WO2022054750A1 - 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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WO2022054750A1
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wafer
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克彦 山本
恵信 山▲崎▼
伸也 佐々木
典明 道田
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株式会社Kokusai Electric
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Definitions

  • This disclosure relates to a manufacturing method and a program of a substrate processing device and a semiconductor device.
  • the substrate in the processing chamber is heated by using a heating device to change the composition and crystal structure in the thin film formed on the surface of the substrate.
  • a modification treatment typified by an annealing treatment for repairing crystal defects and the like in a filmed thin film.
  • semiconductor devices have become remarkably miniaturized and highly integrated, and along with this, there is a demand for modification treatment into a high-density substrate on which a pattern having a high aspect ratio is formed.
  • a heat treatment method using electromagnetic waves as seen in Patent Document 1 for example, has been studied.
  • the heat treatment may cause the substrate to warp or crack due to non-uniformity of the in-plane temperature of the semiconductor substrate.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a technique capable of preventing warping or cracking of a substrate due to heat treatment.
  • a processing chamber for processing a substrate, a microwave oscillator for supplying microwaves to the processing chamber, and microwaves are maintained at a first microwave output.
  • the heat treatment in which the supply time for supplying the microwave and the stop time for stopping the microwave shorter than the supply time are repeatedly supplied to the substrate for a predetermined number of times or a predetermined time to heat the substrate, and the microwave is applied to the first micro.
  • a control unit configured to be able to control the microwave oscillator to perform a reforming process that supplies and reforms the substrate for a predetermined time while maintaining a second microwave output higher than the wave output.
  • a processing chamber for processing a substrate a microwave oscillator for supplying microwaves to the processing chamber, a supply time for supplying microwaves while maintaining the microwave at the first microwave output, and supply are provided.
  • a heat treatment in which microwaves are stopped for less than a certain period of time, and the microwaves are repeatedly supplied to the substrate for a predetermined number of times or for a predetermined time to heat the substrate, and the microwaves are maintained at a second microwave output higher than the first microwave output.
  • a substrate processing apparatus including a control unit capable of controlling a microwave oscillator so as to supply the substrate for a predetermined time for reforming and reforming the substrate, and a method for manufacturing a semiconductor apparatus using the same. And an embodiment of the program.
  • the substrate processing device in the present embodiment is configured as a single-wafer heat treatment device that performs various heat treatments on one or a plurality of wafers, and is subjected to annealing treatment using electromagnetic waves, which will be described later.
  • the description will be given as an apparatus for performing the reforming process).
  • a FOUP Front Opening Unified Pod: hereinafter referred to as a pod
  • a storage container carrier
  • the pod is also used as a transport container for transporting the wafer between various substrate processing devices.
  • the substrate processing apparatus 100 is provided with a transport housing 202 having a transport chamber 203 inside for transporting the wafer 200 and a side wall of the transport housing 202 to provide the wafer 200. It is provided with cases 102-1 and 102-2 as processing containers described later, which have processing chambers 211-1 and 201-2 for processing, respectively. Further, a cooling case 109 forming the cooling chamber 204 is provided between the processing chambers 201-1 and 201-2.
  • the lid of the pod 110 is opened and closed on the right side of FIG. 2 (lower side of FIG. 3), which is the front side of the transport housing 202, and the pod is opened and closed for loading and unloading the wafer 200 into and out of the transport chamber 203.
  • a load port unit (LP) 106 as a mechanism is arranged.
  • the load port unit 106 includes a housing 106a, a stage 106b, and an opener 106c.
  • the stage 106b mounts a pod 110 and pods at a substrate loading / unloading outlet 134 formed in front of the housing of the transport chamber 203.
  • the opener 106c opens and closes a lid (not shown) provided on the pod 110, which is configured to bring the 110 close to each other.
  • the load port unit 106 may have a function capable of purging the inside of the pod 110 with a purge gas such as N2 gas.
  • the transport housing 202 has a purge gas circulation structure, which will be described later, for circulating purge gas such as N2 in the transport chamber 203.
  • the gate valves (GV) 205-1 and 205-2 that open and close the processing chambers 201-1 and 201-2 are located.
  • a substrate transfer robot which is a substrate transfer mechanism for transferring the wafer 200
  • a transfer machine 125 as a substrate transfer unit are installed in the transfer chamber 203.
  • the transfer machine 125 can rotate or linearly move the tweezers (arms) 125a-1 and 125a-2 and the tweezers 125a-1 and 125a-2 as mounting portions for mounting the wafer 200 in the horizontal direction, respectively.
  • Tweezers 125a-1 is an ordinary aluminum material and is used for transporting wafers at low temperature and room temperature.
  • the tweezers 125a-2 is a material such as alumina or a quartz member having high heat resistance and poor thermal conductivity, and is used for transporting wafers at high temperature and normal temperature. That is, the tweezers 125a-1 is a low temperature substrate transport unit, and the tweezers 125a-2 is a high temperature substrate transport unit.
  • the high temperature tweezers 125a-2 are preferably configured to have heat resistance of, for example, 100 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher.
  • a mapping sensor can be installed on the low temperature tweeter 125a-1.
  • the mapping sensor on the low temperature tweeter 125a-1 By providing the mapping sensor on the low temperature tweeter 125a-1, the number of wafers 200 in the load port unit 106 can be confirmed, the number of wafers 200 in the reaction chamber 201 can be confirmed, and the number of wafers 200 in the cooling chamber 204 can be confirmed. Will be able to do.
  • the tweezers 125a-1 will be described as a low temperature tweezers, and the tweezers 125a-2 will be described as a high temperature tweezers, but the present invention is not limited thereto.
