WO2018163386A1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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佐々木　伸也
志有 廣地
典明 道田
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Kokusai Electric Corp
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Kokusai Electric Corp
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    • H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a program.
  • a substrate in a processing chamber is heated using a heating device to change a composition or a crystal structure in a thin film formed on the surface of the substrate.
  • a modification process typified by an annealing process for repairing crystal defects or the like in the formed thin film.
  • miniaturization and high integration have been remarkable in semiconductor devices, and accordingly, a modification process to a high-density substrate on which a pattern having a high aspect ratio is formed is required.
  • a heat treatment method using microwaves has been studied.
  • the substrate In conventional heat treatment using microwaves, the substrate cannot be heated uniformly, and the target film may not be uniformly processed.
  • An object of the present invention is to provide a technique that enables uniform substrate processing.
  • a heating apparatus having a processing chamber for processing a substrate, a plurality of microwave supply sources for supplying microwaves for heating the substrate in the processing chamber, and the plurality of microwave supplies
  • the plurality of microwave supply sources are controlled so that the periods during which the plurality of microwave supply sources are turned off are different while the microwave input power supplied to the substrate from each of the sources is constant.
  • a technology is provided that includes a control unit configured.
  • a technique capable of performing uniform substrate processing can be provided.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the single wafer processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment in this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-sectional view. It is a figure which shows the temperature measuring method of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment in this invention, and is a figure at the time of measuring the temperature of a heat insulation board. It is a figure which shows the temperature measuring method of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment in this invention, and is a figure at the time of measuring the temperature of a board
  • FIG. 1 it is a figure which shows the structural example of the electromagnetic wave supply part at the time of providing six electromagnetic wave introduction ports in a case.
  • FIG. 4 is a top view of the case of FIG. 3. It is a side view of the case of FIG. It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus used suitably by this invention. It is a figure which shows the flow of the substrate processing in this invention. It is a figure which shows an example of the microwave irradiation method in Example 1 of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment in this invention, and the temperature transition of a board
  • FIG. 1 It is a figure which shows the Hall mobility of the process sample 1 used for one Embodiment in this invention. It is a figure which shows the cross-sectional density
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the vertical batch type processing furnace of the substrate processing apparatus used suitably by other embodiment in this invention, and is a figure which shows a processing furnace part with a longitudinal cross-sectional view. It is a figure which shows the processing furnace part in the modification 1 of the substrate processing apparatus used suitably by other embodiment in this invention with a longitudinal cross-sectional view. It is sectional drawing of the substrate holder in the modification 2 of the substrate processing apparatus used suitably by other embodiment in this invention.
  • the substrate processing apparatus 100 is configured as a single wafer heat treatment apparatus that performs various heat treatments on a wafer.
  • the substrate processing apparatus 100 will be described as an apparatus that performs an annealing process (modification process) using an electromagnetic wave, which will be described later. (Processing room) As shown in FIG.
  • a substrate processing apparatus 100 includes a case 102 as a cavity (upper container) made of a material that reflects electromagnetic waves such as metal, and a case 102 that is accommodated in the case 102 and is vertically It has a cylindrical reaction tube 103 whose upper and lower ends are open.
  • the reaction tube 103 is made of a material that transmits electromagnetic waves, such as quartz.
  • a cap flange (blocking plate) 104 made of a metal material is brought into contact with the upper end of the reaction tube 103 via an O-ring 220 as a sealing member (seal member) to close the upper end of the reaction tube 103.
  • a processing vessel for processing a substrate such as a silicon wafer is mainly constituted by the case 102, the reaction tube 103, and the cap flange 104.
  • the inner space of the reaction tube 103 is constituted as a processing chamber 201.
  • the processing vessel may be configured by the case 102 and the cap flange 104 without providing the reaction tube 103. In that case, the internal space of the case 102 becomes the processing chamber 201.
  • the processing vessel may be configured by the case 102 and the reaction tube 103 or the case 102 using the case 102 whose ceiling is closed without providing the cap flange 104.
  • a mounting table 210 is provided below the reaction tube 103, and a boat 217 as a substrate holder for holding a wafer 200 as a substrate is mounted on the upper surface of the mounting table 210.
  • the boat 217 holds a wafer 200 to be processed and quartz plates 101 a and 101 b as heat insulating plates placed vertically above and below the wafer 200 so as to sandwich the wafer 200 at a predetermined interval.
  • quartz plates 101a and 101b for example, a silicon plate (Si plate) or a silicon carbide plate (SiC plate) is formed of a material such as a dielectric that absorbs electromagnetic waves and heats itself.
  • a component having a function as a susceptor (also referred to as a radiation plate or a soaking plate) (not shown) that indirectly heats the plate may be placed.
  • the susceptor may be configured to be placed outside the wafer 200 and inside the quartz plate 101a and the quartz plate 101b. That is, the wafer 200 is sandwiched between susceptors, and the susceptor is sandwiched between quartz plates 101a and 101b (so as to be disposed between the wafer 200 and the quartz plate 101a, and between the wafer 200 and the quartz plate 101b). It may be configured. With this configuration, the wafer 200 can be more efficiently and uniformly heated.
  • the quartz plates 101a and 101b are the same components, and hereinafter, when there is no need to distinguish between them, the quartz plates 101a and 101b will be referred to as the quartz plate 101.
  • a protrusion (not shown) that protrudes in the radial direction of the mounting table 210 is provided on the bottom surface side of the mounting table 210.
  • the protruding portion approaches or contacts a squeezing plate 204 provided between the processing chamber 201 and the transfer space 203 described later, the atmosphere in the processing chamber 201 moves into the transfer space 203 or the transfer space 203. The atmosphere inside is prevented from moving into the processing chamber 201.
  • the case 102 as the upper container has, for example, a circular cross section and is configured as a flat hermetic container.
  • the transport container 202 as a lower container is made of, for example, a metal material such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS), or quartz.
  • a transfer area 203 for transferring a wafer 200 such as a silicon wafer is formed below the processing container.
  • a space surrounded by the case 102 or a space surrounded by the reaction tube 103 and above the partition plate 204 is referred to as a processing chamber 201 or a reaction area 201 serving as a processing space, and is referred to as a transfer container 202.
  • the space below the partition plate may be referred to as a transport area 203 as a transport space.
  • processing chamber 201 and the transfer area 203 are not limited to be configured to be adjacent to each other in the vertical direction as in the present embodiment, but may be configured to be adjacent to each other in the horizontal direction, or may not be provided with the transfer area 203. It is good also as a structure which has only.
  • a substrate loading / unloading port 206 adjacent to the gate valve 205 is provided on the side surface of the transfer container 202, and the wafer 200 moves between a substrate transfer chamber (not shown) via the substrate loading / unloading port 206.
  • An electromagnetic wave supply unit as a heating device which will be described in detail later, is installed on the side surface of the case 102.
  • An electromagnetic wave such as a microwave supplied from the electromagnetic wave supply unit is introduced into the processing chamber 201 to heat the wafer 200 and the like. Then, the wafer 200 is processed.
  • the mounting table 210 is supported by a shaft 255 as a rotating shaft.
  • the shaft 255 passes through the bottom of the transport container 202 and is connected to a drive mechanism 267 that rotates and moves up and down outside the transport container 202.
  • a drive mechanism 267 that rotates and moves up and down outside the transport container 202.
  • the periphery of the lower end portion of the shaft 255 is covered with a bellows 212, and the inside of the processing chamber 201 and the transfer area 203 is kept airtight.
  • the mounting table 210 When the wafer 200 is transferred, the mounting table 210 is lowered so that the upper surface of the mounting table is positioned at the substrate loading / unloading port 206 (wafer transfer position), and when the wafer 200 is processed, the wafer 200 is processed as shown in FIG. It moves up to the processing position (wafer processing position) in the chamber 201.
  • a mechanism for raising and lowering the mounting table is provided. You may make it provide only the mechanism which rotates a mounting base, without providing.
  • An exhaust unit that exhausts the atmosphere of the processing chamber 201 is provided below the processing chamber 201 and on the outer peripheral side of the mounting table 210. As shown in FIG. 1, an exhaust port 221 is provided in the exhaust part. An exhaust pipe 231 is connected to the exhaust port 221, and a pressure regulator 244 such as an APC valve that controls the valve opening degree according to the pressure in the processing chamber 201 and a vacuum pump 246 are connected in series to the exhaust pipe 231. It is connected to the.
  • a pressure regulator 244 such as an APC valve that controls the valve opening degree according to the pressure in the processing chamber 201 and a vacuum pump 246 are connected in series to the exhaust pipe 231. It is connected to the.
  • the pressure regulator 244 is not limited to an APC valve as long as it can receive pressure information in the processing chamber 201 (a feedback signal from a pressure sensor 245 described later) and adjust the exhaust amount.
  • the on-off valve and the pressure regulating valve may be used in combination.
  • the exhaust port 221, the exhaust pipe 231, and the pressure regulator 244 mainly constitute an exhaust part (also referred to as an exhaust system or an exhaust line).
  • an exhaust port may be provided so as to surround the mounting table 210 so that the gas can be exhausted from the entire circumference of the wafer 200.
  • the cap flange 104 is provided with a gas supply pipe 232 for supplying a processing gas for processing various substrates such as an inert gas, a raw material gas, and a reactive gas into the processing chamber 201.
  • a mass flow controller (MFC) 241 that is a flow rate controller (flow rate control unit) and a valve 243 that is an on-off valve are provided in order from the upstream side.
  • MFC mass flow controller
  • N 2 nitrogen
  • a gas provided with an MFC as a flow controller and a valve as an on-off valve in order from the upstream direction downstream from the valve 243 of the gas supply pipe 232 A plurality of types of gases can be supplied by using a configuration in which a supply pipe is connected.
  • a gas supply pipe provided with an MFC and a valve may be installed for each gas type.
  • a gas supply system (gas supply unit) is mainly configured by the gas supply pipe 232, the MFC 241, and the valve 243.
  • an inert gas flows through the gas supply system, it is also referred to as an inert gas supply system.
  • the inert gas for example, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used in addition to N 2 gas.
  • the cap flange 104 is provided with a temperature sensor 263 as a non-contact type temperature measuring device. By adjusting the output of a microwave oscillator 655, which will be described later, based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the substrate is heated, and the substrate temperature has a desired temperature distribution.
  • the temperature sensor 263 is configured by a radiation thermometer such as an IR (Infrared Radiation) sensor.
  • the temperature sensor 263 is installed so as to measure the surface temperature of the quartz plate 101 a or the surface temperature of the wafer 200.
  • the susceptor as the heating element described above When the susceptor as the heating element described above is provided, the surface temperature of the susceptor may be measured.
  • the wafer temperature converted by the temperature conversion data described later, that is, the estimated wafer temperature, and the temperature sensor 263 are used. A case where the temperature obtained by directly measuring the temperature of the wafer 200 is meant and a case where both are meant will be described.
  • FIGS. 2A and 2B an example of a configuration in the case where the surface temperature of the quartz plate 101a and the wafer 200 is measured using the temperature sensor 263 is shown.
  • a measurement hole 217b as a temperature measurement window is provided at a position facing the temperature sensor 263 of the boat top plate 217a so that the ceiling portion (top plate) 217a of the boat 217 does not interfere with temperature measurement.
  • the surface temperature of the quartz plate 101a is measured.
  • the measurement hole 217 b of the boat 217 and the measurement hole 105 as a measurement window are provided in the quartz plate 101 a to measure the surface temperature of the wafer 200.
  • the temperature measurement of the quartz plate 101 and the wafer 200 is performed at a preparatory stage before the substrate processing process is performed, and the transition of the temperature change between the quartz plate 101 and the wafer 200 in the substrate processing process is acquired in advance. Is preferred.
  • the temperature conversion data indicating the correlation between the temperature of the quartz plate 101 and the wafer 200 is stored in the storage device 121 c or the external storage device 123 by acquiring the transition of the temperature change between the quartz plate 101 and the wafer 200.
  • the temperature of the wafer 200 can be estimated by measuring only the temperature of the quartz plate 101, and based on the estimated temperature of the wafer 200.
  • the output of the microwave oscillator 655, that is, the heating device is controlled.
  • the means for measuring the temperature of the substrate is not limited to the radiation thermometer described above, and the temperature may be measured using a thermocouple, or the thermocouple and the non-contact thermometer are used in combination. May be.
  • a thermocouple it is necessary to place the thermocouple near the wafer 200 and perform temperature measurement. That is, since it is necessary to arrange a thermocouple in the processing chamber 201, the thermocouple itself is heated by a microwave supplied from a microwave oscillator to be described later, so that the temperature cannot be measured accurately. Therefore, it is preferable to use a non-contact type thermometer as the temperature sensor 263.
  • the temperature sensor 263 is not limited to being provided on the cap flange 104 but may be provided on the mounting table 210.
  • the temperature sensor 263 is not only directly installed on the cap flange 104 or the mounting table 210 but also indirectly measured by reflecting the radiated light from the measurement window provided on the cap flange 104 or the mounting table 210 with a mirror or the like. It may be configured to.
  • the number of temperature sensors 263 is not limited to one, and a plurality of temperature sensors may be installed. (Electromagnetic wave supply unit) In FIG. 3, the illustration of the microwave oscillator is omitted to avoid the complexity of the drawing.
  • FIG. 3 a structure having six electromagnetic wave supply units will be described as an example.
  • the electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-4, the waveguides 654-1 and 654-4, and the microwave oscillators 655-1 and 655-4 that can be confirmed from the side surface are exemplarily shown. It is shown.
  • first introduction port 653-1 As shown in FIGS. 1 to 5, there are six electromagnetic wave introduction ports (first introduction port 653-1, second introduction port 653-2, third introduction port 653-3, fourth, An introduction port 653-4, a fifth introduction port 653-5, and a sixth introduction port 653-6) are provided.
  • Each of the first introduction port 653-1 to the sixth introduction port 653-6 has six waveguides for supplying electromagnetic waves into the processing chamber 201 (first waveguide 654-1, second waveguide). 654-2, the third waveguide 654-3, the fourth waveguide 654-4, the fifth waveguide 654-5, and the sixth waveguide 654-6) are connected to each other.
