WO2014017191A1 - マイクロ波加熱処理装置および処理方法 - Google Patents

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WO2014017191A1
WO2014017191A1 PCT/JP2013/066017 JP2013066017W WO2014017191A1 WO 2014017191 A1 WO2014017191 A1 WO 2014017191A1 JP 2013066017 W JP2013066017 W JP 2013066017W WO 2014017191 A1 WO2014017191 A1 WO 2014017191A1
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WO
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microwave
wafer
processed
heat treatment
processing container
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PCT/JP2013/066017
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Inventor
池田　太郎
山下　潤
錫亨 洪
晃司 下村
裕之 林
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H05B6/806—Apparatus for specific applications for laboratory use

Definitions

  • the present invention relates to a microwave heat treatment apparatus that performs a predetermined treatment by introducing a microwave into a treatment container, and a treatment method that heat-treats an object to be processed using the microwave heat treatment apparatus.
  • the depth of the diffusion layer in the transistor manufacturing process is becoming shallower.
  • the activation of doping atoms injected into the diffusion layer has been performed by a rapid heating process called RTA (Rapid Thermal Annealing) using a lamp heater.
  • RTA Rapid Thermal Annealing
  • the depth of the diffusion layer becomes deeper than the allowable range, which causes a problem of hindering fine design. Incomplete control of the depth of the diffusion layer is a factor that degrades the electrical characteristics of the device, such as the generation of leakage current.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-156049
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-156049
  • an electromagnetic wave irradiation unit for heating the semiconductor wafer
  • an organic substance peeling apparatus including
  • the microwave has a feature that the wavelength is as long as several tens of millimeters and that standing waves are easily formed in the processing container. Therefore, for example, when a semiconductor wafer is heat-treated with microwaves, there is a problem that the distribution of the intensity of the electromagnetic field is generated within the surface of the semiconductor wafer and the heating temperature is likely to be uneven. Further, since the efficiency of absorption of microwaves into the semiconductor wafer is low, heating is likely to be insufficient, and there is a problem in terms of effective use of electric power.
  • the present invention provides a microwave heat treatment apparatus and a treatment method capable of performing uniform and efficient heat treatment on an object to be treated.
  • the microwave heat treatment apparatus of the present invention has a top wall, a bottom wall, and a side wall, and a processing container that houses a target object;
  • a microwave introduction device for generating a microwave for heat-treating the object to be treated and introducing the microwave into the treatment container;
  • a plurality of support members that contact and support the object to be processed in the processing container;
  • a dielectric member disposed in a state of being separated from the target object between the target object supported by the support member and the bottom wall; It has.
  • the dielectric member may be disposed in a state of being separated from the bottom wall.
  • the plurality of support members may be attached to the dielectric member.
  • both the object to be processed and the dielectric member may have a disk shape, and the diameter of the dielectric member may be at least the diameter of the object to be processed.
  • the microwave heat treatment apparatus of the present invention may further include a rotation mechanism that circularly moves the plurality of support members in the horizontal direction.
  • the microwave heat treatment apparatus of the present invention may further include a height position adjustment mechanism that variably adjusts the height position at which the plurality of support members support the object to be processed.
  • the wavelength ⁇ 0 of the standing wave generated in the space between the bottom wall and the object to be processed is equal to the height H from the bottom wall to the object to be processed.
  • H n ⁇ ⁇ 0/ 2 so that the relationship may be one of providing the dielectric member.
  • the microwave heat treatment apparatus of the present invention may have a thin film of a metal material having a thickness in the range of 10 nm to 500 nm on the surface of the dielectric member.
  • the upper wall of the treatment container may have a plurality of microwave introduction ports for introducing the microwaves generated in the microwave introduction apparatus into the treatment container. .
  • the treatment method of the present invention is to heat-treat the object to be processed using any one of the above microwave heat treatment apparatuses. In this case, you may heat-process, rotating the said to-be-processed object supported by the said supporting member.
  • microwave heat treatment apparatus and the treatment method of the present invention it is possible to perform uniform and efficient heat treatment on an object to be treated.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the upper surface of the ceiling part of the processing container shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the structure of the control part shown in FIG. It is sectional drawing which shows the schematic structure of the microwave heat processing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the support pin and dielectric material board in the 2nd Embodiment of this invention. It is a graph which shows the simulation result of the absorption efficiency of the microwave electric power to a wafer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a microwave heat treatment apparatus according to the present embodiment.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment transmits microwaves to a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) W for manufacturing a semiconductor device, for example, with a plurality of continuous operations. It is an apparatus that performs annealing treatment by irradiation.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 supports a wafer W in the processing container 2, a processing container 2 that accommodates a wafer W that is an object to be processed, a microwave introduction apparatus 3 that introduces microwaves into the processing container 2, and the processing container 2.
  • a support device 4 a gas supply mechanism 5 for supplying gas into the processing container 2, an exhaust device 6 for evacuating the inside of the processing container 2, and a control unit 8 for controlling each component of the microwave heating apparatus 1 And.
  • the processing container 2 is made of a metal material.
  • a material for forming the processing container 2 for example, aluminum, aluminum alloy, stainless steel or the like is used.
  • the processing container 2 has a plate-like ceiling portion 11 as an upper wall and a bottom portion 13 as a bottom wall, a rectangular tubular side wall portion 12 connecting the ceiling portion 11 and the bottom portion 13, and a ceiling portion 11 extending vertically.
  • a plurality of microwave introduction ports 10 provided so as to carry out, a carry-in / out port 12 a provided in the side wall portion 12, and an exhaust port 13 a provided in the bottom portion 13.
  • the side wall portion 12 may be cylindrical.
  • the loading / unloading port 12a is for loading / unloading the wafer W to / from a transfer chamber (not shown) adjacent to the processing container 2.
  • a gate valve GV is provided between the processing container 2 and a transfer chamber (not shown).
  • the gate valve GV has a function of opening and closing the loading / unloading port 12a, and the processing container 2 is hermetically sealed in the closed state, and the wafer W can be transferred between the processing container 2 and a transfer chamber (not shown) in the open state.
  • the microwave introduction device 3 is provided in the upper part of the processing container 2 and functions as a microwave introduction means for introducing electromagnetic waves (microwaves) into the processing container 2.
  • the configuration of the microwave introduction device 3 will be described in detail later.
  • the support device 4 includes a tubular shaft 14 that passes through substantially the center of the bottom 13 of the processing container 2 and extends to the outside of the processing container 2, and a dielectric as a dielectric member provided in a substantially horizontal direction near the upper end of the shaft 14. It has a body plate 15 and a plurality of support pins 16 as support members that are detachably attached to the periphery of the dielectric plate 15. Furthermore, the support device 4 supports the shaft 14, the rotation drive unit 17 that rotates the shaft 14, the vertical drive unit 18 that displaces the shaft 14 up and down, and connects the rotary drive unit 17 and the lift drive unit 18. And a movable connecting portion 19 to be operated.
  • the rotation drive unit 17, the elevating drive unit 18, and the movable connection unit 19 are provided outside the processing container 2.
  • a seal mechanism 20 such as a bellows can be provided around a portion where the shaft 14 passes through the bottom portion 13.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the dielectric plate 15 on which the support pins 16 are mounted.
