(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理体の裏面側へのマイクロ波の回り込みを極力低減し、被処理体に対して均一かつ効率のよい加熱処理を提供する。【解決手段】マイクロ波加熱処理装置１の処理容器２は、板状の上壁１１及びこの上壁１１に平行な板状の底壁１３と、上壁１１と底壁１３とを連結する側壁１２と、を備えている。側壁１２は、全体として筒状をなし、水平断面が四角形をなす上部側壁２０１と、この上部側壁２０１に接続し、水平断面が円形をなす下部側壁２０２と、を有している。ウエハＷは、ホルダ１５によって、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３と同程度の高さに保持される。【選択図】図１
2016015278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して一つないし複数のマイクロ波導入ポートから前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
前記被処理体に当接することによって、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持部と、
を備え、
前記処理容器は、互いに連通する上部空間及び下部空間を形成しており、
前記上部空間は、その水平断面が四角形をなし、
前記下部空間は、その水平断面が円形をなしているマイクロ波加熱処理装置。
【請求項２】
前記上部空間は、上壁と、角筒形状をなす上部側壁と、によって囲まれ、
前記下部空間は、円筒形状をなす下部側壁と、前記上壁に平行な底壁と、によって囲まれている請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項３】
被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して一つないし複数のマイクロ波導入ポートから前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
前記被処理体に当接することによって、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持部と、
を備え、
前記処理容器は、
上壁と、
水平断面が四角形をなす上部側壁と、
水平断面が円形をなす下部側壁と、
前記上壁に平行な底壁と、を備えているマイクロ波加熱処理装置。
【請求項４】
前記上部側壁は、角筒形状をなし、
前記下部側壁は、円筒形状をなしている請求項３に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項５】
前記マイクロ波導入ポートは、前記上壁に形成されている請求項２から４のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項６】
前記保持部によって保持された前記被処理体の処理面の高さ位置が、前記上部側壁と前記下部側壁との境界部の位置を基準にしてその上下に、前記マイクロ波の波長λの±６％の範囲内に入る高さ位置である請求項２から５のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項７】
前記被処理体が円板状をなし、前記保持部によって保持された前記被処理体の端部と前記下部側壁との距離が、１ｍｍ以上であって前記マイクロ波の波長λの２５％以下の長さである請求項２から６のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項８】
前記底壁の上面から前記保持部によって保持された前記被処理体の下面までの距離が、前記マイクロ波の波長λに対してλ／２未満である請求項２から７のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項９】
さらに、前記保持部を水平方向に回転させる機構を備えている請求項２から８のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項１０】
前記上部側壁は、４つの内壁面を有しており、
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第１ないし第４のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第１ないし第４のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第１ないし第４のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記上部側壁の前記内壁面と平行になるように設けられている請求項５から９のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項１１】
前記マイクロ波導入ポートの長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が、４以上である請求項１０に記載のマイクロ波加熱処理装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のマイクロ波加熱処理装置によって前記被処理体を加熱処理するマイクロ波加熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を処理容器に導入して基板に対して加熱処理を行うマイクロ波加熱処理装置及びマイクロ波加熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウエハなどの基板に対して加熱処理を施す装置として、マイクロ波を使用する装置が提案されている。マイクロ波による加熱処理は、内部加熱、局所加熱、選択加熱が可能であることから、従来のランプ加熱方式や抵抗加熱方式のアニール装置に比べてプロセスメリットが大きいことが知られている。例えば、マイクロ波加熱を利用してドーピング原子の活性化を行う場合、マイクロ波がドーピング原子に直接作用することから、余剰加熱が起こらず、拡散層の拡がりを抑制できるという利点がある。さらに、マイクロ波照射を利用することによって、従来のランプ加熱方式や抵抗加熱方式に比べ、比較的低温での加熱処理が可能であり、サーマルバジェットの増大を抑えることができるという利点もある。
【０００３】