  • the tweezers 125a-1 are made of materials such as alumina and quartz members with high heat resistance and poor thermal conductivity, and are used for transporting wafers at high and normal temperatures.
  • the tweezers 125a-2 are made of ordinary aluminum materials. It may be used for transporting wafers at low temperature and room temperature. Further, both the tweezers 125a-1 and 125a-2 may be made of a material such as alumina or a quartz member having high heat resistance and poor thermal conductivity.
  • a processing furnace In the area A surrounded by the broken line in FIG. 2, a processing furnace (processing chamber) 201 having a substrate processing structure as shown in FIG. 1 is configured. As shown in FIG. 3, a plurality of processing furnaces are provided in the present embodiment, but since the configurations of the processing furnaces are the same, only one configuration will be described, and the description of the other processing furnace configuration will be omitted. do.
  • the processing furnace has a case 102 as a cavity (processing container) made of a material that reflects electromagnetic waves such as metal.
  • the cap flange (closing plate) 104 made of a metal material is configured to close the upper end of the case 102 via an O-ring as a sealing member (not shown).
  • the inner space of the case 102 and the cap flange 104 is mainly configured as a processing chamber 201 for processing a substrate such as a silicon wafer.
  • a reaction tube (not shown) made of quartz that allows electromagnetic waves to pass through may be installed inside the case 102, or a processing container may be configured so that the inside of the reaction tube serves as a processing chamber.
  • the processing chamber 201 may be configured by using the case 102 in which the ceiling is closed without providing the cap flange 104.
  • a mounting table 210 is provided in the processing chamber 201, and a boat 217 as a substrate holder for holding the wafer 200 as a substrate is mounted on the upper surface of the mounting table 210.
  • the wafer 200 to be processed and the susceptors 103a and 103b placed vertically above and below the wafer 200 so as to sandwich the wafer 200 are held at predetermined intervals.
  • the susceptors 103a and 103b above and below the wafer 200 as a material such as a silicon plate (Si plate) or a silicon carbide plate (SiC plate), the concentration of electric field strength with respect to the edge of the wafer 200 is suppressed. do.
  • quartz plates 101a and 101b as heat insulating plates may be held on the upper and lower surfaces of the susceptors 103a and 103b at predetermined intervals.
  • the quartz plates 101a and 101b, respectively, and the susceptors 103a and 103b are made of the same parts, respectively. I will explain it by calling it.
  • the case 102 as a processing container has, for example, a circular cross section, and is configured as a flat closed container.
  • the transport housing 202 as the lower container is made of, for example, a metal material such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS), quartz, or the like.
  • the space surrounded by the case 102 may be referred to as a processing chamber 201 or a reaction area 201 as a processing space, and the space surrounded by the transport housing 202 may be referred to as a transport chamber or a transport area 203 as a transport space.
  • the processing chamber 201 and the transport chamber 203 are not limited to being configured to be adjacent to each other in the horizontal direction as in the present embodiment, but may be configured to be adjacent to each other in the vertical direction to raise and lower a substrate holder having a predetermined structure. good.
  • a substrate carry-in / carry-out outlet 206 adjacent to the gate valve 205 is provided on the side surface of the transport housing 202, and the wafer 200 passes through the board carry-in / carry-out port 206. It moves between the processing chamber 201 and the transport chamber 203.
  • a choke structure having a length of 1/4 wavelength of the electromagnetic wave used is provided around the gate valve 205 or the substrate carry-in / carry-out port 206 as a measure against leakage of the electromagnetic wave described later.
  • An electromagnetic wave supply unit as a heating device described in detail later is installed on the side surface of the case 102, and electromagnetic waves such as microwaves supplied from the electromagnetic wave supply unit are introduced into the processing chamber 201 to heat the wafer 200 and the like. , Wafer 200 is processed.
  • the mounting table 210 is supported by a shaft 255 as a rotating shaft.
  • the shaft 255 penetrates the bottom of the processing chamber 201 and is further connected to a drive mechanism 267 that rotates outside the processing chamber 201.
  • the lower end of the shaft 255 is covered with a bellows 212, and the inside of the processing chamber 201 and the transport area 203 is kept airtight.
  • the mounting table 210 is raised or lowered by the drive mechanism 267 so that the wafer 200 is at the wafer transfer position when the wafer 200 is transferred, and the wafer 200 is processed when the wafer 200 is processed. May be configured to rise or fall to the processing position (wafer processing position) in the processing chamber 201.
  • An exhaust unit for exhausting 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 section. 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 according to the pressure in the processing chamber 201 and a vacuum pump 246 are sequentially connected to the exhaust pipe 231. It is connected to the.
  • a pressure regulator 244 such as an APC valve that controls the valve opening according to the pressure in the processing chamber 201 and a vacuum pump 246 are sequentially connected to the exhaust pipe 231. It is connected to the.
  • the pressure regulator 244 is not limited to the APC valve as long as it can receive the pressure information in the processing chamber 201 and the feedback signal from the pressure sensor 245 described later to adjust the exhaust amount, and is not limited to the APC valve.
  • the on-off valve and the pressure regulating valve may be configured to be used together.
  • an exhaust unit (also referred to as an exhaust system or an exhaust line) is configured by an exhaust port 221, an exhaust pipe 231 and a pressure regulator 244.
  • An exhaust port may be provided so as to surround the mounting table 210 so that gas can be exhausted from the entire circumference of the wafer 200.
  • a vacuum pump 246 may be added to the configuration of the exhaust unit.
  • 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 reaction gas into the processing chamber 201.
  • the gas supply pipe 232 is provided with a mass flow controller (MFC) 241 which is a flow rate controller (flow rate control unit) and a valve 243 which is an on-off valve in order from the upstream.