  • microwave oscillators serving as heating sources for supplying electromagnetic waves into the processing chamber 201 and heating the other ends of the first waveguide 654-1 to the sixth waveguide 654-6, respectively.
  • Oscillator 655-1, second microwave oscillator 655-2, third microwave oscillator 655-3, fourth microwave oscillator 655-4, fifth microwave oscillator 655-5, sixth microwave oscillator 655-6) Is connected.
  • the microwave oscillator may be referred to as an electromagnetic wave source (microwave source).
  • the fourth microwave oscillator is connected to the other end of each of the fourth waveguide 654-4 and the fifth waveguide 654-5. 655-4 and a fifth microwave oscillator 655-5 are connected.
  • the wafer 200 is, in this example, a substantially central portion of the case 102, that is, between the electromagnetic wave introduction ports 653-3 and 653-6 in the side view of FIG. Further, it is arranged at a substantially central portion of the case 102 in the top view of FIG. Thereby, the microwaves supplied from the six electromagnetic wave introduction ports can be irradiated almost evenly on the upper surface, the lower surface, or the entire surface of the wafer 200.
  • FIG. 3 shows an example of an electromagnetic wave supply unit provided with six electromagnetic wave introduction ports, but four electromagnetic wave introduction ports may be used.
  • the electromagnetic wave introduction ports 653-2 and 653-5, the associated waveguides 654-2 and 654-5, and the microwave oscillators 655-2 and 655-5 are deleted.
  • the electromagnetic wave supply unit includes four electromagnetic wave introduction ports 654-1, 654-3, 654-4, 654-6, four waveguides 654-1, 654-3, 654-4, 654-6, and four micro waves. It comprises wave oscillators 655-1, 655-3, 655-4, and 655-6.
  • the distances of the four electromagnetic wave introduction ports 654-1, 654-3, 654-4, and 654-6 with respect to the wafer 200 in the case 102 or the processing chamber 201 are substantially equalized. Microwaves from the respective electromagnetic wave introduction ports can be applied to the wafer 200 almost evenly.
  • the microwave oscillators 655-1 to 655-6 supply electromagnetic waves such as microwaves to the waveguides 654-1 to 654-6, respectively, and are introduced through the waveguides 654-1 to 654-6. Electromagnetic waves are supplied into the processing chamber 201 from the ports 653-1 to 653-6. For each of the microwave oscillators 655-1 to 655-6, a magnetron, a klystron or the like is used.
  • the electromagnetic wave introduction ports 653-1 to 653-6, the waveguides 654-1 to 654-6, and the microwave oscillators 655-1 to 655-6 are not particularly required to be described separately.
  • the electromagnetic wave introduction port 653, the waveguide 654, and the microwave oscillator 655 will be described.
  • the frequency of the electromagnetic wave generated by the microwave oscillator 655 is preferably controlled to be in the frequency range of 13.56 MHz to 24.125 GHz. More preferably, the frequency is preferably controlled to be 2.45 GHz or 5.8 GHz.
  • the frequencies of the microwave oscillators 655-1 to 655-6 may be the same frequency, or may be installed at different frequencies.
  • microwave oscillators 655 are described so as to be arranged on the side surface of the case 102.
  • the present invention is not limited to this, and one microwave oscillator 655 is provided in Examples 1 and 2 described later. It is only necessary to be provided as described above, and it is only necessary that three or more are provided in Example 3 and Example 4 described later. Further, although the microwave oscillator 655 is provided on one side surface of the case 102, the microwave oscillator 655 may be provided on different side surfaces such as the opposite side surfaces of the case 102.
  • an electromagnetic wave supply unit (electromagnetic wave supply apparatus, microwave) as a heating apparatus is constituted by the microwave oscillators 655-1 to 655-6, the waveguides 654-1 to 654-6 and the electromagnetic wave introduction ports 653-1 to 653-6.
  • a supply unit also referred to as a microwave supply device).
  • a controller 121 (to be described later) is connected to each of the microwave oscillators 655-1 to 655-6.
  • a temperature sensor 263 for measuring the temperature of the quartz plate 101 a or 101 b accommodated in the processing chamber 201 or the wafer 200 is connected to the controller 121.
  • the temperature sensor 263 measures the temperature of the quartz plate 101 or the wafer 200 by the method described above, and transmits the temperature to the controller 121.
  • the controller 121 controls the output of the microwave oscillators 655-1 to 655-6. Control heating.
  • the heating control method by the heating device includes a method of controlling the heating of the wafer 200 by controlling a voltage input to the microwave oscillator 655, and a time for turning on the power of the microwave oscillator 655.
  • a method of controlling the heating of the wafer 200 by changing the ratio of time to turn off (OFF) can be used.
  • the microwave oscillators 655-1 to 655-6 are controlled by the same control signal transmitted from the controller 121.
  • the present invention is not limited to this, and the microwave oscillators 655-1 to 655-6 are individually controlled by transmitting individual control signals from the controller 121 to the microwave oscillators 655-1 to 655-6, respectively. May be.
  • the controller 121 which is a control unit (control device, control means), includes a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d. It is configured as a computer.
  • the RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e.
  • an input / output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 121.
  • the storage device 121c includes, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), and the like.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe describing the annealing (modification) processing procedure and conditions, and the like are stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of the controller 121 that allows the controller 121 to execute each procedure in the substrate processing process described later and obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to simply as a program.
  • the process recipe is also simply called a recipe.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily stored.
  • the I / O port 121d is connected to the above-described MFC 241, valve 243, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, temperature sensor 263, drive mechanism 267, microwave oscillator 655, and the like.
  • the CPU 121a is configured to read out and execute a control program from the storage device 121c and to read a recipe from the storage device 121c in response to an operation command input from the input / output device 122 or the like.
  • the CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFC 241, the opening / closing operation of the valve 243, the pressure adjusting operation by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245, the start and stop of the vacuum pump 246, and the temperature in accordance with the contents of the read recipe.
  • the output adjustment operation of the microwave oscillator 655 based on the sensor 263, the rotation and rotation speed adjustment operation of the mounting table 210 (or the boat 217) by the drive mechanism 267, the raising / lowering operation, and the like are controlled.
  • the output adjustment operation of the microwave oscillator 655 based on the temperature sensor 263 includes the output adjustment operation of the microwave oscillator 655 described with reference to FIGS. 9, 10, and 11.
  • the controller 121 installs the above-described program stored in an external storage device (for example, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory) 123 in a computer.
  • an external storage device for example, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media.
  • the program stored in the computer-readable recording medium includes a description relating to the control of the output adjustment operation of the microwave oscillator 655 described with reference to FIG. 9, FIG. 10, and FIG. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium.
  • the term “recording medium” may include only the storage device 121c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both of them.
  • the program may be provided to the computer using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.
  • wafer when used in the present specification, it may mean the wafer itself or a laminate of the wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof.
  • wafer surface when used in this specification, it may mean the surface of the wafer itself, or may mean the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer.
  • the phrase “form a predetermined layer on the wafer” means that the predetermined layer is directly formed on the surface of the wafer itself, a layer formed on the wafer, etc. It may mean that a predetermined layer is formed on the substrate.
  • substrate is also synonymous with the term “wafer”.
  • the valve opening of the pressure regulator 244 is feedback-controlled based on the pressure information detected by the pressure sensor 245 so that the inside of the processing chamber 201 is set to a predetermined pressure.
  • the electromagnetic wave supply unit may be controlled as preliminary heating so as to perform heating to a predetermined temperature (S402).
  • S402 a predetermined temperature
  • the temperature is raised to a predetermined substrate processing temperature by the electromagnetic wave supply unit, it is preferable to raise the temperature with an output smaller than the output of the reforming step described later so that the wafer 200 is not deformed or damaged.
  • inert gas supply step (S403) When the pressure and temperature in the processing chamber 201 are controlled to predetermined values in the furnace pressure / temperature adjustment step S402, the drive mechanism 267 rotates the shaft 255 and rotates the wafer 200 via the boat 217 on the mounting table 210. Let At this time, an inert gas such as nitrogen gas is supplied through the gas supply pipe 232 (S403).
  • the pressure in the processing chamber 201 is a predetermined value in the range of 10 Pa to 102000 Pa, and is adjusted to be, for example, 101300 Pa to 101650 Pa.
  • the shaft may be rotated during the substrate loading step S401, that is, after the loading of the wafer 200 into the processing chamber 201 is completed.
  • this process may be implemented simultaneously with furnace pressure and temperature adjustment process S402 as a furnace pressure adjustment method.
  • Modification step (S404) When the inside of the processing chamber 201 is maintained at a predetermined pressure, the microwave oscillator 655 supplies the microwave into the processing chamber 201 through the above-described units. By supplying microwaves into the processing chamber 201, the wafer 200 is heated to a temperature of 100 ° C.
  • the substrate processing is performed at a temperature at which the wafer 200 efficiently absorbs microwaves, and the speed of the modification processing can be improved.
  • the temperature of the wafer 200 is processed at a temperature lower than 100 ° C. or a temperature higher than 1000 ° C., the surface of the wafer 200 is altered and it becomes difficult to absorb microwaves. In this case, it becomes difficult to heat the wafer 200. For this reason, it is desired to perform substrate processing in the above-described temperature range. In order to maintain such a substrate processing temperature zone, it is preferable to perform a cooling process during the reforming process (annealing process).
  • a standing wave is generated in the processing chamber 201, and the wafer 200 (when the susceptor is placed, the susceptor is also the same as the wafer 200), A heated concentration region (hot spot) that is locally heated and a region that is not heated (non-heated region) other than that are generated, and a wafer 200 (when the susceptor is mounted, the susceptor is the same as the wafer 200).
  • a hot spot is suppressed from being generated on the wafer 200 by controlling on / off of the power supply of the electromagnetic wave supply unit.
  • the microwave oscillator 655 By controlling the microwave oscillator 655 as described above, the wafer 200 is heated, and the amorphous silicon film formed on the surface of the wafer 200 is modified (crystallized) into a polysilicon film. That is, the wafer 200 can be uniformly modified.
  • the microwave oscillator 655 When the measured temperature of the wafer 200 is higher or lower than the above threshold, the microwave oscillator 655 is not turned off, but the output of the microwave oscillator 655 is controlled so as to be lowered.
  • the temperature may be within a predetermined range. In this case, when the temperature of the wafer 200 returns to a temperature within a predetermined range, the output of the microwave oscillator 655 is controlled to be increased.
  • the wafer 200 is modified.
  • the output (POWER) of the microwave oscillator 655 means the input power of the microwave irradiated in the case 102 or the processing chamber 201.
  • the output of the microwave oscillator 655 is a plurality of microwave oscillators. It means the total output of each microwave irradiated from 655-1 to 655-6.
  • Example 1 The microwave irradiation method in the furnace pressure / temperature adjustment step S402 and the reforming step S404 in Example 1 will be described with reference to FIG.
  • the vertical axis represents temperature (T ° C.), and the horizontal axis represents time (second: sec).
  • a preliminary heating process that is a temperature adjustment process, and an annealing process and a cooling process that are reforming processes are sequentially performed.
  • the output of the microwave oscillator 655 is set to 4 kW, and the microwaves are irradiated to the wafer 200 in the processing chamber 201 for 180 seconds.
  • the output of the microwave oscillator 655 is set to 10 kW, and the wafer 200 in the processing chamber 201 is irradiated with the microwave for 60 seconds.
  • the output of the microwave oscillator 655 is set to 0 W, and the temperature of the wafer 200 is cooled.
  • Example 2 a microwave irradiation method in the furnace pressure / temperature adjustment step S402 and the reforming step S404 in Example 2 will be described with reference to FIG.
  • the microwave irradiation method in the second embodiment is different from that in the first embodiment in that, in the annealing process of the reforming process, the microwave irradiation and the microwave are performed so that the processing temperature of the wafer 200 rises and falls within a certain temperature range. This is a point that alternately repeats the stop of irradiation. The other points are the same as in Example 1 unless otherwise specified.
  • the vertical axis represents temperature (T ° C.), and the horizontal axis represents time (second: sec).
  • a preheating process, an annealing process, and a cooling process are sequentially performed as a temperature adjustment process and a reforming process.
  • the preheating process irradiates the wafer in the processing chamber 201 with microwaves for 180 seconds, for example, by setting the output of the microwave oscillator 655 to 4 kW, similarly to the preheating process shown in FIG. Thereby, the temperature of the wafer 200 is raised to about 550 ° C.
  • the output of the microwave oscillator 655 is set to 10 kW, and the microwaves are irradiated to the wafer 200 in the processing chamber 201 for 15 seconds. Thereby, the temperature of the wafer 200 is raised to about 680 ° C. Thereafter, the output of the microwave oscillator 655 is set to 0 W for 35 seconds, and the irradiation of the microwave on the wafer 200 is stopped. As a result, the wafer temperature is lowered to a predetermined temperature of about 550 ° C.
  • the microwave irradiation to the wafer 200 in the processing chamber 201 (output: 10 kW, time: 15 seconds) and the microwave irradiation to the wafer 200 are stopped (output: 0 W). , Time: 35 seconds), the temperature of the wafer 200 rises and falls within a certain temperature range.
  • at least one cycle or more is performed with one cycle of the temperature raising process for raising the temperature of the wafer 200 with the output of the microwave oscillator 655 turned on and the temperature lowering process for lowering the temperature of the wafer 200 with the output of the microwave oscillator 655 turned off.
  • a total of four cycles are performed.
  • the total microwave irradiation time at 10 kW is 60 seconds (15 seconds ⁇ 4 times), but the wafer peak temperature is 680 ° C.
  • the microwave irradiation time of the annealing process in FIG. 9 is the microwave irradiation time of the same time (60 seconds) as the annealing process of FIG. 8, but the peak temperature (680 ° C.) of the wafer 200 in FIG.
  • the temperature is set 90 ° C. lower than the peak temperature 770 ° C. of the wafer 200 shown in FIG.
  • the temperature of the quartz plate 101 or the wafer 200 measured by the temperature sensor 263 is transmitted to the controller 121 which is a control unit, and the power of the microwave oscillator 655 is turned on (ON: applied) by the controller 121. This is done by controlling the time to turn off and the time to turn off (OFF) according to the transmitted temperature.
  • the output of the microwave oscillator 655 is set to 0 kW, the irradiation of the microwave on the wafer 200 is stopped, and the temperature of the wafer 200 is cooled.
