JP5977617B2

JP5977617B2 - 被処理体のマイクロ波処理方法及びマイクロ波処理装置

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Publication number: JP5977617B2
Application number: JP2012175962A
Authority: JP
Inventors: 晃司下村; 義郎壁; 太一門田; 山下　潤; 潤山下; 国夫鷹野; 暁志五味
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: US20140042153A1; JP2014035862A

Description

本発明は、被処理体のマイクロ波処理方法及びマイクロ波処理装置に関する。

被処理体としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）において、アモルファスシリコンの結晶化やドープされた不純物の活性化は、通常、ランプヒータを用いた熱処理によって実現されている。当該熱処理ではアモルファスシリコンが加熱されて溶融し、不純物が加熱されて活性化する。

また、ランプヒータを用いた熱処理では、ウエハ表面が加熱されて加熱を所望する部分へ熱が伝わるため、ウエハの表面に存在するトレンチやホールの形状が崩れることがある。そこで、近年、マイクロ波を用いた熱処理が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。マイクロ波を用いた熱処理では、マイクロ波が照射されたウエハ内に、例えば、不純物の双極子が存在すると、該双極子がマイクロ波によって振動されて摩擦熱が発生し、該摩擦熱によって当該双極子の近傍が加熱される（誘電加熱）。すなわち、ウエハにおいて加熱を所望する部分に双極子を存在させれば、ウエハの表面を加熱することなく、当該部分のみを選択的に加熱することができる。

マイクロ波を用いた熱処理では、多方面からウエハへマイクロ波を照射するために、ウエハを収容したチャンバ内にマイクロ波を導入した後、該マイクロ波をチャンバの内面で反射させてチャンバ内で散乱させる。散乱したマイクロ波は異常放電を生じやすいので、チャンバ内はほぼ大気圧に保たれて異常放電の発生が抑制される。

特願２０１２−０４００９５号明細書

ところで、ウエハの表面には半導体デバイスを構成するための種々の膜が形成されており、金属を含む膜も存在する。一方で、チャンバ内には酸素を含む大気が存在し、ウエハはマイクロ波で加熱されるため、ウエハの表面に熱酸化によって酸化物が発生することがある。例えば、マイクロ波を用いた熱処理でウエハの表面に珪化物を発生させる場合でも、珪化物に酸化物が混在してしまう。したがって、マイクロ波を用いる熱処理においては望まれない酸化物の発生を抑制する必要がある。

本発明の目的は、マイクロ波を用いる熱処理において酸化物の発生を抑制することができる被処理体のマイクロ波処理方法及びマイクロ波処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のマイクロ波処理方法は、処理容器内の被処理体にマイクロ波を照射する被処理体のマイクロ波処理方法であって、前記処理容器内を外部よりも陽圧にして前記被処理体を前記処理容器内へ搬入する搬入ステップと、前記処理容器の天井部及び側壁部に設けられたガス導入ユニットから前記処理容器内に窒素ガスを導入して前記処理容器内から酸素ガスを排出する酸素ガス排出ステップと、前記酸素ガスが排出された処理容器内に前記マイクロ波を導入して前記被処理体に熱処理を施す熱処理ステップと、前記処理容器内を外部より陽圧にして前記被処理体を冷却する冷却ステップとを有し、前記酸素ガス排出ステップでは、前記被処理体を水平に回転させながら、前記ガス導入ユニットから前記窒素ガスを前記被処理体の表面へ直接吹き付けて前記処理容器内から酸素ガスを排出することを特徴とする。

請求項２記載のマイクロ波処理方法は、請求項１記載のマイクロ波処理方法において、前記酸素ガス排出ステップでは、前記被処理体の表面の近傍に存在する酸素ガスを前記窒素ガスによって押出して除去することを特徴とする。

請求項３記載のマイクロ波処理方法は、請求項１又は２記載のマイクロ波処理方法において、前記熱処理ステップでは、前記処理容器内を外部より陰圧に維持することを特徴とする。

