
なお、仮に環形状ではない、単なる板形状のサセプタを用いた場合には、図９（Ｅ）および図９（Ｆ）に示すように、処理室内に供給されるマイクロ波の波長の腹と節の間隔で、サセプタ１０３が発熱する位置に発熱ムラが生じてしまい、その結果ウエハ２００面上において、十分に改質される領域と改質されない領域が同心円状（縞状）に形成される改質結果となってしまうため、用いられるサセプタ１０３はウエハ２００に対応する領域を切り欠いた環形状として、面内処理均一性を向上させることが好ましい。
また、仮にサセプタ１０３とウエハ２００が接触するような配置とした場合、エッジ効果によってサセプタ１０３に生じた熱がウエハ２００に伝熱されてしまい、ウエハ２００の伝熱された箇所が他の位置に比べて加熱され易くなってしまうため、非接触とする必要がある。
また、本実施形態において、サセプタ１０３は円形の外周を有した環形状となるように構成して説明したが、外周形状はこれに限らず、多角形状でもよいし、どのような形状でもよい。
【００５３】
（４）本実施形態による効果
本実施形態によれば以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
【００５４】
（ａ）ウエハ２００の端部に生じるマイクロ波の過加熱を抑制することが可能となり、ウエハ２００を均一に処理することが可能となる。
【００５５】
（ｂ）ウエハ２００の保持高さとサセプタ１０３の保持高さを異なるように構成することによって、ウエハ２００の搬送を妨げることなく、単純な構造でウエハ２００とサセプタ１０３を保持することが可能となる。
【００５６】
（ｃ）サセプタ１０３を環形状とすることで、ウエハ２００を均一に加熱することが可能となり、面内処理均一性を向上させることが可能となる。
【００５７】
（ｄ）ウエハ２００とサセプタ１０３とを非接触となるように配置することによって、サセプタ１０３に生じた過加熱のエネルギーがウエハ２００に伝達されることを抑制することが可能となるため、ウエハ２００を均一に処理することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態における基板処理装置は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。
【００５９】
（変形例１）
図１０、図１１に示すように、本実施形態における変形例１は、サセプタ保持部２１７ｅの高さをウエハ保持部２１７ｄと同等の高さとなるように構成し、さらに、サセプタ１０３には、ウエハ２００の搬送時にツィーザ１２５ａがサセプタ１０３と接触することなく逃げることが可能なツィーザ１２５ａの逃げ部１３０が形成されるように構成されている。このように構成することによって、ウエハ２００とサセプタ１０３とを非接触となるように配置することが可能となるだけでなく、ウエハ２００とサセプタ１０３の垂直方向の載置位置を略同一とすることが可能となり、ウエハ２００の外周部とサセプタ１０３の内周部との隙間を狭くし易くなり、ウエハ２００に生じるエッジ効果をより低減することが可能となる。また、ボート２１７の垂直方向の長さを短くすることが可能となるため、処理室２０１、すなわち、ケース１０２の高さを短くすることが可能となり、装置構造が大きくなることを抑制することができる。なお、図１０（Ａ）では説明の簡単化のため、上述したボート２１７の天井板（端板）や、石英プレート１０１の保持部の記載を省略している。
【００６０】
（変形例２）
次に、図１２、図１３に示すように、本実施形態における変形例２は、ウエハ２００を保持するボート２１７と、マイクロ波を透過する石英などの材質で形成されたサセプタ１０３を保持するサセプタ保持具としてのサセプタボート１３６とをそれぞれ別に構成させ、サセプタボート１３６を上下に昇降させる機構を備えている。
【００６１】
図１２および図１３を用いてサセプタボート１３６の構造について説明する。図１２（Ａ）に示すように、サセプタボート１３６には、サセプタボート１３６の上面に取り付けられた取付フランジ１３４、取付フランジ１３４に接続されてサセプタボート１３６を昇降させるシャフト１３３、シャフト１３３を介してサセプタボート１３６を昇降させる昇降機構としてのスライダ（サセプタボートエレベータ）１３２、スライダ１３２を駆動させるためのモータ１３１、が取付けられている。また、処理室内に配置されるシャフト１３３の周囲は伸縮可能なベローズ１３５により覆われており、処理室２０１および搬送エリア２０３内は気密に保持されている。このとき、主にモータ１３１、スライダ１３２、シャフト１３３によってサセプタボート昇降機構（昇降装置）が構成される。取付フランジや１３４ベローズ１３５をサセプタボート昇降機構としてもよい。
【００６２】
図１３（Ａ）に示すように、サセプタボート１３６は、ボート柱２１７ａ〜２１７ｃと同様の角度に配置されたサセプタボート柱１３６ａ〜１３６ｃが設けられており、サセプタボート柱１３６ａ〜１３６ｃのウエハ２００載置側の側面にはサセプタ保持部１３６ｄが設けられている。サセプタボート柱１３６ａ〜１３６ｃは、必ずしもボート柱２１７ａ〜２１７ｃと同様の角度で配置される必要はないが、マイクロ波の透過率によるウエハ２００の加熱への影響を考慮してボート柱２１７ａ〜２１７ｃと同様の角度に位置するように配置することが好ましい。
【００６３】