  • FIG. 3A is an explanatory view showing the height position of the dielectric plate 15, the support pins 16, and the wafer W supported on the support pins 16 as viewed from the side.
  • a plurality of (three in this embodiment) support pins 16 support the wafer W by contacting the back surface of the wafer W in the processing chamber 2.
  • the plurality of support pins 16 are arranged so that their upper ends are aligned in the circumferential direction of the wafer W.
  • Each support pin 16 is detachably attached to the dielectric plate 15.
  • the plurality of support pins 16 and the dielectric plate 15 are made of a dielectric material.
  • a dielectric material for forming the plurality of support pins 16 and the dielectric plate 15 for example, quartz, ceramics, or the like can be used.
  • the dielectric plate 15 is interposed between the wafer W and the bottom portion 13 below the wafer W while being separated from both the wafer W and the bottom portion 13 of the processing container 2.
  • the dielectric plate 15 is a constituent member of the support device 4 that supports the wafer W, and the microwave is absorbed by the wafer W by changing the state of the microwave below the wafer W. It functions as a microwave absorption promoting means that promotes.
  • the height H 1 from the upper surface of the bottom portion 13 to the back surface of the dielectric plate 15 is, for example, in the range of 3 mm to 30 mm, preferably It can be in the range of 5 mm or more and 15 mm or less.
  • the support pins 16 have a protruding height that can separate the wafer W from the dielectric plate 15 at a predetermined interval.
  • Protrusion height of the support pins 16 is equal to the height H 2 of the upper surface of the dielectric plate 15 to the back surface of the wafer W shown in FIG. 3A.
  • the height H 2 can be set in the range of 3 mm to 30 mm, preferably in the range of 5 mm to 15 mm, for example. .
  • the height H 2 can be adjusted by replacing the support pin 16.
  • the number of support pins 16 is not limited to three as long as the wafer W can be stably supported.
  • the shape of the dielectric plate 15 is not limited as long as it has an action of changing the state of the microwave below the wafer W.
  • the dielectric plate 15 may have a lattice shape or the like having an opening diameter of 1 mm or less.
  • the thickness T of the dielectric plate 15 affects the microwave absorption efficiency to the wafer W.
  • the thickness T is the height H 1 from the top surface of the bottom portion 13 to the back surface of the dielectric plate 15 and the top surface of the dielectric plate 15 from the wafer. in consideration of the height H 2 of to the back surface of the W, it is preferably selected from the range of, for example 2mm or more 20mm or less.
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional structure in the vicinity of the surface of the dielectric plate 15 in a preferred mode of the present embodiment.
  • a metal thin film 50 having an action of reflecting infrared rays may be provided on the surface of the dielectric plate 15.
  • Examples of such a metal thin film 50 include a thin film made of a metal such as aluminum. Since the dielectric material constituting the dielectric plate 15, for example, quartz, has a large heat capacity, it absorbs the radiant heat from the wafer W heated by the microwave, and causes a reduction in the heating efficiency of the wafer W.
  • the thickness of the metal thin film 50 formed on the surface of the dielectric plate 15 can be, for example, in the range of 10 nm to 500 nm, preferably in the range of 50 nm to 200 nm. If the thickness of the metal thin film 50 is less than 10 nm, the function of reflecting infrared rays cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, if the thickness of the metal thin film 50 exceeds 500 nm, microwaves are difficult to transmit through the dielectric plate 15. It is not preferable.
  • the shaft 14, the dielectric plate 15, the rotation drive unit 17, and the movable connection unit 19 constitute a rotation mechanism that rotates the wafer W supported by the support pins 16 in the horizontal direction.
  • the plurality of support pins 16 and the dielectric plate 15 rotate around the shaft 14 by driving the rotation driving unit 17 to cause each support pin 16 to circularly move (revolve) in the horizontal direction.
  • the shaft 14, the dielectric plate 15, the elevating drive unit 18, and the movable connecting unit 19 constitute a height position adjusting mechanism that adjusts the height position of the wafer W supported by the support pins 16. ing.
  • the plurality of support pins 16 and the dielectric plate 15 are configured to move up and down in the vertical direction together with the shaft 14 by driving the lifting drive unit 18.
  • Rotational drive unit 17 is not particularly limited as long as it can rotate shaft 14, and may include, for example, a motor (not shown).
  • the raising / lowering drive part 18 will not be restrict
  • the rotation drive unit 17 and the elevation drive unit 18 may be an integrated mechanism or may not have the movable connecting unit 19.
  • the rotation mechanism that rotates the wafer W in the horizontal direction and the height position adjustment mechanism that adjusts the height position of the wafer W may have other configurations as long as these objects can be realized.
  • the exhaust device 6 has, for example, a vacuum pump such as a dry pump.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 further includes an exhaust pipe 21 that connects the exhaust port 13 a and the exhaust apparatus 6, and a pressure adjustment valve 22 provided in the middle of the exhaust pipe 21.
  • the microwave heat processing apparatus 1 can also process by atmospheric pressure, and a vacuum pump is unnecessary in that case.
  • a vacuum pump such as a dry pump as the exhaust device 6, it is also possible to use an exhaust facility provided in a facility where the microwave heat treatment apparatus 1 is installed.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 further includes a gas supply mechanism 5 that supplies gas into the processing container 2.
  • the gas supply mechanism 5 includes a gas supply device 5 a provided with a gas supply source (not shown), and a plurality of pipes 23 connected to the gas supply device 5 a for introducing a processing gas into the processing container 2.
  • the plurality of pipes 23 are connected to the side wall portion 12 of the processing container 2.
  • the gas supply device 5a is configured to supply, for example, a gas such as N 2 , Ar, He, Ne, O 2 , or H 2 into the processing container 2 as a processing gas or a cooling gas through the plurality of pipes 23 in a side flow manner. It is configured so that it can be supplied.
  • the gas supply into the processing container 2 may be performed by providing a gas supply unit at a position (for example, the ceiling portion 11) facing the wafer W, for example.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 further includes a mass flow controller and an opening / closing valve provided in the middle of the pipe 23. The types of gases supplied into the processing container 2 and the flow rates of these gases are controlled by a mass flow controller and an opening / closing valve.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 further includes a rectifying plate 24 having a frame shape between the support pins 16 in the processing vessel 2 and the side wall portion 12.
  • the rectifying plate 24 has a plurality of rectifying holes 24 a provided so as to penetrate the rectifying plate 24 vertically.
  • the rectifying plate 24 is for flowing toward the exhaust port 13a while rectifying the atmosphere of the region where the wafer W is to be arranged in the processing container 2.
  • the rectifying plate 24 is made of, for example, a metal material such as aluminum, an aluminum alloy, or stainless steel.
  • the rectifying plate 24 is not an essential component in the microwave heat treatment apparatus 1 and may not be provided.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 further includes a plurality of radiation thermometers (not shown) that measure the surface temperature of the wafer W, and a temperature measurement unit 27 connected to these radiation thermometers.
  • a space defined by the ceiling portion 11, the side wall portion 12, and the rectifying plate 24 in the processing container 2 forms a microwave radiation space S ⁇ b> 1.
  • Microwaves are radiated from the plurality of microwave introduction ports 10 provided in the ceiling portion 11 into the microwave radiation space S1. Since the ceiling part 11, the side wall part 12, and the rectifying plate 24 of the processing container 2 are all formed of a metal material, the microwave is reflected and scattered in the microwave radiation space S1.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a high voltage power supply unit of the microwave introduction device 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing the upper surface of the ceiling portion 11 of the processing container 2 shown in FIG.