  • MFC mass flow controller
  • N2 nitrogen
  • a plurality of types of gas can be supplied by using a configuration in which supply pipes are connected.
  • a gas supply pipe provided with an MFC and a valve may be installed for each gas type.
  • the gas supply system (gas supply unit) is composed of the gas supply pipe 232, MFC241, and 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 in addition to the N2 gas, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used.
  • a temperature sensor 263 is installed on the cap flange 104 as a non-contact temperature measuring device. By adjusting the output of the 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 composed of 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 101a or the surface temperature of the wafer 200. When the susceptor as the heating element described above is provided, the surface temperature of the susceptor may be measured.
  • the temperature of the wafer 200 (wafer temperature) is described in the present embodiment, it means the wafer temperature converted by the temperature conversion data described later, that is, the estimated wafer temperature, and the temperature sensor 263. It will be described as referring to the case where it means the temperature obtained by directly measuring the temperature of the wafer 200 and the case where it means both of them.
  • the temperature showing the correlation between the temperature of the quartz plate 101 or the susceptor 103 and the wafer 200 is shown.
  • the converted data may be stored in the storage device 121c or the external storage device 123.
  • the temperature of the wafer 200 can be estimated by measuring only the temperature of the quartz plate 101, and the temperature of the wafer 200 can be estimated based on the estimated temperature of the wafer 200.
  • the output of the microwave oscillator 655, that is, the heating device can be 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 thermometer and the non-contact thermometer may be used in combination to measure the temperature. You may. However, when the temperature is measured using a thermocouple, it is necessary to arrange the thermocouple in the vicinity of the wafer 200 to measure the temperature. That is, since it is necessary to arrange the thermocouple in the processing chamber 201, the thermocouple itself is heated by the microwave supplied from the microwave oscillator described later, so that the temperature cannot be accurately measured. Therefore, it is preferable to use a non-contact 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. Further, the temperature sensor 263 is not only directly installed on the cap flange 104 or the mounting table 210, but also indirectly measures by reflecting the synchrotron radiation from the measuring window provided on the cap flange 104 or the mounting table 210 with a mirror or the like. It may be configured to do so. Further, the temperature sensor 263 is not limited to one, and a plurality of temperature sensors 263 may be installed.
  • Electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-2 are installed on the side wall of the case 102.
  • One ends of the waveguides 654-1 and 654-2 for supplying electromagnetic waves (microwaves) are connected to the electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-2, respectively, in the processing chamber 201.
  • Microwave oscillators (electromagnetic wave sources) 655-1 and 655-2 as heating sources that supply electromagnetic waves to the processing chamber 201 and heat them are connected to the other ends of the waveguides 654-1 and 654-2, respectively.
  • the microwave oscillators 655-1 and 655-2 supply electromagnetic waves such as microwaves to the waveguides 654-1 and 654-2, respectively.
  • microwave oscillators 655-1 and 655-2 magnetrons, klystrons and the like are used.
  • the electromagnetic wave introduction ports 653-1 and 653-2, the waveguides 654-1 and 654-2, and the microwave oscillators 655-1 and 655-2 will be described when it is not necessary to distinguish them from each other.
  • the description will be described as an electromagnetic wave introduction port 653, a waveguide 654, and a microwave oscillator 655.
  • 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 or more and 24.125 GHz or less. More preferably, it is preferably controlled to have a frequency of 2.45 GHz or 5.8 GHz.
  • the frequencies of the microwave oscillators 655-1 and 655-2 may be the same frequency or may be installed at different frequencies.
  • the present invention is not limited to this, and one or more microwave oscillators may be provided, and the case 102 may be provided. It may be arranged so as to be provided on different side surfaces such as opposite side surfaces.
  • the electromagnetic wave supply unit electromagnettic wave supply device, microwave
  • a supply unit and a microwave supply device are configured.
  • a controller 121 which will be described later, is connected to each of the microwave oscillators 655-1 and 655-2.
  • a temperature sensor 263 for measuring the temperature of the quartz plate 101a or 101b or the wafer 200 housed in the processing chamber 201 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, and the controller 121 controls the outputs of the microwave oscillators 655-1 and 655-2 to control the output of the wafer 200.
  • the heating control method by the heating device includes a method of controlling the heating of the wafer 200 by controlling the voltage input to the microwave oscillator 655, and a time for turning on the power of the microwave oscillator 655 and turning it off.
  • a method of controlling the heating of the wafer 200 by changing the time ratio can be used.
  • the microwave oscillators 655-1 and 655-2 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 and 655-2 are individually controlled by transmitting individual control signals from the controller 121 to the microwave oscillators 655-1 and 655-2, respectively. You may.
  • 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. It is configured as a computer equipped with 121d.
  • the RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured so that data can be exchanged with the CPU 121a via the internal bus 121e.
  • An input / output device 122 configured as, for example, a touch panel or the like is connected to the controller 121.
  • the storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like.
  • a control program that controls the operation of the substrate processing device, a process recipe that describes the procedure and conditions of the annealing (modification) process, and the like are readablely stored.
  • the process recipes are combined so that the controller 121 can execute each procedure in the substrate processing step described later and obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • this process recipe, control program, etc. are collectively referred to as a program.
  • a process recipe is also simply referred to as 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 held.
  • the I / O port 121d is connected to the above-mentioned transfer machine 125, MFC241, 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 and execute a control program from the storage device 121c and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input / output device 122 or the like.
  • the CPU 121a has a substrate transfer operation by the transfer machine, a flow rate adjustment operation of various gases by the MFC 241, an opening / closing operation of the valve 243, and a pressure adjustment operation by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe.