マイクロ波は、波長が数十ミリと長く、しかも、処理容器内で定在波を形成しやすいという特徴を有している。そのため、例えば半導体ウエハをマイクロ波で加熱処理する場合、半導体ウエハの面内で電磁界の強弱に分布が生じ、加熱温度の不均一が生じやすいという傾向がある。このようなマイクロ波による加熱処理に関し、例えば、特許文献１では、電力利用効率の向上及び基板面内での加熱温度の均一性向上を図るため、マイクロ波を処理容器内に導入する矩形のマイクロ波導入ポートの配置について工夫した提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５２９１９号公報（例えば、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロ波加熱処理装置において、被処理体である基板は、例えば複数の支持ピンを有する支持部材によって裏面側から支持される。このように支持部材によって支持された状態では、本来加熱すべき部分である処理面とは反対側の基板の裏面側へもマイクロ波の回り込みが生じる。基板の裏面へ回り込んだマイクロ波は、裏面に照射されて消費されてしまうため、電力利用効率が低下するとともに、処理面の加熱効率も低下してしまう。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、被処理体の裏面側へのマイクロ波の回り込みを極力低減し、被処理体に対して均一かつ効率のよい加熱処理を行うことが可能なマイクロ波加熱処理装置およびマイクロ波加熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点のマイクロ波加熱処理装置は、被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して一つないし複数のマイクロ波導入ポートから前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、前記被処理体に当接することによって、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持部と、を備えている。そして、本発明のマイクロ波加熱処理装置の前記処理容器は、互いに連通する上部空間及び下部空間を形成しており、前記上部空間は、その水平断面が四角形をなし、前記下部空間は、その水平断面が円形をなしている。
【０００８】
本発明の第１の観点のマイクロ波加熱処理装置において、前記上部空間は、上壁と、角筒形状をなす上部側壁と、によって囲まれていてもよく、前記下部空間は、円筒形状をなす下部側壁と、前記上壁に平行な底壁と、によって囲まれていてもよい。
【０００９】
本発明の第２の観点のマイクロ波加熱処理装置は、被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して一つないし複数のマイクロ波導入ポートから前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、前記被処理体に当接することによって、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持部と、を備えている。そして、本発明の第２の観点のマイクロ波加熱処理装置において、前記処理容器は、上壁と、水平断面が四角形をなす上部側壁と、水平断面が円形をなす下部側壁と、前記上壁に平行な底壁と、を備えていてもよい。
【００１０】
本発明の第２の観点のマイクロ波加熱処理装置において、前記上部側壁は、角筒形状をなしていてもよく、前記下部側壁は、円筒形状をなしていてもよい。
【００１１】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置において、前記マイクロ波導入ポートは、前記上壁に形成されていてもよい。
【００１２】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置は、前記保持部によって保持された前記被処理体の処理面の高さ位置が、前記上部側壁と前記下部側壁との境界部の位置を基準にしてその上下に、前記マイクロ波の波長λの±６％の範囲内に入る高さ位置であってもよい。
【００１３】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置は、前記被処理体が円板状をなしていてもよく、前記保持部によって保持された前記被処理体の端部と前記下部側壁との距離が、１ｍｍ以上であって前記マイクロ波の波長λの２５％以下の長さであってもよい。
【００１４】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置は、前記底壁の上面から前記保持部によって保持された前記被処理体の下面までの距離が、前記マイクロ波の波長λに対してλ／２未満であってもよい。
【００１５】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置は、さらに、前記保持部を水平方向に回転させる機構を備えていてもよい。
【００１６】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置において、前記上部側壁は、４つの内壁面を有していてもよく、前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第１ないし第４のマイクロ波源を有ししていてもよい。この場合、前記上壁は、前記第１ないし第４のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第１ないし第４のマイクロ波導入ポートを有していてもよい。さらに、前記第１ないし第４のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記上部側壁の前記内壁面と平行になるように設けられていてもよい。
【００１７】
本発明の第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置は、前記マイクロ波導入ポートの長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が、４以上であってもよい。
【００１８】
本発明のマイクロ波加熱処理方法は、上記第１の観点及び第２の観点のマイクロ波加熱処理装置によって前記被処理体を加熱処理する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のマイクロ波加熱処理装置およびマイクロ波加熱処理方法では、被処理体の裏面側へのマイクロ波の回り込みを抑制し、効率の良い加熱処理を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したマイクロ波加熱処理装置の処理容器の側壁の形状を示す斜視図である。
【図３】図１に示したマイクロ波加熱処理装置において被処理体を支持するホルダの斜視図である。
【図４】図１に示した処理容器内における半導体ウエハの高さ位置を示す説明図である。
【図５】上部側壁と下部側壁との境界の位置に対する半導体ウエハの高さ位置を示す説明図である。
【図６】上部側壁と下部側壁との境界の位置に対する半導体ウエハの高さ位置を示す別の説明図である。
【図７】上部側壁と下部側壁との境界の位置に対する半導体ウエハの高さ位置を示すさらに別の説明図である。
【図８】図１に示したマイクロ波加熱処理装置の高電圧電源部の概略の構成を示す説明図である。
【図９】制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１０】図１に示した処理容器の上壁に形成されたマイクロ波導入ポートの配置と電磁界ベクトルの状態を示す説明図である。
【図１１】マイクロ波導入ポートを拡大して示す説明図である。
【図１２】水平断面が円形である処理容器における電磁界ベクトルの状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例における処理容器内の縦断面での電磁界強度のシミュレーション結果を示す図面である。
【図１４】本発明の実施例における処理容器内の水平断面での電磁界強度のシミュレーション結果を示す図面である。
【図１５】比較例における処理容器内の縦断面での電磁界強度のシミュレーション結果を示す図面である。
