(57)【要約】【課題】プラズマを用いた基板処理において均一な膜質および膜厚を得ることができる技術を提供する。【解決手段】基板を処理する処理室と、基板を保持する保持柱を備え、処理室内に搬入出される基板保持具と、処理室内にマイクロ波を供給し、基板を加熱する加熱装置と、保持柱の外側面に設けられ、加熱装置によって供給されるマイクロ波を反射するマイクロ波反射装置と、を有する技術を提供できる。【選択図】          図２
2016186991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記基板を保持する保持柱を備え、前記処理室内に搬入出される基板保持具と、
前記処理室内にマイクロ波を供給し、前記基板を加熱する加熱装置と、
前記保持柱の外側面に設けられ、前記加熱装置によって供給される前記マイクロ波を反射するマイクロ波反射装置と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記基板保持具は、前記基板保持具を回転させる回転機構と接続され、
前記基板処理装置は、さらに、前記回転機構を制御することによって前記基板保持具の回転を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記加熱装置によって供給されるマイクロ波は、前記基板の表面と平行になるように供給される請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を保持する保持柱を備えた基板保持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内にマイクロ波を供給して前記基板を加熱し、前記基板表面に形成された膜を改質する工程と、
前記保持柱の外側面に設けられたマイクロ波反射装置が前記処理室内に供給されたマイクロ波を反射する工程と、
を有する半導体装置の製造方法
【請求項５】
基板を保持する保持柱を備えた基板保持具を処理室内に搬入する手順と、
前記処理室内にマイクロ波を供給して前記基板を加熱し、前記基板表面に形成された膜を改質する手順と、
前記保持柱の外側面に設けられたマイクロ波反射装置が前記処理室内に供給されたマイクロ波を反射する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【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るアニール処理がある。最近の半導体デバイスにおいては、微細化に伴い、浅接合化が進んでおり、熱履歴を小さくすることが求められている。しかしながら、従来の加熱機構を用いた加熱が行われると、基板全体を加熱することにより、熱履歴を小さくすることが困難となってしまう。そこで、処理室内の基板にマイクロ波等の電磁波を照射することで、基板を加熱する技術が有る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のマイクロ波を照射することで基板を加熱する技術を備えた基板処理装置では、処理室内に定在波が生じることとなり、基板を均一に加熱することができずに均一な成膜処理を行うことができない場合があった。
【０００４】
本発明の目的は、基板に均一な成膜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】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
基板を保持する保持柱を備え、処理室内に搬入出される基板保持具と、
処理室内にマイクロ波を供給し、基板を加熱する加熱装置と、
保持柱の外側面に設けられ、加熱装置によって供給されるマイクロ波を反射するマイクロ波反射装置と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板に均一な成膜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】
【０００７】
【図１】本発明における第一の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦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２】本発明における第一の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の基板保持具の部分斜視図であり、基板保持具の下端周辺を斜視図で示した図である。
【図３】本発明における第一の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横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】本発明における第一の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、図１の処理炉部分に基板保持具を搬入した状態を示す図である。
【図７】本発明における第一の実施形態の変形例１を示す図である。
【図８】本発明における第一の実施形態の変形例２を示す図である。
【図９】図９Ａは、本発明における第一の実施形態の変形例３を示す図である。図９Ｂは本発明における第一の実施形態の変形例４を示す図である。