  • the controller 121 installs the above-mentioned 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 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 MO, or a semiconductor memory such as a USB memory
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium.
  • the term recording medium may include only the storage device 121c alone, it may include only the external storage device 123 alone, or it may include both of them.
  • the program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.
  • the amount of deformation of the wafer can be suppressed to within 5 mm by setting the output at the time of preheating in a step shape of 3200 W.
  • preheating was performed for 8 seconds On at 3200 W and 14 cycles (total: 140 seconds) at 2 seconds Off (0 W). Due to the stepped output, the temperature at the end of the susceptor also drops. After that, the substrate temperature rises to about 600 ° C. by irradiating with microwaves at 6 kW for 150 seconds. The maximum amount of deformation of the Si wafer at this time was suppressed to within 5 mm.
  • FIG. 5 shows an example of the flow of substrate processing according to this embodiment.
  • a method for modifying (crystallizing) an amorphous silicon film as a silicon-containing film formed on a substrate for example, a method for modifying (crystallizing) an amorphous silicon film as a silicon-containing film formed on a substrate.
  • the operation of each unit constituting the substrate processing apparatus is controlled by the control unit described with reference to FIG.
  • the word "wafer” it may mean the wafer itself or a laminate of a predetermined layer or film formed on the wafer and its surface.
  • the substrate carry-in step (S802) is carried out, and the wafer 200 is carried into a predetermined processing chamber 201 (boat loading) by the opening / closing operation of the gate valve 205. That is, the two wafers placed on the low temperature tweezers 125a-1 and the high temperature tweezers 125a-2 are carried into the processing chamber 201.
  • the atmosphere in the processing chamber 201 is controlled so that the pressure becomes a predetermined pressure (for example, 10 to 102000 Pa). Specifically, while exhausting by the vacuum pump 246, the valve opening degree of the pressure regulator 244 is feedback-controlled based on the pressure information detected by the pressure sensor 245, and the inside of the processing chamber 201 is set to a predetermined pressure.
  • a predetermined pressure for example, 10 to 102000 Pa
  • the drive mechanism 267 rotates the shaft 255 and is placed on the mounting table 210.
  • the wafer 200 is rotated through the boat 217 of the above.
  • an inert gas such as nitrogen gas is supplied via the gas supply pipe 232 (S804).
  • the pressure in the processing chamber 201 is a predetermined value in the range of 10 Pa or more and 102000 Pa or less, and is adjusted to be, for example, 101300 Pa or more and 101650 Pa or less.
  • the shaft may be rotated during the substrate loading step S402, that is, after the wafer 200 has been delivered into the processing chamber 201. It was
  • the microwave oscillator 655 supplies the first microwave to the processing chamber 201 via the above-mentioned parts.
  • the ON time for example, 8 seconds
  • the OFF time 2 seconds
  • a preheating treatment for heating the wafer 200 is performed. This makes it possible to prevent the wafer from warping or cracking by slowing the temperature rise of the wafer.
  • the microwave oscillator 655 uses the above-mentioned parts to enter the processing chamber 201 with a second microwave (for example, 6000 W). Is supplied for a predetermined time (for example, 160 seconds).
  • a second microwave for example, 6000 W
  • a predetermined time for example, 160 seconds.
  • the wafer 200 is heated to a temperature of 100 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, preferably 400 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and further.
  • it is heated to a temperature of 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.
  • the wafer 200 can be treated on the substrate at a temperature at which the wafer 200 efficiently absorbs microwaves, and the speed of the reforming treatment can be improved.
  • the processing is performed at a temperature higher than 1000 ° C., the surface of the wafer is deteriorated and it becomes difficult to absorb microwaves, which makes it difficult to heat the wafer. Therefore, it is desirable to process the substrate in the above-mentioned temperature range.
  • the preheating step (S805) the amount of deformation of the wafer was suppressed to within 5 mm by making the output at the time of preheating in a step shape of 3200 W.
  • the stepped state is preheating for 8 seconds On at 3200 W and 14 cycles (total: 140 seconds) at 2 seconds Off (0 W). Due to this stepped output, the temperature at the end of the susceptor also drops.
  • the substrate temperature is raised to about 600 ° C. by irradiating with microwaves at 6000 W for 160 seconds. The maximum amount of deformation of the Si wafer at this time was suppressed to within 5 mm.
  • Substrate cooling step (S808) The one wafer 200 after heating (treatment) carried out is transferred to the one wafer 200 after heating (treatment) carried out by the tweeter 125a-2 for high temperature.
  • the device 125b and the transfer device elevator 125c are continuously operated to move to the cooling chamber 204, and two wafers 200 are placed in the cooling chamber 108 by the high temperature tweeter 125a-2 and placed for a predetermined time. It is cooled by this (S808).
  • the two wafers 200 cooled by the substrate cooling step S808 are taken out from the cooling chamber 108 and transported to a predetermined pod.
  • the first output of the microwave is 3200 W, but the first output is 2000 W to 4000 W.
  • the merit at 2000 W to 4000 W is that the time from the start of warping of the wafer to the maximum and settling can be shortened.
  • the disadvantage of lower than 2000W is that it takes too long for the wafer temperature to start rising.
  • the demerit when the temperature is higher than 4000 W is that the wafer temperature rises rapidly and the wafer warp becomes too large, so that there is a concern of contact with others.
  • the second microwave is described at 6000 W, but the second microwave output is 4000 W to 12000 W.
  • the merit at 4000W to 12000W is that the process wafer can be adjusted to the appropriate temperature for treatment.
  • the disadvantage when it is lower than 4000W is that the treatment requires a long time or the treatment is insufficient.