【図１６】比較例における処理容器内の水平断面での電磁界強度のシミュレーション結果を示す図面である。
【図１７】半導体ウエハの端部と下部側壁との間隔の影響を示すシミュレーション結果を示す図面である。
【図１８】半導体ウエハの端部と下部側壁との間隔の影響を示す別のシミュレーション結果を示す図面である。
【図１９】半導体ウエハの端部と下部側壁との間隔の影響を示すさらに別のシミュレーション結果を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置について説明する。図１は、マイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。図２は、図１に示したマイクロ波加熱処理装置の処理容器の側壁を示す斜視図である。図３は、図１に示したマイクロ波加熱処理装置の処理容器内において被処理体を支持する保持部としてのホルダの斜視図である。
【００２２】
マイクロ波加熱処理装置１は、連続する複数の動作を伴って、例えば半導体デバイス製造用の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す。）Ｗに対して、マイクロ波を照射して加熱処理を施す装置である。ここで、平板状をなすウエハＷにおいて、面積の広い上下の面のうち、上面が半導体デバイスの形成面であり、処理面となる。
【００２３】
マイクロ波加熱処理装置１は、被処理体であるウエハＷを収容する処理容器２と、処理容器２内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置３と、処理容器２内において上壁１１（後述）に対向する位置でウエハＷを支持する支持装置４と、処理容器２内にガスを供給するガス供給機構５と、処理容器２内を減圧排気する排気装置６と、これらマイクロ波加熱処理装置１の各構成部を制御する制御部８とを備えている。マイクロ波導入装置３は、処理容器２の上部に設けられ、処理容器２内に電磁波（マイクロ波）を導入するマイクロ波導入手段として機能する。マイクロ波導入装置３の構成については、後で詳しく説明する。
【００２４】
＜処理容器＞
処理容器２は、金属材料によって形成されている。処理容器２を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が用いられる。処理容器２は、板状の上壁１１と、この上壁１１に平行な板状の底壁１３と、上壁１１と底壁１３とを連結する側壁１２と、を備えている。図２に示すように、側壁１２は、全体として筒状をなし、水平断面が四角形をなす上部側壁２０１と、この上部側壁２０１に接続し、水平断面が円形をなす下部側壁２０２と、を有している。図１では、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界を符号２０３で示している。上部側壁２０１と下部側壁２０２とは、一体に成型されたものでもよいし、別々に加工したものを接合してもよい。
【００２５】
側壁１２は、その内部に、互いに連通する上部空間Ｓ１及び下部空間Ｓ２を形成している。上部空間Ｓ１は、その水平断面が四角形をなし、上壁１１と、角筒形状の上部側壁２０１に囲まれている。上部側壁２０１は、水平断面が直角に接続された４つの壁を有している。従って、上部空間Ｓ１は、直方体状をなしている。また、上部側壁２０１を構成する４つの壁の内面は、いずれも平坦になっており、マイクロ波を反射させる反射面としての機能を有している。下部空間Ｓ２は、その水平断面が円形をなし、円筒形状の下部側壁２０２と、底壁１３とに囲まれている。従って、下部空間Ｓ２は、円柱状をなしている。下部側壁２０２の内壁面は、曲面になっている。
【００２６】
また、処理容器２は、上壁１１を上下に貫通するように設けられた複数（例えば４つ）のマイクロ波導入ポート１０と、上部側壁２０１に設けられた搬入出口１２ａと、上部側壁２０１に設けられたガス導入口１２ｂと、底壁１３に設けられた排気口１３ａとを有している。なお、マイクロ波導入ポート１０の形状、配置については後述する。搬入出口１２ａは、処理容器２に隣接する図示しない搬送室との間でウエハＷの搬入出を行うためものである。処理容器２と図示しない搬送室との間には、ゲートバルブＧＶが設けられている。ゲートバルブＧＶは、搬入出口１２ａを開閉する機能を有し、閉状態で処理容器２を気密にシールすると共に、開状態で処理容器２と図示しない搬送室との間でウエハＷの移送を可能にする。
【００２７】
＜支持装置＞
支持装置４は、図１及び図３に示すように、処理容器２の底壁１３のほぼ中央を貫通して処理容器２の外部まで延びる管状のシャフト１４と、シャフト１４の上端に装着された保持部としてのホルダ１５とを有している。ホルダ１５は、シャフト１４の上端に装着されたホルダ基部１５ａと、このホルダ基部１５ａからほぼ水平方向に放射状に設けられた複数（本実施の形態では３本）のアーム部１５ｂと、各アーム部１５ｂに着脱可能に装着された支持ピン１６とを有している。複数の支持ピン１６は、処理容器２内においてウエハＷの下面に当接してウエハＷを支持する。複数の支持ピン１６は、その上端部がウエハＷの周方向に並ぶように配置されている。各支持ピン１６は、アーム部１５ｂに着脱可能に装着されている。なお、アーム部１５ｂや支持ピン１６の数は、ウエハＷを安定して支持できればよく、特に限定されない。ホルダ１５は、誘電体材料によって形成されている。これらを形成する誘電体材料としては、例えば、石英、セラミックス等を用いることができる。
【００２８】
さらに、支持装置４は、シャフト１４を回転させる回転駆動部１７と、シャフト１４を上下に変位させる昇降駆動部１８と、シャフト１４を支持するとともに、回転駆動部１７と昇降駆動部１８とを連結する可動連結部１９と、を有している。回転駆動部１７、昇降駆動部１８及び可動連結部１９は、処理容器２の外部に設けられている。なお、処理容器２内を真空状態にする場合は、シャフト１４が底壁１３を貫通する部分の周囲に、例えばベローズなどのシール装置２０を設けることができる。
【００２９】
支持装置４において、シャフト１４、ホルダ１５、回転駆動部１７及び可動連結部１９は、ウエハＷを水平方向に回転運動させる回転装置を構成している。ホルダ１５は、回転駆動部１７を駆動させることによって、シャフト１４を回転中心にして回転する。すなわち、各支持ピン１６が水平方向に円運動（公転）し、支持ピン１６に支持されたウエハＷを水平方向に回転させる。回転駆動部１７は、シャフト１４を回転させ得るものであれば、特に制限はなく、例えば図示しないモータ等を備えていてもよい。
【００３０】
また、支持装置４において、シャフト１４、ホルダ１５、昇降駆動部１８及び可動連結部１９は、ウエハＷの高さ位置を調節する高さ位置調節装置を構成している。ホルダ１５は、昇降駆動部１８を駆動させることによって、シャフト１４とともに、上下方向に昇降変位するように構成されている。昇降駆動部１８は、シャフト１４及び可動連結部１９を昇降変位させ得るものであれば、特に制限はなく、例えば図示しないボールねじ等を備えていてもよい。
【００３１】
なお、ウエハＷを水平方向に回転させる回転装置及びウエハＷの高さ位置を調節する高さ位置調節装置は、それらの目的を実現できれば、他の構成であってもよい。また、回転駆動部１７と昇降駆動部１８は一体の機構であってもよく、可動連結部１９を有しない構成であってもよい。
【００３２】