【図１０】本発明における第二の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の枚葉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１１】本発明における第二の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の基板保持部の部分斜視図であり、基板保持部の下端周辺を斜視図で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の第一の実施形態＞
以下に本発明の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
（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は、ウエハに各種の熱処理を施すバッチ式縦型熱処理装置として構成されている。
【００１０】
（処理室）
図１に示されているように基板処理装置１０は、処理炉６３５を有し、処理炉６３５は電磁波シールドとしての反応管６３６を備えている。反応管６３６は電磁波の外部への漏洩を効果的に抑止可能な導電性材料によって形成されている。例えば、このような導電性材料としては、銅、アルミニウム、ステンレス、白金、銀等を挙げることができる。但し、反応管６３６は導電性材料のみによって形成するに限らない。反応管６３６は多層シールド材料によって形成してもよい。例えば、多層シールド材料は、導電性材料からなる基材の内側表面に、電磁波を反射する反射面および電磁波を吸収する吸収層を形成することにより、構築することができる。
【００１１】
反応管６３６は一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、後述するケース６５２の内側に中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。反応管６３６の筒中空部は複数枚のウエハ２が収容される処理室６３７を形成しており、反応管６３６の内径は取り扱うウエハ２の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
【００１２】
反応管６３６の下端部には炉口フランジ６３８が設置されている。炉口フランジ６３８は処理炉６３５の炉口６３９を形成している。炉口フランジ６３８がサブ筐体６２４に支持された状態で、反応管６３６は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１３】
図１に示されているように、ボートエレベータ６３０は処理炉６３５の真下近傍に設置されている。ボートエレベータ６３０のアーム６３１に支持されたシールキャップ６３２は炉口６３９を閉塞する。すなわち、シールキャップ６３２は炉口フランジ６３８の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ６３０によって上昇されることにより、炉口６３９を気密シールする。反応管６３６の下端部の側壁には排気管６４０の一端である排気口が接続されており、排気管６４０は他端を後述する排気ポンプ（真空ポンプ）２４６に接続されている。排気ポンプ２４６は排気管６４０を介して処理室６３７を排気する。
【００１４】
反応管６３６の排気管６４０と異なる位置には、処理室６３７へガスを供給するためのガス供給管６４１の一端が接続されている。
【００１５】
（基板保持具）
図１に示すように、シールキャップ６３２上にはウエハ２を支持する基板保持具（基板保持部）としてのボート６４２が垂直に立脚されて支持されている。ボート６４２は複数枚のウエハ２を保持して、処理室６３７内に搬入（ボートローディング）したり、処理室６３７外へ搬出（ボートアンローディング）したりする。ボート６４２は石英やＳｉＣ（炭化けい素）などの耐熱材料によって形成されている。ボート６４２は上下で一対の端板６４３、６４４と、３本の保持柱６４５とを備えている。３本の保持柱６４５は両端板６４３、６４４間に垂直に架橋されている。３本の保持柱６４５には複数の保持溝６４６が、上下方向に等間隔に配置されてそれぞれ形成されており、同一段の保持溝６４６は同一平面を構成している。すなわち、ボート６４２は同一段の保持溝６４６によってウエハ２の外周縁部を保持することにより、複数枚のウエハ２を中心を揃えて整列させた状態で保持する。ボート６４２は少なくとも１枚のウエハ２を保持するように構成され、例えば２５枚〜２５０枚程度のウエハ２を一度に保持可能に構成されている。ボート６４２の下部には複数枚の断熱板６４７が配置されている。断熱板６４７は処理室６３７からの熱の放射を抑制する。ここで、主に、保持柱６４５と保持溝６４６によって基板を載置する基板載置部が構成される。
【００１６】
シールキャップ６３２下面の中央にはボート回転機構としてのロータリーアクチュエータ６４８が設置されている。ロータリーアクチュエータ６４８の回転軸６４９はボート６４２を支持する。すなわち、ロータリーアクチュエータ６４８は回転軸６４９によってボート６４２を回転させる。反応管６３６の外部にはベース６５１が水平に配置されており、ベース６５１上にはケース６５２が反応管６３６と同心円状に設置されている。ケース６５２は上端が閉塞した円筒形状もしくは多角形筒状に形成されており、反応管６３６よりも大きい。ケース６５２は反応管６３６の外側を取り囲んで電磁波の漏洩を防止し、反応管６３６を保護するとともに、周囲の環境を保護する。なお、ケース６５２は省略してもよい。
【００１７】
（マイクロ波発生部）
反応管６３６側壁には電磁波導入ポート６５３が穿設されている。電磁波導入ポート６５３には処理室６３７内に電磁波を供給するための導波管６５４の一端が接続されている。導波管６５４の他端には処理室６３７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生部（電磁波源）６５５が接続されている。マイクロ波発生部６５５は電磁波であるマイクロ波６６２（ミリ波を含む）を供給する。マイクロ波発生部６５５は０．５〜１２１ＧＨｚの電磁波を導波管６５４に供給する。