  • This control is performed by turning off the power of the microwave oscillator 655 by the controller 121 that executes the program.
  • the temperature of the wafer 200 is adjusted to a desired temperature range (a constant temperature) without adjusting the microwave output. It is possible to control within the temperature range. Accordingly, since the peak temperature of the wafer 200 can be lowered in the annealing process, the influence of the thermal history on the target film (target film) due to heat conduction from the wafer 200 can be reduced. In addition, the effect of selective and local heating of the target film by the microwave is easily exhibited.
  • the diffusion of P is suppressed by lowering the peak temperature of the wafer 200 in the annealing process, and The microwave can selectively and locally heat the P-doped Si film. Therefore, the P-doped Si film can be sufficiently crystallized and activated.
  • a microwave irradiation method in which the wafer 200 is repeatedly irradiated with microwaves and the microwave irradiation to the wafers 200 is stopped is referred to as interval microwave (MW) irradiation.
  • MW microwave irradiation
  • Example 3 a microwave irradiation method in the furnace pressure / temperature adjustment step S402 and the reforming step S404 in Example 3 will be described with reference to FIG.
  • the microwave irradiation method in the third embodiment is different from the first and second embodiments in that the supply of the microwaves supplied from the plurality of microwave introduction ports is stopped in a predetermined order in the annealing process in the reforming process. Then, the microwave output supplied to the processing chamber is made constant, the microwave supply from the microwave introduction ports is stopped, and then the microwave supply from all the microwave introduction ports is stopped.
  • the other points are the same as in Examples 1 and 2 unless otherwise specified.
  • the microwave output of each of the sixth and sixth microwave oscillators 655-6 is, for example, 2 kW.
  • the process event (event or state) of the electromagnetic wave supply unit includes a microwave irradiation event and a microwave irradiation stop event. And have.
  • an event has the meaning of one control unit described in the program of the controller 121 or the meaning of one process step in the substrate processing method.
  • the microwave stop event includes six microwave introduction ports (first introduction port 653-1, second introduction port 653-2, third introduction port 653-3, and fourth introduction port 653-4. , Microwave irradiation from all of the fifth introduction port 653-5 and the sixth introduction port 653-6) is stopped.
  • the microwave irradiation events include six events (MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-5, and MW-6).
  • the first event MW-1 includes six micro events.
  • the microwave output from the first introduction port 653-1 is set to 0 kW, and the microwave of 2 kW output is introduced into the case 102 from each of the other five introduction ports. Therefore, the total microwave output irradiated into the case 102 is 10 kW.
  • the power source of the first microwave oscillator 655-1 is switched from OFF to ON, and instead the power source of the second microwave oscillator 655-2 is switched on. Switch from on to off.
  • the power supplies of the other microwave oscillators (655-3 to 655-6) remain on.
  • the second event MW-2 has a microwave output of 0 kW from the second introduction port 653-2, and each of the other five introduction ports has a 2 kW output. Waves will be introduced into the case 102. Therefore, also in this case, the output of the total microwave irradiated into the case 102 is 10 kW.
  • the power source of the second microwave oscillator 655-2 is changed when shifting from the second event MW-2 to the third event MW-3.
  • the power source of the third microwave oscillator 655-3 is switched from on to off instead.
  • the power supplies of the other microwave oscillators (655-1, 655-4 to 655-6) are kept on.
  • the microwave output from the third introduction port 653-3 is set to 0 kW, and the microwave of 2 kW output from each of the other five introduction ports is introduced into the case 102. It becomes. Also in this case, the output of the total microwave irradiated into the case 102 is 10 kW.
  • the power source of the third microwave oscillator 655-3 is switched from OFF to ON, and instead, the power source of the fourth microwave oscillator 655-4 is switched on. Switch from on to off.
  • the power sources of the other microwave oscillators (655-1, 655-2, 655-5, 655-6) remain on.
  • the microwave output from the fourth introduction port 653-4 is set to 0 kW, and the microwave of 2 kW output from each of the other five introduction ports is introduced into the case 102. It becomes. Also in this case, the output of the total microwave irradiated into the case 102 is 10 kW.
  • the power source of the fourth microwave oscillator 655-4 is switched from OFF to ON, and instead, the power source of the fifth microwave oscillator 655-5 is switched on. Switch from on to off.
  • the power supplies of the other microwave oscillators (655-1 to 655-3, 655-6) are kept on.
  • the microwave output from the fifth introduction port 653-5 is set to 0 kW, and the microwave of 2 kW output from each of the other five introduction ports is introduced into the case 102. It becomes. Also in this case, the output of the total microwave irradiated into the case 102 is 10 kW.
  • the power source of the fifth microwave oscillator 655-5 is switched from OFF to ON, and instead, the power source of the sixth microwave oscillator 655-6 is switched on. Switch from on to off.
  • the power supplies of the other microwave oscillators (655-1 to 655-4) are kept on.
  • the microwave output from the sixth introduction port 653-6 is set to 0 kW, and the microwave of 2 kW output from each of the other five introduction ports is introduced into the case 102. It becomes. Also in this case, the output of the total microwave irradiated into the case 102 is 10 kW.
  • the power source of the microwave oscillator 655 is turned on and off by the controller 121 that executes the program, and the microwave oscillator to be turned off is shifted in each event. Thereby, it is avoided that the output of the microwave supplied to the case 102 becomes 0 kW when each event is switched.
  • the microwave irradiation time (period) of each event is basically the same time (period). It is preferable to disperse or reduce the non-uniformity of the electromagnetic field distribution in the case 102 or the wafer 200 surface. Not limited to this, the microwave irradiation time (period) of each event (MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-5, MW-6) is set as a different time (period). May be.
  • the controller 121 that executes the program uses the microwave input power supplied to the wafer 200 for each event (MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-5) during microwave irradiation. , MW-6), a plurality of microwave oscillators (first microwave oscillator 655-1, second microwave oscillator 655-2, third microwave oscillator 655-3, (4 microwave oscillator 655-4, fifth microwave oscillator 655-5, sixth microwave oscillator 655-6) Each power supply is turned on and off. Such control makes it possible to suppress the concentration of a load on a specific microwave oscillator, and to avoid the complexity of control of the microwave oscillator.
  • the controller 121 that executes the program also includes a plurality of microwave supply sources (first microwave oscillator 655-1, second microwave oscillator 655-2, third microwave oscillator 655-3, fourth microwave oscillator 655).
  • -4, the fifth microwave oscillator 655-5, and the sixth microwave oscillator 655-6) are turned off (timing) during the microwave (MW) irradiation event (MW-1, MW- 2, MW-3, MW-4, MW-5, and MW-6).
  • the microwave oscillator whose power is turned off is shifted at each event (MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-5, MW-6), thereby switching each event.
  • the output of the microwave supplied to the case 102 is avoided from being 0 kW.
  • the output (input power) of the microwave supplied to the wafer 200 it is preferable to control the output (input power) of the microwave supplied to the wafer 200 to be 0.5 kW or more and 30 kW or less.
  • the microwave output (input power) supplied to the wafer 200 is 1 kW or more and 24 kW or less, and more preferably, the microwave output (input power) supplied to the wafer 200 is 10 kW or more and 24 kW or less. It is preferable to control so that it becomes. If the input power is lower than 0.5 kW, the temperature of the wafer 200 cannot be raised sufficiently and the crystal defects of the wafer 200 may not be repaired.
  • the input power is larger than 30 kW, plasma is generated in the case 102, and there is a possibility that the possibility that the wafer 200 is broken due to the plasma damage.
  • the temperature of the wafer 200 becomes too high, and there is a possibility that diffusion of dopants (for example, P atoms) cannot be suppressed.
  • the inherent electromagnetic field distribution in the case 102 changes due to the difference in frequency, phase, and irradiation port.
  • ⁇ 6 from 2 kW microwaves whereas in the second event MW-2 of FIG. 10, the first introduction port 653-1, the third introduction port 653-3, the fourth introduction port 653- 4, 2 kW microwaves are emitted from the fifth introduction port 653-5 and the sixth introduction port 653-6, respectively.
  • the electromagnetic field distribution in the case 102 of the first event MW-1 and the second event MW-2 is different because the introduction port to be used is different.
  • microwaves with the same output (10 kW) are generated from a plurality of microwave oscillators, as in each event (MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-5, MW-6)
  • the introduction ports to be used are different, the electromagnetic field distribution in the case 102 is all different.
  • microwave oscillators have different frequencies and phases within the product specification range. Therefore, the electromagnetic field distribution in the case 102 is different.
  • the microwave irradiation method described with reference to FIG. 10 utilizes such a characteristic, so that a plurality of events (MW-1, MW-2, MW-3) are sequentially irradiated from a plurality of introduction ports. , MW-4, MW-5, MW-6) are repeated.
  • a plurality of microwave oscillators (first microwave oscillator 655-1, second microwave oscillator 655-2, third microwave oscillator 655-3, fourth microwave oscillator 655-4, fifth microwave oscillator 655-5, the sixth microwave oscillator 655-6) are turned off in a predetermined order and irradiated with microwaves (MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-) 5, repeat MW-6).
  • microwaves MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-
  • the non-uniformity of the electromagnetic field distribution in the case 102 or in the wafer 200 surface can be dispersed or reduced, and the occurrence of the aforementioned hot spots can be reduced.
  • the microwave irradiation event is described to be performed in the order of MW-1, MW-2, MW-3, MW-4, MW-5, and MW-6.
  • the order may be changed as appropriate according to the diameter of the wafer 200 and the type of film formed on the surface of the wafer 200, that is, the process recipe.
  • the microwave irradiation event may be performed in the order of MW-1, MW-3, MW-5, MW-2, MW-4, and MW-6.
  • the microwave irradiation method described in FIG. 10 when the substrate is heated at the initial stage of microwave irradiation (temperature adjustment step), the generation of hot spots in the wafer 200 plane can be reduced. Therefore, distortion of the semiconductor substrate can be reduced.
  • microwave irradiation method in the microwave irradiation method illustrated in FIG. 10, an event of microwave irradiation is referred to as cycle microwave (MW) irradiation.
  • MW cycle microwave
  • Example 4 a microwave irradiation method in the furnace pressure / temperature adjustment step S402 and the reforming step S404 in Example 4 will be described with reference to FIGS.
  • the microwave irradiation method in the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the supply of the microwaves supplied from the plurality of provided microwave introduction ports is stopped in a predetermined order even in the preheating process, and the processing chamber The microwave output supplied to is constant.
  • the other points are the same as in Examples 1, 2, and 3 unless otherwise specified.
  • Example 4 the above-described cycle microwave (MW) irradiation is repeatedly performed in the preheating process, and the above-described cycle microwave (MW) is applied in the annealing process in the reforming process. ) The combination of repeated irradiation and microwave stop event is repeatedly executed.
  • each event has an output of 10 kW and a microwave (MW) irradiation time of 1 second.
  • the annealing process has a microwave irradiation event and a microwave irradiation stop event. Similar to the microwave irradiation event in FIG. 10 or the microwave irradiation event in the preheating process in FIG. 11, the events of annealing microwave irradiation are six events (MW-1, MW-2, MW-3). , MW-4, MW-5, MW-6), and each event has an output of 10 kW and a microwave irradiation time of 1 second.
  • the event of stopping the microwave treatment of the annealing process is 35 seconds as in FIG. This control is performed by the controller 121.
  • the controller 121 that executes the program has a plurality of microwave oscillators (first microwave oscillator 655-1, second microwave oscillator 655-2, third microwave oscillator 655-3) in the event of annealing microwave irradiation.
  • the microwave irradiation of the annealing process is stopped. That is, a plurality of microwave oscillators are controlled so that all microwave sources are turned off.
  • the combination of the event of the microwave irradiation of 2.5 cycles (15 seconds) and the event of the microwave irradiation stop of 35 seconds is defined as one cycle.
  • the cooling process sets the output of the microwave oscillator 655 to 0 kW, stops the microwave irradiation to the wafer 200, and cools the temperature of the wafer 200.
  • the temperature of the wafer 200 is controlled to a desired temperature range without adjusting the output of the microwave oscillator by adjusting the microwave irradiation time, the microwave irradiation stop time, and the number of repetitions thereof. Is possible.
  • the temperature adjustment step By applying it to the temperature adjustment step, the generation of hot spots in the wafer 200 surface can be reduced, so that the distortion of the semiconductor substrate can be reduced.
  • the annealing process it is possible to reduce the occurrence of hot spots in the wafer 200 surface, so that the processing in the wafer 200 surface can be made uniform.
  • microwave irradiation is performed with a microwave output of 10 kW.
  • MW microwave irradiation
  • the processing time of the preheating treatment is shortened from 180 seconds to 36 seconds as compared with FIG. 9 by setting the microwave output to 10 kW, the temperature adjustment process and the reforming process.
  • the overall processing time is also shortened.
  • the output of the electromagnetic wave supply unit in the preheating process and the output of the electromagnetic wave supply unit in the reforming process may be the same as in the fourth embodiment. (Example of experimental results) The results of actual experiments using the above-described embodiments will be described below.
  • a processing sample 1 shown in FIG. 13 includes a silicon (Si) substrate (Si-Sub), a thermal oxide film SiO 2 formed on the Si substrate, and a P-doped layer formed on the thermal oxide film SiO 2. It has a Si film.
  • the thickness of the thermal oxide film SiO 2 is about 1000 mm.
  • This thermal oxide film SiO 2 is, for example, a Si oxide film formed by diffusing oxygen O on the surface of the Si substrate in a 900 ° C. oxygen atmosphere in a vertical substrate processing apparatus provided with a resistance heater.
  • the P-doped Si film has a film thickness of about 3000 mm and a P concentration of 1e 21 atoms / cm 3 .
  • This P-doped Si film is formed, for example, in a vertical substrate processing apparatus equipped with a resistance heater, and SiH 4 (monosilane) and PH 3 (phosphine: (Phosphine) is introduced and deposited and formed on a substrate that has been transported and fixed in the reaction chamber in advance.
  • SiH 4 monosilane
  • PH 3 phosphine: (Phosphine)
  • the processing sample 2 shown in FIG. 14 includes an Si substrate, a thermal oxide film SiO 2 formed on the Si substrate, a first P-doped Si film formed on the thermal oxide film SiO 2 , An amorphous Si film containing no phosphorus (Non-doped Si) formed on the first P-doped Si film, and a second P-doped containing P formed on the Non-doped Si film And a Si film.