請求項４記載のマイクロ波処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波処理方法において、前記冷却ステップでは、前記処理容器内へ前記窒素ガスを導入するとともに、前記被処理体を水平に回転させ、前記窒素ガスの導入中に前記被処理体の回転を停止することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項５記載のマイクロ波処理装置は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入ユニットと、前記処理容器内に窒素ガスを導入するために前記処理容器の天井部及び側壁部に設けられたガス導入ユニットを備えるマイクロ波処理装置であって、前記ガス導入ユニットは、前記マイクロ波導入ユニットによる前記処理容器内へのマイクロ波の導入に先立って、前記処理容器内へ前記窒素ガスを導入して前記処理容器内から酸素ガスを排出する際、水平に回転する前記被処理体の表面へ直接前記窒素ガスを吹き付けることを特徴とする。

請求項６記載のマイクロ波処理装置は、請求項５記載のマイクロ波処理装置において、前記処理容器は、該処理容器内に収容された前記被処理体と協働して前記被処理体の表面が面する隔離空間を画成する壁部を有し、前記ガス導入ユニットは前記隔離空間に前記窒素ガスを導入することを特徴とする。

請求項７記載のマイクロ波処理装置は、請求項５又は６記載のマイクロ波処理装置において、前記処理容器内のガスを排出するガス排出ユニットをさらに備え、前記ガス排出ユニットは外部から前記処理容器内へのガスの逆流を防止する逆流防止部を有することを特徴とする。

請求項８記載のマイクロ波処理装置は、請求項５乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置において、前記処理容器は前記被処理体の搬出入口を有し、前記処理容器の外部に配置され、前記搬出入口を所定のガスの流れで覆うように前記所定のガスを噴出するガス噴出ユニットをさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、被処理体の搬入時や冷却時に処理容器内を外部より陽圧にして外部から大気に含まれる酸素ガスが処理容器内へ流入するのを防止するとともに、マイクロ波による被処理体の熱処理に先だって、処理容器内に窒素ガスを導入して処理容器内から酸素ガスを排出するので、マイクロ波を用いる被処理体の熱処理において酸化物の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るマイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図である。図１のマイクロ波処理装置が実行するマイクロ波熱処理のフローチャートである。図１のマイクロ波処理装置において水平に回転するウエハの表面への窒素ガスの吹き付けの様子を説明するための断面図である。図１における天井部をチャンバ内から眺めた底面図である。図１のマイクロ波処理装置におけるウエハの熱処理時のウエハの移動の様子を説明するための断面図である。図１のマイクロ波処理装置の第１の変形例の構成を概略的に示す断面図である。図１のマイクロ波処理装置の第２の変形例の構成を概略的に示す断面図である。図１のマイクロ波処理装置の第３の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係るマイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、マイクロ波処理装置１０は、ウエハＷ（被処理体）を収容するチャンバ１１（処理容器）と、チャンバ１１内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入機構１２（マイクロ波導入ユニット）と、チャンバ１１内においてウエハＷを支持する支持機構１３と、チャンバ１１内に所定のガスを導入する２つのガス導入機構１４（ガス導入ユニット）と、チャンバ１１内を減圧排気する排気機構１５（ガス排出ユニット）とを備える。

チャンバ１１は、板状の天井部１６と、該天井部１６と対向する底部１７と、天井部１６及び底部１７を連結する側壁部１８とを備え、直方体状を呈する。天井部１６、底部１７や側壁部１８は金属、例えば、アルミニウムやステンレスからなる。天井部１６は図中上下方向（以下、単に「上下方向」という。）に関して貫通する複数のマイクロ波導入ポート１９を有し、底部１７は排気ポート２０を有する。各側壁部１８の内面は、チャンバ１１内に導入されたマイクロ波を反射するように平坦に構成される。また、一の側壁部１８にはウエハＷの搬出入口２１が設けられ、該搬出入口２１にはゲートバルブ２２が設けられ、該ゲートバルブ２２は上下方向に移動して搬出入口２１を開閉する。