【００１８】
マイクロ波発生部６５５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６３７内上部の温度を測定する上部温度測定器（温度センサ）としての上側熱電対６５７と、処理室６３７内下部の温度を測定する下部温度測定器（温度センサ）としての下側熱電対６５８とが接続されている。上側熱電対６５７の検出子としての熱接点６５７ａはボート６４２の最上段にセットされた上部温度モニタ用ウエハ（上側モニタウエハという。）２Ａに配置されており、下側熱電対６５８の検出子としての熱接点６５８ａはボート６４２の最下段にセットされた下部温度モニタ用ウエハ（下側モニタウエハという。）２Ｂに配置されている。したがって、上側熱電対６５７は上側モニタウエハ２Ａの温度を測定してコントローラ１２１に送信し、下側熱電対６５８は下側モニタウエハ２Ｂの温度を測定してコントローラ１２１に送信する。上側モニタウエハ２Ａおよび下側モニタウエハ２Ｂは、熱特性、殊に温度特性が熱処理するウエハ（以下、プロダクトウエハという場合がある。）２と同一になるように、調製されている。上側モニタウエハ２Ａおよび下側モニタウエハ２Ｂは、例えば、不用品となったプロダクトウエハ２を使用してもよい。複数枚のプロダクトウエハ２が、ボート６４２の上側モニタウエハ２Ａと下側モニタウエハ２Ｂとの間に配置される。
【００１９】
プロダクトウエハ２の配置枚数は２０〜３０枚が好ましい。これは、マイクロ波６６２を１つの電磁波導入ポート６５３から導入する場合のビームの広がりに相当するためであり、マイクロ波６６２とプロダクトウエハ２のエッジとの距離は、およそ１５０ｃｍ前後である。望ましくは、２５枚である。これは、ポッド２の収納枚数に相当し、ウエハ移載機構６２７と整合するためである。
【００２０】
反応管６３６内周の下部には処理室６３７内下部を加熱する補助ヒータ６５９が同心円に敷設されており、補助ヒータ６５９は下側モニタウエハ２Ｂ近傍に配置されている。補助ヒータ６５９は抵抗発熱体等によって構成されており、コントローラ１２１によって制御される電源６６０に接続されている。コントローラ１２１は上側熱電対６５７の測定温度に基づいてマイクロ波発生部６５５をフィードバック制御し、下側熱電対６５８の測定温度に基づいて補助ヒータ６５９をフィードバック制御することにより、上側熱電対６５７の温度と下側熱電対６５８の温度とが同一になるように、マイクロ波発生部６５５と電源６６０とをそれぞれ制御する。ここで、主に、マイクロ波発生部６５５、導波管６５４および電磁波導入ポート６５３によって加熱装置が構成される。また、補助ヒータ６５９を含めて加熱装置として考えても良い。
【００２１】
（マイクロ波反射機構）
図２に示すように、ウエハ２を支持する保持柱６４５の反応管６３６側の面には、マイクロ波反射機構（マイクロ波反射装置、マイクロ波反射部、または、スタラーとも称する）としての導電性部材６６１が設けられている。
【００２２】
導電性部材６６１は、例えば、ステンレスやアルミニウム、白金といった金属材料や、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やアルミナジルコニア（Ａｌ２Ｏ３―ＺｒＯ２）のような導電性セラミックスを用いて構成されており、上述したマイクロ波発生部によって供給されるマイクロ波６６２の波長に応じて設置位置や設置面積が調整される。例えば、導電性部材６６１は電磁波導入ポート６５３と同じ高さ位置に設けることでマイクロ波反射機構の機能であるマイクロ波６６２の反射を行うことが可能であるが、基板が載置される領域に対応する高さに導電性部材６６１を設けることが好ましい。このよう基板載置領域に対応する高さに導電性部材６６１を設けることによって、基板が載置されている領域近傍に定在波が形成されることを抑制することが可能となり、積層された基板を均一に加熱することが可能となる。
【００２３】
また、図２に示すように、基板保持具としてのボート６４２の保持柱６４５の一面に導電性部材を設けた場合、ボート６４２と、導電性部材６６１とが加熱された際に生じる熱膨張率や熱収縮率の違いを考慮して、導電性部材６６１の厚みや材料を決定すると良い。
例えば、導電性部材６６１を白金で構成し、１ＧＨｚのマイクロ波６６２を供給する場合、表皮効果によって５μｍ程度の厚さの導電性部材６６１をボートに配置することが可能となるため、上述したようなボート６４２と導電性部材６６１との熱膨張率または熱収縮率の違いによるボート６４２や導電性部材６６１の破損、導電性部材６６１がボート６４２から剥離してしまうなどといったことを抑制することが可能となる。
なお、本実施形態では、ボート柱６４５の反応管側の面が平面として形成されているボート６４２を用いており、導電性部材６６１も矩形状となるように構成して説明しているが、これに限らず、導電性部材６６１の反応管側の面は曲面となるように構成されていても良く、さらにはボート柱６４５に対して角度をつけて傾斜するように設置しても良い。
【００２４】
（制御装置）