  • the microwave introduction device 3 is provided in the upper part of the processing container 2 and functions as a microwave introduction means for introducing electromagnetic waves (microwaves) into the processing container 2.
  • the microwave introduction device 3 includes a plurality of microwave units 30 that introduce microwaves into the processing container 2, and a high-voltage power supply unit 40 that is connected to the plurality of microwave units 30. ing.
  • Each microwave unit 30 includes a magnetron 31 that generates a microwave for processing the wafer W, a waveguide 32 that transmits the microwave generated in the magnetron 31 to the processing container 2, and the microwave introduction port 10.
  • the transmission window 33 is fixed to the ceiling portion 11 so as to be closed.
  • the magnetron 31 corresponds to the microwave source in the present invention.
  • the processing container 2 has four microwave introduction ports 10 arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to form a substantially cross shape as a whole in the ceiling portion 11. is doing.
  • Each microwave introduction port 10 has a rectangular shape in plan view having a long side and a short side. Although the size of each microwave introduction port 10 and the ratio of the long side to the short side may be different for each microwave introduction port 10, the viewpoint of improving the uniformity of the annealing process on the wafer W and improving the controllability. Therefore, it is preferable that all the four microwave introduction ports 10 have the same size and shape.
  • a microwave unit 30 is connected to each microwave introduction port 10. That is, the number of microwave units 30 is four.
  • the magnetron 31 has an anode and a cathode (both not shown) to which a high voltage supplied by the high voltage power supply unit 40 is applied. Further, as the magnetron 31, those capable of oscillating microwaves of various frequencies can be used. For the microwave generated by the magnetron 31, an optimum frequency is selected for each processing of the object to be processed. For example, in the annealing process, it is preferably a microwave having a high frequency such as 2.45 GHz, 5.8 GHz, A microwave of 5.8 GHz is particularly preferable.
  • the waveguide 32 has a rectangular cross section and a rectangular tube shape, and extends upward from the upper surface of the ceiling portion 11 of the processing container 2.
  • the magnetron 31 is connected in the vicinity of the upper end portion of the waveguide 32.
  • the lower end portion of the waveguide 32 is in contact with the upper surface of the transmission window 33.
  • the microwave generated in the magnetron 31 is introduced into the processing container 2 through the waveguide 32 and the transmission window 33.
  • the transmission window 33 is made of a dielectric material.
  • a material of the transmission window 33 for example, quartz, ceramics, or the like can be used.
  • a space between the transmission window 33 and the ceiling portion 11 is hermetically sealed by a seal member (not shown).
  • the distance (gap G) from the lower surface of the transmission window 33 to the surface of the wafer W supported by the support pins 16 is, for example, 25 mm or more from the viewpoint of suppressing microwaves from being directly emitted to the wafer W.
  • the microwave unit 30 further includes a circulator 34, a detector 35 and a tuner 36 provided in the middle of the waveguide 32, and a dummy load 37 connected to the circulator 34.
  • the circulator 34, the detector 35, and the tuner 36 are provided in this order from the upper end side of the waveguide 32.
  • the circulator 34 and the dummy load 37 constitute an isolator that separates the reflected wave from the processing container 2. That is, the circulator 34 guides the reflected wave from the processing container 2 to the dummy load 37, and the dummy load 37 converts the reflected wave guided by the circulator 34 into heat.
  • the detector 35 is for detecting a reflected wave from the processing container 2 in the waveguide 32.
  • the detector 35 is configured by, for example, an impedance monitor, specifically, a standing wave monitor that detects an electric field of a standing wave in the waveguide 32.
  • the standing wave monitor can be constituted by, for example, three pins protruding into the internal space of the waveguide 32.
  • the detector 35 may be comprised by the directional coupler which can detect a traveling wave and a reflected wave.
  • the tuner 36 has a function of matching the impedance between the magnetron 31 and the processing container 2. Impedance matching by the tuner 36 is performed based on the detection result of the reflected wave in the detector 35.
  • the tuner 36 can be constituted by a conductor plate (not shown) provided so as to be able to be taken in and out of the internal space of the waveguide 32, for example. In this case, it is possible to adjust the impedance between the magnetron 31 and the processing container 2 by controlling the amount of electric power of the reflected wave by controlling the protruding amount of the conductor plate into the internal space of the waveguide 32. it can.
  • the high voltage power supply unit 40 supplies a high voltage for generating a microwave to the magnetron 31.
  • the high-voltage power supply unit 40 includes an AC-DC conversion circuit 41 connected to a commercial power supply, a switching circuit 42 connected to the AC-DC conversion circuit 41, and operations of the switching circuit 42. It has a switching controller 43 to be controlled, a step-up transformer 44 connected to the switching circuit 42, and a rectifier circuit 45 connected to the step-up transformer 44.
  • the magnetron 31 is connected to the step-up transformer 44 via the rectifier circuit 45.
  • the AC-DC conversion circuit 41 is a circuit that rectifies alternating current (for example, three-phase 200 V alternating current) from a commercial power source and converts it into direct current having a predetermined waveform.
  • the switching circuit 42 is a circuit that performs on / off control of the direct current converted by the AC-DC conversion circuit 41. In the switching circuit 42, a phase shift type PWM (Pulse Width Modulation) control or PAM (Pulse Amplitude Modulation) control is performed by the switching controller 43 to generate a pulsed voltage waveform.
  • the step-up transformer 44 boosts the voltage waveform output from the switching circuit 42 to a predetermined magnitude.
  • the rectifier circuit 45 is a circuit that rectifies the voltage boosted by the step-up transformer 44 and supplies the rectified voltage to the magnetron 31.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of the control unit 8 shown in FIG.
  • the control unit 8 includes a process controller 81 including a CPU, and a user interface 82 and a storage unit 83 connected to the process controller 81.
  • the process controller 81 is a component related to process conditions such as temperature, pressure, gas flow rate, microwave output, and rotation speed of the wafer W (for example, the microwave introduction apparatus 3, the support
  • the control means controls the apparatus 4, the gas supply device 5 a, the exhaust device 6, the temperature measuring unit 27, and the like.
  • the user interface 82 includes a keyboard and a touch panel on which a process manager manages command input for managing the microwave heat treatment apparatus 1, a display for visualizing and displaying the operation status of the microwave heat treatment apparatus 1, and the like. is doing.
  • the storage unit 83 stores a control program (software) for realizing various processes executed by the microwave heating apparatus 1 under the control of the process controller 81, a recipe in which process condition data, and the like are recorded. ing.
  • the process controller 81 calls and executes an arbitrary control program or recipe from the storage unit 83 as necessary, such as an instruction from the user interface 82. As a result, a desired process is performed in the processing container 2 of the microwave heating apparatus 1 under the control of the process controller 81.
  • control program and recipe described above can be stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, hard disk, flexible disk, flash memory, DVD, or Blu-ray disk. Also, the above recipe can be transmitted from other devices as needed via, for example, a dedicated line and used online.
  • the dielectric plate 15 is interposed between the wafer W and the bottom portion 13 of the processing container 2 in a state of being separated from the wafer W, and changes the state of the microwave below the wafer W to the wafer W. Increase the microwave absorption.