支持機構１３は、底部１７を貫通して上下方向に沿って延在するシャフト２３と、該シャフト２３の上部から図中水平に展開する複数のアーム２４と、シャフト２３を回転させる回転駆動部２５と、シャフト２３を上下方向に昇降させる昇降駆動部２６と、シャフト２３の基台として機能し、回転駆動部２５や昇降駆動部２６が取り付けられるシャフト基部２７とを有する。シャフト２３はベローズ２８によって覆われてチャンバ１１の外部から遮断される。

支持機構１３では、各アーム２４の先端から突出するピン２９によってウエハＷが支持され、シャフト２３が回転することによってアーム２４に載置されたウエハＷはチャンバ１１内において図中水平に回転し（図中矢印で示す。）、シャフト２３が昇降することによってウエハＷはチャンバ１１内において上下方向に移動する（図中白抜き矢印で示す。）。また、シャフト２３の先端にはウエハＷの温度を測定するための放射温度計３０が設けられ、チャンバ１１の外部に設けられた温度計測部３１と配線３２で接続される。

天井部１６や側壁部１８に設けられる各ガス導入機構１４は複数の配管３５を介して天井部１６や側壁部１８に開口する複数のガス導入口３６に接続され、処理ガス、冷却ガス又はパージガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、酸素（Ｏ_２）ガス、水素（Ｈ_２）ガスをチャンバ１１内へダウンフロー方式やサイドフロー方式で導入する。配管３５にはマスフローコントローラや開閉バルブ（いずれも図示しない）が配され、処理ガス、冷却ガスやパージガスの種類や流量を制御する。なお、図１において、複数のガス導入口３６は天井部１６や側壁部１８に開口するが、支持機構１３にウエハＷを載置するステージを配置し、該ステージの載置面に複数のガス導入口を開口させ、パージガス等をアップフロー方式でチャンバ１１内へ導入してもよい。

排気機構１５はドライポンプ等の排気装置を有し、排気管３３を介して排気ポート２０に接続される。排気ポート２０は、支持機構１３が支持するウエハＷに関してガス導入口３６が開口する側壁部１８とは反対側の側壁部１８の近傍に開口する。これにより、側壁部１８のガス導入口３６から導入されたパージガス等をチャンバ１１内において水平方向に移動させ、該パージガス等をウエハＷの表面に沿って流す。また、排気管３３には圧力調整バルブ３４が設けられ、チャンバ１１内の圧力を調整する。

また、圧力調整バルブ３４の上流側及び下流側にはそれぞれ、大気圧に対する陽圧状態にあるか否か、並びに、大気圧に対する陰圧状態であるか否かを監視する微差圧計５１，５２が設けられ、微差圧計５１，５２の監視によってチャンバ１１内の圧力状態が所望の陽圧状態、又は陰圧状態に保たれる。さらに、圧力調整バルブ３４の上流側の排気管３３は分岐して大気圧に保たれた搬送モジュール（ローダモジュール）５３に接続される。排気管３３及び搬送モジュール５３の間にはリリーフバルブ５４が配され、チャンバ１１内が過加圧状態になった際にリリーフバルブ５４が開弁し、チャンバ１１内の圧力を搬送モジュール５３に逃がしてチャンバ１１内の圧力を安全な範囲に収め、且つチャンバ１１内を陽圧状態に保つ。

なお、マイクロ波処理装置１０に排気機構１５を必ず設ける必要はなく、排気機構１５を設けない場合には、マイクロ波処理装置１０が設置される工場が有する排気設備の排気ラインを排気ポート２０へ直接接続する。

チャンバ１１内において、アーム２４と側壁部１８の間には整流板３７が配置される。整流板３７には多数の貫通穴３７ａを有し、各貫通穴３７ａへチャンバ１１内の雰囲気を流すことによってウエハＷ周りの雰囲気の流れを整える。