図４に示すように、制御部（制御装置）であるコントローラ１２１は、ガス流量制御装置としてのマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣと称する）２４１、開閉弁であるバルブ２４３、排気管６４０に接続された処理室６３７内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４および真空ポンプ２４６と、加熱装置としてのヒータ６５９に接続された電源６６０、反応管６３６とケース６３４の間に設けられて処理室６３７内の温度を検出する温度センサとしての上側熱電対６５７および下側熱電対６５８、ロータリーアクチュエータ６４８、ボートエレベータ６３０、マイクロ波発生部６５５、等に接続されている。コントローラ１２１により、ＭＦＣ２４１による不活性ガスの流量調整動作、バルブ２４３の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、上側熱電対６５７と下側熱電対６５８および電源６６０に基づくヒータ６５９の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動・停止、ロータリーアクチュエータ６４８の回転速度調節動作、ボートエレベータ６３０によるボート６４２の昇降動作等の制御や、マイクロ波発生部６５５の電力供給制御が行われる。
【００２５】
また、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。
【００２６】
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、後述する薄膜形成等の基板処理の手順や条件など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、後述する薄膜形成工程等の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。なお、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、プロセス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、その両方を含む場合がある。また、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。
【００２７】
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、上側熱電対６５７および下側熱電対６５８、ヒータ６５９に接続された電源６６０、マイクロ波発生部６５５、ロータリーアクチュエータ６４８、ボートエレベータ６３０等に接続されている。
【００２８】
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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１による不活性ガスの流量調整動作、バルブ２４３の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作及び圧力センサ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、上側熱電対６５７と下側熱電対６５８および電源６６０に基づくヒータ６５９の温度調整動作、ロータリーアクチュエータ６４８によるボート６４２の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ６３０によるボート６４２の昇降動作、マイクロ波発生部６５５への電力供給等を制御するように構成されている。
【００２９】
なお、コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）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。
【００３０】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、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方法の例について図５に示した処理フローに沿って説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置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。
【００３１】
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等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、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（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００３２】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００３３】
また、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。
【００３４】
（搬入工程（Ｓ３０２））
図１および図６に示されているように、予めボート６４２の最上段および最下段には、これから熱処理しようとするプロダクトウエハ２と同等の熱特性を有する上側モニタウエハ２Ａおよび下側モニタウエハ２Ｂがそれぞれ配置されている。所定枚数のウエハ２がボート６４２に移載されると、ボートエレベータ６３０はボート６４２を上昇させ、図６に示されているように、処理炉６３５の処理室６３７に搬入（ボートローディング）する（Ｓ３０２）。
なお、各プロダクトウエハ２の間隔は、照射する電磁波（マイクロ波６６２もしくはミリ波）の波長の半波長以上とする。すなわち、電磁波の周波数が１０ＧＨｚであれば１．５ｃｍ以上、６ＧＨｚであれば２．５ｃｍ以上、３ＧＨｚであれば５ｃｍ以上とする。