図１３（Ｂ）に示すように、サセプタ保持部１３６ｄにサセプタ１０３を保持した状態で、モータ１３１、スライダ１３２の連続動作により、シャフト１３３、取付フランジ１３４を介してサセプタボート１３６が上下に昇降される。この昇降動作によって、基板処理時にサセプタボート１３６に保持されたサセプタ１０３が、ウエハ２００と略同一の高さ位置に配置されることとなる。また、ウエハ２００とサセプタ１０３とを非接触となるように配置することが可能となるため、上述した変形例１と同様にウエハ２００の外周部に生じるエッジ効果を低減させることが可能となる。
なお、図１２（Ｂ）に示すように本変形例２においてサセプタ１０３には必ずしも変形例１のような切欠部１０５や逃げ部１３０は必要なく、サセプタ１０３の載置時に、スライダ１３２によって、サセプタボート１３６のサセプタ保持部１３６ｄの高さ位置が、ボート２１７の上面よりも上方に位置するように移動させればよい。
【００６４】
以上、本発明を実施形態に沿って説明してきたが、上述の各実施形態や各変形例等は、適宜組み合わせて用いることができ、その効果も得ることができる。
【００６５】
例えば、上述の各実施形態や各変形例では、ボート柱２１７ａ〜２１７ｃの径方向外側にサセプタ１０３が保持されるように（ボート柱２１７ａ〜２１７ｃを挟んでウエハ２００とサセプタ１０３が保持されるように）構成されているが、これに限らず、ボート柱２１７ａ〜２１７ｃの径方向内側にサセプタ保持部２１７ｅを設け、ウエハ２００とサセプタ１０３とがボート柱２１７ａ〜２１７ｃの内側に配置されるようにしてもよい。なお、ウエハ２００とサセプタ１０３とがボート柱２１７ａ〜２１７ｃの同じ方向に載置される場合、サセプタ保持部２１７ｅを設けずに、ウエハ２００とサセプタ１０３を同じ保持部材で保持するように構成してもよい。
【００６６】
さらに例えば、図３に示すように、上述した本発明における一実施形態では、ボート２１７にウエハ２００を２枚載置することによって複数枚のウエハ２００を同時に一括処理する構成について説明した。しかし、これに限らず、ボート２１７にウエハ２００を１枚載置して処理するようにしてもよいし、ウエハ２００と図示しないダミーウエハをボート２１７に載置して処理するようにしてもよい。ダミーウエハを用いて基板処理することによって、処理室内の熱容量を、ウエハ２００を２枚載置して処理する際の処理室内の熱容量に近づけることが可能となり、ウエハ２００を１枚載置して処理する場合であっても、同様の処理結果を得ることが可能となる。
【００６７】
さらに例えば、上述の各実施形態では、シリコンを主成分とする膜として、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質する処理について記載したが、これに限らず、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）のうち、少なくとも１つ以上を含むガスを供給させて、ウエハ２００の表面に形成された膜を改質しても良い。例えば、ウエハ２００に、高誘電体膜としてのハフニウム酸化膜（ＨｆｘＯｙ膜）が形成されている場合に、酸素を含むガスを供給しながらマイクロ波を供給して加熱させることによって、ハフニウム酸化膜中の欠損した酸素を補充し、高誘電体膜の特性を向上させることができる。
なお、ここでは、ハフニウム酸化膜について示したが、これに限らず、アルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、イットリウム（Ｙ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の少なくともいずれかを含む金属元素を含む酸化膜、すなわち、金属系酸化膜を改質する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、上述の成膜シーケンスは、ウエハ２００上に、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＯ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＯ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＯ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＯ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＯ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＯ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＮ膜、ＷＯ膜を改質する場合にも、好適に適用することが可能となる。
【００６８】
また、高誘電体膜に限らず、不純物がドーピングされたシリコンを主成分とする膜を加熱させるようにしてもよい。シリコンを主成分とする膜としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜がある。不純物としては、例えば、臭素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）などの少なくとも１つ以上を含む。
【００６９】
また、メタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、ポリビニルフェニール樹脂などの少なくともいずれかをベースとするレジスト膜であってもよい。
【００７０】