マイクロ波導入機構１２は天井部１６の上方に配置され、マイクロ波をチャンバ１１内に導入する複数のマイクロ波ユニット３８と、該複数のマイクロ波ユニット３８に接続された高電圧電源３９とを有する。

各マイクロ波ユニット３８は、マイクロ波を生成するマグネトロン４０と、生成されたマイクロ波をチャンバ１１へ伝送する導波管４１と、マイクロ波導入ポート１９を塞ぐように天井部１６に固定された透過窓４２とを有する。

マグネトロン４０は高電圧電源３９に接続され、該高電圧電源３９から高電圧電流が供給されて、種々の周波数、例えば、２．４５ＧＨｚや５．８ＧＨｚのマイクロ波を生成する。マグネトロン４０はマイクロ波処理装置１０で実行される熱処理において最適な周波数のマイクロ波を選択的に生成する。

導波管４１は矩形の断面、並びに角筒形状を有し、マイクロ波導入ポート１９から上方へ立設され、マグネトロン４０と透過窓４２を接続する。マグネトロン４０は導波管４１の上端近傍に設けられ、マグネトロン４０が生成したマイクロ波は、導波管４１内において伝送されて透過窓４２を介してチャンバ１１内へ導入される。

透過窓４２は誘電体材料、例えば、石英やセラミックスからなり、透過窓４２及び天井部１６の間はシール部材によって気密にシールされている。透過窓４２からアーム２４に支持されたウエハＷまでの距離は、例えば、２５ｍｍ以上とするのが好ましい。

マイクロ波ユニット３８は、さらに、導波管４１の途中に設けられたサーキュレータ４３、検出器４４、チューナ４５及びサーキュレータ４３に接続されたダミーロード４６を有し、サーキュレータ４３、検出器４４及びチューナ４５は、上方からこの順で配置される。サーキュレータ４３及びダミーロード４６は、チャンバ１１内から反射するマイクロ波のアイソレータとして機能し、ダミーロード４６はサーキュレータ４３によって導波管４１から分離された反射波を熱に変換して消費する。

検出器４４はチャンバ１１内からの反射波を検出し、チューナ４５はマグネトロン４０及びチャンバ１１の間のインピーダンスを整合する。チューナ４５は導波管４１内へ突出可能に構成された導体板（図示しない）を有し、該導体板の突出量を制御することによって反射波の電力量が最少となるように上記インピーダンスを整合する。

マイクロ波処理装置１０では、チャンバ１１内へ導入されたマイクロ波が側壁部１８等の内面によって反射されて散乱し、該散乱したマイクロ波が全方位からウエハＷへ照射される。ウエハＷへ照射されたマイクロ波は、ウエハＷ内の双極子を振動させて摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によってウエハＷが加熱される。すなわち、マイクロ波を用いた熱処理が実行される。このとき、シャフト２３が回転して、散乱するマイクロ波がウエハＷの各部へ満遍なく照射されるようにウエハＷを図中水平に回転させる。また、マイクロ波が散乱するチャンバ１１内が減圧されると、異常放電が生じるおそれがあるため、ウエハＷにマイクロ波が照射される際、排気機構１５の圧力調整バルブ３４の圧力調整と、ガス導入機構１４からのガス供給とによってチャンバ１１内がほぼ大気圧に維持される。

図２は、図１のマイクロ波処理装置１０が実行するマイクロ波熱処理（マイクロ波処理方法）のフローチャートである。

まず、排気機構１５の圧力調整バルブ３４の圧力調整と、ガス導入機構１４からのガス供給とによってチャンバ１１内を外部より陽圧にした後、ゲートバルブ２２によって搬出入口２１を開口し、該搬出入口２１からウエハＷをチャンバ１１内へ搬入し（搬入ステップ）（ステップＳ２１）、支持機構１３によって支持させる。支持機構１３は支持するウエハＷを図中水平に回転させてチャンバ１１内を浮遊する微量のパーティクルがウエハＷの表面に付着するのを防止する。例えば、パーティクルがウエハＷの表面に付着しても、ウエハＷの回転による遠心力によってウエハＷの外周へ向けて移動させられてウエハＷの表面から除去される。