【００３５】
（圧力調整工程（Ｓ３０４））
処理室６３７内へのボート６４２の搬入が完了したら、処理室６３７内が所定の圧力（例えば１０〜１００Ｐａ）となるよう処理室６３７内の雰囲気を排気する。具体的には、真空ポンプ２４６により排気しつつ、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４４の弁開度をフィードバック制御し、処理室６３７内を所定の圧力とする（Ｓ３０４）。
【００３６】
（不活性ガス供給工程（Ｓ３０６））
ロータリーアクチュエータ６４８はボート６４２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６４１から供給される（Ｓ３０６）。処理室６３７内の圧力は２００Ｐａ〜２００，０００Ｐａの中の所定の値であって、例えば大気圧に調整される。
【００３７】
（改質工程）
（マイクロ波導入工程（Ｓ３０８））
マイクロ波発生部６５５はウエハ２を１００〜４５０℃であって、例えば４００℃に昇温させる。すなわち、マイクロ波発生部６５５はマイクロ波６６２またはミリ波を導波管６５４を経由して処理室６３７内に供給する。処理室６３７内に供給されたマイクロ波６６２はウエハ２に入射して効率的に吸収されるために、ウエハ２をきわめて効果的に昇温させる。また、マイクロ波６６２の電力はウエハ１枚の場合に対してウエハ枚数を乗じた電力を供給してもよい。このようにウエハ２を昇温させることによってウエハ２表面上のアモルファスシリコン膜がポリシリコン膜へと改質（結晶化）されることとなる。
【００３８】
この際に、上側熱電対６５７および下側熱電対６５８は上側モニタウエハ２Ａおよび下側モニタウエハ２Ｂの温度をそれぞれ計測し、計測温度をコントローラ１２１に送信する。コントローラ１２１は上側熱電対６５７の測定温度に基づいてマイクロ波発生部６５５をフィードバック制御し、下側熱電対６５８の測定温度に基づいて補助ヒータ６５９の電源６６０をフィードバック制御することにより、上側熱電対６５７の温度と下側熱電対６５８の温度とが同一になるように、マイクロ波発生部６５５と電源６６０とをそれぞれ制御する。予め設定された処理時間が経過すると、ボート６４２の回転、ガスの供給、マイクロ波６６２の供給および排気管６４０の排気が停止する（Ｓ３０７）。
【００３９】
（搬出工程（Ｓ３１２））
改質工程の終了後、処理室２１０内の圧力を大気圧に復帰する（大気圧復帰）。その後に、ボートエレベータ６３０はシールキャップ６３２を下降させることにより、炉口６３９を開口するとともに、ボート６４２を炉口６３９から処理室６３７の外部に搬出（ボートアンローディング）する（Ｓ３１２）。
以上の動作が繰り返されることにより、複数枚のウエハ２が一度に改質処理されることとなる。
【００４０】
（３）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を奏する。
【００４１】
（ａ）マイクロ波反射機構としての導電性部材６６１を備えたボートが回転することによって処理室内に定在波が生じることを抑制することができるため、積層されたウエハを均一に加熱することが可能となる。
【００４２】
（ｂ）ウエハを均一に加熱することが可能となるため、ウエハ表面に形成された所定の膜を均一に処理することが可能となる。
【００４３】
（ｃ）マイクロ波反射機構を単独で設ける必要がないため、マイクロ波反射機構を設けるための空間が不要となり、装置寸法を小さくすることが可能であり、さらに、パーティクルの発生元となることを抑制できる。
【００４４】
（ｄ）反応管側壁よりマイクロ波６６２を供給することで、マイクロ波６６２の進行方向とウエハ表面とを平行とすることが可能となり、ウエハ表面全体にマイクロ波６６２を供給することが可能となる。
【００４５】
（４）変形例
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。
【００４６】
（変形例１）
例えば、図７に示すように、導電性部材６６１をボート柱６４５内に埋め込むように構成しても良い。このように構成することによって、導電性部材６６１と処理ガスとの接触を抑制させることができ、導電性部材６６１が腐食されてしまうことを抑制することが可能となる。
【００４７】
（変形例２）
また、例えば、図８に示すように、導電性部材６６１にインピーダンス調整部６６３を接続するように構成しても良い。このように構成することによって、導電性部材６６１の電位を制御することが可能となり、導電性部材６６１が設けられた周辺に電位差を発生させて、マイクロ波の引き込み量を調整可能となる。
【００４８】
（変形例３）
また、例えば、図９Ａに示すように、１つのマイクロ波発生部６５５に対して接続された導波管６５４が反応管６３６に接続されるまでの間に複数に分岐することで複数の電磁波供給ポート６５３を処理室に形成するように構成しても良い。このように構成することによって電磁波導入ポート６５３を複数設けることが可能となり、積層された複数のウエハ２をさらに均一に処理することが可能となる。なお、このような１つのマイクロ波発生部に対して複数の電磁波導入ポート６５３を有する導波管６５４を設ける構成を、複数備えるように構成しても良い。
【００４９】
（変形例４）
また、例えば、図９Ｂに示すように、ウエハ２ごと、またはウエハ２複数枚ごとに対してマイクロ波発生部６５５を複数設けるように構成し、個々のマイクロ波発生部６５５に対応するようにマイクロ波６６２の伝達路である導波路をそれぞれ設けるようにすることが好ましい。このように構成することによって、処理室内にマイクロ波６６２を安定して供給することが可能となり、積層された複数のウエハ２をさらに均一に処理することが可能となる。
