(57)【要約】  均一な基板処理を行うことが可能となる技術を提供する。基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する技術を提供する。
2018163386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、
前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数のマイクロ波供給源が所定の順番にオフとなることを確認した後に、全マイクロ波供給源をオフとするように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記基板へ供給される入力電力は２ｋＷ以上、２４ｋＷ以下となるように前記加熱装置を制御するよう構成される請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を保持した基板保持具を搬入する工程と、
前記基板を加熱して所定の改質処理を行う工程と、
前記処理室から前記基板保持具を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を保持した基板保持具を搬入する手順と、
前記基板を加熱して所定の改質処理を行う手順と、
前記処理室から前記基板保持具を搬出する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム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など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号公報
【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熱処理では、基板を均一に加熱することができず、対象膜の均一な処理ができない場合がある。【０００５】
本発明の目的は、均一な基板処理を行うことが可能となる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、基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、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、均一な基板処理を行うことが可能となる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明における一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２Ａ】本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の温度測定方法を示す図であり、断熱板の温度を測定する際の図である。
【図２Ｂ】本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の温度測定方法を示す図であり、基板の温度を測定する際の図である。
【図３】図１の基板処理装置において、ケースに６つの電磁波導入ポートを設けた場合の電磁波供給部の構成例を示す図である。
【図４】図３のケースの上面図である。
【図５】図３のケースの側面図である。
【図６】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７】本発明における基板処理のフローを示す図である。
【図８】本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の実施例１におけるマイクロ波の照射方法と基板の温度推移の一例を示す図である。
【図９】本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の実施例２におけるマイクロ波の照射方法と基板の温度推移の一例を示す図である。
【図１０】本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の実施例３における電磁波供給部の好適な利用方法を説明するための図である。
【図１１】本発明における一実施形態に好適に用いられる基板処理装置の実施例４におけるマイクロ波の照射方法を説明するための図面である。
【図１２】図１１のマイクロ波の照射方法における基板の温度推移の一例を示す図である。
【図１３】本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル１の断面図である。
【図１４】本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル２の断面図である。
【図１５】本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル１のシート抵抗（Ｒｓ）を示す図である。
【図１６】本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル１のＨａｌｌ移動度を示す図である。
【図１７】本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル２のリン（Ｐ）の断面濃度分布を示す図である。
【図１８】本発明における他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型バッチ型の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１９】本発明における他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の変形例１における処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２０】本発明における他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の変形例２における基板保持具の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１０】
＜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。
（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いる。本実施の形態において基板処理装置１００は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。
（処理室）
図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１００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（上部容器）としてのケース１０２と、ケース１０２の内部に収容され、垂直方向の上下端部が開放された円筒形状の反応管１０３を有している。反応管１０３は、石英などの電磁波を透過する材料で構成される。また、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２２０を介して反応管１０３の上端と当接されて反応管１０３の上端を閉塞する。主にケース１０２と反応管１０３、および、キャップフランジ１０４によってシリコンウエハ等の基板を処理する処理容器を構成し、特に反応管１０３の内側空間を処理室２０１として構成している。反応管１０３を設けずに、ケース１０２、キャップフランジ１０４により処理容器を構成するようにしてもよい。その場合、ケース１０２の内部空間が処理室２０１となる。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、ケース１０２と反応管１０３、または、ケース１０２によって処理容器を構成するようにしてもよい。
【００１１】
反応管１０３の下方には載置台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。なお、石英プレート１０１ａ、１０１ｂの代わりに、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誘電体などの材質で形成し、ウエハ２００を間接的に加熱する図示しないサセプタ（輻射板、均熱板とも称する）としての機能を有した部品を載置するようにしてもよい。また、このサセプタをウエハ２００の外側であって石英プレート１０１ａと石英プレート１０１ｂの内側に載置するように構成してもよい。すなわち、ウエハ２００はサセプタに挟みこまれ、サセプタは石英プレート１０１ａ、１０１ｂに挟みこまれるように（ウエハ２００と石英プレート１０１ａ、および、ウエハ２００と石英プレート１０１ｂとの間に配置されるように）構成してもよい。このように構成することによってウエハ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は、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と称して説明する。
【００１２】
載置台２１０の側壁には、載置台２１０の径方向に向かって突出した図示しない突出部が載置台２１０の底面側に設けられる。この突出部が、後述する処理室２０１と搬送空間２０３との間に設けられるしきり板２０４と接近または接触することで処理室２０１内の雰囲気が搬送空間２０３内へ移動することや、搬送空間２０３内の雰囲気が処理室２０１内へ移動することを抑制させる。
【００１３】