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１において、支持装置４のホルダ１５は、所定の高さでウエハＷを保持することができる。ホルダ１５によってウエハＷを保持する高さ位置は可変に調節できる。ここで、ホルダ１５によってウエハＷを保持する高さ位置について、図４〜図７を参照して説明する。図４は、処理容器２内におけるウエハＷの高さ位置を拡大して示す説明図である。図５から図７は、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３の位置に対するウエハＷの高さ位置を示す説明図である。図４に示すように、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈは、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３と同程度に設定することが好ましい。具体的には、図４及び図５に示すように、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈは、境界２０３の位置Ｈ０（つまり、底壁１３の上面から境界２０３までの高さ）と同じであることが最も好ましい。Ｈ＝Ｈ０である場合には、ウエハＷの処理面が上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２との境界面に位置することになるとともに、円形のウエハＷの端部と側方の下部側壁２０２との間隔Ｃが均等になるため、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを抑制する効果が最も大きくなる。
【００３３】
また、図６は、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈが、境界２０３の位置Ｈ０よりも高い（Ｈ＞Ｈ０）場合を示している。この場合、ウエハＷは、四角形の水平断面を有する上部側壁２０１の内側に位置するため、ウエハＷの上下で電磁界ベクトルの方向が一致してしまう。加えて、断面が四角形の上部側壁２０１内では、その角部付近において、円形のウエハＷの端部と上部側壁２０１との間隔Ｃも広くなる。このような理由から、図６の高さ位置（Ｈ＞Ｈ０）では、図５の高さ位置（Ｈ＝Ｈ０）に比べて、ウエハＷの裏面側へマイクロ波が回り込みやすくなる傾向がある。そのため、Ｈ＞Ｈ０である場合に、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを効果的に抑制するためには、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈを、境界２０３の位置Ｈ０を基準にして、その上方において、マイクロ波の真空波長（以下、単に「波長」と記すことがある）λの６％以内に入る高さ位置にすることが好ましく、３％以内に入る高さ位置にすることがより好ましい。
【００３４】
また、図７は、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈが、境界２０３の位置Ｈ０よりも低い（Ｈ＜Ｈ０）場合を示している。この場合、円形のウエハＷは、円形の水平断面を有する下部側壁２０２の内側に位置するため、間隔Ｃが均一となり、図６の場合（Ｈ＞Ｈ０）よりもウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みは少なくなる。しかし、ウエハＷの上下で電磁界ベクトルの方向が一致することから、図５の位置（Ｈ＝Ｈ０）に比べると、ウエハＷの裏面側へマイクロ波が回り込みやすくなる傾向がある。そのため、Ｈ＜Ｈ０である場合に、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを効果的に抑制するためには、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈを、境界２０３の位置Ｈ０を基準にしてその下方において、マイクロ波の波長λの６％以内に入る高さ位置にすることが好ましく、３％以内に入る高さ位置にすることがより好ましい。
【００３５】
以上のように、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈは、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを抑制する観点から、境界２０３の位置Ｈ０を基準にして、Ｈ＝Ｈ０（図５）が最も好ましく、次にＨ＜Ｈ０（図７）が好ましく、その次にＨ＞Ｈ０（図６）となるように設定することが好ましい。また、同様の観点から、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈは、境界２０３の位置Ｈ０を基準にして、その上下に、波長λの±６％の範囲内とすることが好ましく、±３％の範囲内とすることがより好ましく、境界２０３の位置Ｈ０と同じであることが最も好ましい。例えば、マイクロ波の周波数が５．８ＧＨｚである場合、その波長λは約５１．７ｍｍであるため、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈは、境界２０３の位置Ｈ０の上下に、±３．１ｍｍ範囲内とすることが好ましく、±１．６ｍｍの範囲内とすることがより好ましく、境界２０３の位置Ｈ０と同じであることが最も好ましい。
【００３６】
また、ウエハＷの側方から下方へのマイクロ波の回り込みを抑制する観点から、ホルダ１５によって保持されたウエハＷの端部と側壁１２（上部側壁２０１又は下部側壁２０２）との間隔Ｃは、マイクロ波の波長λの２５％以下、好ましくは２１％以下の距離であることが好ましい。例えば、マイクロ波の周波数が５．８ＧＨｚである場合、その波長λは約５１．７ｍｍであるため、ウエハＷの端部と側壁１２との間隔Ｃは、１３ｍｍ以下とすることが好ましく、１１ｍｍ以下とすることがより好ましい。また、ウエハＷの端部と側壁１２との間隔Ｃは、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを抑制するという観点では小さい程良いが、ウエハＷの上下方向への変位や水平方向への回転を支障なく行うために、例えば１ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、上記Ｈ＞Ｈ０の場合（図６参照）については、間隔Ｃは、ホルダ１５によって保持されたウエハＷの端部と上部側壁２０１との最短距離を意味する。
【００３７】
また、図４に示すように、ウエハＷの下方の下部空間Ｓ２に発生する定在波のモードを限定する観点から、底壁１３の上面からホルダ１５によって保持されたウエハＷの下面（裏面）までの距離Ｈ１は、マイクロ波の波長λに対してＨ１＜λ／２とすることが好ましい。距離Ｈ１をλ／２未満とすることによって、底壁１３の上面からウエハＷの下面までの空間に、処理容器２の高さ方向に波長を持つ定在波を発生させず、ウエハＷの下面に対して平行な方向の定在波のみが発生するようになる。従って、距離Ｈ１をλ／２未満とすることによって、ウエハＷの下方空間において発生する定在波のモードを１種類にすることが可能になり、定在波の変動を回避できる。
【００３８】
＜排気装置＞