【００５０】
＜本発明の第二の実施形態＞
次に本発明の第二の実施形態を図１０および図１１を用いて説明する。
【００５１】
（５）基板処理装置の構成
第二の実施形態において、本発明に係る基板処理装置は、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。なお、本実施形態において、第一の実施形態と同一の機能を有する構成要素には、同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００５２】
（処理室）
図１０に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、第一の実施形態における反応管６３５に対応する上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂ、および、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間に設けられた仕切り板２０４によって構成される処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり平な密閉容器として構成されている。また、処理容器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２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２を処理する処理室２０１（第一の実施形態における処理室６３７）、搬送空間２０３が形成されている。なお、上部容器２０２ａ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室２０１又は反応エリア２０１と称し、下部容器２０２ｂ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エリア２０３と称する場合もある。
【００５３】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２は基板搬入出口２０６を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂはアース電位になっている。
【００５４】
上部容器２０２ａの側面には、電磁波導入ポート６５３が穿設されている。電磁波導入ポート６５３には処理室２０１内にマイクロ波６６２を供給するための導波管６５４の一端が接続されている。導波管６５４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生部（電磁波源）６５５が接続されている。なお、電磁波導入ポート６５３の口径は、仕切り板２０４から上部容器２０２ａの天井壁までの高さ、すなわち処理室２０１の高さと同等となるように構成されることが好ましい。このように構成することによって、より効率よくウエハ表面にマイクロ波６６２を供給することが可能となる。また、処理室２０１の空間容積を小さくすることができ、処理室２０１内の排気時間を短縮することができる。
【００５５】
また、上部容器２０２ａの側面であって、後述する排気口２２１の処理室２０１側には、後述する排気部（排気管２２２）内へマイクロ波６６２が進入することを抑制するための導電性部材で網状に形成された導電性メッシュが設けられている。導電性メッシュによって排気部内へマイクロ波６６２が進入することを抑止することによって、処理室内に設けられた周辺部材の不要な加熱を抑止することができる。
【００５６】
処理容器２０２内には、ウエハ２を保持する基板保持具としての基板保持部２１０が設けられている。図１１に示すように、基板保持部２１０は、ウエハ２を載置し、処理容器側の側面に導電性部材６１１が配置された、第一の実施形態における保持柱６４５に対応する基板載置部２１１と、基板載置部２１１を表面に持つ基板載置台２１２を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。ここで、図１０および図１１に示されている基板保持部２１０は、１枚の基板を保持する構成となっているが、これに限らず、複数枚保持可能に構成しても良い。
【００５７】
また、基板載置台２１２の側壁２１２ａには、基板載置台２１２の径方向に向かって突出した突出部２１２ｂを有する。この突出部２１２ｂは、基板載置台２１２の底面側に設けられる。なお、突出部２１２ｂは、仕切板２０４と接近または接触させ、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。
【００５８】
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、載置面２１１上に載置されるウエハ２を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理空間２０１内は気密に保持されている。
【００５９】
基板載置台２１２は、ウエハ２の搬送時には、載置面２１１が基板搬入出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるよう基板支持台まで下降し、ウエハ２の処理時には図１０で示されるように、ウエハ２が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
【００６０】