次いで、各ガス導入機構１４によってパージガスとしての窒素ガスを大流量でチャンバ１１内に導入し、該チャンバ１１内の大気（酸素ガスを含む）を窒素ガスで排気ポート２０からチャンバ１１の外部へ押出して排出する（酸素ガス排出ステップ）（ステップＳ２２）。このとき、図３に示すように、天井部１６に設けられたガス導入機構１４の複数のガス導入口３６から回転するウエハＷの表面へ窒素ガスを吹き付ける。ウエハＷの表面に吹き付けられた窒素ガスはウエハＷの表面との摩擦によって遠心力を受けてウエハＷの表面に沿ってウエハＷの周辺部へ向けて流れる（図中細矢印で示す。）。これにより、半導体デバイスが形成されるウエハＷの表面の近傍に存在する酸素ガスを窒素ガスによって押出して確実に除去することができる。また、チャンバ１１内の大気を窒素ガスで押出して排出する際、支持機構１３によってウエハＷを上下方向に移動させ、当該マイクロ波を用いた熱処理に適した位置へ配置する。

次いで、各ガス導入機構１４から導入される窒素ガスの流量を漸減してチャンバ１１内の窒素ガスの流れを安定させる（ステップＳ２３）。このときも、遠心力によってウエハＷの表面に吹き付けられた窒素ガスはウエハＷの周辺部へ向けて流れ、ウエハＷの表面の近傍に存在する酸素ガスを押出して除去する。なお、支持機構１３によるウエハＷの水平回転はチャンバ１１内の窒素ガスの流れが安定してから開始してもよい。この場合も、ウエハＷの水平回転開始後には、遠心力によるパーティクルの除去及びウエハＷの表面の近傍に存在する酸素ガスの除去を行うことができる。

次いで、チャンバ１１内への窒素ガスの導入を停止する一方、ウエハＷの水平回転を継続したまま、マイクロ波導入機構１２によってチャンバ１１内へマイクロ波を導入し、該マイクロ波をチャンバ１１の側壁部１８等の内面によって反射させて散乱させ、該散乱させたマイクロ波を全方位からウエハＷへ照射し、ウエハＷを所望の熱処理温度まで加熱する（ステップＳ２４）。

次いで、ウエハＷの温度が所望の熱処理温度に達した後、チャンバ１１内へのマイクロ波の導入量を調整して、ウエハＷの温度を所望の熱処理温度に維持することにより、ウエハＷへ熱処理を施す（熱処理ステップ）（ステップＳ２５）。なお、ステップＳ２４及び／又はステップＳ２５において窒素ガスの導入を停止することなく継続してもよい。

マイクロ波はチャンバ１１内において散乱するが、チャンバ１１内において均等には散乱せずに定在波の発生によって偏在するため、ウエハＷの各部に照射されるマイクロ波の量は同じではない。これに対して、本実施の形態ではウエハＷが水平に回転するため、ウエハＷの円周方向に関するマイクロ波の積算照射量は均等化され、ウエハＷは円周方向に関して均等に加熱される。また、ウエハＷの径方向に関するマイクロ波の積算照射量の均等化に関しては、各マイクロ波導入ポート１９の位置を互いにオフセットさせて対応する。

図４は、図１における天井部をチャンバ内から眺めた底面図である。

図４において、マイクロ波導入ポート１９ａ，１９ｂは同一円周４７ａ上に配置され、マイクロ波導入ポート１９ｃ，１９ｄは同一円周４７ｂ上に配置され、円周４７ａ、円周４７ｂの中心は天井部１６の中心Ｃに一致し、且つ円周４７ｂは円周４７ａよりも半径が大きい。ここで、天井部１６の中心Ｃは支持機構１３に支持されたウエハＷの中心と一致するため、マイクロ波導入ポート１９ｃ，１９ｄはウエハＷの半径方向に関してマイクロ波導入ポート１９ａ，１９ｂからオフセットしている。