  • the thickness of the thermal oxide film SiO 2 is about 1000 mm.
  • the P concentration of the first and second P-doped Si films is 1e 21 atoms / cm 3 .
  • the first and second P-doped Si films are formed, for example, by introducing SiH 4 and PH 3 into a reaction chamber under reduced pressure at a reaction chamber temperature of 500 to 650 ° C. in a vertical substrate processing apparatus equipped with a resistance heater. The film is deposited and formed on a substrate that has been transported and fixed in the reaction chamber in advance.
  • Non-doped Si (amorphous Si film) is prepared by introducing SiH 4 into a reaction chamber under reduced pressure at a reaction chamber temperature of 500 to 650 ° C., for example, in a vertical substrate processing apparatus equipped with a resistance heater. It is deposited and deposited on a substrate that has been transported and fixed in the room.
  • the film thickness of the second P-doped Si film / Non-doped Si film / first P-doped Si film is about 3000 mm.
  • the processing sample 1 was subjected to the following microwave annealing (MWA) processing, annealing processing by interval microwave irradiation described in Example 2, and Furnace Anneal (FA).
  • MWA microwave annealing
  • FA Furnace Anneal
  • the MWA treatment is performed by performing an annealing treatment for 150 seconds on the processing sample 1 with microwave outputs of 4 kW, 6 kW, and 10 kW.
  • FA is an annealing process in which a processing sample 1 as an object to be processed is subjected to a predetermined time at a desired temperature in an atmospheric pressure and N 2 atmosphere in a vertical substrate processing apparatus including a resistance heater.
  • Rs measured by the four-probe method is one of the quantities representing the electric resistance of a thin film or a film-like substance having a uniform thickness, and represents the difficulty of conducting electricity of the substance or material.
  • the Rs of the P-doped Si film decreases as the microwave output increases.
  • the Hall mobility at this time is improved as the microwave output is increased, and becomes about 21 cm 2 / Vs at the microwave output (10 kW).
  • the peak temperature of the treated sample 1 at this time is 820 ° C.
  • FIG. 17 is based on SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry, Secondary Ion Mass Spectrometry) when the treated sample 2 was annealed by MWA and FA performed under the following conditions and interval microwave irradiation of Example 2. The cross-sectional concentration distribution of P is shown.
  • the MWA in FIG. 17 corresponds to the annealing process for 150 seconds (150 s) with a microwave output of 10 kW and the annealing process for 60 seconds (60 s) with a microwave output of 10 kW (the annealing process of Example 1). ) Is performed on the processing sample 2.
  • P is an amorphous Si film containing no phosphorus (Non from the first and second P-doped Si films).
  • -Doped Si Non from the first and second P-doped Si films
  • the non-doped Si film also has a P concentration of about 1.5e 19 atoms / cm 3 .
  • MWA and FA performed at a processing time of 150 seconds, the substrate surface and the film surface are heated by radiation from a resistance heater, and further, the inside of the substrate and the film are heated by heat transfer from the surface. Annealing by temperature is performed. That is, it is considered that P is likely to diffuse because heating is performed in a state where the substrate temperature and the film temperature are substantially the same or higher on the outside.
  • the M diffusion for 60 seconds (corresponding to the annealing process of Example 1) and the annealing process by the interval microwave irradiation of Example 2 can suppress the diffusion of P.
  • the diffusion of P can be further suppressed by the microwave output of 10 kW corresponding to the annealing process of Example 1 than the MWA of 60 seconds.
  • the reason for this is that by performing the interval microwave irradiation of Example 2, an increase in the temperature of the substrate of the processing sample 2 can be suppressed as compared with the case where the MWA that continues the microwave irradiation described above is performed for 60 seconds.
  • the first and second P-doped Si films are selectively and locally heated by the action of waves, and P diffusion can be suppressed. (4) Effects according to this embodiment According to this embodiment, one or more of the following effects can be obtained.
  • the heating of the wafer 200 is controlled by changing the ratio of the time to turn on the power of the microwave oscillator 655 and the time to turn it off based on the measured temperature of the wafer 200. Thereby, the peak temperature of the wafer 200 in the annealing process can be lowered. Moreover, it is possible to suppress the occurrence of hot spots on the wafer 200 and to suppress the deformation of the wafer (when the susceptor is mounted, the susceptor is also the same as the wafer 200).
  • the controller 121 controls the power source of the microwave oscillator 655 to be turned on and off. Since complicated control such as controlling the output of the microwave oscillator is not performed, the control complexity of the controller 121 can be avoided.
  • a plurality of microwave oscillators are provided, and the controller 121 controls the microwave irradiation as a plurality of events.
  • the controller 121 controls the power on and off of the plurality of microwave oscillators so that the microwave input power supplied to the wafer 200 is constant at each event during microwave irradiation.
  • Such control makes it possible to suppress the concentration of a load on a specific microwave oscillator, and to avoid the complexity of control of the microwave oscillator.
  • the controller 121 performs control so that the periods during which the power sources of the plurality of microwave supply sources are turned off are different at each event during microwave irradiation. By shifting the microwave oscillator whose power is turned off at each event, it is possible to avoid that the output of the microwave supplied to the case 102 becomes 0 kW when each event is switched.
  • the temperature of the wafer 200 is adjusted to a desired temperature without adjusting the output of the microwave oscillator by adjusting the microwave irradiation time, the microwave irradiation stop time, and the number of repetitions thereof. Control to the belt becomes possible.
  • the temperature adjustment step By applying it to the temperature adjustment step, the generation of hot spots in the wafer 200 surface can be reduced, so that the distortion of the semiconductor substrate can be reduced.
  • the annealing process it is possible to reduce the occurrence of hot spots in the wafer 200 surface, so that the processing in the wafer 200 surface can be made uniform.
  • this embodiment is configured as a so-called vertical batch type substrate processing apparatus capable of holding a plurality of substrates in multiple vertical stages.
  • a boat 217 serving as a substrate holder is provided with a plurality of wafers 200 held in multiple vertical stages to be processed, and heat insulating plates placed vertically above and below the wafers 200 so as to sandwich the plurality of wafers 200.
  • Quartz plates 101a and 101b are held at a predetermined interval.
  • a quartz plate 101c as a heat insulating plate is provided between the wafers 200 held in multiple stages in the vertical direction.
  • Other configurations are the same as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 19 is also configured as a so-called vertical batch type substrate processing apparatus capable of holding a plurality of substrates in multiple vertical stages.
  • the boat 217 includes a plurality of wafers 200 held in multiple vertical stages to be processed, and a quartz plate 101a as a heat insulating plate placed vertically above and below the wafers 200 so as to sandwich the plurality of wafers 200. 101b is held at a predetermined interval.
  • the boat 217 holds wafers 200 to be processed between the quartz plates 101a and 101b as heat insulating plates and between the quartz plates 101c and 101d as heat insulating plates. Between the wafer 200 and the quartz plates 101a and 101b, susceptors 1011a and 1011b are held as heating elements that are dielectrically heated by electromagnetic waves. Further, between the wafer 200 and the quartz plates 101c and 101d, susceptors 1011c and 1011d are held as heating elements that are dielectrically heated by electromagnetic waves.
  • the process of modifying an amorphous silicon film into a polysilicon film as a film containing silicon as a main component has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and oxygen (O), nitrogen (N),
  • the film formed on the surface of the wafer 200 may be modified by supplying a gas containing at least one of carbon (C) and hydrogen (H).
  • a hafnium oxide film (HfxOy film) as a high dielectric film is formed on the wafer 200, by supplying a microwave and heating while supplying a gas containing oxygen, the hafnium oxide film
  • the deficient oxygen can be replenished to improve the characteristics of the high dielectric film.