また、上述では、半導体装置の製造工程の一工程について記したが、これに限らず、液晶パネルの製造工程のパターニング処理、太陽電池の製造工程のパターニング処理や、パワーデバイスの製造工程のパターニング処理などの、基板を処理する技術にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上述べたように、本発明によれば、基板を均一に処理することが可能となるマイクロ波処理技術を提供することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０３・・・サセプタ（発熱体）
２００・・・ウエハ（基板）、
２０１・・・処理室、
２０５・・・ゲートバルブ、
２１７・・・ボート（基板保持具）、
６５５・・・マイクロ波発振器。
【図１】
2018173197.tif 000003
【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】
2018173197.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2018173197.tif 000013
【図１２】
2018173197.tif 000014
【図１３】
2018173197.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月26日(2019.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波によって基板保持具に保持された基板を加熱し、処理する基板処理装置に用いられる発熱体であって、
前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体。
【請求項２】
前記発熱体は、少なくとも前記基板の上部の位置で前記基板保持具に保持される請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記発熱体は、前記基板の載置位置と略同一の高さで前記基板保持具に保持される請求項１に記載の発熱体。
【請求項４】
前記発熱体の幅は、前記マイクロ波の１／２波長以下の長さを有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項５】
前記発熱体の内周と前記基板外周との隙間が前記マイクロ波の１／２波長以下の長さとなるように前記基板保持具に保持される請求項１〜４のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項６】
前記発熱体の内周には前記基板保持具の発熱体保持部に対応する位置に設けられた切欠部を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項７】
前記発熱体は、前記基板保持具が有する保持柱の外側側面に設けられた発熱体保持部に保持される請求項１〜６のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項８】
基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具を収容し、前記基板を処理する処理室と、
前記基板をマイクロ波によって加熱する加熱装置と、
前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体と、
を有する基板処理装置。
【請求項９】
前記発熱体は、少なくとも前記基板の上部で前記基板保持部に保持される請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板保持具は、少なくとも２つ以上の保持柱を有し、
前記保持柱は、内側側面に前記基板を保持する基板保持部を有し、外側側面に前記発熱体を保持する発熱体保持部を有する請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板保持部と前記発熱体保持部は、略同一の高さとなるように設けられる請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記発熱体の幅は、前記マイクロ波の１／２波長以下の長さを有する請求項８〜１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記発熱体の内周と前記基板外周との隙間が前記マイクロ波の１／２波長以下の長さとなるように前記基板保持具に保持される請求項８〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記発熱体の内周には前記発熱体保持部に対応する位置に設けられた切欠部を有する請求項９〜１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記発熱体は、前記基板保持具が有する保持柱の外側側面に設けられた前記発熱体保持部に保持される請求項９〜１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具を収容し、前記基板を処理する処理室と、前記基板をマイクロ波によって加熱する加熱装置と、前記マイクロ波によって発熱する誘電体によって環状に形成され、前記基板の外周よりも外側に内周が位置するとともに少なくとも前記基板の上部であって前記基板と接触しない位置で前記基板保持具に保持される発熱体と、を有する基板処理装置の前記処理室内へ前記基板を搬入する工程と、
前記マイクロ波を供給して前記基板と前記発熱体とを加熱し、前記基板を処理する工程と、
前記基板の処理後、前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【国際調査報告】
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