排気装置６は、例えば、ドライポンプ等の真空ポンプを有している。マイクロ波加熱処理装置１は、更に、排気口１３ａと排気装置６とを接続する排気管２１と、排気管２１の途中に設けられた圧力調整バルブ２２と、を備えている。排気装置６の真空ポンプを作動させることにより、処理容器２の内部空間が減圧排気される。なお、マイクロ波加熱処理装置１は、大気圧での処理も可能であり、その場合は、真空ポンプは不要である。排気装置６としてドライポンプ等の真空ポンプを用いる替わりに、マイクロ波加熱処理装置１が設置される施設に設けられた排気設備を用いることも可能である。
【００３９】
＜ガス供給機構＞
マイクロ波加熱処理装置１は、更に、処理容器２内にガスを供給するガス供給機構５を備えている。ガス供給機構５は、図示しないガス供給源を備えたガス供給装置５ａと、ガス供給装置５ａに接続され、処理容器２内に処理ガスを導入する複数の配管２３（１本のみ図示）と、を備えている。複数の配管２３は、処理容器２の側壁１２のガス導入口１２ｂに接続されている。
【００４０】
ガス供給装置５ａは、配管２３を介して、処理ガスとして、例えば、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｏ２、Ｈ２等のガスを処理容器２内へサイドフロー方式で供給できるように構成されている。なお、処理容器２内へのガスの供給は、例えばウエハＷに対向する位置（例えば、上壁１１）にガス供給手段を設けて行ってもよい。また、ガス供給装置５ａの代りに、マイクロ波加熱処理装置１の構成には含まれない外部のガス供給装置を使用してもよい。図示しないが、マイクロ波加熱処理装置１は、更に、配管２３の途中に設けられたマスフローコントローラおよび開閉バルブを備えている。処理容器２内に供給されるガスの種類や、これらのガスの流量等は、マスフローコントローラおよび開閉バルブによって制御される。
【００４１】
＜温度計測部＞
マイクロ波加熱処理装置１は、更に、ウエハＷの表面温度を測定する複数の放射温度計２６と、複数の放射温度計２６に接続された温度計測部２７とを備えている。なお、図１では、ウエハＷの中央部の表面温度を測定する放射温度計２６を除いて、複数の放射温度計２６の図示を省略している。
【００４２】
＜マイクロ波導入装置＞
次に、図１、図８を参照して、マイクロ波導入装置３の構成について説明する。図８は、マイクロ波導入装置３の高電圧電源部の概略の構成を示す説明図である。前述のように、マイクロ波導入装置３は、処理容器２の上部に設けられ、処理容器２内に電磁波（マイクロ波）を導入するマイクロ波導入手段として機能する。図１に示したように、マイクロ波導入装置３は、マイクロ波を処理容器２に導入する複数のマイクロ波ユニット３０と、複数のマイクロ波ユニット３０に接続された高電圧電源部４０とを備えている。
【００４３】
（マイクロ波ユニット）
本実施の形態では、複数のマイクロ波ユニット３０の構成は全て同一である。各マイクロ波ユニット３０は、ウエハＷを処理するためのマイクロ波を生成するマグネトロン３１と、マグネトロン３１において生成されたマイクロ波を処理容器２に伝送する伝送路としての導波管３２と、マイクロ波導入ポート１０を塞ぐように上壁１１に固定された透過窓３３とを有している。マグネトロン３１は、本発明におけるマイクロ波源に対応する。
【００４４】
マグネトロン３１は、高電圧電源部４０によって供給される高電圧が印加される陽極および陰極（いずれも図示省略）を有している。また、マグネトロン３１としては、種々の周波数のマイクロ波を発振することができるものを用いることができる。マグネトロン３１によって生成されるマイクロ波は、被処理体の処理毎に最適な周波数を選択し、例えば加熱処理においては、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ等の高い周波数のマイクロ波であることが好ましく、５．８ＧＨｚのマイクロ波であることが特に好ましい。
【００４５】
導波管３２は、断面が矩形且つ角筒状の形状を有し、処理容器２の上壁１１の上面から上方に延びている。マグネトロン３１は、導波管３２の上端部の近傍に接続されている。導波管３２の下端部は、透過窓３３の上面に接している。マグネトロン３１において生成されたマイクロ波は、導波管３２および透過窓３３を介して処理容器２内に導入される。
【００４６】
透過窓３３は、誘電体材料によって形成されている。透過窓３３の材料としては、例えば、石英、セラミックス等を用いることができる。透過窓３３と上壁１１との間は、図示しないシール部材によって気密にシールされている。
【００４７】
マイクロ波ユニット３０は、更に、導波管３２の途中に設けられたサーキュレータ３４、検出器３５およびチューナ３６と、サーキュレータ３４に接続されたダミーロード３７とを有している。サーキュレータ３４、検出器３５およびチューナ３６は、導波管３２の上端部側からこの順に設けられている。サーキュレータ３４およびダミーロード３７は、処理容器２からの反射波を分離するアイソレータを構成する。すなわち、サーキュレータ３４は、処理容器２からの反射波をダミーロード３７に導き、ダミーロード３７は、サーキュレータ３４によって導かれた反射波を熱に変換する。
【００４８】
検出器３５は、導波管３２における処理容器２からの反射波を検出するためのものである。検出器３５は、例えばインピーダンスモニタ、具体的には、導波管３２における定在波の電界を検出する定在波モニタによって構成されている。定在波モニタは、例えば、導波管３２の内部空間に突出する３本のピンによって構成することができる。定在波モニタによって定在波の電界の場所、位相および強さを検出することにより、処理容器２からの反射波を検出することができる。また、検出器３５は、進行波と反射波を検出することが可能な方向性結合器によって構成されていてもよい。
【００４９】
チューナ３６は、マグネトロン３１と処理容器２との間のインピーダンスのマッチングを行う機能を有している。チューナ３６によるマッチングは、検出器３５における反射波の検出結果に基づいて行われる。チューナ３６は、例えば、導波管３２の内部空間に出し入れすることができるように設けられた導体板（図示省略）によって構成することができる。この場合、導体板の、導波管３２の内部空間への突出量を制御することにより、反射波の電力量を調整して、マグネトロン３１と処理容器２との間のインピーダンスを調整することができる。
【００５０】
（高電圧電源部）
高電圧電源部４０は、マグネトロン３１に対してマイクロ波を生成するための高電圧を供給する。図８に示したように、高電圧電源部４０は、商用電源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換回路４１と、ＡＣ−ＤＣ変換回路４１に接続されたスイッチング回路４２と、スイッチング回路４２の動作を制御するスイッチングコントローラ４３と、スイッチング回路４２に接続された昇圧トランス４４と、昇圧トランス４４に接続された整流回路４５とを有している。マグネトロン３１は、整流回路４５を介して昇圧トランス４４に接続されている。
【００５１】
ＡＣ−ＤＣ変換回路４１は、商用電源からの交流（例えば、三相２００Ｖの交流）を整流して所定の波形の直流に変換する回路である。スイッチング回路４２は、ＡＣ−ＤＣ変換回路４１によって変換された直流のオン・オフを制御する回路である。スイッチング回路４２では、スイッチングコントローラ４３によってフェーズシフト型のＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御またはＰＡＭ（Pulse  Amplitude  Modulation）制御が行われて、パルス状の電圧波形が生成される。昇圧トランス４４は、スイッチング回路４２から出力された電圧波形を所定の大きさに昇圧するものである。整流回路４５は、昇圧トランス４４によって昇圧された電圧を整流してマグネトロン３１に供給する回路である。