  • the present invention is not limited to this, but aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), niobium (Nb), lanthanum (La), cerium ( An oxide film containing a metal element containing at least one of Ce), yttrium (Y), barium (Ba), strontium (Sr), calcium (Ca), lead (Pb), molybdenum (Mo), tungsten (W), etc.
  • the present invention can be suitably applied to the case of modifying a metal oxide film.
  • the film formation sequence described above is performed on the wafer 200 on the TiOCN film, the TiOC film, the TiON film, the TiO film, the ZrOCN film, the ZrOC film, the ZrON film, the ZrO film, the HfOCN film, the HfOC film, the HfON film, the HfO film, TaOCN film, TaOC film, TaON film, TaO film, NbOCN film, NbOC film, NbON film, NbO film, AlOCN film, AlOC film, AlON film, AlO film, MoOCN film, MoOC film, MoON film, MoO film, WOCN film
  • the present invention can be suitably applied to the case of modifying the WOC film, the WON film, and the WO film.
  • a film mainly composed of silicon doped with impurities may be heated.
  • a film mainly composed of silicon a silicon nitride film (SiN film), a silicon oxide film (SiO film), a silicon oxycarbide film (SiOC film), a silicon oxycarbonitride film (SiOCN film), a silicon oxynitride film (SiON)
  • the impurity include at least one of bromine (B), carbon (C), nitrogen (N), aluminum (Al), phosphorus (P), gallium (Ga), arsenic (As), and the like.
  • it may be a resist film based on at least one of methyl methacrylate resin (PMMA), epoxy resin, novolac resin, polyvinyl phenyl resin, and the like.
  • PMMA methyl methacrylate resin
  • epoxy resin epoxy resin
  • novolac resin polyvinyl phenyl resin
  • the present invention is not limited to this. Patterning process in the liquid crystal panel manufacturing process, patterning process in the solar cell manufacturing process, and patterning process in the power device manufacturing process.
  • the present invention can also be applied to a technique for processing a substrate.

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Abstract

均一な基板処理を行うことが可能となる技術を提供する。基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する技術を提供する。

Description

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
　本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関するものである。
　半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、例えば、加熱装置を用いて処理室内の基板を加熱し、基板の表面に成膜された薄膜中の組成や結晶構造を変化させたり、成膜された薄膜内の結晶欠陥等を修復するアニール処理などに代表される改質処理がある。近年の半導体デバイスにおいては、微細化、高集積化が著しくなっており、これに伴い、高いアスペクト比を有するパターンが形成された高密度の基板への改質処理が求められている。このような高密度基板への改質処理方法としてマイクロ波を用いた熱処理方法が検討されている。
特開２０１５－０７００４５号公報
　従来のマイクロ波を用いた熱処理では、基板を均一に加熱することができず、対象膜の均一な処理ができない場合がある。
　本発明の目的は、均一な基板処理を行うことが可能となる技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する技術が提供される。
　本発明によれば、均一な基板処理を行うことが可能となる技術を提供することができる。
本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の枚葉型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の温度測定方法を示す図であり、断熱板の温度を測定する際の図である。 本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の温度測定方法を示す図であり、基板の温度を測定する際の図である。 図１の基板処理装置において、ケースに６つの電磁波導入ポートを設けた場合の電磁波供給部の構成例を示す図である。 図３のケースの上面図である。 図３のケースの側面図である。 本発明で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 本発明における基板処理のフローを示す図である。 本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の実施例１におけるマイクロ波の照射方法と基板の温度推移の一例を示す図である。 本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の実施例２におけるマイクロ波の照射方法と基板の温度推移の一例を示す図である。 本発明における一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の実施例３における電磁波供給部の好適な利用方法を説明するための図である。 本発明における一実施形態に好適に用いられる基板処理装置の実施例４におけるマイクロ波の照射方法を説明するための図面である。 図１１のマイクロ波の照射方法における基板の温度推移の一例を示す図である。 本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル１の断面図である。 本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル２の断面図である。 本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル１のシート抵抗（Ｒｓ）を示す図である。 本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル１のＨａｌｌ移動度を示す図である。 本発明における一実施形態に用いられる処理サンプル２のリン（Ｐ）の断面濃度分布を示す図である。 本発明における他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型バッチ型の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明における他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の変形例１における処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明における他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の変形例２における基板保持具の断面図である。
　以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
　＜本発明の一実施形態＞
　以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）基板処理装置の構成
　本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置１００は、ウエハに各種の熱処理を施す枚葉式熱処理装置として構成されている。本実施の形態において基板処理装置１００は後述する電磁波を用いたアニール処理（改質処理）を行う装置として説明を行う。
（処理室）
　図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、金属などの電磁波を反射する材料で構成されるキャビティ（上部容器）としてのケース１０２と、ケース１０２の内部に収容され、垂直方向の上下端部が開放された円筒形状の反応管１０３を有している。反応管１０３は、石英などの電磁波を透過する材料で構成される。また、金属材料で構成されたキャップフランジ（閉塞板）１０４が、封止部材（シール部材）としてのＯリング２２０を介して反応管１０３の上端と当接されて反応管１０３の上端を閉塞する。主にケース１０２と反応管１０３、および、キャップフランジ１０４によってシリコンウエハ等の基板を処理する処理容器を構成し、特に反応管１０３の内側空間を処理室２０１として構成している。反応管１０３を設けずに、ケース１０２、キャップフランジ１０４により処理容器を構成するようにしてもよい。その場合、ケース１０２の内部空間が処理室２０１となる。また、キャップフランジ１０４を設けずに、天井が閉塞したケース１０２を用いて、ケース１０２と反応管１０３、または、ケース１０２によって処理容器を構成するようにしてもよい。
　反応管１０３の下方には載置台２１０が設けられており、載置台２１０の上面には、基板としてのウエハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が載置されている。ボート２１７には、処理対象であるウエハ２００と、ウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂが所定の間隔で保持されている。なお、石英プレート１０１ａ、１０１ｂの代わりに、例えば、シリコンプレート（Ｓｉ板）や炭化シリコンプレート（ＳｉＣ板）などの電磁波を吸収して自身が加熱される誘電体などの材質で形成し、ウエハ２００を間接的に加熱する図示しないサセプタ（輻射板、均熱板とも称する）としての機能を有した部品を載置するようにしてもよい。また、このサセプタをウエハ２００の外側であって石英プレート１０１ａと石英プレート１０１ｂの内側に載置するように構成してもよい。すなわち、ウエハ２００はサセプタに挟みこまれ、サセプタは石英プレート１０１ａ、１０１ｂに挟みこまれるように（ウエハ２００と石英プレート１０１ａ、および、ウエハ２００と石英プレート１０１ｂとの間に配置されるように）構成してもよい。このように構成することによってウエハ２００をより効率的に均一に加熱することが可能となる。本実施形態において、石英プレート１０１ａ、１０１ｂは、同一の部品であり、以後、特に区別して説明する必要が無い場合には、石英プレート１０１と称して説明する。
　載置台２１０の側壁には、載置台２１０の径方向に向かって突出した図示しない突出部が載置台２１０の底面側に設けられる。この突出部が、後述する処理室２０１と搬送空間２０３との間に設けられるしきり板２０４と接近または接触することで処理室２０１内の雰囲気が搬送空間２０３内へ移動することや、搬送空間２０３内の雰囲気が処理室２０１内へ移動することを抑制させる。
　上部容器としてのケース１０２は、例えば横断面が円形であり、平らな密閉容器として構成されている。また、下部容器としての搬送容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料、または、石英などにより構成されている。処理容器の下方には、シリコンウエハ等のウエハ２００を搬送する搬送エリア２０３が形成されている。なお、ケース１０２に囲まれた空間、または、反応管１０３に囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間を処理空間としての処理室２０１又は反応エリア２０１と称し、搬送容器２０２に囲まれた空間であって、仕切り板よりも下方の空間を搬送空間としての搬送エリア２０３と称する場合もある。なお、処理室２０１と搬送エリア２０３は、本実施例のように垂直方向に隣接させて構成することに限らず、水平方向に隣接させて構成したり、搬送エリア２０３を設けずに処理室２０１のみ有する構成としてもよい。
　搬送容器２０２の側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入搬出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入搬出口２０６を介して図示しない基板搬送室との間を移動する。
　ケース１０２の側面には、後に詳述する加熱装置としての電磁波供給部が設置されており、電磁波供給部から供給されたマイクロ波等の電磁波が処理室２０１に導入されてウエハ２００等を加熱し、ウエハ２００を処理する。
　載置台２１０は回転軸としてのシャフト２５５によって支持される。シャフト２５５は、搬送容器２０２の底部を貫通しており、更には搬送容器２０２の外部で回転、昇降動作を行う駆動機構２６７に接続されている。駆動機構２６７を作動させてシャフト２５５及び載置台２１０を回転、昇降させることにより、ボート２１７上に載置されるウエハ２００を回転または昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２５５下端部の周囲はベローズ２１２により覆われており、処理室２０１および搬送エリア２０３内は気密に保持されている。
　載置台２１０は、ウエハ２００の搬送時には、載置台上面が基板搬入搬出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるよう下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。なお、上述したように処理室２０１と搬送エリア２０３を水平方向に隣接させて構成したり、搬送エリア２０３を設けずに処理室２０１のみ有する構成とした場合には、載置台を昇降させる機構を設けずに載置台を回転させる機構のみ設けるようにしてもよい。
（排気部）
　処理室２０１の下方であって、載置台２１０の外周側には、処理室２０１の雰囲気を排気する排気部が設けられている。図１に示すように、排気部には排気口２２１が設けられている。排気口２２１には排気管２３１が接続されており、排気管２３１には、処理室２０１内の圧力に応じて弁開度を制御するＡＰＣバルブなどの圧力調整器２４４、真空ポンプ２４６が順に直列に接続されている。
　ここで、圧力調整器２４４は、処理室２０１内の圧力情報（後述する圧力センサ２４５からのフィードバック信号）を受信して排気量を調整することができるものであればＡＰＣバルブに限らず、通常の開閉バルブと圧力調整弁を併用するように構成されていてもよい。
　主に、排気口２２１、排気管２３１、圧力調整器２４４により排気部（排気系または排気ラインとも称する）が構成される。なお、載置台２１０を囲むように排気口を設け、ウエハ２００の全周からガスを排気可能に構成してもよい。また、排気部の構成に、真空ポンプ２４６を加えるようにしてもよい。
（ガス供給部）
　キャップフランジ１０４には、不活性ガス、原料ガス、反応ガスなどの各種基板処理のための処理ガスを処理室２０１内に供給するためのガス供給管２３２が設けられている。
　ガス供給管２３２には、上流から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１、および、開閉弁であるバルブ２４３が設けられている。ガス供給管２３２の上流側には、例えば不活性ガスである窒素（Ｎ２）ガス源が接続され、ＭＦＣ２４１、バルブ２４３を介して処理室２０１内へ供給される。基板処理の際に複数種類のガスを使用する場合には、ガス供給管２３２のバルブ２４３よりも下流側に、上流方向から順に流量制御器であるＭＦＣおよび開閉弁であるバルブが設けられたガス供給管が接続された構成を用いることで複数種類のガスを供給することができる。ガス種毎にＭＦＣ、バルブが設けられたガス供給管を設置してもよい。
　主に、ガス供給管２３２、ＭＦＣ２４１、バルブ２４３によりガス供給系（ガス供給部）が構成される。ガス供給系に不活性ガスを流す場合には、不活性ガス供給系とも称する。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
（温度センサ）
　キャップフランジ１０４には、非接触式の温度測定装置として温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づき後述するマイクロ波発振器６５５の出力を調整することで、基板を加熱し、基板温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、例えばＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）センサなどの放射温度計で構成されている。温度センサ２６３は、石英プレート１０１ａの表面温度、または、ウエハ２００の表面温度を測定するように設置される。上述した発熱体としてのサセプタが設けられている場合にはサセプタの表面温度を測定するように構成してもよい。なお、本発明においてウエハ２００の温度（ウエハ温度）と記載した場合は、後述する温度変換データによって変換されたウエハ温度、すなわち、推測されたウエハ温度のことを意味する場合と、温度センサ２６３によって直接ウエハ２００の温度を測定して取得した温度を意味する場合と、それらの両方を意味する場合を指すものとして説明する。
　図２Ａ、図２Ｂに示すように、温度センサ２６３を用いて石英プレート１０１ａ、ウエハ２００の表面温度を測定する場合の構成の一例が示される。図２Ａに示すように、ボート２１７の天井部（天板）２１７ａが温度測定を妨げないように、ボート天板２１７ａの温度センサ２６３に対向する位置に温度測定窓としての測定孔２１７ｂを設け、石英プレート１０１ａの表面温度を測定する。ウエハ２００の温度を測定する場合も石英プレート１０１ａの測定と同様に、ボート２１７の測定孔２１７ｂと石英プレート１０１ａに測定窓としての測定孔１０５を設け、ウエハ２００の表面温度を測定する。これらの石英プレート１０１とウエハ２００の温度測定は基板処理工程を実施する前の準備段階で行うこととし、予め基板処理工程における石英プレート１０１とウエハ２００との温度変化の推移について取得しておくことが好ましい。このように石英プレート１０１とウエハ２００の温度変化の推移を取得することで石英プレート１０１とウエハ２００の温度の相関関係を示した温度変換データを記憶装置１２１ｃまたは外部記憶装置１２３に記憶させる。
　このように予め温度変換データを作成することによって、ウエハ２００の温度は、石英プレート１０１の温度のみを測定することで、ウエハ２００の温度を推測可能とし、推測されたウエハ２００の温度を基に、マイクロ波発振器６５５の出力、すなわち加熱装置の制御が行われる。