  • the reason why the dielectric plate 15 is interposed between the wafer W and the bottom portion 13 of the processing container 2 improves the efficiency of absorption of microwaves into the wafer W is not clear, but it is reasonable to think as follows. Explanation is possible.
  • the microwaves introduced into the processing chamber 2 from the microwave introduction ports 10 generate standing waves in the space S ⁇ b> 2 between the bottom 13 of the processing chamber 2 and the wafer W. Since the dielectric plate 15 made of a dielectric material that transmits microwaves is present in the space S2, the standing wave in the space S2 can be brought close to a resonance state. Due to this resonance state, the microwave is confined in the space S2. Due to the confinement effect of the microwave, the microwave absorption efficiency of the wafer W is improved while the microwave incident on the space S2 and the reflected wave exiting the space S2 cancel each other. It is presumed that heating is promoted.
  • n represents a positive integer
  • the annealing process is performed while rotating the wafer W supported by the plurality of support pins 16 at a predetermined speed by driving the rotation driving unit 17.
  • the microwave radiation in the circumferential direction is made uniform in the plane of the wafer W.
  • the annealing can be made uniform in the circumferential direction in the plane of the wafer W by the rotation.
  • a command is input from the user interface 82 to the process controller 81 so as to perform an annealing process in the microwave heating apparatus 1.
  • the process controller 81 receives this command, and reads a recipe stored in the storage unit 83 or a computer-readable storage medium.
  • each end device for example, the microwave introduction device 3, the support device 4, the gas supply device 5a, the exhaust gas
  • a control signal is sent to the apparatus 6 or the like.
  • the gate valve GV is opened, and the wafer W is loaded into the processing container 2 through the gate valve GV and the loading / unloading port 12a by a transfer device (not shown) and mounted on the plurality of support pins 16. Placed.
  • the plurality of support pins 16 are moved up and down together with the shaft 14 and the dielectric plate 15 by driving the lift drive unit 18, and the wafer W is set to a predetermined height H.
  • the height H can be set in consideration of the wavelength ⁇ 0 , the height H 1 , the thickness T, and the height H 2 of the standing wave.
  • the rotational drive unit 17 By driving the rotational drive unit 17 at this height H, the wafer W is rotated at a predetermined speed in the horizontal direction.
  • the rotation of the wafer W may not be continuous but discontinuous.
  • the gate valve GV is closed, and if necessary, the inside of the processing container 2 is evacuated and exhausted by the exhaust device 6.
  • a processing gas having a predetermined flow rate is introduced into the processing container 2 by the gas supply device 5a.
  • the internal space of the processing container 2 is adjusted to a predetermined pressure by adjusting the exhaust amount and the gas supply amount.
  • a voltage is applied to the magnetron 31 from the high voltage power supply unit 40 to generate a microwave.
  • the microwave generated in the magnetron 31 propagates through the waveguide 32, then passes through the transmission window 33, and is introduced into the space above the rotating wafer W in the processing chamber 2.
  • microwaves are sequentially generated in the plurality of magnetrons 31, and the microwaves are alternately introduced into the processing container 2 from the respective microwave introduction ports 10. Note that a plurality of microwaves may be simultaneously generated in the plurality of magnetrons 31 and the microwaves may be simultaneously introduced into the processing container 2 from the respective microwave introduction ports 10.
  • the microwave introduced into the processing container 2 is irradiated onto the rotating wafer W, and the wafer W is rapidly heated by electromagnetic wave heating such as Joule heating, magnetic heating, and induction heating. As a result, the wafer W is annealed.
  • electromagnetic wave heating such as Joule heating, magnetic heating, and induction heating.
  • the wafer W is annealed.
  • the heating efficiency of the wafer W can be increased. it can.
  • the height H of the wafer W may be changed during the annealing process.
  • the support device 4 can reduce the bias of the microwave irradiated to the wafer W by rotating the wafer W during the annealing process, and can make the heating temperature in the wafer W surface uniform.
  • the microwave heat treatment apparatus 1 can be preferably used for the purpose of, for example, annealing for activating doping atoms implanted in the diffusion layer in a semiconductor device manufacturing process, for example.
  • the dielectric plate 15 made of a dielectric material is interposed in the space S2 with a predetermined gap between the dielectric plate 15 and the wafer W.
  • the absorption of microwaves in the wafer W plane can be increased and the heating efficiency can be improved.
  • the absorption of microwaves is made uniform in the plane of the wafer W. Therefore, according to the microwave heating apparatus and the processing method of the present embodiment, it is possible to perform the annealing process on the wafer W efficiently and with excellent uniformity in the plane of the wafer W.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a microwave heat treatment apparatus 1A according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the relationship between the support pins 16 and the dielectric plate 15A.
  • the microwave heat treatment apparatus 1A according to the present embodiment is an apparatus that performs an annealing process by irradiating a wafer W with microwaves, for example, with a plurality of continuous operations.
  • differences from the microwave heat treatment apparatus 1 of the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 7 and FIG. 8 the same as the microwave heat treatment apparatus 1 of the first embodiment will be described.
  • the components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • a microwave heat treatment apparatus 1 ⁇ / b> A of the present embodiment supports a wafer W in the processing container 2, a microwave introduction apparatus 3 that introduces microwaves into the processing container 2, and the processing container 2. 4 A of support apparatuses, the gas supply mechanism 5 which supplies gas in the processing container 2, the exhaust apparatus 6 which evacuates the inside of the processing container 2, and the control part 8 which controls each component of these microwave heat processing apparatus 1A And.
  • the support device 4A includes a tubular shaft 14 that passes through substantially the center of the bottom portion 13 of the processing container 2 and extends to the outside of the processing container 2, and a dielectric as a dielectric member provided in a substantially horizontal direction near the upper end of the shaft 14. It has a body plate 15A, a plurality of arm portions 15B attached to the shaft 14, and a plurality of support pins 16 removably attached to the arm portions 15B. Furthermore, the support device 4A supports the shaft 14, the rotary drive unit 17 that rotates the shaft 14, the vertical drive unit 18 that displaces the shaft 14 up and down, and connects the rotary drive unit 17 and the lift drive unit 18 together. And a movable connecting portion 19 to be operated.
  • the arm part 15B is provided in the same number (for example, three) as the support pins 16.
  • Each arm portion 15 ⁇ / b> B extends radially in the horizontal direction around the shaft 14.
  • the support pin 16 is mounted near the tip of each arm portion 15B.
  • both the wafer W and the dielectric plate 15A have a disk shape, and the diameter of the dielectric plate 15A is smaller than the diameter of the wafer W. Accordingly, the plurality of support pins 16 rise from the lower side of the dielectric plate 15A toward the upper side outside the dielectric plate 15A, and support the wafer W.
  • the dielectric plate 15 ⁇ / b> A is interposed between the wafer W and the bottom portion 13 below the wafer W in a state of being separated from both the wafer W and the bottom portion 13 of the processing container 2.
  • the dielectric plate 15A functions as microwave absorption promoting means for promoting microwave absorption to the wafer W by changing the state of the microwave below the wafer W.
  • the dielectric plate 15A has the same function as that of the first embodiment except that the support pins 16 that support the wafer W are not mounted.
  • the dielectric plate 15A as the microwave absorption promoting means and the arm portion 15B that supports the plurality of support pins 16 are configured by separate members.