上部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。処理容器の下方には、シリコンウエハ等のウエハ２００を搬送する搬送エリア２０３が形成されている。なお、ケース１０２に囲まれた空間、または、反応管１０３に囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の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に囲まれた空間であって、仕切り板よりも下方の空間を搬送空間としての搬送エリア２０３と称する場合もある。なお、処理室２０１と搬送エリア２０３は、本実施例のように垂直方向に隣接させて構成することに限らず、水平方向に隣接させて構成したり、搬送エリア２０３を設けずに処理室２０１のみ有する構成としてもよい。
【００１４】
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を介して図示しない基板搬送室との間を移動する。
【００１５】
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。
【００１６】
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、搬送容器２０２の底部を貫通しており、更には搬送容器２０２の外部で回転、昇降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、昇降させることにより、ボート２１７上に載置されるウエハ２００を回転または昇降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。
【００１７】
載置台２１０は、ウエハ２００の搬送時には、載置台上面が基板搬入搬出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるよう下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。なお、上述したように処理室２０１と搬送エリア２０３を水平方向に隣接させて構成したり、搬送エリア２０３を設けずに処理室２０１のみ有する構成とした場合には、載置台を昇降させる機構を設けずに載置台を回転させる機構のみ設けるようにしてもよい。
（排気部）
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
（ガス供給部）
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。
【００２０】
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、上流方向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。
【００２１】
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。
（温度センサ）
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。
【００２２】
図２Ａ、図２Ｂに示すように、温度センサ２６３を用いて石英プレート１０１ａ、ウエハ２００の表面温度を測定する場合の構成の一例が示される。図２Ａに示すように、ボート２１７の天井部（天板）２１７ａが温度測定を妨げないように、ボート天板２１７ａの温度センサ２６３に対向する位置に温度測定窓としての測定孔２１７ｂを設け、石英プレート１０１ａの表面温度を測定する。ウエハ２００の温度を測定する場合も石英プレート１０１ａの測定と同様に、ボート２１７の測定孔２１７ｂと石英プレート１０１ａに測定窓としての測定孔１０５を設け、ウエハ２００の表面温度を測定する。これらの石英プレート１０１とウエハ２００の温度測定は基板処理工程を実施する前の準備段階で行うこととし、予め基板処理工程における石英プレート１０１とウエハ２００との温度変化の推移について取得しておくことが好ましい。このように石英プレート１０１とウエハ２００の温度変化の推移を取得することで石英プレート１０１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に記憶させる。
【００２３】
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が行われる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
（電磁波供給部）
図３は、図面の複雑さを避けるため、マイクロ波発振器の図示は省略されている。
【００２６】
次に、図１および図３を用いて、電磁波供給部の構成を説明する。本実施形態においては、図３に示すように、電磁波供給部を６つ有する構造を例示して説明する。なお、図１において、便宜的に、側面から確認できる電磁波導入ポート６５３−１、６５３−４、導波管６５４−１、６５４−４、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−４が例示的に示されている。
【００２７】
図１から図５に示すように、ケース１０２の１つの側壁には６つの電磁波導入ポート（第１導入ポート６５３−１、第２導入ポート６５３−２、第３導入ポート６５３−３、第４導入ポート６５３−４、第５導入ポート６５３−５、第６導入ポート６５３−６）が設置されている。第１導入ポート６５３−１〜第６導入ポート６５３−６のそれぞれには処理室２０１内に電磁波を供給するための６つの導波管（第１導波管６５４−１、第２導波管６５４−２、第３導波管６５４−３、第４導波管６５４−４、第５導波管６５４−５、第６導波管６５４−６）のそれぞれの一端が接続されている。第１導波管６５４−１〜第６導波管６５４−６の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６つのマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５−１、第２マイクロ波発振器６５５−２、第３マイクロ波発振器６５５−３、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５、第６マイクロ波発振器６５５−６）が接続されている。マイクロ波発振器を電磁波源（マイクロ波源）と称してもよい。なお、図４、図５には図示されていないが、前述したように、第４導波管６５４−４、第５導波管６５４−５のそれぞれの他端には、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５が接続されている。
【００２８】
図３、図４、図５に示されるように、ウエハ２００は、この例では、ケース１０２のほぼ中央部分、すなわち、図４の側面図において、電磁波導入ポート６５３−３と６５３−６の間の高さ位置に配置され、また、図５の上面図において、ケース１０２のほぼ中央部分に配置される。これにより、６つの電磁波導入ポートから供給されるマイクロ波は、ウエハ２００の上面及び下面または全体に、ほぼ均等に照射可能にされている。
【００２９】
なお、図３には、６つの電磁波導入ポートを設けた電磁波供給部の一例を示したが、電磁波導入ポートは４つとしても良い。この場合、例えば、電磁波導入ポート６５３−２、６５３−５及びそれに関連する導波管６５４−２、６５４−５、マイクロ波発振器６５５−２、６５５−５を削除する。電磁波供給部は、４つの電磁波導入ポート６５４−１、６５４−３、６５４−４、６５４−６、４つの導波管６５４−１、６５４−３、６５４−４、６５４−６、４つのマイクロ波発振器６５５−１、６５５−３、６５５−４、６５５−６により、構成する。このように構成することにより、ケース１０２内または処理室２０１内のウエハ２００に対する４つの電磁波導入ポート６５４−１、６５４−３、６５４−４、６５４−６の距離をほぼ均等にすることで、ウエハ２００に各電磁波導入ポートからのマイクロ波をほぼ均等に作用させることが出来る。
【００３０】
各マイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６はマイクロ波などの電磁波を各導波管６５４−１〜６５４−６にそれぞれ供給し、各導波管６５４−１〜６５４−６を介して各導入ポート６５３−１〜６５３−６から処理室２０１内へ電磁波を供給する。また、各マイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６には、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６５３−１〜６５３−６、導波管６５４−１〜６５４−６、マイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６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。
【００３１】
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６５５−１〜６５５−６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。
【００３２】
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６つ配置されるように記載されているが、これに限らず、後述される実施例１および実施例２においては１つ以上設けられていればよく、また、後述される実施例３および実施例４においては３つ以上設けられていればよい。また、マイクロ波発振器６５５は、ケース１０２の１側面に設けられていが、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。