この場合、チャンバ１１内におけるウエハＷの半径方向に関するマイクロ波の分布形態に応じてマイクロ波導入ポート１９ａ，１９ｂやマイクロ波導入ポート１９ｃ，１９ｄから照射されるマイクロ波の量を調整する。具体的には、ウエハＷの半径方向に関してウエハＷの中心側に照射されるマイクロ波の量が多いときは、相対的にマイクロ波導入ポート１９ａ，１９ｂから照射されるマイクロ波の量を減少させ、マイクロ波導入ポート１９ｃ，１９ｄから照射されるマイクロ波の量を増加させてウエハＷの半径方向に関するマイクロ波の照射量を均等化する。また、ウエハＷの半径方向に関してウエハＷの外周側に照射されるマイクロ波の量が多いときは、相対的にマイクロ波導入ポート１９ａ，１９ｂから照射されるマイクロ波の量を増加させ、マイクロ波導入ポート１９ｃ，１９ｄから照射されるマイクロ波の量を減少させてウエハＷの半径方向に関するマイクロ波の照射量を均等化する。これにより、ウエハＷの径方向に関するマイクロ波の積算照射量が均等化され、ウエハＷは半径方向に関して均等に加熱される。

また、上述したように、マイクロ波はチャンバ１１内において偏在するため、チャンバ１１内においてウエハＷを移動させることにより、ウエハＷの熱処理温度を調整してもよい。例えば、図５に示すように、マイクロ波（図中矢印で示す。）が天井部１６、底部１７や側壁部１８の内面で反射するチャンバ１１内において、支持機構１３によってウエハＷを上下方向に移動させる。具体的には、チャンバ１１内の上部にマイクロ波が偏在する場合、ウエハＷを上方へ移動させる（図中実線で示す。）ことによってウエハＷへのマイクロ波の照射量を増加させてウエハＷの熱処理温度を上昇させることができ、また、ウエハＷを下方へ移動させる（図中下線で示す。）ことによってウエハＷへのマイクロ波の照射量を減少させてウエハＷの熱処理温度を下降させることができる。さらに、ウエハＷの熱処理を複数のステップに分けて実行する場合、各ステップにおけるウエハＷのチャンバ１１内の位置を変更してウエハＷへ照射されるマイクロ波の量を変更し、各ステップにおけるウエハＷの熱処理温度を変更してもよい。

なお、ウエハＷを所望の熱処理温度まで加熱する際（ステップＳ２４）においても、ウエハＷを水平に回転させることによってウエハＷの温度を円周方向に関して均一に上昇させることができ、また、支持機構１３によってウエハＷをマイクロ波が偏在する場所へ移動させ、ウエハＷの温度を素早く上昇させることができる。

さらに、ウエハＷへ熱処理を施す際、チャンバ１１内の圧力は外部の圧力とほぼ同じ大気圧に維持されるが、圧力調整バルブ３４の圧力調整とガス供給とによってチャンバ１１内を外部より陰圧に維持してもよい。これにより、チャンバ１１内に散乱するマイクロ波に起因する放電が生じて不必要な物質やガスが発生しても、不必要な物質やガスをチャンバ１１内に留めることができ、もって、不必要な物質やガスがチャンバ１１の外部へ流出するのを防止することができる。

次いで、ウエハＷの熱処理が終了すると、チャンバ１１内へのマイクロ波の導入を停止し、圧力調整バルブ３４の圧力調整とガス供給とによってチャンバ１１内を外部より陽圧にするが、ウエハＷの水平回転は継続し、さらに、各ガス導入機構１４からの窒素ガスのチャンバ１１内への導入が再開される。このとき、側壁部１８のガス導入口３６から導入された窒素ガスはウエハＷの表面に沿って流れ、また、天井部１６のガス導入口３６から導入された窒素ガスは遠心力を受けてウエハＷの表面に沿って流れるので、各窒素ガスはウエハＷの表面から熱を除去する冷却ガスとして機能し、ウエハＷが窒素ガスによって冷却される（冷却ステップ）（ステップＳ２６）。