  • the demerit when the W is higher than 12000 W is that the wafer exceeds the limit of being able to absorb microwaves and discharge or plasma is generated, although it depends on the number of wafers to be processed at one time.
  • the time when the microwave is turned on is 8 seconds and the time when the microwave is turned off is 2 seconds, but the former is 5 to 20 seconds and the latter is 1 second. It should be ⁇ 5 seconds.
  • the merit of 5 to 20 seconds is that the temperature can be raised quickly while suppressing the warp of the wafer.
  • the disadvantage when it is shorter than 5 seconds is that the wafer does not warm easily, and the disadvantage when it is longer than 20 seconds is that the wafer temperature rises rapidly and the wafer warp becomes large and there is a concern that it will come into contact with other wafers. be.
  • the advantage when it is 1 second to 5 seconds is that the wafer can be suppressed from warping without cooling too much, and the disadvantage when it is shorter than 1 second is that the temperature equalization time is insufficient.
  • the disadvantage of longer than 5 seconds is that it is overcooled and it takes time to return to temperature.
  • the reforming treatment time is 160 seconds, but 60 seconds to 1800 seconds may be sufficient.
  • the advantage of 60 seconds to 1800 seconds is that you want to shorten the processing time corresponding to the treatment process under development, but in reality it tends to be long, and the disadvantage of shorter than 60 seconds is that it is difficult to match the uniformity in the wafer surface.
  • the disadvantage of longer than 1800 seconds is that the throughput is reduced.
  • the device is cyclically irradiated with microwaves in order to make the in-plane temperature distribution of the semiconductor substrate uniform, and promotes heat conduction in the semiconductor substrate when the microwaves are weak or off.
  • the temperature difference on the semiconductor substrate it is possible to suppress the occurrence of warpage and cracking of the semiconductor substrate, and further, the contact between the semiconductor substrates can be suppressed.
  • cyclic irradiation it is possible to irradiate high power microwaves while keeping the temperature of the semiconductor substrate low, and it is possible to cope with a semiconductor substrate having a temperature limit.
  • the embodiment described above can be appropriately modified and used, and its effect can also be obtained.
  • the process of modifying an amorphous silicon film into a polysilicon film as a film containing silicon as a main component has been described, but the present invention is not limited to this, and oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (
  • the film formed on the surface of the wafer 200 may be modified by supplying a gas containing at least one of C) and hydrogen (H).
  • a hafnium oxide film (HfxOy film) as a high dielectric film is formed on the wafer 200, the hafnium oxide film is heated by supplying microwaves while supplying a gas containing oxygen. It is possible to replenish the deficient oxygen and improve the characteristics of the high dielectric film.
  • hafnium oxide film is shown here, it is not limited to this, but aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), niobium (Nb), lanthanum (La), and 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) and the like. That is, it can be suitably applied even in the case of modifying a metal-based oxide film.
  • 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, and the HfO film are formed on the wafer 200.
  • WOC film, WON film, and WO film can also be suitably applied.
  • a film containing silicon as a main component doped with impurities may be heated.
  • Si-based oxide film such as (membrane).
  • the impurities include, for example, at least one or more of bromine (B), carbon (C), nitrogen (N), aluminum (Al), phosphorus (P), gallium (Ga), arsenic (As) and the like.
  • a resist film based on at least one of a methyl methacrylate resin (Polymethyl methyllate: PMMA), an epoxy resin, a novolak resin, a polyvinyl phenyl resin, or the like may be used.
  • the present invention is not limited to this, and the patterning process of the manufacturing process of the liquid crystal panel, the patterning process of the manufacturing process of the solar cell, and the patterning process of the manufacturing process of the power device are not limited to this. It can also be applied to technologies for processing substrates such as.
  • a substrate processing apparatus having a control unit configured as described above.
  • Appendix 2 The substrate processing apparatus according to Appendix 1, wherein the first microwave output is 2000 W to 4000 W.
  • Appendix 4 The substrate processing apparatus according to Appendix 1, wherein the supply time is 5 seconds to 20 seconds, and the stop time is 1 second to 5 seconds.
  • Appendix 5 The substrate processing apparatus according to Appendix 1, wherein the reforming treatment time is 60 seconds to 1800 seconds.
  • Appendix 6 The substrate processing apparatus according to Appendix 1, wherein an amorphous silicon film is formed on the substrate.
  • Appendix 8 The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7, wherein the first microwave output is 2000 W to 4000 W.
  • Appendix 9 The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7 or 8, wherein the second microwave output is 4000 W to 12000 W.
  • Appendix 10 The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7, wherein the supply time is 5 seconds to 20 seconds, and the stop time is 1 second to 5 seconds.
  • Appendix 11 The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7, wherein the time of the reforming step is 60 seconds to 1800 seconds.
  • Appendix 12 The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7, wherein the heating step and the reforming step are performed on a substrate on which an amorphous silicon film is formed.
  • Appendix 14 The program according to Appendix 13, wherein the first microwave output is 2000 W to 4000 W.
  • Appendix 15 The program according to Appendix 13 or 14, wherein the second microwave output is 4000 W to 12000 W.
  • Appendix 18 The program according to Appendix 11, wherein the heating step and the reforming step are performed on a substrate on which an amorphous silicon film is formed.