【００３３】
主に、マイクロ波発振器６５５―１〜６５５−６、導波管６５４−１〜６５４−６および電磁波導入ポート６５３−１〜６５３−６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。
【００３４】
マイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６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６５５−１〜６５５−６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の電源をオン（ＯＮ）とする時間とオフ（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。
【００３５】
ここで、マイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６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６５５−１〜６５５−６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６５５−１〜６５５−６が個々に制御されるように構成してもよい。
（制御装置）
図６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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。温度センサ２６３に基づくマイクロ波発振器６５５の出力調整動作には、図９、図１０及び図１１で説明されるマイクロ波発振器６５５の出力調整動作が含まれる。
【００３９】
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。このコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されるプログラムには、図９、図１０及び図１１で説明されるマイクロ波発振器６５５の出力調整動作の制御に関する記述が含まれる。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。
（２）基板処理工程
次に、基板処理装置１００の処理炉を用いた基板処理方法を説明する。ここ説明される基板処理方法では、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、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）工程の一例について図７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。
【００４０】
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。
（基板搬入工程（Ｓ４０１））
図１に示されているように、所定枚数のウエハ２００がボート２１７に移載されると、駆動機構２６７は、載置台２１０を上昇させることでボート２１７を反応管１０３内側の処理室２０１に搬入（ボートローディング）する（Ｓ４０１）。
（炉内圧力・温度調整工程（Ｓ４０２））
処理室２０１内へのボート２１７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（Ｓ４０２）。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。
（不活性ガス供給工程（Ｓ４０３））
炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２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（Ｓ４０３）。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。また、本工程は炉内圧力調整方法として炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２と同時に実施されてもよい。
（改質工程（Ｓ４０４））
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。このような基板処理の温度帯を維持するために、改質処理（アニール処理）中に冷却処理を行うことが好ましい。
【００４１】
例えば、電磁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オン／オフ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。
【００４２】
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。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をオフとするのではなく、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。
【００４３】
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。
（搬出工程（Ｓ４０５））
処理室２０１内の圧力を大気圧復帰させた後に、駆動機構２６７は載置台２１０を下降させることにより、炉口を開口するとともに、ボート２１７を搬送空間２０３に搬出（ボートアンローディング）する。その後ボートに載置されているウエハ２００を搬送空間２３の外部に位置する搬送室に搬出する（Ｓ４０５）。
【００４４】
以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ２００が改質処理されることとなる。
（３）温度制御方法
以下に、上述した炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法を制御することによる温度制御方法について、図面を用いて説明する。以下の説明において、マイクロ波発振器６５５の出力（ＰＯＷＥＲ）とは、ケース１０２内または処理室２０１内に照射されるマイクロ波の入力電力を意味する。また、図１および図３に示されるように、複数のマイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６が設けられる場合、特に記載がない場合、マイクロ波発振器６５５の出力とは、複数のマイクロ波発振器６５５−１〜６５５−６から照射される各マイクロ波の出力の合計を意味する。
（実施例１）
実施例１における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図８を用いて説明する。図８において、縦軸は温度（Ｔ℃）であり、横軸は時間（秒：sec）である。
【００４５】
図８に示されるように、温度調整工程及び改質工程において、温度調整工程である予備加熱処理と、改質工程であるアニール処理と冷却処理と、が順次行われる。
【００４６】
図８において、例えば、予備加熱処理は、マイクロ波発振器６５５の出力を４ｋＷとして、１８０秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハ２００へ照射する。マイクロ波を用いたアニール処理（改質処理）は、マイクロ波発振器６５５の出力を１０ｋＷとして、６０秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハ２００へ照射する。冷却処理では、マイクロ波発振器６５５の出力を０Ｗとして、ウエハ２００の温度を冷却する。出力１０ｋＷのマイクロ波の照射の前に、予備加熱処理を行うことなく、出力１０ｋＷのマイクロ波でウエハ処理を行うと、ウエハ２００の面内の温度差が大きくなり、ウエハ２００が歪み、その程度が大きいときはその上下のウエハ２００、サセプタもしくは石英プレート１０１ａ、１０１ｂ等に接触、または、破損する虞がある。そこで、接触を避ける（ウエハ２００の面内の温度差を小さくする）目的のため、予備加熱処理が行われる。予備加熱処理により、ウエハ２００の面内の温度差が比較的均一になったところで、アニール処理が行われる。この時のウエハ２００の温度は、予備加熱処理（出力４ｋＷ、１８０秒)により、５５０℃まで昇温させ、その後のアニール処理（出力１０ｋＷ、６０秒)では、７７０℃まで温度を上昇させる。
【００４７】
このように予備加熱処理を行うことによって、改質工程であるアニール処理をマイクロ波を用いて行う場合に、ウエハ面内の温度差を小さくすることが可能となり、改質工程におけるウエハのピーク温度低下を図るのに効果的である。
（実施例２）
次に、実施例２における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図９を用いて説明する。実施例２におけるマイクロ波の照射方法が、実施例１と異なる点は、改質工程のアニール処理において、ウエハ２００の処理温度が一定の温度範囲内で上下するようにマイクロ波の照射とマイクロ波の照射停止とを交互に繰り返す点である。その他の点は、特に言及しない限りは、実施例１と同様である。
【００４８】
図９において、縦軸は温度（Ｔ℃）であり、横軸は時間（秒：sec）である。
【００４９】
図９に示されるように、図８と同様、温度調整工程及び改質工程として、予備加熱処理と、アニール処理と、冷却処理と、が順次行われる。
【００５０】