  • the thickness T of the dielectric plate 15A, the height H 1 from the top surface of the bottom portion 13 to the back surface of the dielectric plate 15A, and the height H 2 from the top surface of the dielectric plate 15A to the back surface of the wafer W are shown.
  • the height H from the bottom 13 to the back surface of the wafer W can be set in the same manner as in the first embodiment.
  • the dielectric plate 15 ⁇ / b> A is fixed to the shaft 14 to rotate and move up and down in synchronization with the arm portion 15 ⁇ / b> B and the support pin 16, but the dielectric plate 15 ⁇ / b> A, the arm portion 15 ⁇ / b> B, You may comprise so that the support pin 16 may be rotated and raised / lowered with a separate drive mechanism.
  • the dielectric plate 15A can be an independent member rather than a constituent member of the support device 4A.
  • the dielectric plate 15A does not have to rotate and move up and down.
  • the metal thin film 50 can be formed on the dielectric plate 15A as in the first embodiment.
  • the thickness T of the dielectric plate 15 was set to 2 mm, 4 mm, or 6 mm.
  • the dielectric plate height H 1 was varied between ⁇ 5 mm and 25 mm. Note that ⁇ 5 mm means the case where the dielectric plate 15 is not provided.
  • the wafer height H was varied between 0 mm and 40 mm.
  • the material of the dielectric plate 15 was quartz, and the annealing process was performed while rotating the wafer W in the horizontal direction by the support device 4.
  • FIG. 9 is not clear because it is expressed in black and white, but shows that the power absorption efficiency to the wafer W is improved as the color becomes lighter (whiter). In the darkest part, the power absorption efficiency to the wafer W is about 70%, and in the whitest part, the power absorption efficiency to the wafer W is about 80%.
  • the power absorption efficiency to the wafer W could be increased by up to 10% compared to the case where the dielectric plate 15 was not provided. It is also understood that the power absorption efficiency to the wafer W is changed by changing the thickness T of the dielectric plate 15, the dielectric plate height H 1 , and the wafer height H within the set range. For example, under this simulation condition, when the thickness T of the dielectric plate 15 is set to 4 mm, the range of the dielectric plate height H 1 and the wafer height H that can improve the power absorption efficiency to the wafer W is wide. It became.
  • the thickness T of the dielectric plate 15 makes it easier to obtain the effect of promoting the microwave absorption efficiency to the wafer W than when the thickness T is set to 2 mm or 6 mm. It became. As described above, in this simulation test, the dielectric plate 15 is provided, and the thickness T of the dielectric plate 15, the dielectric plate height H 1 , and the wafer height H are adjusted, thereby improving the efficiency of the wafer W. It was confirmed that a good annealing process was possible.
  • the microwave heat treatment apparatus of the present invention is not limited to a case where a semiconductor wafer is used as an object to be processed.
  • a microwave heat treatment apparatus using a substrate for a solar cell panel or a substrate for a flat panel display as an object to be processed is Applicable.
  • the number of microwave units 30 (the number of magnetrons 31) and the number of microwave introduction ports 10 in the microwave heat treatment apparatus are not limited to the numbers described in the above embodiment.

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Abstract

　マイクロ波加熱処理装置１の支持装置４は、処理容器２の底部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の上端付近においてほぼ水平方向に設けられた誘電体板１５と、誘電体板１５の周縁部に着脱可能に装着された支持部材としての複数の支持ピン１６と、回転駆動部１７と、昇降駆動部１８と、を有している。誘電体板１５は、ウエハＷと離間した状態でウエハＷと処理容器２の底部１３との間に介在し、ウエハＷの下方におけるマイクロ波の状態を変化させることによってウエハＷへのマイクロ波吸収を促進する。

Description

マイクロ波加熱処理装置および処理方法
　本発明は、マイクロ波を処理容器に導入して所定の処理を行うマイクロ波加熱処理装置およびこのマイクロ波加熱処理装置を用いて被処理体を加熱処理する処理方法に関する。
　ＬＳＩデバイスやメモリデバイスの微細化が進むに伴い、トランジスタ作製工程における拡散層の深さが浅くなっている。従来、拡散層に注入されるドーピング原子の活性化は、ランプヒーターを用いるＲＴＡ（Rapid　Thermal　Annealing）と呼ばれる急速加熱処理により行われてきた。しかし、ＲＴＡ処理では、ドーピング原子の拡散が進むため、拡散層の深さが許容範囲を超えて深くなってしまい、微細設計の障害となるという問題が生じていた。拡散層の深さのコントロールが不完全であると、リーク電流の発生などデバイスの電気的特性を低下させてしまう要因となる。
　近年、半導体ウエハに対して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。
　マイクロ波を利用した加熱装置として、例えば、特許文献１（日本国特開２００１－１５６０４９号公報）では、半導体ウエハを支持する回転可能な支持台と、半導体ウエハを加熱するための電磁波照射部とを備えた有機物剥離装置が提案されている。
　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問題があった。また、半導体ウエハへのマイクロ波の吸収効率が低いため、加熱が不十分になりやすく、電力の有効利用という面でも問題があった。
　本発明は、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処理方法を提供する。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置は、上壁、底壁及び側壁を有し、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前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
　前記処理容器内で被処理体に当接してこれを支持する複数の支持部材と、
　前記支持部材によって支持された状態の被処理体と前記底壁との間に、前記被処理体に離間した状態で配置される誘電体部材と、