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は載置面２１１の上面から埋没して、載置面２１１がウエハ２を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００６１】
（排気部）
処理空間２０１（上部容器２０２ａ）の外周には、処理空間２０１の雰囲気を排気する排気部が設けられている。図１０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６４０が接続されており、排気管６４０には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６が順に直列に接続されている。主に、排気口２２１、排気管６４０、ＡＰＣバルブ２４４、により排気部（排気ライン）が構成される。また、処理室２０１を囲むように排気路を設け、ウエハ２の全周からガスを排気可能に構成しても良い。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良い。
【００６２】
（ガス導入口）
処理空間２０１の上部に設けられる上部容器２０２ａの上面（天井壁）には、処理空間２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。
【００６３】
（不活性ガス供給部）
上部容器２０２ａの上面に接続されたガス導入口２４１には、不活性ガスを供給するガス供給管２４２が接続されている。
【００６４】
（６）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、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方法の例について説明する。なお、特に明記しない限り、各部の動作や制御、処理条件については第一の実施形態と同様である。
【００６５】
（搬入工程（Ｓ３０２）
先ず、ウエハ２を処理室２０１に搬入させる（Ｓ３０２）。具体的には、基板保持部２１０を昇降機構２１８によって、下降させ、リフトピン２０７が、貫通孔２１４から基板保持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ２０５を開放し、ゲートバルブ２０５からリフトピン２０７上にウエハ２を載置させる。ウエハ２をリフトピン２０７上に載置させた後、昇降機構２１８によって基板保持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板保持部２１０へ載置されるようになる。この際、ガス供給部２４５から不活性ガスを供給しながら、所定の位置まで上昇させても良い。また、基板載置台２１２の突出部２１２ｂと仕切板２０４とは接触する（突き当たる）様な位置に上昇させても良い。
【００６６】
（圧力調整工程（Ｓ３０４））
処理室２０１内へウエハ２の搬入が完了したら、処理室２０１内が所定の圧力（例えば１０〜１００Ｐａ）となるよう処理室２０１内の雰囲気を排気する。具体的には、真空ポンプ２４６により排気しつつ、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ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（Ｓ３０４）。
【００６７】
（不活性ガス供給工程（Ｓ３０６））
ロータリーアクチュエータ６４８は基板保持部２１０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２４２から供給される（Ｓ３０６）。
【００６８】
（改質工程）
（マイクロ波導入工程（Ｓ３０８））
マイクロ波発生部６５５はウエハ２を所定の温度に昇温させる。すなわち、マイクロ波発生部６５５はマイクロ波６６２またはミリ波を導波管６５４を経由して処理室２０１内に供給する。処理室２０１内に供給されたマイクロ波６６２はウエハ２に入射して効率的に吸収されるために、ウエハ２をきわめて効果的に昇温させる。このようにウエハ２を昇温させることによってウエハ２表面上のアモルファスシリコン膜がポリシリコン膜へと改質（結晶化）されることとなる。
【００６９】
この際に、コントローラ１２１は図示しない温度センサの測定温度に基づいてマイクロ波発生部６５５をフィードバック制御することにより、ウエハ２の成膜温度を制御する。予め設定された処理時間が経過すると、基板保持部２１０の回転、ガスの供給、マイクロ波６６２の供給および排気管６４０の排気が停止する（Ｓ３０８）。
【００７０】
（搬出工程（Ｓ３１２））
改質工程の終了後、処理室２１０内の圧力を大気圧に復帰する（大気圧復帰）。その後に、上述した搬入工程（Ｓ３０２）と逆の順番でウエハ２を処理室２０１から搬出する（Ｓ３１２）。
以上の動作が繰り返されることにより、複数枚のウエハ２が一度に改質処理されることとなる。
【００７１】
（７）本実施形態による効果
本実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００７２】
（ｅ）処理室の容積が小さいため、基板を均一に加熱することがより容易になる。
【００７３】
（ｆ）電磁波導入ポートの口径を処理室の高さと同等となるように構成することによって、マイクロ波の波長をウエハ表面に直接供給することが可能となるため、ウエハ表面を効率よく加熱することが可能となる。
【００７４】
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や各応用例等は、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。
【００７５】