図９において、予備加熱処理は、例えば、図８に示される予備加熱処理と同様に、マイクロ波発振器６５５の出力を４ｋＷとして、１８０秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハへ照射する。これにより、ウエハ２００の温度は５５０℃程度まで昇温される。
【００５１】
マイクロ波を用いたアニール処理（改質処理）は、例えば、マイクロ波発振器６５５の出力を１０ｋＷとして、１５秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハ２００へ照射する。これにより、ウエハ２００の温度を６８０℃程度まで上昇させる。その後、３５秒間、マイクロ波発振器６５５の出力を０Ｗとして、マイクロ波のウエハ２００への照射を停止させる。これにより、ウエハ温度を所定の温度である５５０℃程度まで低下させる。ウエハ温度が所定の温度に低下すると、再度、処理室２０１内のウエハ２００へのマイクロ波の照射(出力：１０ｋＷ、時間：１５秒)と、ウエハ２００へのマイクロ波の照射停止(出力：０Ｗ、時間：３５秒)とを行うことで、ウエハ２００の温度は一定の温度範囲内で上下する。このようにマイクロ波発振器６５５の出力をオンとしてウエハ２００を昇温する昇温処理と、マイクロ波発振器６５５の出力をオフとしてウエハ２００を降温する降温処理とを１サイクルとして少なくとも１サイクル以上実施する。この例では、全部で４サイクル（ｃｙｃｌｅｓ）行う。４サイクル行うことで、１０ｋＷでのマイクロ波の照射時間の合計は、６０秒（１５秒×４回）になるが、ウエハのピーク温度は６８０℃である。図９におけるアニール処理のマイクロ波照射時間は、図８のアニール処理と同じ時間(６０秒)のマイクロ波の照射時間であるが、図９におけるウエハ２００のピーク温度（６８０℃）は、図８に示されるウエハ２００のピーク温度７７０℃よりも、９０℃低く設定されている。上述の制御は、温度センサ２６３により測定された石英プレート１０１、またはウエハ２００の温度を、制御部であるコントローラ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の電源をオン（ＯＮ：印加）とする時間とオフ（ＯＦＦ：遮断）とする時間を送信された温度に従って制御することにより、行われる。
【００５２】
冷却処理では、マイクロ波発振器６５５の出力を０ｋＷとして、マイクロ波のウエハ２００への照射を停止させ、ウエハ２００の温度を冷却する。この制御は、プログラムを実行するコントローラ１２１により、マイクロ波発振器６５５の電源をオフさせることによって行われる。
【００５３】
すなわち、マイクロ波の照射時間、マイクロ波の照射の停止時間やこれらの繰り返し回数をコントローラ１２１により調整することで、マイクロ波の出力の調整なしに、ウエハ２００の温度を所望の温度帯（一定の温度範囲内）に制御することが可能となる。これにより、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度の低温化が実現できるので、ウエハ２００からの熱伝導による対象膜（ターゲット膜）への熱履歴の影響を低減できる。また、マイクロ波によるターゲット膜の選択的かつ局所的な加熱の効果を発揮しやすくなる。例えば、リン(Ｐ)を含んだ非晶質Ｓｉ膜(Ｐ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ)膜をターゲット膜とした場合、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度の低温化により、Ｐの拡散が抑えられ、かつ、マイクロ波によりＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜への選択的かつ局所的な加熱を行うことが出来る。よって、Ｐ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜の結晶化および活性化を十分行うことが出来る。
【００５４】
なお、以下、ウエハ２００へのマイクロ波の照射と、ウエハ２００へのマイクロ波の照射の停止とを繰り返し行うマイクロ波の照射方法を、インターバルマイクロ波（ＭＷ）照射と称する。
（実施例３）
次に、実施例３における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図１０を用いて説明する。実施例３におけるマイクロ波の照射方法が、実施例１、２と異なる点は、改質工程のアニール処理において、複数設けられたマイクロ波導入ポートから供給されるマイクロ波を所定の順番で供給停止し、処理室に供給されるマイクロ波出力を一定とし、マイクロ波導入ポートからのマイクロ波供給を一通り停止した後に、全てのマイクロ波導入ポートからのマイクロ波供給を停止する点である。その他の点は、特に言及しない限りは、実施例１、２と同様である。
【００５５】
なお、以下の説明において、第１マイクロ波発振器６５５−１、第２マイクロ波発振器６５５−２、第３マイクロ波発振器６５５−３、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５、第６マイクロ波発振器６５５−６のおのおののマイクロ波の出力は、例えば、２ｋＷとする。
【００５６】
図１０に示されるように、プログラムを実行するコントローラ１２１が電磁波供給部を制御する制御処理において、電磁波供給部の処理イベント（事象または状態）は、マイクロ波照射のイベントとマイクロ波照射停止のイベントとを有する。なお、この明細書において、イベントとは、コントローラ１２１のプログラムに記述される１つの制御単位の意味合い、または、基板処理方法における処理工程の１工程の意味合いを有する。
【００５７】
本実施例において、マイクロ波停止のイベントは、６つのマイクロ波導入ポート（第１導入ポート６５３−１、第２導入ポート６５３−２、第３導入ポート６５３−３、第４導入ポート６５３−４、第５導入ポート６５３−５、第６導入ポート６５３−６）全てからのマイクロ波の照射を停止させる。
【００５８】
また本実施例において、マイクロ波照射のイベントは、６つのイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を含む。例えば、６つのイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）をこれらの順番で実施する場合、第１イベントＭＷ−１は、６つのマイクロ波導入ポートの内、第１導入ポート６５３−１からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入する。そのため、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第１イベントＭＷ−１から第２イベントＭＷ−２へ移行する際、第１マイクロ波発振器６５５−１の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第２マイクロ波発振器６５５−２の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５−３〜６５５−６）の電源はオンを維持する。これによって第２イベントＭＷ−２は、６つのマイクロ波導入ポートの内、第２導入ポート６５３−２からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。そのため、この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第２イベントＭＷ−２から第３イベントＭＷ−３へ移行する際も第１イベントＭＷ−１から第２イベントＭＷ−２へ移行する際と同様に、第２マイクロ波発振器６５５−２の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第３マイクロ波発振器６５５−３の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５−１、６５５−４〜６５５−６）の電源はオンを維持する。これによって第３イベントＭＷ−３では、第３導入ポート６５３−３からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第３イベントＭＷ−３から第４イベントＭＷ−４へ移行する際、第３マイクロ波発振器６５５−３の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第４マイクロ波発振器６５５−４の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５−１、６５５−２、６５５−５、６５５−６）の電源はオンを維持する。これによって第４イベントＭＷ−４では、第４導入ポート６５３−４からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第４イベントＭＷ−４から第５イベントＭＷ−５へ移行する際、第４マイクロ波発振器６５５−４の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第５マイクロ波発振器６５５−５の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５−１〜６５５−３、６５５−６）の電源はオンを維持する。これによって第５イベントＭＷ−５では、第５導入ポート６５３−５からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第５イベントＭＷ−５から第６イベントＭＷ−６へ移行する際、第５マイクロ波発振器６５５−５の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第６マイクロ波発振器６５５−６の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５−１〜６５５−４）の電源はオンを維持する。これによって第６イベントＭＷ−６では、第６導入ポート６５３−６からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。