  • Substrate processing device 101 Quartz plate 103 Suceptor 199 Board 200 Wafer (semiconductor substrate) 655 Microwave oscillator

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Abstract

基板を処理する反応室と、処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、マイクロ波を第１のマイクロ波出力に維持しながら、第１のマイクロ波を供給する供給時間と、供給時間より短い第１のマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または第１の所定時間繰り返して基板に供給して加熱する加熱処理と、マイクロ波を第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力に維持しながら基板に第２の所定時間供給して改質する改質処理と、を行うようにマイクロ波発振器を制御することが可能なように構成される制御部とを備える技術が提供される。

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
　本開示は、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例えば特許文献１に見るような電磁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
　従来の電磁波を用いた処理では、熱処理により半導体基板の面内温度の不均一などで基板の反りや割れが発生する場合がある。
　本開示の目的は、熱処理による基板の反りや割れを防止することが可能となる技術を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本開示の一態様によれば、基板を処理する処理室と、処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、マイクロ波を第１のマイクロ波出力に維持しながら、マイクロ波を供給する供給時間と、供給時間より短いマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または所定時間繰り返して基板に供給して加熱する加熱処理と、マイクロ波を第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力に維持しながら基板に所定時間供給して改質する改質処理と、を行うようにマイクロ波発振器を制御することが可能に構成される制御部と、を備える技術を提供する。
　本開示によれば、熱処理による基板の反りや割れを防止することが可能となる。
本開示の一実施形態である基板処理装置の処理炉部分を縦断面図で示した概略構成図。 本開示の一実施形態である基板処理装置の概略構成を処理炉の位置で示した縦断面図。 本開示の一実施形態である基板処理装置の断面構成を示した横断面図。 本開示の一実施形態である基板処理装置のコントローラの概略構成図。 本開示の一実施形態である基板処理のフローの一例を示す図。
　以下、本開示の一実施形態を図面に従い、説明する。  本実施形態は、基板を処理する処理室と、処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、マイクロ波を第１のマイクロ波出力に維持しながら、マイクロ波を供給する供給時間と、供給時間より短いマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または所定時間繰り返して基板に供給して加熱する加熱処理と、マイクロ波を第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力に維持しながら基板に所定時間供給して改質する改質処理と、を行うようにマイクロ波発振器を制御することが可能な制御部と、を備える基板処理装置、それを用いた半導体装置の製造方法およびプログラムの実施形態である。
　（１）基板処理装置の構成  本実施形態における基板処理装置は、１枚または複数枚の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おり、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。本実施形態における基板処理装置では、基板としてのウエハを処理室内部に収容した収納容器（キャリア）としてＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｐｏｄ：以下、ポッドと称する）が使用される。ポッドは、ウエハを種々の基板処理装置間を搬送する為の搬送容器としても用いられる。
　図１、図２および図３に示すように、基板処理装置１００は、ウエハ２００を搬送する搬送室２０３を内部に有する搬送筐体２０２と、搬送筐体２０２の側壁に設けられ、ウエハ２００を処理する処理室２０１－１、２０１－２をそれぞれ内部に有する後述する処理容器としてのケース１０２－１、１０２－２を備えている。また、処理室２０１－１、２０１－２の間には、冷却室２０４を形成する冷却ケース１０９が設けられている。
　搬送筐体２０２の前側である図２の向かって右側（図３の向かって下側）には、ポッド１１０の蓋を開閉し、ウエハ２００を搬送室２０３に搬入・搬出するための、ポッド開閉機構としてのロードポートユニット（ＬＰ）１０６が配置されている。ロードポートユニット１０６は、筐体１０６ａと、ステージ１０６ｂと、オープナ１０６ｃとを備え、ステージ１０６ｂは、ポッド１１０を載置し、搬送室２０３の筐体前方に形成された基板搬入搬出口１３４にポッド１１０を近接させるように構成され、オープナ１０６ｃによってポッド１１０に設けられている図示しない蓋を開閉させる。また、ロードポートユニット１０６は、ポッド１１０内部をＮ２ガス等のパージガスでパージする可能な機能を有していてもよい。また、搬送筐体２０２は、搬送室２０３内をＮ２などのパージガスを循環させるための後述するパージガス循環構造を有している。
　搬送筐体２０２の後側である図２の向かって左側（図３の向かって上側）には、処理室２０１－１、２０１－２を開閉するゲートバルブ（ＧＶ）２０５－１、２０５－２がそれぞれ配置されている。搬送室２０３には、ウエハ２００を移載する基板移載機構である基板移載ロボット、基板搬送部としての移載機１２５が設置されている。移載機１２５は、ウエハ２００を載置する載置部としてのツィーザ（アーム）１２５ａ－１、１２５ａ―２と、ツィーザ１２５ａ－１、１２５ａ―２のそれぞれを水平方向に回転または直動可能な移載装置１２５ｂと、移載装置１２５ｂを昇降させる移載装置エレベータ１２５ｃとで構成されている。ツィーザ１２５ａ－１、１２５ａ－２、移載装置１２５ｂ、移載装置エレベータ１２５ｃの連続動作により、後述する基板保持具（基板保持部）２１７、冷却室２０４やポッド１１０にウエハ２００を装填（チャージング）または脱装（ディスチャージング）することを可能な構成としている。以降、ケース１０２－１、１０２－２、処理室２０１－１、２０１－２、ツィーザ１２５ａ－１および１２５ａ－２のそれぞれは、特に区別して説明する必要が無い場合には、単にケース１０２、処理室２０１、ツィーザ１２５ａとして記載する。
　ツィーザ１２５ａ－１は、通常のアルミ材質であって、低温および常温のウエハの搬送に用いられる。ツィーザ１２５ａ－２は、耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミナや石英部材等の材質であって、高温および常温のウエハの搬送に用いられる。つまり、ツィーザ１２５ａ－１は低温用の基板搬送部であり、ツィーザ１２５ａ－２は高温用の基板搬送部である。高温用のツィーザ１２５ａ－２は、例えば、１００℃以上、より好ましくは、２００℃以上の耐熱性を有する様に構成するのが良い。低温用ツィーザ１２５ａ－１には、マッピングセンサを設置することが出来る。低温用ツィーザ１２５ａ－１にマッピングセンサを設けることにより、ロードポートユニット１０６内のウエハ２００の枚数の確認、反応室２０１内のウエハ２００の枚数の確認、冷却室２０４内のウエハ２００の枚数の確認を行うことが可能になる。