を備えている。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記誘電体部材は、前記底壁から離間した状態で配置されていてもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記複数の支持部材は、前記誘電体部材に装着されていてもよい。この場合、前記被処理体及び前記誘電体部材は、共に円板状をなし、前記誘電体部材の直径が、少なくとも被処理体の直径以上であってもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置は、前記複数の支持部材を水平方向に円運動させる回転機構をさらに備えていてもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置は、前記複数の支持部材が被処理体を支持する高さ位置を可変に調節する高さ位置調節機構をさらに備えていてもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置は、前記底壁から前記被処理体までの高さＨに対し、前記底壁と前記被処理体との間の空間に生成する定在波の波長λ０が、Ｈ＝ｎ×λ０／２（ここで、ｎは正の整数を意味する）の関係になるように、前記誘電体部材を設けるものであってもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置は、前記誘電体部材の表面に、厚さ１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内の金属材料の薄膜を有していてもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置において、前記処理容器の上壁は、前記マイクロ波導入装置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複数のマイクロ波導入ポートを有していてもよい。
　本発明の処理方法は、上記いずれかのマイクロ波加熱処理装置を用いて前記被処理体を加熱処理するものである。この場合、前記支持部材により支持した前記被処理体を回転させながら加熱処理をしてもよい。
　本発明のマイクロ波加熱処理装置および処理方法では、被処理体に対して均一かつ効率の良い加熱処理を行うことが可能である。
本発明の第１の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。 本発明の第１の実施の形態における支持ピンを装着した誘電体板を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における誘電体板と支持ピンと半導体ウエハとの高さ位置を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態の好ましい態様における誘電体板の表面付近の拡大断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるマイクロ波導入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１に示した処理容器の天井部の上面を示す平面図である。 図１に示した制御部の構成を示す説明図である。 本発明の第２の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。 本発明の第２の実施の形態における支持ピンと誘電体板とを示す斜視図である。 ウエハへのマイクロ波電力の吸収効率のシミュレーション結果を示すグラフである。
　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。
［第１の実施の形態］
　まず、図１を参照して、本発明の第１の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について説明する。図１は、本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。本実施の形態に係る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アニール処理を施す装置である。
　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。
＜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、上壁としての板状の天井部１１および底壁としての底部１３と、天井部１１と底部１３とを連結する角筒状の側壁部１２と、天井部１１を上下に貫通するように設けられた複数のマイクロ波導入ポート１０と、側壁部１２に設けられた搬入出口１２ａと、底部１３に設けられた排気口１３ａとを有している。なお、側壁部１２は円筒状であってもよい。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。
＜マイクロ波導入装置＞
　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。
＜支持装置＞
　支持装置４は、処理容器２の底部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の上端付近においてほぼ水平方向に設けられた誘電体部材としての誘電体板１５と、誘電体板１５の周縁部に着脱可能に装着された支持部材としての複数の支持ピン１６とを有している。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が底部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機構２０を設けることができる。
　図２は、支持ピン１６を装着した誘電体板１５を示す斜視図である。また、図３Ａは、側面から見た、誘電体板１５と、支持ピン１６と、支持ピン１６上に支持されたウエハＷの高さ位置を示す説明図である。複数（本実施の形態では３本）の支持ピン１６は、処理容器２内においてウエハＷの裏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、誘電体板１５に着脱可能に装着されている。複数の支持ピン１６および誘電体板１５は、誘電体材料によって形成されている。複数の支持ピン１６および誘電体板１５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。
　誘電体板１５は、ウエハＷの下方において、ウエハＷ及び処理容器２の底部１３の両方から離間した状態で、ウエハＷと底部１３との間に介在する。本実施の形態において、誘電体板１５は、ウエハＷを支持する支持装置４の一構成部材であるとともに、ウエハＷの下方におけるマイクロ波の状態を変化させることによってウエハＷへのマイクロ波の吸収を促進するマイクロ波吸収促進手段として機能する。誘電体板１５をマイクロ波吸収促進手段として効果的に機能させる観点から、底部１３の上面から誘電体板１５の裏面までの高さＨ１は、例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内、好ましくは５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲内とすることができる。
　支持ピン１６は、ウエハＷを誘電体板１５から所定の間隔で離間させ得る突出高さを有している。支持ピン１６の突出高さは、図３Ａに示す誘電体板１５の上面からウエハＷの裏面までの高さＨ２に等しい。この高さＨ２は、誘電体板１５をマイクロ波吸収促進手段として効果的に機能させる観点から、例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内、好ましくは５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲内とすることができる。高さＨ２は、支持ピン１６を交換することによって調節できる。なお、支持ピン１６の本数は、ウエハＷを安定して支持できれば３本に限らない。
　本実施の形態において、ウエハＷと誘電体板１５は、共に円板状をなしており、誘電体板１５の直径Ｄは、少なくともウエハＷの直径ＤＷ以上であることが好ましい。なお、誘電体板１５は、ウエハＷの下方におけるマイクロ波の状態を変化させる作用を有する限り、その形状は問わない。例えば、誘電体板１５は、開口径１ｍｍ径以下の格子状等の形状であってもよい。誘電体板１５の厚みＴは、ウエハＷへのマイクロ波吸収効率に影響を与える。誘電体板１５をマイクロ波吸収促進手段として効果的に機能させる観点から、厚みＴは、底部１３の上面から誘電体板１５の裏面までの高さＨ１、及び誘電体板１５の上面からウエハＷの裏面までの高さＨ２を考慮した上で、例えば２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内から選択することが好ましい。
　図３Ｂは、本実施の形態の好ましい態様における誘電体板１５の表面付近の断面構造を拡大して示した断面図である。図３Ｂに示すように、誘電体板１５の表面に、赤外線を反射させる作用を有する金属薄膜５０を設けてもよい。そのような金属薄膜５０としては、例えばアルミニウム等の金属による薄膜を挙げることができる。誘電体板１５を構成する誘電体材料、例えば石英は熱容量が大きいため、マイクロ波によって加熱されたウエハＷからの輻射熱を吸収し、ウエハＷの加熱効率を低下させる要因となる。そのため、赤外線を反射させる性質を持つ金属薄膜５０を誘電体板１５の表面に形成しておくことによって、ウエハＷからの輻射熱を該金属薄膜５０の表面で反射させ、ウエハＷの加熱効率を向上させることが可能になる。このような目的のため、誘電体板１５の表面に形成する金属薄膜５０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内とすることができる。金属薄膜５０の厚さが１０ｎｍ未満では、赤外線を反射させる機能が十分に発揮できず、他方、金属薄膜５０の厚さが５００ｎｍを超えると、マイクロ波が誘電体板１５を透過しにくくなるので好ましくない。
　支持装置４において、シャフト１４、誘電体板１５、回転駆動部１７及び可動連結部１９は、支持ピン１６に支持されたウエハＷを水平方向に回転運動させる回転機構を構成している。複数の支持ピン１６及び誘電体板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し、各支持ピン１６を水平方向に円運動（公転）させる。また、支持装置４において、シャフト１４、誘電体板１５、昇降駆動部１８及び可動連結部１９は、支持ピン１６に支持されたウエハＷの高さ位置を調節する高さ位置調節機構を構成している。複数の支持ピン１６及び誘電体板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。
　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。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。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。なお、ウエハＷを水平方向に回転させる回転機構及びウエハＷの高さ位置を調節する高さ位置調節機構は、それらの目的を実現できれば、他の構成であってもよい。
＜排気機構＞
　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。
＜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と、を備えている。複数の配管２３は、処理容器２の側壁部１２に接続されている。
　ガス供給装置５ａは、複数の配管２３を介して、処理ガスまたは冷却ガスとして、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、天井部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。
＜整流板＞
　マイクロ波加熱処理装置１は、更に、処理容器２内の複数の支持ピン１６の周囲において、側壁部１２との間に、枠状をした整流板２４を備えている。整流板２４は、整流板２４を上下に貫通するように設けられた複数の整流孔２４ａを有している。整流板２４は、処理容器２内においてウエハＷが配置される予定の領域の雰囲気を整流しながら排気口１３ａに向かって流すためのものである。整流板２４は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料によって形成されている。なお、整流板２４は、マイクロ波加熱処理装置１における必須の構成要素ではなく、設けなくてもよい。
＜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図示しない複数の放射温度計と、これらの放射温度計に接続された温度計測部２７とを備えている。