【００５２】
＜制御部＞
マイクロ波加熱処理装置１の各構成部は、それぞれ制御部８に接続されて、制御部８によって制御される。制御部８は、典型的にはコンピュータである。図９は、図１に示した制御部８のハードウェア構成の一例を示している。制御部８は、主制御部１０１と、キーボード、マウス等の入力装置１０２と、プリンタ等の出力装置１０３と、表示装置１０４と、記憶装置１０５と、外部インターフェース１０６と、これらを互いに接続するバス１０７とを備えている。主制御部１０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１２およびＲＯＭ（リードオンリメモリ）１１３を有している。記憶装置１０５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置１０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１１５に対して情報を記録し、また記録媒体１１５より情報を読み取るようになっている。記録媒体１１５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどである。記録媒体１１５は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理方法のレシピを記録した記録媒体であってもよい。
【００５３】
制御部８では、ＣＰＵ１１１が、ＲＡＭ１１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ１１３または記憶装置１０５に格納されたプログラムを実行することにより、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１においてウエハＷに対する加熱処理を実行できるようになっている。具体的には、制御部８は、マイクロ波加熱処理装置１において、例えばウエハＷの温度、処理容器２内の圧力、ガス流量、マイクロ波出力、ウエハＷの回転速度等のプロセス条件に関係する各構成部（例えば、マイクロ波導入装置３、支持装置４、ガス供給装置５ａ、排気装置６等）を制御する。
【００５４】
＜作用＞
次に、図１０〜図１２を参照しながら、本発明の作用について説明する。図１０は、マイクロ波導入ポート１０の配置と機能の説明に供する図面である。図１０は、図１に示した処理容器２の上壁１１の下面を処理容器２の内部から見た状態を示すとともに、上部空間Ｓ１における電磁界ベクトルの状態を模式的に示している。図１１は、１つのマイクロ波導入ポート１０を拡大して示す平面図である。図１２は、円筒形の処理容器における電磁界ベクトルの状態を模式的に示す説明図である。本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、上壁１１に設けられた４つのマイクロ波導入ポート１０から処理容器２内にマイクロ波が放射される。処理容器２の上壁１１、側壁１２（上部側壁２０１、下部側壁２０２）及び底壁１３は、いずれも金属材料によって形成されているため、マイクロ波を反射し、処理容器２内の空間に散乱させる。
【００５５】
本実施の形態では、処理容器２は、上壁１１において周方向に等間隔に配置された４つのマイクロ波導入ポート１０を有している。以下、４つのマイクロ波導入ポート１０を互いに区別して表す場合には、符号１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを付して表す。なお、本実施の形態では、各マイクロ波導入ポート１０にそれぞれマイクロ波ユニット３０が接続されている。つまり、マイクロ波ユニット３０の数は４つである。
【００５６】
図１０では、ウエハＷの大きさと位置を２点鎖線で上壁１１に重ねて示した。符号ＯはウエハＷの中心を表し、かつ、本実施の形態では、上壁１１の中心も表している。従って、符号Ｏを通る２つの線は、上壁１１と側壁１２の境界となる４つの辺において、対向する辺の中点どうしを結ぶ中央線Ｍを表している。なお、ウエハＷの中心と上壁１１の中心とは必ずしも重ならなくてもよい。また、図１０では、説明の便宜上、上壁１１と処理容器２の４つの側壁１２の内壁面との接合部分に、４つの上部側壁２０１を区別して符号２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄを付し、それらの位置を示している。
【００５７】
図１０に示したように、本実施の形態では、上壁１１において全体として略十字形をなすように、等間隔に配置された４つのマイクロ波導入ポート１０を有している。本実施の形態では、４つのマイクロ波導入ポート１０は、すべてがウエハＷの直上に重なるように配置されている。なお、ウエハＷの面内での均一加熱が実現可能であるならば、必ずしもウエハＷとマイクロ波導入ポート１０との位置が重なる必要はない。
【００５８】
マイクロ波導入ポート１０は、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしている。マイクロ波導入ポート１０の長辺の長さＬ１と短辺の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）は、例えば２以上１００以下であり、４以上であることが好ましく、５〜２０がより好ましい。前記比Ｌ１／Ｌ２を２以上、好ましくは４以上とするのは、マイクロ波導入ポート１０から処理容器２内に放射されるマイクロ波の指向性をマイクロ波導入ポート１０の長辺と垂直な方向（短辺と平行な方向）に強めるためである。この比Ｌ１／Ｌ２が２未満であると、マイクロ波導入ポート１０から処理容器２内に放射されるマイクロ波がマイクロ波導入ポート１０の長辺と平行な方向（短辺と垂直な方向）に向かいやすくなる。また、前記比Ｌ１／Ｌ２が２未満であると、マイクロ波導入ポート１０の直下の方向へもマイクロ波の指向性が強くなるため、ウエハＷに直接マイクロ波が照射され、局所的な加熱が生じやすくなる。一方、前記比Ｌ１／Ｌ２が２０を超えると、マイクロ波導入ポート１０の直下やマイクロ波導入ポート１０の長辺と平行な方向（短辺と垂直な方向）へ向かうマイクロ波の指向性が弱くなりすぎるため、ウエハＷの加熱効率が低下する場合がある。
【００５９】
各マイクロ波導入ポート１０の大きさや、前記比Ｌ１／Ｌ２は、マイクロ波導入ポート１０毎に異なっていてもよいが、ウエハＷに対する加熱処理の均一性を高めるとともに制御性をよくする観点から、４つのマイクロ波導入ポート１０のすべてが同じ大きさ及び形状であることが好ましい。
【００６０】