但し、ウエハＷが過冷却されてウエハＷの温度が急激に低下すると、ウエハＷにチャンバ１１内を浮遊するパーティクルへ熱泳動力が作用せず、該パーティクルがウエハＷに付着するおそれがあれため、チャンバ１１内へ窒素ガスを導入している間にウエハＷの水平回転を停止する。これにより、ウエハＷが過冷却されてパーティクルが付着するのを防止する。一方、ウエハＷの温度が高いままチャンバ１１の外部へ搬出すると、該ウエハＷが有する熱によって熱酸化反応が発生してウエハＷの表面に熱酸化膜が形成される可能性があるので、ウエハＷを５００℃〜６００℃まで冷却した後、外部へ搬出するのが好ましい。

次いで、チャンバ１１内を外部より陽圧に維持したまま、ゲートバルブ２２を移動させて搬出入口２１を開放させ、チャンバ１１内からウエハＷを外部へ搬出する（ステップＳ２７）。搬出入口２１が開放すると、チャンバ１１内と外部が連通するが、チャンバ１１内が外部よりも陽圧に維持されるため、外部からチャンバ１１内へ酸素ガスを含む大気が流入するのを防止することができる。これにより、次のウエハＷの熱処理においてウエハＷの表面等に酸化物が発生するのを確実に防止することができる。

図２のマイクロ波熱処理によれば、ウエハＷの搬入時や冷却時にチャンバ１１内を外部より陽圧にして外部から大気に含まれる酸素ガスがチャンバ１１内へ流入するのを防止するとともに、マイクロ波によるウエハＷの熱処理に先だって、チャンバ１１内に窒素ガスを導入してチャンバ１１内から大気（酸素ガスを含む）を排出するので、マイクロ波を用いるウエハＷの熱処理において半導体デバイスが形成されるウエハＷの表面に酸化物が発生するのを抑制することができる。

特に、天井部１６に設けられたガス導入機構１４の複数のガス導入口３６から回転するウエハＷの表面へ窒素ガスを吹き付けるので、ウエハＷから遠心力を受けてウエハＷの表面に沿ってウエハＷの周辺部へ向けて流れる窒素ガスにより、ウエハＷの表面の近傍に存在する酸素ガスを窒素ガスによって押出して確実に除去することができる。

以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、図６に示すように、天井部１６から下方へ突出し、支持機構１３に支持されたウエハＷと協働して隔離空間Ｓを画成する壁部４８を設けてもよい。該隔離空間ＳにはウエハＷの表面が面し、天井部１６の各ガス導入口３６から窒素ガスが導入される。隔離空間Ｓの容積はチャンバ１１内の容積よりも小さいため、パージガスとしての窒素ガスによって隔離空間Ｓから迅速に酸素ガスを除去することができ、熱処理時に半導体デバイスが形成されるウエハＷの表面が酸素ガスと接触するのを防止することができ、もって、ウエハＷの表面における酸化物の発生を確実に抑制することができる。

また、図７に示すように、排気管３３へ逆流防止ユニット（逆流防止部）、例えば、アスピレータ４９を設け、外部からチャンバ１１内へ大気の逆流を防止してもよい。これにより、酸素ガスを含む大気がチャンバ１１内へ逆流するのを防止することができ、もって、ウエハＷの表面における酸化物の発生を確実に抑制することができる。