＜マイクロ波放射空間＞
　本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、処理容器２内において、天井部１１、側壁部１２及び整流板２４で区画される空間がマイクロ波放射空間Ｓ１を形成している。このマイクロ波放射空間Ｓ１には、天井部１１に設けられた複数のマイクロ波導入ポート１０からマイクロ波が放射される。処理容器２の天井部１１、側壁部１２及び整流板２４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、マイクロ波放射空間Ｓ１内に散乱させる。
＜マイクロ波導入装置＞
　次に、図１、図４及び図５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４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。図５は、図１に示した処理容器２の天井部１１の上面を示す平面図である。
　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。
（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に伝送する導波管３２と、マイクロ波導入ポート１０を塞ぐように天井部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。
　図５に示したように、本実施の形態では、処理容器２は、天井部１１において全体として略十字形をなすように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。各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。各マイクロ波導入ポート１０の大きさや、長辺と短辺の比は、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に対するアニール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。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。
　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、例えばアニール処理においては、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。
　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の天井部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。
　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と天井部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。透過窓３３の下面から支持ピン１６に支持されたウエハＷの表面までの距離（ギャップＧ）は、ウエハＷへマイクロ波が直接放射されることを抑制する観点から、例えば２５ｍｍ以上とすることが好ましく、２５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内で可変に調節することがより好ましい。
　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。
　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。
　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を整合する機能を有している。チューナ３６によるインピーダンス整合は、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。
（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４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。
　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をオン・オフ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。
＜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６は、図１に示した制御部８の構成を示す説明図である。図６に示した例では、制御部８は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ８１と、このプロセスコントローラ８１に接続されたユーザーインターフェース８２および記憶部８３とを備えている。
　プロセスコントローラ８１は、マイクロ波加熱処理装置１において、例えば温度、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、温度計測部２７等）を統括して制御する制御手段である。
　ユーザーインターフェース８２は、工程管理者がマイクロ波加熱処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、マイクロ波加熱処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。
　記憶部８３には、マイクロ波加熱処理装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ８１の制御によって実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記録されたレシピ等が保存されている。プロセスコントローラ８１は、ユーザーインターフェース８２からの指示等、必要に応じて、任意の制御プログラムやレシピを記憶部８３から呼び出して実行する。これにより、プロセスコントローラ８１による制御下で、マイクロ波加熱処理装置１の処理容器２内において所望の処理が行われる。
　上記の制御プログラムおよびレシピは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用することができる。また、上記のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用することも可能である。
＜作用＞
　次に、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１の作用効果について説明する。上記のとおり、誘電体板１５は、ウエハＷと離間した状態でウエハＷと処理容器２の底部１３との間に介在し、ウエハＷの下方におけるマイクロ波の状態を変化させることによってウエハＷへのマイクロ波吸収を増大させる。ウエハＷと処理容器２の底部１３との間に誘電体板１５を介在させることによって、ウエハＷへのマイクロ波の吸収効率が向上する理由は明らかではないが、以下のように考えれば合理的説明が可能である。各マイクロ波導入ポート１０から処理容器２内に導入されたマイクロ波は、処理容器２の底部１３とウエハＷとの間の空間Ｓ２に定在波を生成させる。この空間Ｓ２に、マイクロ波を透過させる誘電体材料からなる誘電体板１５が存在することによって、空間Ｓ２における定在波を共振状態に近づけることができる。この共振状態によって、マイクロ波が空間Ｓ２内に閉じ込められる。このようなマイクロ波の閉じ込め効果によって、空間Ｓ２に入射するマイクロ波と、空間Ｓ２から出ていく反射波とが打消し合いながら、ウエハＷへのマイクロ波の吸収効率が向上し、ウエハＷの加熱が促進されるものと推測される。従って、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１では、ウエハＷへのマイクロ波の吸収効率を高くするために、処理容器２の底部１３からウエハＷの裏面までの高さＨ（Ｈ＝Ｈ１＋Ｔ＋Ｈ２である）と、空間Ｓ２に生成する定在波の波長λ０（管内波長λｇにほぼ等しい）との関係が、Ｈ＝ｎ×λ０／２（ここで、ｎは正の整数を意味する）の関係になるように誘電体板１５を設けることが好ましい。具体的には、Ｈ＝ｎ×λ０／２となるように、上記高さＨ１、厚みＴ及び高さＨ２を設定することが好ましい。
　また、本実施の形態では、回転駆動部１７を駆動させることによって、複数の支持ピン１６に支持されたウエハＷを水平方向に所定の速度で回転させながらアニール処理を行う。これによって、ウエハＷの面内において、周方向でのマイクロ波の放射が均一化される。従って、回転によって、ウエハＷの面内での周方向におけるアニール処理の均一化が実現できる。
［処理手順］
　次に、マイクロ波加熱処理装置１においてウエハＷに対してアニール処理を施す際の処理の手順について説明する。まず、例えばユーザーインターフェース８２から、マイクロ波加熱処理装置１においてアニール処理を行うように、プロセスコントローラ８１に指令が入力される。次に、プロセスコントローラ８１は、この指令を受けて、記憶部８３またはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体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アニール処理が実行されるように、プロセスコントローラ８１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。
　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、複数の支持ピン１６の上に載置される。複数の支持ピン１６は、昇降駆動部１８を駆動させることによって、シャフト１４、誘電体板１５とともに、上下方向に昇降し、ウエハＷが所定の高さＨにセットされる。この高さＨは、上記定在波の波長λ０、高さＨ１、厚みＴ及び高さＨ２を考慮して設定することができる。この高さＨで、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。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。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。次に、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。
　次に、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内において回転するウエハＷの上方の空間に導入される。本実施の形態では、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。
　処理容器２に導入されたマイクロ波は、回転するウエハ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に対してアニール処理が施される。ここで、ウエハＷの高さＨを、上記定在波の波長λ０、高さＨ１、厚みＴ及び高さＨ２を考慮して設定することによって、ウエハＷの加熱効率を高めることができる。なお、ウエハＷの高さＨをアニール処理の間に変化させてもよい。このように、支持装置４によって、アニール処理の間にウエハＷを回転させることによってウエハＷに照射される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することができる。
　プロセスコントローラ８１からマイクロ波加熱処理装置１の各エンドデバイスにアニール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、処理ガスおよび冷却ガスの供給が停止されて、ウエハＷに対するアニール処理が終了する。次に、ゲートバルブＧＶが開状態にされて、支持ピン１６上のウエハ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。