【００５９】
このように、マイクロ波発振器６５５の電源のオン及びオフを、プログラムを実行するコントローラ１２１により制御し、電源がオフとされるマイクロ波発振器を各イベントにおいてシフトさせる。これにより、各イベントの切り替え時に、ケース１０２へ供給されるマイクロ波の出力が０ｋＷとなることを回避する。
【００６０】
なお、各イベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）のマイクロ波照射の時間(期間)は、基本的に、同じ時間（期間）とすることが、ケース１０２内ないしウエハ２００面内の電磁界分布の不均一を分散ないし低減させる観点では好ましい。これに限らず、各イベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）のマイクロ波照射の時間(期間)は、異なる時間(期間)として設定されても良い。
【００６１】
すなわち、プログラムを実行するコントローラ１２１は、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の入力電力が、マイクロ波照射時の各イベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）において、一定（１０ｋＷ）となるように、複数のマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５−１、第２マイクロ波発振器６５５−２、第３マイクロ波発振器６５５−３、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５、第６マイクロ波発振器６５５−６）それぞれの電源のオン及びオフを制御する。このような制御により、特定のマイクロ波発振器へ負荷が集中することを抑制することが可能となり、また、マイクロ波発振器の制御の複雑さを回避することが可能となる。
【００６２】
また、プログラムを実行するコントローラ１２１は、複数のマイクロ波供給源（第１マイクロ波発振器６５５−１、第２マイクロ波発振器６５５−２、第３マイクロ波発振器６５５−３、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５、第６マイクロ波発振器６５５−６）の電源がオフとなる期間（タイミング）が、マイクロ波（ＭＷ）照射時の各イベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）において、それぞれ異なるように、制御する。すなわち、電源がオフとされるマイクロ波発振器を、各イベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）においてシフトさせることで、各イベントの切り替え時に、ケース１０２へ供給されるマイクロ波の出力が０ｋＷとなることを回避している。
【００６３】
なお、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の出力（入力電力）は０．５ｋＷ以上、３０ｋＷ以下となるよう制御するのが好ましい。好適には、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の出力（入力電力）は１ｋＷ以上、２４ｋＷ以下、さらに好適に、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の出力（入力電力）は１０ｋＷ以上、２４ｋＷ以下となるよう制御するのが好ましい。０．５ｋＷよりも低い入力電力となってしまうと、ウエハ２００の温度を十分に上昇させることができず、ウエハ２００の結晶欠陥を修復することができなくなってしまう虞がある。また、３０ｋＷよりも大きい入力電力となってしまうと、ケース１０２内でプラズマが発生してしまい、プラズマダメージを受けてウエハ２００が割れてしまう可能性が高くなってしまう虞がある。また、ウエハ２００の温度が高くなりすぎてしまい、ドーパント(例えば、Ｐ原子)の拡散を抑制することができなくなってしまう虞がある。
【００６４】
ケース１０２内の固有の電磁界分布は、周波数の違い、位相の違い、照射口の違いにより変化する。例えば、図１０の第１イベントＭＷ−１では、第２導入ポート６５３−２、第３導入ポート６５３−３、第４導入ポート６５３−４、第５導入ポート６５３−５、第６導入ポート６５３−６から各々２ｋＷのマイクロ波を照射しているのに対し、図１０の第２イベントＭＷ−２では、第１導入ポート６５３−１、第３導入ポート６５３−３、第４導入ポート６５３−４、第５導入ポート６５３−５、第６導入ポート６５３−６からそれぞれ２ｋＷのマイクロ波を照射している。このように、使用する導入ポートが異なることで、第１イベントＭＷ−１と第２イベントＭＷ−２のケース１０２内の電磁界分布は異なる。複数のマイクロ波発振器から同じ出力（１０ｋＷ）のマイクロ波を発生させても、各イベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）のように使用する導入ポートが異なれば、ケース１０２内の電磁界分布はすべて異なる。さらに、マイクロ波発振器は製品の仕様範囲内において周波数や位相が異なっている。そのため、ケース１０２内の電磁界分布は異なる。図１０で説明されたマイクロ波の照射方法は、このような特性を利用して、複数の導入ポートから順番にマイクロ波を照射するよう複数のイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を繰り替えし行う。言い換えれば、複数のマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５−１、第２マイクロ波発振器６５５−２、第３マイクロ波発振器６５５−３、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５、第６マイクロ波発振器６５５−６）が所定の順番にオフさせて、マイクロ波を照射するよう複数のイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を繰り替えし行う。これにより、ケース１０２内ないしウエハ２００面内の電磁界分布の不均一を分散ないし低減させることができ、前述のホットスポットの発生を低減させることが出来る。ここで、マイクロ波照射イベントは、上述したようにＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６の順番で行うように記載したが、これに限らず、ウエハ２００の径やウエハ２００表面に形成された膜種、すなわち、プロセスレシピに応じて適宜順番を変更してもよい。例えば、ＭＷ−１，ＭＷ−３，ＭＷ−５，ＭＷ−２，ＭＷ−４，ＭＷ−６のような順番としてマイクロ波照射イベントを実施してもよい。
【００６５】
図１０で説明されたマイクロ波の照射方法を、図９のアニール処理（インタバールマイクロ波照射）に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
【００６６】
また、図１０で説明されたマイクロ波の照射方法をマイクロ波照射の初期の基板昇温時（温度調整工程）に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、半導体基板の歪みを低減させることが出来る。
【００６７】
なお、本明細書では、図１０で説明されたマイクロ波の照射方法において、マイクロ波照射のイベントを、サイクルマイクロ波（ＭＷ）照射と称する。
（実施例４）
次に、実施例４における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図１１、図１２を用いて説明する。実施例４におけるマイクロ波の照射方法が、実施例３と異なる点は、予備加熱処理においても、複数設けられたマイクロ波導入ポートから供給されるマイクロ波を所定の順番で供給停止し、処理室に供給されるマイクロ波出力を一定とする点である。その他の点は、特に言及しない限りは、実施例１、２、３と同様である。なお、以下で説明されるように、実施例４では、予備加熱処理において上述のサイクルマイクロ波（ＭＷ）照射が繰り返して実行され、また、改質工程のアニール処理において上述のサイクルマイクロ波（ＭＷ）照射の繰り返しとマイクロ波停止のイベントとの組み合わせが繰り返し実行される。
【００６８】
図１１および図１２に示すように、予備加熱処理のマイクロ波照射のイベントは、図１０と同様に、６つのイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を有しており、各イベントが、出力１０ｋＷで、１秒のマイクロ波（ＭＷ）照射の時間とされている。６つのイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を所定の順番で実施することを１サイクルとして順次実行し、少なくとも１サイクル以上、本実施例では、例えば合計６サイクルの繰り返しが実行される。したがって、予備加熱処理におけるマイクロ波照射の合計の時間は、１秒×６（イベント）×６（サイクル）＝３６秒である。
【００６９】