さらに、図８に示すように、チャンバ１１の外部であってゲートバルブ２２の斜め上方に所定のガス、例えば、酸素ガス以外の不活性ガスを下方に向けて噴出するガス噴出ユニット５０を設けてもよい。ウエハＷの熱処理が終了して搬出入口２１が開放された際、チャンバ１１内の窒素ガスが外部へ放出されるが、窒素ガスはウエハＷからの輻射熱等によって加熱されているため、搬出入口２１の上部から外部へ放出される。このとき、加熱された窒素ガスの放出の反作用として外部の比較的温度の低い大気（酸素を含む）が搬出入口２１の下部からチャンバ１１へ逆流するおそれがある。これに対応して、ガス噴出ユニット５０は、ゲートバルブ２２が搬出入口２１を開放した際、該搬出入口２１を不活性ガスの流れ（図中白矢印で示す。）で覆うように不活性ガスを噴出する。これにより、搬出入口２１が外部から遮断されるので、酸素ガスを含む大気がチャンバ１１内へ逆流するのを防止することができ、もって、ウエハＷの表面における酸化物の発生を確実に抑制することができる。

Ｓ隔離空間
Ｗウエハ
１０マイクロ波処理装置
１１チャンバ
１２マイクロ波導入機構
１３支持機構
１４ガス導入機構
１５排気機構
２１搬出入口
２２ゲートバルブ
３８マイクロ波ユニット
４８壁部
４９アスピレータ
５０ガス噴出ユニット

Claims

処理容器内の被処理体にマイクロ波を照射する被処理体のマイクロ波処理方法であって、
前記処理容器内を外部よりも陽圧にして前記被処理体を前記処理容器内へ搬入する搬入ステップと、
前記処理容器の天井部及び側壁部に設けられたガス導入ユニットから前記処理容器内に窒素ガスを導入して前記処理容器内から酸素ガスを排出する酸素ガス排出ステップと、
前記酸素ガスが排出された処理容器内に前記マイクロ波を導入して前記被処理体に熱処理を施す熱処理ステップと、
前記処理容器内を外部より陽圧にして前記被処理体を冷却する冷却ステップとを有し、
前記酸素ガス排出ステップでは、前記被処理体を水平に回転させながら、前記ガス導入ユニットから前記窒素ガスを前記被処理体の表面へ直接吹き付けて前記処理容器内から酸素ガスを排出することを特徴とするマイクロ波処理方法。
前記酸素ガス排出ステップでは、前記被処理体の表面の近傍に存在する酸素ガスを前記窒素ガスによって押出して除去することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波処理方法。
前記熱処理ステップでは、前記処理容器内を外部より陰圧に維持することを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ波処理方法。
前記冷却ステップでは、前記処理容器内へ前記窒素ガスを導入するとともに、前記被処理体を水平に回転させ、前記窒素ガスの導入中に前記被処理体の回転を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波処理方法。
被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入ユニットと、前記処理容器内に窒素ガスを導入するために前記処理容器の天井部及び側壁部に設けられたガス導入ユニットを備えるマイクロ波処理装置であって、
前記ガス導入ユニットは、前記マイクロ波導入ユニットによる前記処理容器内へのマイクロ波の導入に先立って、前記処理容器内へ前記窒素ガスを導入して前記処理容器内から酸素ガスを排出する際、水平に回転する前記被処理体の表面へ直接前記窒素ガスを吹き付けることを特徴とするマイクロ波処理装置。
前記処理容器は、該処理容器内に収容された前記被処理体と協働して前記被処理体の表面が面する隔離空間を画成する壁部を有し、
前記ガス導入ユニットは前記隔離空間に前記窒素ガスを導入することを特徴とする請求項５記載のマイクロ波処理装置。
前記処理容器内のガスを排出するガス排出ユニットをさらに備え、
前記ガス排出ユニットは外部から前記処理容器内へのガスの逆流を防止する逆流防止部を有することを特徴とする請求項５又は６記載のマイクロ波処理装置。
前記処理容器は前記被処理体の搬出入口を有し、
前記処理容器の外部に配置され、前記搬出入口を所定のガスの流れで覆うように前記所定のガスを噴出するガス噴出ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ波処理装置。