　本実施形態の基板処理装置において、ツィーザ１２５ａ－１を低温用ツィーザとし、ツィーザ１２５ａ－２は高温用ツィーザとして説明を行うが、これに限定されない。ツィーザ１２５ａ－１を耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミナや石英部材等の材質で構成し、高温および常温のウエハの搬送に用い、ツィーザ１２５ａ－２を、通常のアルミ材質で構成し、低温および常温のウエハの搬送に用いても良い。また、ツィーザ１２５ａ－１、１２５ａ－２の両方を、耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミナや石英部材等の材質で構成しても良い。
　（処理炉）  図２の破線で囲まれた領域Ａには、図１に示すような基板処理構造を有する処理炉（処理室）２０１が構成される。図３に示すように、本実施形態においては処理炉が複数設けられているが、処理炉の構成は同一である為、一つの構成を説明するに留め、他方の処理炉構成の説明は省略する。
　図１に示すように、処理炉は、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（処理容器）としてのケース１０２を有している。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、図示を省略したシール部材としてのＯリングを介してケース１０２の上端を閉塞するように構成する。主にケース１０２とキャップフランジ１０４の内側空間をシリコンウエハ等の基板を処理する処理室２０１として構成している。ケース１０２の内部に電磁波を透過させる石英製の図示しない反応管を設置してもよく、反応管内部が処理室となるように処理容器を構成してもよい。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を用いて処理室２０１を構成するようにしてもよい。
　処理室２０１内には載置台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サセプタ１０３ａ、１０３ｂが所定の間隔で保持されている。このサセプタ１０３ａ、１０３ｂは、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）などの材料としてウエハ２００の上下に配置することにより、ウエハ２００のエッジに対する電界強度が集中することを抑制する。すなわち、サセプタは、ウエハのエッジに対する電磁波の吸収を抑制するものである。また、サセプタ１０３ａ、１０３ｂの上面及び下面に、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るようにしても良い。本実施形態において、石英プレート１０１ａと１０１ｂのそれぞれ、サセプタ１０３ａと１０３ｂのそれぞれは同一の部品で構成されており、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、サセプタ１０３と称して説明する。
　処理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筐体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。なお、ケース１０２に囲まれた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、搬送筐体２０２に囲まれた空間を搬送空間としての搬送室又は搬送エリア２０３と称する場合もある。なお、処理室２０１と搬送室２０３は、本実施形態のように水平方向に隣接させて構成することに限らず、垂直方向に隣接させ、所定の構造を有する基板保持具を昇降させる構成としてもよい。
　図１、図２および図３に示すように、搬送筐体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を介して処理室２０１と搬送室２０３との間を移動する。ゲートバルブ２０５または基板搬入搬出口２０６の周辺には、後述する電磁波の漏洩対策として、使用される電磁波の１／４波長の長さを有するチョーク構造が設けられている。
　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、処理室２０１の底部を貫通しており、更には処理室２０１の外部で回転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。
　ここで、載置台２１０は基板搬入搬出口２０６の高さに応じて、駆動機構２６７によって、ウエハ２００の搬送時にはウエハ２００がウエハ搬送位置となるよう上昇または下降し、ウエハ２００の処理時にはウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇または下降するよう構成されていてもよい。
　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。
　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。このガス供給管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、上流側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。
　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、本実施形態においてウエハ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。
　温度センサ２６３によって石英プレート１０１またはサセプタ１０３と、ウエハ２００のそれぞれに対し、温度変化の推移を予め取得しておくことで石英プレート１０１またはサセプタ１０３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に記憶させてもよい。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を行うことが可能となる。
　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。
　ケース１０２の側壁には電磁波導入ポート６５３－１、６５３－２が設置されている。電磁波導入ポート６５３－１、６５３－２のそれぞれには処理室２０１内に電磁波（マイクロ波）を供給するための導波管６５４－１、６５４－２のそれぞれの一端が接続されている。導波管６５４－１、６５４－２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マイクロ波発振器（電磁波源）６５５－１、６５５－２が接続されている。マイクロ波発振器６５５－１、６５５－２はマイクロ波などの電磁波を導波管６５４－１、６５４－２にそれぞれ供給する。また、マイクロ波発振器６５５－１、６５５－２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、６５３－２、導波管６５４－１、６５４－２、マイクロ波発振器６５５－１、６５５－２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、６５５－２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２つ配置されるように記載されているが、これに限らず、１つ以上設けられていればよく、また、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、６５５－２、導波管６５４－１、６５４－２および電磁波導入ポート６５３－１、６５３－２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、６５５－２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、６５５－２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ＯＮとする時間と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、６５５－２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、６５５－２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、６５５－２が個々に制御されるように構成してもよい。