本実施の形態において、４つのマイクロ波導入ポート１０は、それぞれ、その長辺と短辺が、４つの上部側壁２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄの内壁面と平行になるように設けられている。例えば、図１０に示すように、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺は、側壁２０１Ｂ，２０１Ｄと平行であり、その短辺は、上部側壁２０１Ａ，２０１Ｃと平行である。図１０では、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されるマイクロ波について、支配的な指向性を示す電磁界ベクトル２１０を実線の矢印で示し、上部側壁２０１Ｂ，２０１Ｄによって反射されたマイクロ波の指向性を示す電磁界ベクトル２１１を破線の矢印で示した。マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されるマイクロ波は、大部分がその長辺に対して垂直な方向（短辺に平行な方向）へ進行し、伝搬していく。また、マイクロ波導入ポート１０Ａから放射されたマイクロ波は、２つの上部側壁２０１Ｂ及び２０１Ｄによってそれぞれ反射される。これら上部側壁２０１Ｂ及び２０１Ｄは、マイクロ波導入ポート１０Ａの長辺に対して平行に設けられているため、生成する反射波の指向性（電磁界ベクトル２１１）は、進行波の指向性（電磁界ベクトル２１０）の１８０度逆向きになり、他のマイクロ波導入ポート１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄへ向かう方向へ散乱することは殆どない。このように、比Ｌ１／Ｌ２が例えば２以上である４つのマイクロ波導入ポート１０を、それぞれの長辺と短辺が、４つの上部側壁２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄの内壁面と平行になるように配置することで、マイクロ波導入ポート１０から放射されるマイクロ波及びその反射波の方向を制御できる。なお、４つのマイクロ波導入ポート１０は、その長辺と短辺が、上部側壁２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄの内壁面と平行であれば、図１０に例示した配置に限定されるものではない。
【００６１】
以上、マイクロ波導入ポート１０Ａを例に挙げたが、マイクロ波導入ポート１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄについても、それぞれ他のマイクロ波導入ポート１０及び上部側壁２０１との間で、上記関係が成立するように配置されている。
【００６２】
図１０に示すように、水平断面が四角形をなす上部側壁２０１に囲まれた上部空間Ｓ１では、マイクロ波導入ポート１０から導入されるマイクロ波及び反射波の電磁界ベクトル２１０，２１１は、上部側壁２０１の４つの壁面に対して垂直な方向となっている。それに対し、仮に処理容器の水平断面が円形である場合には、図１２に模式的に示すように、処理容器３００内に導入されたマイクロ波及び反射波の電磁界ベクトルは、円形の壁面の近傍では、境界条件によって円の接線に対して垂直な方向の法線ベクトルとなる。従って、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、上部側壁２０１と下部側壁２０２の水平断面の形状を変えることによって、上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２における電磁界ベクトルの方向を異ならせることができる。長方形のマイクロ波導入ポート１０から処理容器２内の上部空間Ｓ１に導入されたマイクロ波は、電磁界ベクトルの方向が異なる下部空間Ｓ２に入り込みにくくなる。従って、本実施の形態では、上部側壁２０１と下部側壁２０２の境界２０３（つまり、上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２との境界面）の位置Ｈ０とほぼ同等の高さ位置にウエハＷを配置することによって、上部空間Ｓ１に導入されたマイクロ波が、ウエハＷの裏面側へ回り込むことを極力回避している。
【００６３】
次に、図１３〜図１９を参照しながら、本発明の効果を確認したシミュレーション試験について説明する。図１３及び図１４は、図１のマイクロ波加熱処理装置１と同様の構成を有するマイクロ波加熱処理装置において１つのマイクロ波導入ポート１０からマイクロ波を導入した実施例の電磁界シミュレーションの結果である。図１３は、処理容器２内における縦断面の電磁界強度を示し、図１４は、ウエハＷから下方に４ｍｍの位置における処理容器２(下部側壁２０２）の水平断面の電磁界強度を示している。シミュレーションでは、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈは、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３の位置Ｈ０と同じに設定した。また、ホルダ１５によって保持されたウエハＷの端部と下部側壁２０２との間の間隔Ｃは１１ｍｍに設定した。
【００６４】
一方、図１５及び図１６は、処理容器が直方体状である点以外は、図１のマイクロ波加熱処理装置１と同様の構成を有するマイクロ波加熱処理装置を想定し、１つのマイクロ波導入ポート１０からマイクロ波を導入した比較例の電磁界シミュレーションの結果を示している。図１５は、処理容器内における縦断面の電磁界強度を示し、図１６は、ウエハＷから下方に４ｍｍの位置における処理容器の水平断面の電磁界強度を示している。
【００６５】
白黒表記のため、厳密には表現できていないが、図１３及び図１４と、図１５及び図１６との比較から、図１５、図１６では、ウエハＷの中央の下方に、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みが原因とみられる電磁界が強い部分が発現している。それに対し、図１３、図１４では、ウエハＷの処理面の高さ（境界２０３の位置と同じ）よりも下方の空間では、電磁界強度が一様に低くなっており、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みが抑制されていることが確認された。
【００６６】
図１７〜図１９は、ホルダ１５によって保持されたウエハＷの端部と下部側壁２０２との間の間隔Ｃを変化させた場合のシミュレーション結果である。図１７〜図１９は、図１４と同様に、図１のマイクロ波加熱処理装置１と同様の構成を有するマイクロ波加熱処理装置において、ウエハＷから下方に４ｍｍの位置における処理容器２(下部側壁２０２）の水平断面の電磁界強度を示している。図１７では間隔Ｃを１３ｍｍ、図１８では同１５ｍｍ、図１９では同１７ｍｍに設定した。図１４（間隔Ｃ＝１１ｍｍ）の結果も併せて参照すると、間隔Ｃが大きくなるに伴い、ウエハＷの下方において、電磁界強度が強い色の濃い部分が徐々に増えていく傾向が見て取れるが、間隔Ｃが１３ｍｍ（図１７）までは、ウエハＷの下方の電磁界強度が一様に低くなっている。従って、図１４、図１７〜図１９の結果から、間隔Ｃは、１３ｍｍ以下とすることが好ましいことがわかった。
【００６７】
以上のように、マイクロ波加熱処理装置１では、処理容器２の側壁１２を、水平断面が四角形をなす上部側壁２０１と、水平断面が円形をなす下部側壁２０２と、によって構成した。マイクロ波加熱処理装置１では、ホルダ１５によって、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈを調節し、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３の近傍に設定することによって、下部空間Ｓ２へのマイクロ波の回り込みを抑制するとともに、電力利用効率を改善し、ウエハＷの加熱効率を向上させることができる。
【００６８】
マイクロ波加熱処理装置１は、例えば半導体デバイスの作製工程において、拡散層に注入されたドーピング原子の活性化を行うための加熱処理などの目的で好ましく利用できる。