図１１および図１２に示すように、アニール処理はマイクロ波照射のイベントとマイクロ波照射の停止のイベントとを有する。アニール処理のマイクロ波照射のイベントは、図１０のマイクロ波照射のイベントまたは図１１の予備加熱処理のマイクロ波照射のイベントと同様に、６つのイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を有しており、各イベントが、出力１０ｋＷで、１秒のマイクロ波照射の時間とされている。６つのイベント（ＭＷ−１，ＭＷ−２，ＭＷ−３，ＭＷ−４，ＭＷ−５，ＭＷ−６）を所定の順番で実施することを１サイクルとして順次実行し、少なくとも１サイクル以上、本実施例では、例えば合計２．５サイクルの繰り返しが実行される。したがって、マイクロ波（ＭＷ）照射の合計の時間は、１秒×６（イベント）×２．５（サイクル）＝１５秒である。アニール処理のマイクロ波照射の停止のイベントは、図９と同様に、３５秒である。この制御は、コントローラ１２１により行われる。プログラムを実行するコントローラ１２１は、アニール処理のマイクロ波照射のイベントにおいて、複数のマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５−１、第２マイクロ波発振器６５５−２、第３マイクロ波発振器６５５−３、第４マイクロ波発振器６５５−４、第５マイクロ波発振器６５５−５、第６マイクロ波発振器６５５−６）が所定の順番にオフとなることを確認した後に、アニール処理のマイクロ波照射の停止のイベント、すなわち、全マイクロ波供給源をオフとするように複数の複数のマイクロ波発振器を制御する。
【００７０】
アニール処理では、２．５サイクル（１５秒）のマイクロ波照射のイベントと３５秒のマイクロ波照射停止のイベントとの組み合わせを実行することを１サイクルとして、少なくとも１サイクル以上、本実施例では、例えば合計４サイクルの繰り替えしが実行される。したがって、アニール処理でのマイクロ波照射の合計時間は、１５秒×４(サイクル)＝６０秒である。アニール処理の処理時間は、（１５秒＋３５秒）×４(サイクル)＝２００秒である。この制御も、プログラムを実行するコントローラ１２１により行われる。
【００７１】
冷却処理は、マイクロ波発振器６５５の出力を０ｋＷとして、マイクロ波のウエハ２００への照射を停止させ、ウエハ２００の温度を冷却する。
【００７２】
これにより、マイクロ波の照射の時間、マイクロ波の照射の停止時間やこれらの繰り返し回数を調整することで、マイクロ波発振器の出力を調整することなく、ウエハ２００の温度を所望の温度帯へ制御が可能となる。温度調整工程に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、半導体基板の歪みを低減させることが出来る。また、アニール処理に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
【００７３】
このように、予備加熱処理（昇温工程）において、マイクロ波の出力を１０ｋＷとしてマイクロ波の照射が行われる。しかし、各イベントにおいて、１秒のサイクルマイクロ波（ＭＷ）照射を行っている為、ウエハ２００面内の温度差が小さくなる。また、そのため、ウエハ２００の歪みも小さく出来る。
【００７４】
また、予備加熱処理の処理時間が、マイクロ波の出力を１０ｋＷとすることにより、図９と比較して、１８０秒から３６秒へ、短時間化されている為、温度調整工程及び改質工程の全体の処理時間も、短時間化される。
【００７５】
予備加熱処理における処理時間を短時間化する場合、この実施例４の様に、予備加熱処理における電磁波供給部の出力と改質工程における電磁波供給部の出力とを同じとしても良い。
（実験結果の一例）
上述した実施例を用いて実際に実験を行った結果について以下に説明する。
【００７６】
図１３に示される処理サンプル１は、シリコン（Ｓｉ）基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ）と、Ｓｉ基板上に形成された熱酸化膜ＳｉＯ２と、この熱酸化膜ＳｉＯ２上に形成されたＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜を有する。熱酸化膜ＳｉＯ２の膜厚は、約１０００Å程度である。この熱酸化膜ＳｉＯ２は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、９００℃酸素雰囲気でＳｉ基板の表面に酸素Ｏを拡散させ形成したＳｉ酸化膜である。Ｐ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜は、その膜厚が約３０００Åであり、Ｐ濃度は、１ｅ２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。このＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、反応室温度５００〜６５０℃で減圧下の反応室内にＳｉＨ4（モノシラン：Ｍｏｎｏｓｉｌａｎｅ）とＰＨ3（フォスフィン：Ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）を導入し、予め反応室内に搬送固定しておいた基板上に堆積・成膜し形成される。
【００７７】
図１４に示される処理サンプル２は、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に形成された熱酸化膜ＳｉＯ２と、この熱酸化膜ＳｉＯ２上に形成された第１のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜と、この第１のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜上に形成されたリンを含まない非晶質Ｓｉ膜（Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ）、このＮｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜上に形成されたＰを含んだ第２のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜と、を有する。熱酸化膜ＳｉＯ２の膜厚は、約１０００Å程度であり、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、９００℃酸素雰囲気でＳｉ基板の表面に酸素Ｏを拡散させ形成したＳｉ酸化膜である。第１および第２のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜のＰ濃度は、１ｅ２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。第１および第２のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、反応室温度５００〜６５０℃で減圧下の反応室内にＳｉＨ4とＰＨ3を導入し、予め反応室内に搬送固定しておいた基板上に堆積・成膜し形成される。Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ(非晶質Ｓｉ膜)は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、反応室温度５００〜６５０℃で減圧下の反応室内にＳｉＨ4を導入し、予め反応室内に搬送固定しておいた基板上に堆積・成膜し形成している。そして、第２のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜／Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜／第１のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜の膜厚は、約３０００Å程度である。
【００７８】
図１５および図１６は、処理サンプル１を、以下に示すマイクロ波アニール（ＭＷＡ）処理、実施例２で説明したインターバルマイクロ波照射によるアニール処理、及びＦｕｒｎａｃｅ  Ａｎｎｅａｌ（ＦＡ）のそれぞれの処理を行った時のシート抵抗（Ｒｓ)、Ｈａｌｌ移動度をそれぞれ示している。
【００７９】
ＭＷＡ処理は、４ｋＷ，６ｋＷ，１０ｋＷの各マイクロ波出力で、１５０秒間のアニール処理を処理サンプル１に対して行ったものである。
【００８０】
インターバルマイクロ波照射によるによるアニール処理は、図９で説明したアニール処理（マイクロ波出力：１０ｋＷ、マイクロ波照射時間：１５秒×４＝６０秒）を、処理サンプル１に対して行ったものである。
【００８１】
ＦＡとは、抵抗加熱ヒータ等を備えた縦型基板処理装置において、被処理体である処理サンプル１を大気圧、Ｎ２雰囲気下、所望の温度で所定時間行うアニール処理である。
【００８２】
四探針法により測定したＲｓは、一様の厚さを持つ薄い膜やフィルム状物質の電気抵抗を表す量の一つで、物質や材料の電気の通し難さを表す。
【００８３】
図１５及び図１６に示す通り、処理サンプル１を、マイクロ波出力４ｋＷ、６ｋＷ、１０ｋＷで、１５０秒間、ＭＷＡ処理した場合、Ｐ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜のＲｓはマイクロ波の出力を上げるに従い低くなり、１０ｋＷでは３０Ω／□程度まで改善される。また、この時のＨａｌｌ移動度も、マイクロ波の出力を上げるに従い改善され、マイクロ波出力（１０ｋＷ）では２１ｃｍ２／Ｖｓ程度になる。このときの処理サンプル１のピーク温度は８２０℃である。
【００８４】