例えば、上述では、マイクロ波の導入工程Ｓ３０８では、処理室２０１内に不活性ガスを供給しながら行う工程について示したが、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も良い。例えば、ウエハ２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）、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）の少なくともいずれかを含む酸化膜や、２つ以上の元素を含む酸化膜であっても良い。
【００７６】
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良い。マイクロ波を用いることによって、不純物を活性化させることができる。ここで、シリコンを主成分とする膜は、例えば、ポリシリコン膜やアモルファスシリコン膜が有る。不純物は例えば、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。
【００７７】
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良い。
【００７８】
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。
【００７９】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８０】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を保持する保持柱を備え、前記処理室内に搬入出される基板保持具と、
前記処理室内にマイクロ波を供給し、前記基板を加熱する加熱装置と、
前記保持柱の外側面に設けられ、前記加熱装置によって供給される前記マイクロ波を反射するマイクロ波反射装置と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００８１】
（付記２）
前記基板保持具は、前記基板保持具を回転させる回転機構と接続され、
前記基板処理装置は、さらに、前記回転機構を制御することによって前記基板保持具の回転を制御する制御部と、を有する付記１に記載の基板処理装置が提供される。
【００８２】
（付記３）
前記加熱装置によって供給されるマイクロ波は、前記基板の表面と平行になるように供給される付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。
【００８３】
（付記４）
前記マイクロ波反射装置は、導電性部材によって構成される付記１から３のいずれか１つに記載の基板処理装置が提供される。
【００８４】
（付記５）
前記マイクロ波反射装置は、前記マイクロ波反射装置の電位を調整するインピーダンス調整部を有する付記１から４のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【００８５】
（付記６）
前記加熱装置は、前記マイクロ波を発生させるマイクロ波発生部と、一端が前記処理室に接続されて電磁波供給ポートを形成し、他端が前記マイクロ波発生部に接続された導波管で構成される付記１から５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【００８６】
（付記７）
前記導波管は、前記マイクロ波発生部と前記処理室の間で分岐され、前記処理室に接続される前記電磁波供給ポートが複数形成される付記６に記載の基板処理装置が提供される。
【００８７】
（付記８）
前記マイクロ波発生部は、複数設けられる付記１から付記７のいずれか１つに記載の基板処理装置が提供される。
【００８８】
（付記９）
本発明の他の態様によれば、
基板を保持する保持柱を備えた基板保持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内にマイクロ波を供給して前記基板を加熱し、前記基板表面に形成された膜を改質する工程と、
前記保持柱の外側面に設けられたマイクロ波反射装置が前記処理室内に供給されたマイクロ波を反射する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
【００８９】
（付記１０）
本発明の他の態様によれば、
基板を保持する保持柱を備えた基板保持具を処理室内に搬入する手順と、
前記処理室内にマイクロ波を供給して前記基板を加熱し、前記基板表面に形成された膜を改質する手順と、
前記保持柱の外側面に設けられたマイクロ波反射装置が前記処理室内に供給されたマイクロ波を反射する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【００９０】
２・・・ウエハ（基板）、
１２１・・・コントローラ（制御部）、
２０１、６３７・・・処理室、
２１０、６４２・・・基板保持具、
２１１・・・基板載置部、
６４５・・・保持柱、
６５５・・・マイクロ波発生部（加熱装置）、
６６１・・・導電性部材（マイクロ波反射装置）。
【図１】
2016186991.tif 000003
【図２】
2016186991.tif 000004
【図３】
2016186991.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016186991.tif 000007
【図６】
2016186991.tif 000008
【図７】
2016186991.tif 000009
【図８】
2016186991.tif 000010
【図９】
2016186991.tif 000011
【図１０】
2016186991.tif 000012
【図１１】
2016186991.tif 000013