　なお、基板の温度を測定する手段として、上述した放射温度計に限らず、熱電対を用いて温度測定を行ってもよいし、熱電対と非接触式温度計を併用して温度測定を行ってもよい。ただし、熱電対を用いて温度測定を行った場合、熱電対をウエハ２００の近傍に配置して温度測定を行う必要がある。すなわち、処理室２０１内に熱電対を配置する必要があるため、後述するマイクロ波発振器から供給されたマイクロ波によって熱電対自体が加熱されてしまうので正確に測温することができない。したがって、非接触式温度計を温度センサ２６３として用いることが好ましい。
　また、温度センサ２６３は、キャップフランジ１０４に設けることに限らず、載置台２１０に設けるようにしてもよい。また、温度センサ２６３は、キャップフランジ１０４や載置台２１０に直接設置するだけでなく、キャップフランジ１０４や載置台２１０に設けられた測定窓からの放射光を鏡等で反射させて間接的に測定するように構成されてもよい。さらに、温度センサ２６３は１つ設置することに限らず、複数設置するようにしてもよい。
（電磁波供給部）
　図３は、図面の複雑さを避けるため、マイクロ波発振器の図示は省略されている。
　次に、図１および図３を用いて、電磁波供給部の構成を説明する。本実施形態においては、図３に示すように、電磁波供給部を６つ有する構造を例示して説明する。なお、図１において、便宜的に、側面から確認できる電磁波導入ポート６５３－１、６５３－４、導波管６５４－１、６５４－４、マイクロ波発振器６５５－１、６５５－４が例示的に示されている。
　図１から図５に示すように、ケース１０２の１つの側壁には６つの電磁波導入ポート（第１導入ポート６５３－１、第２導入ポート６５３－２、第３導入ポート６５３－３、第４導入ポート６５３－４、第５導入ポート６５３－５、第６導入ポート６５３－６）が設置されている。第１導入ポート６５３－１～第６導入ポート６５３－６のそれぞれには処理室２０１内に電磁波を供給するための６つの導波管（第１導波管６５４－１、第２導波管６５４－２、第３導波管６５４－３、第４導波管６５４－４、第５導波管６５４－５、第６導波管６５４－６）のそれぞれの一端が接続されている。第１導波管６５４－１～第６導波管６５４－６のそれぞれの他端には処理室２０１内に電磁波を供給して加熱する加熱源としての６つのマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５－１、第２マイクロ波発振器６５５－２、第３マイクロ波発振器６５５－３、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５、第６マイクロ波発振器６５５－６）が接続されている。マイクロ波発振器を電磁波源（マイクロ波源）と称してもよい。なお、図４、図５には図示されていないが、前述したように、第４導波管６５４－４、第５導波管６５４－５のそれぞれの他端には、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５が接続されている。
　図３、図４、図５に示されるように、ウエハ２００は、この例では、ケース１０２のほぼ中央部分、すなわち、図４の側面図において、電磁波導入ポート６５３－３と６５３－６の間の高さ位置に配置され、また、図５の上面図において、ケース１０２のほぼ中央部分に配置される。これにより、６つの電磁波導入ポートから供給されるマイクロ波は、ウエハ２００の上面及び下面または全体に、ほぼ均等に照射可能にされている。
　なお、図３には、６つの電磁波導入ポートを設けた電磁波供給部の一例を示したが、電磁波導入ポートは４つとしても良い。この場合、例えば、電磁波導入ポート６５３－２、６５３－５及びそれに関連する導波管６５４－２、６５４－５、マイクロ波発振器６５５－２、６５５－５を削除する。電磁波供給部は、４つの電磁波導入ポート６５４－１、６５４－３、６５４－４、６５４－６、４つの導波管６５４－１、６５４－３、６５４－４、６５４－６、４つのマイクロ波発振器６５５－１、６５５－３、６５５－４、６５５－６により、構成する。このように構成することにより、ケース１０２内または処理室２０１内のウエハ２００に対する４つの電磁波導入ポート６５４－１、６５４－３、６５４－４、６５４－６の距離をほぼ均等にすることで、ウエハ２００に各電磁波導入ポートからのマイクロ波をほぼ均等に作用させることが出来る。
　各マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６はマイクロ波などの電磁波を各導波管６５４－１～６５４－６にそれぞれ供給し、各導波管６５４－１～６５４－６を介して各導入ポート６５３－１～６５３－６から処理室２０１内へ電磁波を供給する。また、各マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６には、マグネトロンやクライストロンなどが用いられる。以降、電磁波導入ポート６５３－１～６５３－６、導波管６５４－１～６５４－６、マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６は、特にそれぞれを区別して説明する必要のない場合には、電磁波導入ポート６５３、導波管６５４、マイクロ波発振器６５５と記載して説明する。
　マイクロ波発振器６５５によって生じる電磁波の周波数は、好ましくは１３．５６ＭＨｚ以上２４．１２５ＧＨｚ以下の周波数範囲となるように制御される。さらに好適には、２．４５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚの周波数となるように制御されることが好ましい。ここで、マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６のそれぞれの周波数は同一の周波数としてもよいし、異なる周波数で設置されてもよい。
　また、本実施形態において、マイクロ波発振器６５５は、ケース１０２の側面に６つ配置されるように記載されているが、これに限らず、後述される実施例１および実施例２においては１つ以上設けられていればよく、また、後述される実施例３および実施例４においては３つ以上設けられていればよい。また、マイクロ波発振器６５５は、ケース１０２の１側面に設けられていが、ケース１０２の対向する側面等の異なる側面に設けられるように配置してもよい。
　主に、マイクロ波発振器６５５―１～６５５－６、導波管６５４－１～６５４－６および電磁波導入ポート６５３－１～６５３－６によって加熱装置としての電磁波供給部（電磁波供給装置、マイクロ波供給部、マイクロ波供給装置とも称する）が構成される。
　マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６のそれぞれには後述するコントローラ１２１が接続されている。コントローラ１２１には処理室２０１内に収容される石英プレート１０１ａまたは１０１ｂ、若しくはウエハ２００の温度を測定する温度センサ２６３が接続されている。温度センサ２６３は、上述した方法によって石英プレート１０１、またはウエハ２００の温度を測定してコントローラ１２１に送信し、コントローラ１２１によってマイクロ波発振器６５５－１～６５５－６の出力を制御し、ウエハ２００の加熱を制御する。なお、加熱装置による加熱制御の方法としては、マイクロ波発振器６５５へ入力する電圧を制御することでウエハ２００の加熱を制御する方法と、マイクロ波発振器６５５の電源をオン（ＯＮ）とする時間とオフ（ＯＦＦ）とする時間の比率を変更することでウエハ２００の加熱を制御する方法などを用いることができる。
　ここで、マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６は、コントローラ１２１から送信される同一の制御信号によって制御される。しかし、これに限らず、マイクロ波発振器６５５－１～６５５－６それぞれにコントローラ１２１から個別の制御信号を送信することでマイクロ波発振器６５５－１～６５５－６が個々に制御されるように構成してもよい。
（制御装置）
　図６に示すように、制御部（制御装置、制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
　記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、アニール（改質）処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単にレシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
　Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１、バルブ２４３、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、駆動機構２６７、マイクロ波発振器６５５等に接続されている。
　ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１による各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３の開閉動作、圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくマイクロ波発振器６５５の出力調整動作、駆動機構２６７による載置台２１０（またはボート２１７）の回転および回転速度調節動作、または、昇降動作等を制御するように構成されている。温度センサ２６３に基づくマイクロ波発振器６５５の出力調整動作には、図９、図１０及び図１１で説明されるマイクロ波発振器６５５の出力調整動作が含まれる。
　コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。このコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されるプログラムには、図９、図１０及び図１１で説明されるマイクロ波発振器６５５の出力調整動作の制御に関する記述が含まれる。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程
　次に、基板処理装置１００の処理炉を用いた基板処理方法を説明する。ここ説明される基板処理方法では、上述の基板処理装置１００の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程、例えば、基板上に形成されたシリコン含有膜としてのアモルファスシリコン膜の改質（結晶化）工程の一例について図７に示した処理フローに沿って説明する。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
　ここで、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
（基板搬入工程（Ｓ４０１））
　図１に示されているように、所定枚数のウエハ２００がボート２１７に移載されると、駆動機構２６７は、載置台２１０を上昇させることでボート２１７を反応管１０３内側の処理室２０１に搬入（ボートローディング）する（Ｓ４０１）。
（炉内圧力・温度調整工程（Ｓ４０２））
　処理室２０１内へのボート２１７の搬入が完了したら、処理室２０１内が所定の圧力（例えば１０～１０２０００Ｐａ）となるよう処理室２０１内の雰囲気を制御する。具体的には、真空ポンプ２４６により排気しつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて圧力調整器２４４の弁開度をフィードバック制御し、処理室２０１内を所定の圧力とする。また、同時に予備加熱として電磁波供給部を制御し、所定の温度まで加熱を行うように制御してもよい（Ｓ４０２）。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。なお、大気圧下で基板処理を行う場合、炉内圧力調整を行わず、炉内の温度調整のみを行った後、後述する不活性ガス供給工程Ｓ４０３へ移行するように制御してもよい。
（不活性ガス供給工程（Ｓ４０３））
　炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２によって処理室２０１内の圧力と温度を所定の値に制御すると、駆動機構２６７は、シャフト２５５を回転させ、載置台２１０上のボート２１７を介してウエハ２００を回転させる。このとき、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管２３２を介して供給される（Ｓ４０３）。さらにこのとき、処理室２０１内の圧力は１０Ｐａ以上１０２０００Ｐａ以下の範囲となる所定の値であって、例えば１０１３００Ｐａ以上１０１６５０Ｐａ以下となるように調整される。なお、シャフトは基板搬入工程Ｓ４０１時、すなわち、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入完了後に回転させてもよい。また、本工程は炉内圧力調整方法として炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２と同時に実施されてもよい。
（改質工程（Ｓ４０４））
　処理室２０１内を所定の圧力となるように維持すると、マイクロ波発振器６５５は上述した各部を介して処理室２０１内にマイクロ波を供給する。処理室２０１内にマイクロ波が供給されることによって、ウエハ２００が１００℃以上、１０００℃以下の温度、好適には４００℃以上、９００℃以下の温度となるように加熱し、さらに好適には、５００℃以上、７００℃以下の温度となるように加熱する。このような温度で基板処理することによって、ウエハ２００が効率よくマイクロ波を吸収する温度下での基板処理となり、改質処理の速度向上が可能となる。換言すると、ウエハ２００の温度を１００℃よりも低い温度、または１０００℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハ２００の表面が変質してしまい、マイクロ波を吸収し難くなってしまうためにウエハ２００を加熱し難くなってしまうこととなる。このため、上述した温度帯で基板処理を行うことが望まれる。このような基板処理の温度帯を維持するために、改質処理（アニール処理）中に冷却処理を行うことが好ましい。
　例えば、電磁波による加熱方式にて加熱を行う本実施形態では、処理室２０１に定在波が発生し、ウエハ２００（サセプタが載置されている場合はサセプタもウエハ２００と同様に）上に、局所的に加熱されてしまう加熱集中領域（ホットスポット）とそれ以外の加熱されない領域（非加熱領域）が生じ、ウエハ２００（サセプタが載置されている場合はサセプタもウエハ２００と同様に）が変形することを抑制するため、電磁波供給部の電源のオン／オフを制御することでウエハ２００にホットスポットが生じることを抑制している。
　以上のようにマイクロ波発振器６５５を制御することによって、ウエハ２００を加熱し、ウエハ２００表面上に形成されているアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜へと改質（結晶化）させる。すなわち、ウエハ２００を均一に改質することが可能となる。なお、ウエハ２００の測定温度が上述した閾値を超えて高くまたは低くなった場合、マイクロ波発振器６５５をオフとするのではなく、マイクロ波発振器６５５の出力を低くするように制御することでウエハ２００の温度が所定の範囲の温度となるようにしてもよい。この場合、ウエハ２００の温度が所定の範囲の温度に戻るとマイクロ波発振器６５５の出力を高くするように制御される。
　予め設定された処理時間が経過すると、ボート２１７の回転、ガスの供給、マイクロ波の供給および排気管の排気が停止する。
（搬出工程（Ｓ４０５））
　処理室２０１内の圧力を大気圧復帰させた後に、駆動機構２６７は載置台２１０を下降させることにより、炉口を開口するとともに、ボート２１７を搬送空間２０３に搬出（ボートアンローディング）する。その後ボートに載置されているウエハ２００を搬送空間２３の外部に位置する搬送室に搬出する（Ｓ４０５）。
　以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ２００が改質処理されることとなる。
（３）温度制御方法
　以下に、上述した炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法を制御することによる温度制御方法について、図面を用いて説明する。以下の説明において、マイクロ波発振器６５５の出力（ＰＯＷＥＲ）とは、ケース１０２内または処理室２０１内に照射されるマイクロ波の入力電力を意味する。また、図１および図３に示されるように、複数のマイクロ波発振器６５５－１～６５５－６が設けられる場合、特に記載がない場合、マイクロ波発振器６５５の出力とは、複数のマイクロ波発振器６５５－１～６５５－６から照射される各マイクロ波の出力の合計を意味する。
（実施例１）
　実施例１における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図８を用いて説明する。図８において、縦軸は温度（Ｔ℃）であり、横軸は時間（秒：sec）である。
　図８に示されるように、温度調整工程及び改質工程において、温度調整工程である予備加熱処理と、改質工程であるアニール処理と冷却処理と、が順次行われる。
　図８において、例えば、予備加熱処理は、マイクロ波発振器６５５の出力を４ｋＷとして、１８０秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハ２００へ照射する。マイクロ波を用いたアニール処理（改質処理）は、マイクロ波発振器６５５の出力を１０ｋＷとして、６０秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハ２００へ照射する。冷却処理では、マイクロ波発振器６５５の出力を０Ｗとして、ウエハ２００の温度を冷却する。出力１０ｋＷのマイクロ波の照射の前に、予備加熱処理を行うことなく、出力１０ｋＷのマイクロ波でウエハ処理を行うと、ウエハ２００の面内の温度差が大きくなり、ウエハ２００が歪み、その程度が大きいときはその上下のウエハ２００、サセプタもしくは石英プレート１０１ａ、１０１ｂ等に接触、または、破損する虞がある。そこで、接触を避ける（ウエハ２００の面内の温度差を小さくする）目的のため、予備加熱処理が行われる。予備加熱処理により、ウエハ２００の面内の温度差が比較的均一になったところで、アニール処理が行われる。この時のウエハ２００の温度は、予備加熱処理（出力４ｋＷ、１８０秒)により、５５０℃まで昇温させ、その後のアニール処理（出力１０ｋＷ、６０秒)では、７７０℃まで温度を上昇させる。
　このように予備加熱処理を行うことによって、改質工程であるアニール処理をマイクロ波を用いて行う場合に、ウエハ面内の温度差を小さくすることが可能となり、改質工程におけるウエハのピーク温度低下を図るのに効果的である。
（実施例２）
　次に、実施例２における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図９を用いて説明する。実施例２におけるマイクロ波の照射方法が、実施例１と異なる点は、改質工程のアニール処理において、ウエハ２００の処理温度が一定の温度範囲内で上下するようにマイクロ波の照射とマイクロ波の照射停止とを交互に繰り返す点である。その他の点は、特に言及しない限りは、実施例１と同様である。
　図９において、縦軸は温度（Ｔ℃）であり、横軸は時間（秒：sec）である。
　図９に示されるように、図８と同様、温度調整工程及び改質工程として、予備加熱処理と、アニール処理と、冷却処理と、が順次行われる。
　図９において、予備加熱処理は、例えば、図８に示される予備加熱処理と同様に、マイクロ波発振器６５５の出力を４ｋＷとして、１８０秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハへ照射する。これにより、ウエハ２００の温度は５５０℃程度まで昇温される。
　マイクロ波を用いたアニール処理（改質処理）は、例えば、マイクロ波発振器６５５の出力を１０ｋＷとして、１５秒間、マイクロ波を処理室２０１内のウエハ２００へ照射する。これにより、ウエハ２００の温度を６８０℃程度まで上昇させる。その後、３５秒間、マイクロ波発振器６５５の出力を０Ｗとして、マイクロ波のウエハ２００への照射を停止させる。これにより、ウエハ温度を所定の温度である５５０℃程度まで低下させる。ウエハ温度が所定の温度に低下すると、再度、処理室２０１内のウエハ２００へのマイクロ波の照射(出力：１０ｋＷ、時間：１５秒)と、ウエハ２００へのマイクロ波の照射停止(出力：０Ｗ、時間：３５秒)とを行うことで、ウエハ２００の温度は一定の温度範囲内で上下する。このようにマイクロ波発振器６５５の出力をオンとしてウエハ２００を昇温する昇温処理と、マイクロ波発振器６５５の出力をオフとしてウエハ２００を降温する降温処理とを１サイクルとして少なくとも１サイクル以上実施する。この例では、全部で４サイクル（ｃｙｃｌｅｓ）行う。４サイクル行うことで、１０ｋＷでのマイクロ波の照射時間の合計は、６０秒（１５秒×４回）になるが、ウエハのピーク温度は６８０℃である。図９におけるアニール処理のマイクロ波照射時間は、図８のアニール処理と同じ時間(６０秒)のマイクロ波の照射時間であるが、図９におけるウエハ２００のピーク温度（６８０℃）は、図８に示されるウエハ２００のピーク温度７７０℃よりも、９０℃低く設定されている。上述の制御は、温度センサ２６３により測定された石英プレート１０１、またはウエハ２００の温度を、制御部であるコントローラ１２１に送信し、コントローラ１２１によってマイクロ波発振器６５５の電源をオン（ＯＮ：印加）とする時間とオフ（ＯＦＦ：遮断）とする時間を送信された温度に従って制御することにより、行われる。