処理サンプル１を、７５０℃で３０分間のＦＡ処理したときも、ＭＷＡ処理によるマイクロ波の出力１０ｋＷの場合と同程度のＲｓ、Ｈａｌｌ移動度が得られる。このことから、ＭＷＡ処理やＦＡ等のアニールを施すことでＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜が結晶化および活性化されたことがわかる。
【００８５】
処理サンプル１を実施例２のインターバルマイクロ波照射によりアニール処理した場合、Ｒｓは３２Ω／□程度、Ｈａｌｌ移動度は２２ｃｍ２／Ｖｓ程度である。この事より、実施例２のインターバルマイクロ波照射においても、Ｐ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜の結晶化および活性化により十分改善されている。これは、実施例２のインターバルマイクロ波照射により、マイクロ波の照射時間やマイクロ波の出力を変更することなく、処理サンプル１の基板の温度を、所望の温度帯に制御し、低温化を実現したことによる。これにより、基板からの熱伝導がなくなり、Ｐ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜へのマイクロ波の効果を維持できたためであると考えられる。
【００８６】
図１７は、処理サンプル２を、以下の条件で行ったＭＷＡ、ＦＡ及び実施例２のインターバルマイクロ波照射によるアニール処理を施したときのＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、二次イオン質量分析法）によるＰの断面濃度分布を示す。
【００８７】
図１７におけるＭＷＡは、１０ｋＷのマイクロ波出力で、１５０秒(１５０ｓ)間のアニール処理と、１０ｋＷのマイクロ波出力で、６０秒（６０ｓ）間のアニール処理（実施例１のアニール処理に対応する）とを、処理サンプル２に対して行ったものである。
【００８８】
同様に、図１７におけるインターバルマイクロ波照射によるアニール処理は、実施例２で説明したアニール処理（マイクロ波出力：１０ｋＷ、マイクロ波照射時間：１５秒×４＝６０秒）を、処理サンプル２に対して行ったものである。さらに同様に、図１７におけるＦＡは、７５０℃で３０分間のアニール処理したものである。
【００８９】
図１７に示すように、１０ｋＷのマイクロ波出力で、処理時間を１５０秒として行ったＭＷＡでは、Ｐが第１および第２のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜からリンを含まない非晶質Ｓｉ膜（Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ）まで拡散しており、Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜においても１．５ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度のＰ濃度となる。これは、ＦＡによるＰ濃度と大差なく、Ｐが膜全体に拡散してしまっていることがわかる。これは、処理時間を１５０秒として行ったＭＷＡやＦＡでは、抵抗加熱ヒータによる輻射で基板表面や膜表面を加熱し、さらに基板内部や膜中には表面からの伝熱により加熱し、所定の温度によるアニールを行っている。つまり、基板温度と膜の温度がほぼ一致している状態もしくは外側の方が高い状態で加熱を行うため、Ｐが拡散しやすいと考えられる。
【００９０】
一方、１０ｋＷのマイクロ波出力で、６０秒のＭＷＡ（実施例１のアニール処理に対応する）及び実施例２のインターバルマイクロ波照射によるアニール処理では、Ｐの拡散が抑えることができている。また、実施例２のインターバルマイクロ波照射によるアニール処理では、実施例１のアニール処理に対応する１０ｋＷのマイクロ波出力で、６０秒のＭＷＡよりも、さらに、Ｐの拡散が抑えることができている。この理由として、実施例２のインターバルマイクロ波照射を行うことにより、上述したマイクロ波を照射し続けるＭＷＡを６０秒行った場合よりも、処理サンプル２の基板の温度の上昇が抑えられるため、マイクロ波の作用による第１および第２のＰ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉ膜への選択的かつ局所的な加熱が行われ、Ｐの拡散を抑えることができる。
（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。
【００９１】
１）コントローラ１２１の制御により、測定されたウエハ２００の温度に基づいて、マイクロ波発振器６５５の電源をオンとする時間とオフ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。これにより、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度が低温化できる。また、ウエハ２００にホットスポットが生じることを抑制でき、ウエハ（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できる。
【００９２】
２）上記１）において、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度が低温化できるので、ウエハ２００からの熱伝導による対象膜（ターゲット膜）への熱履歴の影響を低減できる。また、マイクロ波によるターゲット膜の選択的かつ局所的な加熱の効果を発揮しやすくなる。
【００９３】
３）上記１）において、ウエハ２００にホットスポットが生じることを抑制できるので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
【００９４】
４）上記１）において、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できるので、温度調整工程である予備加熱処理において、マイクロ波の出力を比較的高くすることが可能となり、マイクロ波の照射の時間を短縮化できる。
【００９５】
５）上記１）において、マイクロ波発振器６５５の電源をオンとオフを、コントローラ１２１により制御する。マイクロ波発振器の出力を制御するなどの複雑な制御を行わないので、コントローラ１２１の制御の複雑さを回避で可能である。
【００９６】
６）複数のマイクロ波発振器を設け、マイクロ波照射を複数のイベントとして、コントローラ１２１に制御させる。コントローラ１２１は、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の入力電力が、マイクロ波照射時の各イベントにおいて、一定となるように、複数のマイクロ波発振器の電源のオン及びオフを制御する。このような制御により、特定のマイクロ波発振器へ負荷が集中することを抑制することが可能となり、また、マイクロ波発振器の制御の複雑さを回避することが可能となる。
【００９７】
７）上記６において、コントローラ１２１は、複数のマイクロ波供給源の電源がオフとなる期間が、マイクロ波照射時の各イベントにおいて、それぞれ異なるように、制御する。電源がオフとされるマイクロ波発振器を、各イベントにおいてシフトさせることで、各イベントの切り替え時に、ケース１０２へ供給されるマイクロ波の出力が０ｋＷとなることを回避することが出来る。
【００９８】
８）上記６において、マイクロ波の照射の時間、マイクロ波の照射の停止時間やこれらの繰り返し回数を調整することで、マイクロ波発振器の出力を調整することなく、ウエハ２００の温度を所望の温度帯へ制御が可能となる。温度調整工程に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、半導体基板の歪みを低減させることが出来る。また、アニール処理に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
【００９９】
＜本発明の他の実施形態＞
図１８に示すように本実施形態では、垂直方向多段に基板を複数枚保持可能な、いわゆる、縦型バッチ式の基板処理装置として構成している。基板保持具としてのボート２１７には、処理対象である垂直方向多段に保持された複数のウエハ２００と、この複数のウエハ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。垂直方向多段に保持されたウエハ２００間に断熱板としての石英プレート１０１ｃが設けられている。他の構成は、図１と同じであり、その説明は省略される。
【０１００】
なお、このとき、断熱板としての石英プレート１０１ｃを載置するのではなく、図示しない電磁波によって誘電加熱される発熱体としてのサセプタを載置したり、断熱板と発熱体の両方を載置するようにしてもよい。
（変形例１）
図１９も、図１８と同様に、垂直方向多段に基板を複数枚保持可能な、いわゆる、縦型バッチ式の基板処理装置として構成している。ボート２１７には、処理対象である垂直方向多段に保持された複数のウエハ２００と、この複数のウエハ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。図１９では、この複数のウエハ２００間に、石英プレート１０１ｃが設けられていない構成例である。他の構成は、図１と同じであり、その説明は省略される。ボート２１７に保持するウエハ２００を３枚として記載しているが、これに限らず、例えば２５枚や５０枚など多数枚のウエハ２００を処理するようにしてもよい。
（変形例２）