　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アニール処理などの目的で好ましく利用できる。
　以上のように、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置および処理方法では、誘電体材料からなる誘電体板１５を、ウエハＷとの間に所定の間隔を開けて空間Ｓ２に介在させることによって、ウエハＷ面内でのマイクロ波の吸収を高め、加熱効率を改善することができる。また、ウエハＷを水平方向に所定の速度で回転させながらアニール処理を行うことによって、ウエハＷの面内において、マイクロ波の吸収が均一化される。従って、本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置および処理方法によれば、ウエハＷに対して効率良く、かつ、ウエハＷの面内において優れた均一性でアニール処理を行うことが可能である。
［第２の実施の形態］
　次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置について説明する。図７は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ａの概略の構成を示す断面図である。図８は、支持ピン１６と誘電体板１５Ａとの関係を示す斜視図である。本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置１Ａは、連続する複数の動作を伴って、例えばウエハＷに対して、マイクロ波を照射してアニール処理を施す装置である。以下の説明では、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１との相違点を中心に説明し、図７及び図８において、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ａは、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内においてウエハＷを支持する支持装置４Ａ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１Ａの各構成部を制御する制御部８とを備えている。
　支持装置４Ａは、処理容器２の底部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の上端付近においてほぼ水平方向に設けられた誘電体部材としての誘電体板１５Ａと、シャフト１４に取付けられた複数のアーム部１５Ｂと、各アーム部１５Ｂに着脱可能に装着された複数の支持ピン１６とを有している。さらに、支持装置４Ａ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。アーム部１５Ｂは、支持ピン１６と同数（例えば３本）設けられている。各アーム部１５Ｂは、シャフト１４を中心に水平方向に放射状に延びている。支持ピン１６は、各アーム部１５Ｂの先端付近に装着されている。本実施の形態では、ウエハＷと誘電体板１５Ａが共に円板状をなしており、誘電体板１５Ａの直径は、ウエハＷの直径よりも小さい。従って、複数の支持ピン１６は、誘電体板１５Ａの外側において誘電体板１５Ａの下方から上方へ向けて立上がり、ウエハＷを支持する。
　誘電体板１５Ａは、ウエハＷの下方において、ウエハＷ及び処理容器２の底部１３の両方から離間した状態で、ウエハＷと底部１３との間に介在する。誘電体板１５Ａは、ウエハＷの下方におけるマイクロ波の状態を変化させることによってウエハＷへのマイクロ波吸収を促進するマイクロ波吸収促進手段として機能する。誘電体板１５Ａは、ウエハＷを支持する支持ピン１６を装着していない点を除き、第１の実施の形態と同様の機能を有している。このように、本実施の形態では、マイクロ波吸収促進手段としての誘電体板１５Ａと、複数の支持ピン１６を支持するアーム部１５Ｂと、を別個の部材によって構成している。なお、本実施の形態における誘電体板１５Ａの厚みＴ、底部１３の上面から誘電体板１５Ａの裏面までの高さＨ１、誘電体板１５Ａの上面からウエハＷの裏面までの高さＨ２、及び、底部１３からウエハＷの裏面までの高さＨは、第１の実施の形態と同様に設定することができる。
　本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１Ａにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置１と同様であるので説明を省略する。なお、図７では、誘電体板１５Ａをシャフト１４に固定することによって、アーム部１５Ｂ及び支持ピン１６と同期して回転及び昇降するように構成したが、誘電体板１５Ａと、アーム部１５Ｂ及び支持ピン１６を別々の駆動機構によって回転及び昇降させるように構成してもよい。この場合、誘電体板１５Ａは、支持装置４Ａの一構成部材ではなく、独立した部材とすることができる。また、本実施の形態では、誘電体板１５Ａは回転及び昇降しなくてもよい。なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、誘電体板１５Ａに金属薄膜５０を形成することができる。
［シミュレーション試験］
　次に、図９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の結果について説明する。第１の実施の形態（図１～図６）と同様の構成のマイクロ波加熱処理装置１において、誘電体板１５の厚みＴ、底部１３から誘電体板１５の裏面までの高さＨ１（以下、「誘電体板高さＨ１」と記すことがある）、及び底部１３からウエハＷの裏面までの高さＨ（図３ＡのＴ＋Ｈ１＋Ｈ２；以下、「ウエハ高さＨ」と記すことがある）を変化させた場合のウエハＷのマイクロ波電力の吸収効率をシミュレーションした。誘電体板１５の厚みＴは、２ｍｍ、４ｍｍ又は６ｍｍに設定した。誘電体板高さＨ１は、－５ｍｍ～２５ｍｍまでの間で変化させた。なお、－５ｍｍは、誘電体板１５を設けない場合を意味する。ウエハ高さＨは、０ｍｍ～４０ｍｍまでの間で変化させた。他のシミュレーション条件として、誘電体板１５の材質は石英とし、支持装置４によってウエハＷを水平方向に回転させながらアニール処理を行う設定にした。
　シミュレーション試験の結果を図９に示した。図９（ａ）は、誘電体板１５の厚みＴ＝２ｍｍ、同図（ｂ）はＴ＝４ｍｍ、同図（ｃ）はＴ＝６ｍｍの結果である。図９は、白黒で表現しているため明瞭ではないが、色が薄く（白く）なるに従い、ウエハＷへの電力吸収効率が向上していることを示している。最も色の濃い部分は、ウエハＷへの電力吸収効率が７０％程度であり、最も白い部分は、ウエハＷへの電力吸収効率が８０％程度である。
　図９から、ウエハＷの下方に誘電体板１５を設けることにより、誘電体板１５を設けない場合に比べ、ウエハＷへの電力吸収効率を最大で１０％増大させることができた。また、誘電体板１５の厚みＴ、誘電体板高さＨ１、及びウエハ高さＨを上記設定範囲内で変化させることによって、ウエハＷへの電力吸収効率が変化することも理解される。例えば、このシミュレーション条件では、誘電体板１５の厚みＴを４ｍｍに設定した場合に、ウエハＷへの電力吸収効率を向上させ得る誘電体板高さＨ１及びウエハ高さＨの範囲が広い結果となった。従って、誘電体板１５の厚みＴを４ｍｍに設定することで、厚みＴを２ｍｍ又は６ｍｍに設定した場合に比べ、ウエハＷへのマイクロ波の吸収効率を促進する効果が得られやすいことが明らかとなった。このように、本シミュレーション試験では、誘電体板１５を設け、誘電体板１５の厚みＴ、誘電体板高さＨ１、及びウエハ高さＨを調節することによって、ウエハＷに対して効率の良いアニール処理が可能になることが確認できた。
　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、本発明のマイクロ波加熱処理装置は、半導体ウエハを被処理体とする場合に限らず、例えば太陽電池パネルの基板やフラットパネルディスプレイ用基板を被処理体とするマイクロ波加熱処理装置にも適用できる。
　また、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。
　本国際出願は、２０１２年７月２５日に出願された日本国特許出願２０１２－１６４５４２号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容をここに援用する。
 

Claims (11)

  1. 　上壁、底壁及び側壁を有し、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前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
    　前記処理容器内で前記被処理体に当接してこれを支持する複数の支持部材と、
    　前記支持部材によって支持された状態の前記被処理体と前記底壁との間に、前記被処理体に離間した状態で配置される誘電体部材と、
    を備えたマイクロ波加熱処理装置。
  2. 　前記誘電体部材は、前記底壁から離間した状態で配置されている請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  3. 　前記複数の支持部材は、前記誘電体部材に装着されている請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  4. 　前記被処理体及び前記誘電体部材は、共に円板状をなし、前記誘電体部材の直径が、少なくとも前記被処理体の直径以上である請求項３に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  5. 　前記複数の支持部材を水平方向に円運動させる回転機構をさらに備えた請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  6. 　前記複数の支持部材が前記被処理体を支持する高さ位置を可変に調節する高さ位置調節機構をさらに備えた請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  7. 　前記底壁から前記被処理体までの高さＨに対し、前記底壁と前記被処理体との間の空間に生成する定在波の波長λ０が、Ｈ＝ｎ×λ０／２（ここで、ｎは正の整数を意味する）の関係になるように、前記誘電体部材を設ける請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  8. 　前記誘電体部材の表面に、厚さ１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内の金属材料の薄膜を有している請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  9. 　前記処理容器の前記上壁は、前記マイクロ波導入装置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複数のマイクロ波導入ポートを有している請求項１に記載のマイクロ波加熱処理装置。
  10. 　上壁、底壁及び側壁を有し、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前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
    　前記処理容器内で前記被処理体に当接してこれを支持する複数の支持部材と、
    　前記支持部材によって支持された状態の前記被処理体と前記底壁との間に、前記被処理体に離間した状態で配置される誘電体部材と、
    を備えたマイクロ波加熱処理装置を用いて前記被処理体を加熱処理する処理方法。
  11. 　前記支持部材により支持した前記被処理体を回転させながら加熱処理する請求項１０に記載の処理方法。
     
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