　冷却処理では、マイクロ波発振器６５５の出力を０ｋＷとして、マイクロ波のウエハ２００への照射を停止させ、ウエハ２００の温度を冷却する。この制御は、プログラムを実行するコントローラ１２１により、マイクロ波発振器６５５の電源をオフさせることによって行われる。
　すなわち、マイクロ波の照射時間、マイクロ波の照射の停止時間やこれらの繰り返し回数をコントローラ１２１により調整することで、マイクロ波の出力の調整なしに、ウエハ２００の温度を所望の温度帯（一定の温度範囲内）に制御することが可能となる。これにより、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度の低温化が実現できるので、ウエハ２００からの熱伝導による対象膜（ターゲット膜）への熱履歴の影響を低減できる。また、マイクロ波によるターゲット膜の選択的かつ局所的な加熱の効果を発揮しやすくなる。例えば、リン(Ｐ)を含んだ非晶質Ｓｉ膜(Ｐ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ)膜をターゲット膜とした場合、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度の低温化により、Ｐの拡散が抑えられ、かつ、マイクロ波によりＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜への選択的かつ局所的な加熱を行うことが出来る。よって、Ｐ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜の結晶化および活性化を十分行うことが出来る。
　なお、以下、ウエハ２００へのマイクロ波の照射と、ウエハ２００へのマイクロ波の照射の停止とを繰り返し行うマイクロ波の照射方法を、インターバルマイクロ波（ＭＷ）照射と称する。
（実施例３）
　次に、実施例３における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図１０を用いて説明する。実施例３におけるマイクロ波の照射方法が、実施例１、２と異なる点は、改質工程のアニール処理において、複数設けられたマイクロ波導入ポートから供給されるマイクロ波を所定の順番で供給停止し、処理室に供給されるマイクロ波出力を一定とし、マイクロ波導入ポートからのマイクロ波供給を一通り停止した後に、全てのマイクロ波導入ポートからのマイクロ波供給を停止する点である。その他の点は、特に言及しない限りは、実施例１、２と同様である。
　なお、以下の説明において、第１マイクロ波発振器６５５－１、第２マイクロ波発振器６５５－２、第３マイクロ波発振器６５５－３、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５、第６マイクロ波発振器６５５－６のおのおののマイクロ波の出力は、例えば、２ｋＷとする。
　図１０に示されるように、プログラムを実行するコントローラ１２１が電磁波供給部を制御する制御処理において、電磁波供給部の処理イベント（事象または状態）は、マイクロ波照射のイベントとマイクロ波照射停止のイベントとを有する。なお、この明細書において、イベントとは、コントローラ１２１のプログラムに記述される１つの制御単位の意味合い、または、基板処理方法における処理工程の１工程の意味合いを有する。
　本実施例において、マイクロ波停止のイベントは、６つのマイクロ波導入ポート（第１導入ポート６５３－１、第２導入ポート６５３－２、第３導入ポート６５３－３、第４導入ポート６５３－４、第５導入ポート６５３－５、第６導入ポート６５３－６）全てからのマイクロ波の照射を停止させる。
　また本実施例において、マイクロ波照射のイベントは、６つのイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を含む。例えば、６つのイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）をこれらの順番で実施する場合、第１イベントＭＷ－１は、６つのマイクロ波導入ポートの内、第１導入ポート６５３－１からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入する。そのため、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第１イベントＭＷ－１から第２イベントＭＷ－２へ移行する際、第１マイクロ波発振器６５５－１の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第２マイクロ波発振器６５５－２の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５－３～６５５－６）の電源はオンを維持する。これによって第２イベントＭＷ－２は、６つのマイクロ波導入ポートの内、第２導入ポート６５３－２からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。そのため、この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第２イベントＭＷ－２から第３イベントＭＷ－３へ移行する際も第１イベントＭＷ－１から第２イベントＭＷ－２へ移行する際と同様に、第２マイクロ波発振器６５５－２の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第３マイクロ波発振器６５５－３の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５－１、６５５－４～６５５－６）の電源はオンを維持する。これによって第３イベントＭＷ－３では、第３導入ポート６５３－３からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第３イベントＭＷ－３から第４イベントＭＷ－４へ移行する際、第３マイクロ波発振器６５５－３の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第４マイクロ波発振器６５５－４の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５－１、６５５－２、６５５－５、６５５－６）の電源はオンを維持する。これによって第４イベントＭＷ－４では、第４導入ポート６５３－４からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第４イベントＭＷ－４から第５イベントＭＷ－５へ移行する際、第４マイクロ波発振器６５５－４の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第５マイクロ波発振器６５５－５の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５－１～６５５－３、６５５－６）の電源はオンを維持する。これによって第５イベントＭＷ－５では、第５導入ポート６５３－５からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。第５イベントＭＷ－５から第６イベントＭＷ－６へ移行する際、第５マイクロ波発振器６５５－５の電源がオフからオンに切り替えられ、代わりに、第６マイクロ波発振器６５５－６の電源がオンからオフに切り替えられる。他のマイクロ波発振器（６５５－１～６５５－４）の電源はオンを維持する。これによって第６イベントＭＷ－６では、第６導入ポート６５３－６からのマイクロ波の出力は０ｋＷとされ、他の５つ導入ポートのおのおのから出力２ｋＷのマイクロ波をケース１０２内へ導入することとなる。この場合も、ケース１０２内へ照射されるトータルのマイクロ波の出力は１０ｋＷである。
　このように、マイクロ波発振器６５５の電源のオン及びオフを、プログラムを実行するコントローラ１２１により制御し、電源がオフとされるマイクロ波発振器を各イベントにおいてシフトさせる。これにより、各イベントの切り替え時に、ケース１０２へ供給されるマイクロ波の出力が０ｋＷとなることを回避する。
　なお、各イベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）のマイクロ波照射の時間(期間)は、基本的に、同じ時間（期間）とすることが、ケース１０２内ないしウエハ２００面内の電磁界分布の不均一を分散ないし低減させる観点では好ましい。これに限らず、各イベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）のマイクロ波照射の時間(期間)は、異なる時間(期間)として設定されても良い。
　すなわち、プログラムを実行するコントローラ１２１は、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の入力電力が、マイクロ波照射時の各イベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）において、一定（１０ｋＷ）となるように、複数のマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５－１、第２マイクロ波発振器６５５－２、第３マイクロ波発振器６５５－３、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５、第６マイクロ波発振器６５５－６）それぞれの電源のオン及びオフを制御する。このような制御により、特定のマイクロ波発振器へ負荷が集中することを抑制することが可能となり、また、マイクロ波発振器の制御の複雑さを回避することが可能となる。
　また、プログラムを実行するコントローラ１２１は、複数のマイクロ波供給源（第１マイクロ波発振器６５５－１、第２マイクロ波発振器６５５－２、第３マイクロ波発振器６５５－３、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５、第６マイクロ波発振器６５５－６）の電源がオフとなる期間（タイミング）が、マイクロ波（ＭＷ）照射時の各イベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）において、それぞれ異なるように、制御する。すなわち、電源がオフとされるマイクロ波発振器を、各イベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）においてシフトさせることで、各イベントの切り替え時に、ケース１０２へ供給されるマイクロ波の出力が０ｋＷとなることを回避している。
　なお、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の出力（入力電力）は０．５ｋＷ以上、３０ｋＷ以下となるよう制御するのが好ましい。好適には、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の出力（入力電力）は１ｋＷ以上、２４ｋＷ以下、さらに好適に、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の出力（入力電力）は１０ｋＷ以上、２４ｋＷ以下となるよう制御するのが好ましい。０．５ｋＷよりも低い入力電力となってしまうと、ウエハ２００の温度を十分に上昇させることができず、ウエハ２００の結晶欠陥を修復することができなくなってしまう虞がある。また、３０ｋＷよりも大きい入力電力となってしまうと、ケース１０２内でプラズマが発生してしまい、プラズマダメージを受けてウエハ２００が割れてしまう可能性が高くなってしまう虞がある。また、ウエハ２００の温度が高くなりすぎてしまい、ドーパント(例えば、Ｐ原子)の拡散を抑制することができなくなってしまう虞がある。
　ケース１０２内の固有の電磁界分布は、周波数の違い、位相の違い、照射口の違いにより変化する。例えば、図１０の第１イベントＭＷ－１では、第２導入ポート６５３－２、第３導入ポート６５３－３、第４導入ポート６５３－４、第５導入ポート６５３－５、第６導入ポート６５３－６から各々２ｋＷのマイクロ波を照射しているのに対し、図１０の第２イベントＭＷ－２では、第１導入ポート６５３－１、第３導入ポート６５３－３、第４導入ポート６５３－４、第５導入ポート６５３－５、第６導入ポート６５３－６からそれぞれ２ｋＷのマイクロ波を照射している。このように、使用する導入ポートが異なることで、第１イベントＭＷ－１と第２イベントＭＷ－２のケース１０２内の電磁界分布は異なる。複数のマイクロ波発振器から同じ出力（１０ｋＷ）のマイクロ波を発生させても、各イベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）のように使用する導入ポートが異なれば、ケース１０２内の電磁界分布はすべて異なる。さらに、マイクロ波発振器は製品の仕様範囲内において周波数や位相が異なっている。そのため、ケース１０２内の電磁界分布は異なる。図１０で説明されたマイクロ波の照射方法は、このような特性を利用して、複数の導入ポートから順番にマイクロ波を照射するよう複数のイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を繰り替えし行う。言い換えれば、複数のマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５－１、第２マイクロ波発振器６５５－２、第３マイクロ波発振器６５５－３、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５、第６マイクロ波発振器６５５－６）が所定の順番にオフさせて、マイクロ波を照射するよう複数のイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を繰り替えし行う。これにより、ケース１０２内ないしウエハ２００面内の電磁界分布の不均一を分散ないし低減させることができ、前述のホットスポットの発生を低減させることが出来る。ここで、マイクロ波照射イベントは、上述したようにＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６の順番で行うように記載したが、これに限らず、ウエハ２００の径やウエハ２００表面に形成された膜種、すなわち、プロセスレシピに応じて適宜順番を変更してもよい。例えば、ＭＷ－１，ＭＷ－３，ＭＷ－５，ＭＷ－２，ＭＷ－４，ＭＷ－６のような順番としてマイクロ波照射イベントを実施してもよい。
　図１０で説明されたマイクロ波の照射方法を、図９のアニール処理（インタバールマイクロ波照射）に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
　また、図１０で説明されたマイクロ波の照射方法をマイクロ波照射の初期の基板昇温時（温度調整工程）に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、半導体基板の歪みを低減させることが出来る。
　なお、本明細書では、図１０で説明されたマイクロ波の照射方法において、マイクロ波照射のイベントを、サイクルマイクロ波（ＭＷ）照射と称する。
（実施例４）
　次に、実施例４における炉内圧力・温度調整工程Ｓ４０２及び改質工程Ｓ４０４におけるマイクロ波の照射方法について、図１１、図１２を用いて説明する。実施例４におけるマイクロ波の照射方法が、実施例３と異なる点は、予備加熱処理においても、複数設けられたマイクロ波導入ポートから供給されるマイクロ波を所定の順番で供給停止し、処理室に供給されるマイクロ波出力を一定とする点である。その他の点は、特に言及しない限りは、実施例１、２、３と同様である。なお、以下で説明されるように、実施例４では、予備加熱処理において上述のサイクルマイクロ波（ＭＷ）照射が繰り返して実行され、また、改質工程のアニール処理において上述のサイクルマイクロ波（ＭＷ）照射の繰り返しとマイクロ波停止のイベントとの組み合わせが繰り返し実行される。
　図１１および図１２に示すように、予備加熱処理のマイクロ波照射のイベントは、図１０と同様に、６つのイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を有しており、各イベントが、出力１０ｋＷで、１秒のマイクロ波（ＭＷ）照射の時間とされている。６つのイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を所定の順番で実施することを１サイクルとして順次実行し、少なくとも１サイクル以上、本実施例では、例えば合計６サイクルの繰り返しが実行される。したがって、予備加熱処理におけるマイクロ波照射の合計の時間は、１秒×６（イベント）×６（サイクル）＝３６秒である。
　図１１および図１２に示すように、アニール処理はマイクロ波照射のイベントとマイクロ波照射の停止のイベントとを有する。アニール処理のマイクロ波照射のイベントは、図１０のマイクロ波照射のイベントまたは図１１の予備加熱処理のマイクロ波照射のイベントと同様に、６つのイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を有しており、各イベントが、出力１０ｋＷで、１秒のマイクロ波照射の時間とされている。６つのイベント（ＭＷ－１，ＭＷ－２，ＭＷ－３，ＭＷ－４，ＭＷ－５，ＭＷ－６）を所定の順番で実施することを１サイクルとして順次実行し、少なくとも１サイクル以上、本実施例では、例えば合計２．５サイクルの繰り返しが実行される。したがって、マイクロ波（ＭＷ）照射の合計の時間は、１秒×６（イベント）×２．５（サイクル）＝１５秒である。アニール処理のマイクロ波照射の停止のイベントは、図９と同様に、３５秒である。この制御は、コントローラ１２１により行われる。プログラムを実行するコントローラ１２１は、アニール処理のマイクロ波照射のイベントにおいて、複数のマイクロ波発振器（第１マイクロ波発振器６５５－１、第２マイクロ波発振器６５５－２、第３マイクロ波発振器６５５－３、第４マイクロ波発振器６５５－４、第５マイクロ波発振器６５５－５、第６マイクロ波発振器６５５－６）が所定の順番にオフとなることを確認した後に、アニール処理のマイクロ波照射の停止のイベント、すなわち、全マイクロ波供給源をオフとするように複数の複数のマイクロ波発振器を制御する。
　アニール処理では、２．５サイクル（１５秒）のマイクロ波照射のイベントと３５秒のマイクロ波照射停止のイベントとの組み合わせを実行することを１サイクルとして、少なくとも１サイクル以上、本実施例では、例えば合計４サイクルの繰り替えしが実行される。したがって、アニール処理でのマイクロ波照射の合計時間は、１５秒×４(サイクル)＝６０秒である。アニール処理の処理時間は、（１５秒＋３５秒）×４(サイクル)＝２００秒である。この制御も、プログラムを実行するコントローラ１２１により行われる。
　冷却処理は、マイクロ波発振器６５５の出力を０ｋＷとして、マイクロ波のウエハ２００への照射を停止させ、ウエハ２００の温度を冷却する。
　これにより、マイクロ波の照射の時間、マイクロ波の照射の停止時間やこれらの繰り返し回数を調整することで、マイクロ波発振器の出力を調整することなく、ウエハ２００の温度を所望の温度帯へ制御が可能となる。温度調整工程に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、半導体基板の歪みを低減させることが出来る。また、アニール処理に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
　このように、予備加熱処理（昇温工程）において、マイクロ波の出力を１０ｋＷとしてマイクロ波の照射が行われる。しかし、各イベントにおいて、１秒のサイクルマイクロ波（ＭＷ）照射を行っている為、ウエハ２００面内の温度差が小さくなる。また、そのため、ウエハ２００の歪みも小さく出来る。
　また、予備加熱処理の処理時間が、マイクロ波の出力を１０ｋＷとすることにより、図９と比較して、１８０秒から３６秒へ、短時間化されている為、温度調整工程及び改質工程の全体の処理時間も、短時間化される。
　予備加熱処理における処理時間を短時間化する場合、この実施例４の様に、予備加熱処理における電磁波供給部の出力と改質工程における電磁波供給部の出力とを同じとしても良い。
（実験結果の一例）
　上述した実施例を用いて実際に実験を行った結果について以下に説明する。