【００６９】
［マイクロ波加熱処理方法］
次に、マイクロ波加熱処理装置１で行われるマイクロ波加熱処理方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００７０】
まず、例えば制御部８の入力装置１０２から、マイクロ波加熱処理装置１において加熱処理を行うように指令が入力される。次に、主制御部１０１は、この指令を受けて、記憶装置１０５またはコンピュータ読み取り可能な記録媒体１１５に保存されたレシピを読み出す。次に、レシピに基づく条件によって加熱処理が実行されるように、主制御部１０１からマイクロ波加熱処理装置１の各エンドデバイス（例えば、マイクロ波導入装置３、支持装置４、ガス供給装置５ａ、排気装置６等）に制御信号が送出される。
【００７１】
次に、ゲートバルブＧＶが開状態にされて、図示しない搬送装置によって、ウエハＷが、ゲートバルブＧＶおよび搬入出口１２ａを通って処理容器２内に搬入され、ホルダ１５の複数の支持ピン１６の上に載置される。
【００７２】
ホルダ１５は、昇降駆動部１８を駆動させることによって、シャフト１４とともに、上下方向に昇降し、ウエハＷが所定の高さ位置にセットされる。本実施の形態では、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈが、上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３の位置Ｈ０を基準にしてその上下に、好ましくは波長λの±６％の範囲内、より好ましくは±３％の範囲内、最も好ましくは境界２０３の位置Ｈ０と一致するように設定する。また、好ましくは、底壁１３の上面からウエハＷの下面までの距離Ｈ１を、波長λに対してＨ１＜λ／２となるように、ウエハＷを配置する。
【００７３】
また、上記高さ位置で、必要に応じて回転駆動部１７を駆動させることによって、ウエハＷを水平方向に所定の速度で回転させることが好ましい。なお、ウエハＷの回転は、連続的でなく、非連続的であってもよい。
【００７４】
次に、ゲートバルブＧＶが閉状態にされて、必要な場合は、排気装置６によって、処理容器２内が減圧排気される。また、必要な場合は、ガス供給装置５ａによって、所定の流量の処理ガスが処理容器２内に導入される。処理容器２の内部空間は、排気量およびガス供給量を調整することによって、所定の圧力に調整される。
【００７５】
次に、制御部８の制御の下で、高電圧電源部４０からマグネトロン３１に対して電圧を印加してマイクロ波を生成する。マグネトロン３１において生成されたマイクロ波は、導波管３２を伝搬し、次に、透過窓３３を透過して、処理容器２内の上方空間Ｓ１に導入される。例えば、複数のマグネトロン３１において順次マイクロ波を生成し、各マイクロ波導入ポート１０から交互にマイクロ波を処理容器２内に導入する。なお、複数のマグネトロン３１において同時に複数のマイクロ波を生成させ、各マイクロ波導入ポート１０から同時にマイクロ波を処理容器２内に導入するようにしてもよい。
【００７６】
処理容器２に導入されたマイクロ波は、ウエハＷに照射されて、ジュール加熱、磁性加熱、誘導加熱等の電磁波加熱により、ウエハＷが迅速に加熱される。その結果、ウエハＷに対して加熱処理が施される。本実施の形態のマイクロ波加熱処理方法では、処理容器２の側壁１２を、水平断面が四角形をなす上部側壁２０１と、水平断面が円形をなす下部側壁２０２と、によって構成した。そして、ホルダ１５によって、ウエハＷの処理面の高さ位置Ｈを上部側壁２０１と下部側壁２０２との境界２０３の位置Ｈ０の近傍に設定することによって、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを効果的に抑制することができる。その結果、ウエハＷの処理面へのマイクロ波の照射量が増加し、同じ消費電力でも、加熱効率を向上させることができる。つまり、電力利用効率が改善し、ウエハＷの加熱効率を向上させることができる。また、加熱処理の間にウエハＷを回転させた場合は、ウエハＷの周方向において、マイクロ波の偏りを少なくし、ウエハＷ面内の加熱温度を均一化できる。なお、ウエハＷの回転は、連続的でなく、非連続的であってもよい。
【００７７】
主制御部１０１からマイクロ波加熱処理装置１の各エンドデバイスに加熱処理を終了させる制御信号が送出されると、マイクロ波の生成が停止されると共に、ウエハＷの回転が停止し、処理ガスの供給が停止されて、ウエハＷに対する加熱処理が終了する。
【００７８】
所定時間の加熱処理又は加熱処理後の冷却処理が終了した後、ゲートバルブＧＶが開状態にされて、支持装置４によってウエハＷの高さ位置を調整した後、図示しない搬送装置によって、ウエハＷが搬出される。
【００７９】
以上のように、本実施の形態のマイクロ波加熱処理方法では、ウエハＷの裏面側へのマイクロ波の回り込みを極力抑制し、効率の良い加熱処理を行うことが可能である。特に、ウエハＷの表面に、例えば金属膜などのマイクロ波を反射しやすい材料が形成されたウエハＷに対して、表面の金属膜を集中的に加熱処理したい場合などには、ウエハＷの裏面側で消費されるマイクロ波が少なく、反対にウエハ表面側で消費されるマイクロ波多くなることから、効率の良い加熱処理が可能となる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、マイクロ波加熱処理装置におけるマイクロ波ユニット３０の数（マグネトロン３１の数）やマイクロ波導入ポート１０の数は、上記実施の形態で説明した数に限られない。
【符号の説明】
【００８１】
１…マイクロ波加熱処理装置、２…処理容器、３…マイクロ波導入装置、４…支持装置、５…ガス供給機構、５ａ…ガス供給装置、６…排気装置、８…制御部、１０…マイクロ波導入ポート、１２…側壁、１２ａ…搬入出口、１２ｂ…ガス導入口、１４…シャフト、１５…ホルダ、１５ａ…ホルダ基部、１５ｂ…アーム部、１６…支持ピン、１７…回転駆動部、１８…昇降駆動部、３０…マイクロ波ユニット、３１…マグネトロン、３２…導波管、３３…透過窓、３４…サーキュレータ、３５…検出器、３６…チューナ、３７…ダミーロード、４０…高電圧電源部、２０１…上部側壁、２０２…下部側壁、２０３…境界、Ｗ…半導体ウエハ
【図１】
2016015278.tif 000003
【図２】
2016015278.tif 000004
【図３】
2016015278.tif 000005
【図４】
2016015278.tif 000006
【図５】
2016015278.tif 000007
【図６】
2016015278.tif 000008
【図７】
2016015278.tif 000009
【図８】
2016015278.tif 000010
【図９】
2016015278.tif 000011
【図１０】
2016015278.tif 000012
【図１１】
2016015278.tif 000013
【図１２】
2016015278.tif 000014
【図１３】
2016015278.tif 000015
【図１４】
2016015278.tif 000016
【図１５】
2016015278.tif 000017
【図１６】
2016015278.tif 000018
【図１７】
2016015278.tif 000019
【図１８】
2016015278.tif 000020
【図１９】
2016015278.tif 000021