図２０に示すように、ボート２１７には、断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂの間及び断熱板としての石英プレート１０１ｃ、１０１ｄの間に、処理対象であるウエハ２００が各々保持されている。ウエハ２００と石英プレート１０１ａ、１０１ｂの間には、電磁波によって誘電加熱される発熱体としてのサセプタ１０１１ａ及び１０１１ｂが各々保持されている。また、ウエハ２００と石英プレート１０１ｃ、１０１ｄの間には、電磁波によって誘電加熱される発熱体としてのサセプタ１０１１ｃ及び１０１１ｄが各々保持されている。
【０１０１】
図１８、図１９及び図２０のように、複数のウエハ２００を保持する基板保持具を構成することによって、複数枚の基板処理が可能となり、基板処理効率を向上させることが可能となる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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】
【０１０８】
以上述べたように、本発明によれば、基板の変形または破損を抑制し、均一な基板処理を行うことが可能となる電磁波熱処理技術を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１ａ、１０１ｂ・・・石英プレート（石英板）、
１０２・・・ケース（キャビティ）、
１０３・・・反応管、
１２１・・・コントローラ（制御部）、
２００・・・ウエハ（基板）、
２０１・・・処理室、
２１７・・・ボート（基板保持具）、
６５５・・・マイクロ波発振器。
【図１】
2018163386.tif 000003
【図２Ａ】
2018163386.tif 000004
【図２Ｂ】
2018163386.tif 000005
【図３】
2018163386.tif 000006
【図４】
2018163386.tif 000007
【図５】
2018163386.tif 000008
【図６】
2018163386.tif 000009
【図７】
2018163386.tif 000010
【図８】
2018163386.tif 000011
【図９】
2018163386.tif 000012
【図１０】
2018163386.tif 000013
【図１１】
2018163386.tif 000014
【図１２】
2018163386.tif 000015
【図１３】
2018163386.tif 000016
【図１４】
2018163386.tif 000017
【図１５】
2018163386.tif 000018
【図１６】
2018163386.tif 000019
【図１７】
2018163386.tif 000020
【図１８】
2018163386.tif 000021
【図１９】
2018163386.tif 000022
【図２０】
2018163386.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月29日(2019.8.29)
【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】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源と、
前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の出力の合計を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源のうち少なくとも１つのマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数のマイクロ波供給源が所定の順番にオフした後に、全マイクロ波供給源をオフとするように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数のマイクロ波供給源のうち１つのマイクロ波供給源を所定の順番でオフしながら前記基板を加熱する処理と、全てのマイクロ波供給源をオフする処理とを、繰り返し行うように前記複数のマイクロ波を制御するよう構成される請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記基板へ供給される前記マイクロ波の出力の合計は０．５ｋＷ以上、３０ｋＷ以下となるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記複数のマイクロ波供給源は、前記処理室の側面に配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記複数のマイクロ波供給源は、前記処理室の側面に少なくとも上下２段に配置され、
前記処理室内の前記基板は、前記上下２段に配置される前記複数のマイクロ波供給源の間の高さ位置に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記複数のマイクロ波供給源は、前記処理室内の前記基板に対して均等の距離の位置に配置される請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
基板処理装置の処理室内に基板を搬入する工程と、
複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の出力の合計を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源のうち１つのマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御しながら前記基板を加熱して所定の改質処理を行う工程と、
前記処理室内から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９】
前記所定の改質処理を行う工程では、前記複数のマイクロ波供給源のうち１つのマイクロ波供給源が所定の順番にオフとした後に、全てのマイクロ波供給源をオフとする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記所定の改質処理を行う工程では、前記複数のマイクロ波供給源のうち１つのマイクロ波供給源を所定の順番でオフしながら前記基板を加熱する工程と、全てのマイクロ波供給源をオフする工程とを、繰り返し行う請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記所定の改質処理を行う工程では、前記基板が所定の温度範囲内になるように、前記複数のマイクロ波の出力と停止を繰り返し行う請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記所定の改質処理を行う工程の前に、前記所定の改質処理を行う際の前記マイクロ波の出力よりも弱いマイクロ波の出力で前記基板の予備加熱処理を行う工程を有する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記予備加熱処理を行う工程では、前記複数のマイクロ波供給源のうち少なくとも１つのマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御しながら前記基板を予備加熱する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板処理装置の処理室内に基板を搬入する手順と、
複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の出力の合計を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源のうち少なくとも１つのマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御しながら前記基板を加熱して所定の改質処理を行う手順と、
前記処理室内から前記基板を搬出する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるためのプログラム。
【請求項１５】
前記所定の改質処理を行う手順では、前記複数のマイクロ波供給源のうち１つのマイクロ波供給源が所定の順番にオフとした後に、全てのマイクロ波供給源をオフとする請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記所定の改質処理を行う手順では、前記複数のマイクロ波供給源のうち１つのマイクロ波供給源を所定の順番でオフしながら前記基板を加熱する手順と、全てのマイクロ波供給源をオフする手順とを、繰り返し行う請求項１４または１５に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記所定の改質処理を行う手順では、前記基板が所定の温度範囲内になるように、前記複数のマイクロ波供給源から供給されるマイクロ波の出力と停止を繰り返し行う請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１８】
前記所定の改質処理を行う手順の前に、前記所定の改質処理を行う際の前記マイクロ波の出力よりも弱いマイクロ波の出力で前記基板の予備加熱処理を行う手順を有する請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１９】
前記予備加熱処理を行う手順では、前記複数のマイクロ波供給源のうち少なくとも１つのマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御しながら前記基板を予備加熱する請求項１８に記載のプログラム。
【国際調査報告】
2018163386.tif 000024
2018163386.tif 000025
2018163386.tif 000026
2018163386.tif 000027