　図１３に示される処理サンプル１は、シリコン（Ｓｉ）基板（Ｓｉ－Ｓｕｂ）と、Ｓｉ基板上に形成された熱酸化膜ＳｉＯ２と、この熱酸化膜ＳｉＯ２上に形成されたＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜を有する。熱酸化膜ＳｉＯ２の膜厚は、約１０００Å程度である。この熱酸化膜ＳｉＯ２は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、９００℃酸素雰囲気でＳｉ基板の表面に酸素Ｏを拡散させ形成したＳｉ酸化膜である。Ｐ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜は、その膜厚が約３０００Åであり、Ｐ濃度は、１ｅ２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。このＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、反応室温度５００～６５０℃で減圧下の反応室内にＳｉＨ4（モノシラン：Ｍｏｎｏｓｉｌａｎｅ）とＰＨ3（フォスフィン：Ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）を導入し、予め反応室内に搬送固定しておいた基板上に堆積・成膜し形成される。
　図１４に示される処理サンプル２は、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に形成された熱酸化膜ＳｉＯ２と、この熱酸化膜ＳｉＯ２上に形成された第１のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜と、この第１のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜上に形成されたリンを含まない非晶質Ｓｉ膜（Ｎｏｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ）、このＮｏｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜上に形成されたＰを含んだ第２のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜と、を有する。熱酸化膜ＳｉＯ２の膜厚は、約１０００Å程度であり、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、９００℃酸素雰囲気でＳｉ基板の表面に酸素Ｏを拡散させ形成したＳｉ酸化膜である。第１および第２のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜のＰ濃度は、１ｅ２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。第１および第２のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、反応室温度５００～６５０℃で減圧下の反応室内にＳｉＨ4とＰＨ3を導入し、予め反応室内に搬送固定しておいた基板上に堆積・成膜し形成される。Ｎｏｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ(非晶質Ｓｉ膜)は、例えば、抵抗加熱ヒータを備えた縦型基板処理装置において、反応室温度５００～６５０℃で減圧下の反応室内にＳｉＨ4を導入し、予め反応室内に搬送固定しておいた基板上に堆積・成膜し形成している。そして、第２のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜／Ｎｏｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜／第１のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜の膜厚は、約３０００Å程度である。
　図１５および図１６は、処理サンプル１を、以下に示すマイクロ波アニール（ＭＷＡ）処理、実施例２で説明したインターバルマイクロ波照射によるアニール処理、及びＦｕｒｎａｃｅ　Ａｎｎｅａｌ（ＦＡ）のそれぞれの処理を行った時のシート抵抗（Ｒｓ)、Ｈａｌｌ移動度をそれぞれ示している。
　ＭＷＡ処理は、４ｋＷ，６ｋＷ，１０ｋＷの各マイクロ波出力で、１５０秒間のアニール処理を処理サンプル１に対して行ったものである。
　インターバルマイクロ波照射によるによるアニール処理は、図９で説明したアニール処理（マイクロ波出力：１０ｋＷ、マイクロ波照射時間：１５秒×４＝６０秒）を、処理サンプル１に対して行ったものである。
　ＦＡとは、抵抗加熱ヒータ等を備えた縦型基板処理装置において、被処理体である処理サンプル１を大気圧、Ｎ２雰囲気下、所望の温度で所定時間行うアニール処理である。
　四探針法により測定したＲｓは、一様の厚さを持つ薄い膜やフィルム状物質の電気抵抗を表す量の一つで、物質や材料の電気の通し難さを表す。
　図１５及び図１６に示す通り、処理サンプル１を、マイクロ波出力４ｋＷ、６ｋＷ、１０ｋＷで、１５０秒間、ＭＷＡ処理した場合、Ｐ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜のＲｓはマイクロ波の出力を上げるに従い低くなり、１０ｋＷでは３０Ω／□程度まで改善される。また、この時のＨａｌｌ移動度も、マイクロ波の出力を上げるに従い改善され、マイクロ波出力（１０ｋＷ）では２１ｃｍ２／Ｖｓ程度になる。このときの処理サンプル１のピーク温度は８２０℃である。
　処理サンプル１を、７５０℃で３０分間のＦＡ処理したときも、ＭＷＡ処理によるマイクロ波の出力１０ｋＷの場合と同程度のＲｓ、Ｈａｌｌ移動度が得られる。このことから、ＭＷＡ処理やＦＡ等のアニールを施すことでＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜が結晶化および活性化されたことがわかる。
　処理サンプル１を実施例２のインターバルマイクロ波照射によりアニール処理した場合、Ｒｓは３２Ω／□程度、Ｈａｌｌ移動度は２２ｃｍ２／Ｖｓ程度である。この事より、実施例２のインターバルマイクロ波照射においても、Ｐ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜の結晶化および活性化により十分改善されている。これは、実施例２のインターバルマイクロ波照射により、マイクロ波の照射時間やマイクロ波の出力を変更することなく、処理サンプル１の基板の温度を、所望の温度帯に制御し、低温化を実現したことによる。これにより、基板からの熱伝導がなくなり、Ｐ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜へのマイクロ波の効果を維持できたためであると考えられる。
　図１７は、処理サンプル２を、以下の条件で行ったＭＷＡ、ＦＡ及び実施例２のインターバルマイクロ波照射によるアニール処理を施したときのＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、二次イオン質量分析法）によるＰの断面濃度分布を示す。
　図１７におけるＭＷＡは、１０ｋＷのマイクロ波出力で、１５０秒(１５０ｓ)間のアニール処理と、１０ｋＷのマイクロ波出力で、６０秒（６０ｓ）間のアニール処理（実施例１のアニール処理に対応する）とを、処理サンプル２に対して行ったものである。
　同様に、図１７におけるインターバルマイクロ波照射によるアニール処理は、実施例２で説明したアニール処理（マイクロ波出力：１０ｋＷ、マイクロ波照射時間：１５秒×４＝６０秒）を、処理サンプル２に対して行ったものである。さらに同様に、図１７におけるＦＡは、７５０℃で３０分間のアニール処理したものである。
　図１７に示すように、１０ｋＷのマイクロ波出力で、処理時間を１５０秒として行ったＭＷＡでは、Ｐが第１および第２のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜からリンを含まない非晶質Ｓｉ膜（Ｎｏｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ）まで拡散しており、Ｎｏｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜においても１．５ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度のＰ濃度となる。これは、ＦＡによるＰ濃度と大差なく、Ｐが膜全体に拡散してしまっていることがわかる。これは、処理時間を１５０秒として行ったＭＷＡやＦＡでは、抵抗加熱ヒータによる輻射で基板表面や膜表面を加熱し、さらに基板内部や膜中には表面からの伝熱により加熱し、所定の温度によるアニールを行っている。つまり、基板温度と膜の温度がほぼ一致している状態もしくは外側の方が高い状態で加熱を行うため、Ｐが拡散しやすいと考えられる。
　一方、１０ｋＷのマイクロ波出力で、６０秒のＭＷＡ（実施例１のアニール処理に対応する）及び実施例２のインターバルマイクロ波照射によるアニール処理では、Ｐの拡散が抑えることができている。また、実施例２のインターバルマイクロ波照射によるアニール処理では、実施例１のアニール処理に対応する１０ｋＷのマイクロ波出力で、６０秒のＭＷＡよりも、さらに、Ｐの拡散が抑えることができている。この理由として、実施例２のインターバルマイクロ波照射を行うことにより、上述したマイクロ波を照射し続けるＭＷＡを６０秒行った場合よりも、処理サンプル２の基板の温度の上昇が抑えられるため、マイクロ波の作用による第１および第２のＰ－ｄｏｐｅｄ　Ｓｉ膜への選択的かつ局所的な加熱が行われ、Ｐの拡散を抑えることができる。
（４）本実施形態による効果
　本実施形態によれば以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
　１）コントローラ１２１の制御により、測定されたウエハ２００の温度に基づいて、マイクロ波発振器６５５の電源をオンとする時間とオフとする時間の比率を変更することでウエハ２００の加熱を制御する。これにより、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度が低温化できる。また、ウエハ２００にホットスポットが生じることを抑制でき、ウエハ（サセプタが載置されている場合はサセプタもウエハ２００と同様に）が変形することを抑制できる。
　２）上記１）において、アニール処理におけるウエハ２００のピーク温度が低温化できるので、ウエハ２００からの熱伝導による対象膜（ターゲット膜）への熱履歴の影響を低減できる。また、マイクロ波によるターゲット膜の選択的かつ局所的な加熱の効果を発揮しやすくなる。
　３）上記１）において、ウエハ２００にホットスポットが生じることを抑制できるので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
　４）上記１）において、ウエハ２００（サセプタが載置されている場合はサセプタもウエハ２００と同様に）が変形することを抑制できるので、温度調整工程である予備加熱処理において、マイクロ波の出力を比較的高くすることが可能となり、マイクロ波の照射の時間を短縮化できる。
　５）上記１）において、マイクロ波発振器６５５の電源をオンとオフを、コントローラ１２１により制御する。マイクロ波発振器の出力を制御するなどの複雑な制御を行わないので、コントローラ１２１の制御の複雑さを回避で可能である。
　６）複数のマイクロ波発振器を設け、マイクロ波照射を複数のイベントとして、コントローラ１２１に制御させる。コントローラ１２１は、ウエハ２００へ供給されるマイクロ波の入力電力が、マイクロ波照射時の各イベントにおいて、一定となるように、複数のマイクロ波発振器の電源のオン及びオフを制御する。このような制御により、特定のマイクロ波発振器へ負荷が集中することを抑制することが可能となり、また、マイクロ波発振器の制御の複雑さを回避することが可能となる。
　７）上記６において、コントローラ１２１は、複数のマイクロ波供給源の電源がオフとなる期間が、マイクロ波照射時の各イベントにおいて、それぞれ異なるように、制御する。電源がオフとされるマイクロ波発振器を、各イベントにおいてシフトさせることで、各イベントの切り替え時に、ケース１０２へ供給されるマイクロ波の出力が０ｋＷとなることを回避することが出来る。
　８）上記６において、マイクロ波の照射の時間、マイクロ波の照射の停止時間やこれらの繰り返し回数を調整することで、マイクロ波発振器の出力を調整することなく、ウエハ２００の温度を所望の温度帯へ制御が可能となる。温度調整工程に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、半導体基板の歪みを低減させることが出来る。また、アニール処理に適用することにより、ウエハ２００面内におけるホットスポットの発生を低減させることが出来るので、ウエハ２００面内の処理を均一化することが出来る。
　＜本発明の他の実施形態＞
　図１８に示すように本実施形態では、垂直方向多段に基板を複数枚保持可能な、いわゆる、縦型バッチ式の基板処理装置として構成している。基板保持具としてのボート２１７には、処理対象である垂直方向多段に保持された複数のウエハ２００と、この複数のウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂが所定の間隔で保持されている。垂直方向多段に保持されたウエハ２００間に断熱板としての石英プレート１０１ｃが設けられている。他の構成は、図１と同じであり、その説明は省略される。
　なお、このとき、断熱板としての石英プレート１０１ｃを載置するのではなく、図示しない電磁波によって誘電加熱される発熱体としてのサセプタを載置したり、断熱板と発熱体の両方を載置するようにしてもよい。
（変形例１）
　図１９も、図１８と同様に、垂直方向多段に基板を複数枚保持可能な、いわゆる、縦型バッチ式の基板処理装置として構成している。ボート２１７には、処理対象である垂直方向多段に保持された複数のウエハ２００と、この複数のウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂが所定の間隔で保持されている。図１９では、この複数のウエハ２００間に、石英プレート１０１ｃが設けられていない構成例である。他の構成は、図１と同じであり、その説明は省略される。ボート２１７に保持するウエハ２００を３枚として記載しているが、これに限らず、例えば２５枚や５０枚など多数枚のウエハ２００を処理するようにしてもよい。
（変形例２）
　図２０に示すように、ボート２１７には、断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂの間及び断熱板としての石英プレート１０１ｃ、１０１ｄの間に、処理対象であるウエハ２００が各々保持されている。ウエハ２００と石英プレート１０１ａ、１０１ｂの間には、電磁波によって誘電加熱される発熱体としてのサセプタ１０１１ａ及び１０１１ｂが各々保持されている。また、ウエハ２００と石英プレート１０１ｃ、１０１ｄの間には、電磁波によって誘電加熱される発熱体としてのサセプタ１０１１ｃ及び１０１１ｄが各々保持されている。
　図１８、図１９及び図２０のように、複数のウエハ２００を保持する基板保持具を構成することによって、複数枚の基板処理が可能となり、基板処理効率を向上させることが可能となる。
　以上、本発明を実施形態に沿って説明してきたが、上述の各実施形態や各変形例等は、適宜組み合わせて用いることができ、その効果も得ることができる。
　例えば、上述の各実施形態では、シリコンを主成分とする膜として、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質する処理について記載したが、これに限らず、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）のうち、少なくとも１つ以上を含むガスを供給させて、ウエハ２００の表面に形成された膜を改質しても良い。例えば、ウエハ２００に、高誘電体膜としてのハフニウム酸化膜（ＨｆｘＯｙ膜）が形成されている場合に、酸素を含むガスを供給しながらマイクロ波を供給して加熱させることによって、ハフニウム酸化膜中の欠損した酸素を補充し、高誘電体膜の特性を向上させることができる。
　なお、ここでは、ハフニウム酸化膜について示したが、これに限らず、アルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、イットリウム（Ｙ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の少なくともいずれかを含む金属元素を含む酸化膜、すなわち、金属系酸化膜を改質する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、上述の成膜シーケンスは、ウエハ２００上に、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＯ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＯ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＯ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＯ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＯ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＯ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＮ膜、ＷＯ膜を改質する場合にも、好適に適用することが可能となる。
　また、高誘電体膜に限らず、不純物がドーピングされたシリコンを主成分とする膜を加熱させるようにしてもよい。シリコンを主成分とする膜としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜がある。不純物としては、例えば、臭素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）などの少なくとも１つ以上を含む。
　また、メタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、ポリビニルフェニール樹脂などの少なくともいずれかをベースとするレジスト膜であってもよい。
　また、上述では、半導体装置の製造工程の一工程について記したが、これに限らず、液晶パネルの製造工程のパターニング処理、太陽電池の製造工程のパターニング処理や、パワーデバイスの製造工程のパターニング処理などの、基板を処理する技術にも適用可能である。
　以上述べたように、本発明によれば、基板の変形または破損を抑制し、均一な基板処理を行うことが可能となる電磁波熱処理技術を提供することができる。
１０１ａ、１０１ｂ・・・石英プレート（石英板）、
１０２・・・ケース（キャビティ）、
１０３・・・反応管、
１２１・・・コントローラ（制御部）、
２００・・・ウエハ（基板）、
２０１・・・処理室、
２１７・・・ボート（基板保持具）、
６５５・・・マイクロ波発振器。

Claims (5)

  1. 　基板を処理する処理室と、
    　前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、
    　前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、
    　を有する基板処理装置。
  2. 　前記制御部は、前記複数のマイクロ波供給源が所定の順番にオフとなることを確認した後に、全マイクロ波供給源をオフとするように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記制御部は、前記基板へ供給される入力電力は２ｋＷ以上、２４ｋＷ以下となるように前記加熱装置を制御するよう構成される請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 　基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を保持した基板保持具を搬入する工程と、
    　前記基板を加熱して所定の改質処理を行う工程と、
    　前記処理室から前記基板保持具を搬出する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  5. 　基板を処理する処理室と、前記処理室内の基板を加熱するためのマイクロ波を供給する複数のマイクロ波供給源を有する加熱装置と、前記複数のマイクロ波供給源のそれぞれから前記基板に対して供給されるマイクロ波の入力電力を一定としつつ、前記複数のマイクロ波供給源がオフとなる期間がそれぞれ異なるように前記複数のマイクロ波供給源を制御するよう構成される制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を保持した基板保持具を搬入する手順と、
    　前記基板を加熱して所定の改質処理を行う手順と、
    　前記処理室から前記基板保持具を搬出する手順と、
    　をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるためのプログラム。
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