　（制御装置）  図４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、上述の移載機１２５、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、移載機による基板の移載動作、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ことが可能なように構成されている。
　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。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。
　本実施形態により、サイクリックマイクロ波照射によるウエハ変形抑制を図ることができた。すなわち、予備加熱時の出力を３２００Ｗのステップ状にすることにより、ウエハの変形量を５ｍｍ以内に抑えられる。ここで、ステップ状とは、３２００Ｗで８秒Ｏｎ、２秒Ｏｆｆ　（０Ｗ）で１４サイクル（合計：１４０秒）の予備加熱を実施した。ステップ状の出力のため、サセプタ端部の温度にも落ち込みが発生する。その後、６ｋＷで１５０秒間マイクロ波を照射させることで基板温度は６００℃程度まで上がる。この時のＳｉウエハの最大変形量は５ｍｍ以内に抑えられた。
　図５に本実施形態に係る基板処理のフローの一例を示した。ここで、上述の基板処理装置を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、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）方法の一例について、図５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、基板処理装置を構成する各部の動作は図４で説明した制御部により制御される。ここで、「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。
　まず、基板取出し工程（Ｓ８０１）の後、基板搬入工程（Ｓ８０２）が実施され、ウエハ２００はゲートバルブ２０５の開閉動作によって所定の処理室２０１に搬入（ボートローディング）される。つまり、低温用のツィーザ１２５ａ－１、高温用のツィーザ１２５ａ－２に載置された２枚のウエハを、処理室２０１に搬入する。
　（炉内圧力・温度調整工程（Ｓ８０３））  処理室２０１へウエハ２００の搬入が完了したら、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。
　（不活性ガス供給工程（Ｓ８０４））  炉内圧力・温度調整工程Ｓ８０３によって処理室２０１５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（Ｓ８０４）。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Ｓ４０２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。　
　（予備加熱工程（Ｓ８０５））  続いて、処理室２０１内を所定の圧力になると、マイクロ波発振器６５５は上述した各部を介して処理室２０１内に第１のマイクロ波が供給する。第１のマイクロ波出力（例えば、３２００Ｗ）で、マイクロ波供給のＯＮ時間（例えば８秒）と、ＯＮ時間よりも短いＯＦＦ時間（２秒）とを所定回数（１４回）または所定時間（１４０秒）繰り返して、ウエハ２００を加熱する予備加熱処理を行う。これにより、ウエハの温度上昇を緩やかにすることで、ウエハの反りや割れを防止できる。
　（改質工程（Ｓ８０６））  処理室２０１内を所定の圧力となるように維持しながら、マイクロ波発振器６５５は上述した各部を介して処理室２０１内に第２のマイクロ波（例えば、６０００Ｗ）を、所定時間（例えば、１６０秒）供給する。処理室２０１内に第２の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される。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、１０００℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハ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。
　上記予備加熱工程（Ｓ８０５）により、予備加熱時の出力を３２００Ｗのステップ状にすることにより、ウエハの変形量を５ｍｍ以内に抑えられた。ここで、ステップ状とは、３２００Ｗで８秒Ｏｎ、２秒Ｏｆｆ（０Ｗ）で１４サイクル（合計：１４０秒）の予備加熱である。このステップ状の出力のため、サセプタ端部の温度にも落ち込みが発生する。その後、改質工程（Ｓ８０６）により、６０００Ｗで１６０秒間マイクロ波を照射させることで基板温度は６００℃程度まで上がる。この時のＳｉウエハの最大変形量は５ｍｍ以内に抑えられた。
　（基板搬出工程（Ｓ８０７））
　処理室２０１内の圧力を大気圧復帰させた後、ゲートバルブ２０５を開放し処理室２０１と搬送室２０３とを空間的に連通させる。その後、ボート２１７に載置されている加熱（処理）後の１枚のウエハ２００を移載機１２５の高温用のツィーザ１２５ａ－２によって、搬送室２０３に搬出する（Ｓ８０７）。
　（基板冷却工程（Ｓ８０８））  搬出された加熱（処理）後の１枚のウエハ２００は、高温用のツィーザ１２５ａ－２によって搬出された加熱（処理）後の１枚のウエハ２００は、移載装置１２５ｂ、移載装置エレベータ１２５ｃの連続動作により、冷却室２０４まで移動され、高温用のツィーザ１２５ａ－２によって、冷却室１０８内に、２枚のウエハ２００が載置され、所定時間載置されることで冷却される（Ｓ８０８）。
　（基板収容工程（Ｓ８０９））  基板冷却工程Ｓ８０８によって冷却された２枚のウエハ２００を、冷却室１０８から取り出し、所定のポッドに搬送する。
　なお上記の実施形態の説明において、マイクロ波の第１の出力は、３２００Ｗで説明したが、第１の出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗとする。第１の出力について、２０００Ｗ～４０００Ｗの時のメリットは、ウエハの反り始めから最大になり収まるまでの時間を短縮できるからである。２０００Ｗより低い時のデメリットは、ウエハの温度が上昇し始めるまで時間がかかり過ぎることにある。また、４０００Ｗより高い時のデメリットは、ウエハ温度が急速に上昇しウエハ反りが大きくなりすぎで他と接触懸念あることである。
　また、上記の実施形態の説明において、第２のマイクロ波は、６０００Ｗで説明したが、第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗとする。４０００Ｗ～１２０００Ｗの時のメリットは、プロセスウエハをトリートメントに適正な温度に調整できることにある。４０００Ｗより低い時のデメリットは、トリートメントに長時間必要か、処理不足になることにある。また、１２０００Ｗより高い時のデメリットは、一度に処理するウエハ枚数にもよるが、ウエハがマイクロ波を吸収できる限度を超え、放電やプラズマが発生することにある。
　一方、第１のマイクロ波について、マイクロ波をＯＮしている時間は８秒で、マイクロ波をＯＦＦしている時間は２秒としたが、前者は５秒～２０秒で、後者は１秒～５　秒であれば良い。ＯＮしている時間について、５秒～２０秒の時のメリットは、ウエハの反りを抑えながら速く昇温可能な点である。５秒よりも短い時のデメリットは、ウエハが温まりにくい点、２０秒よりも長い時のデメリットは、ウエハ温度が急速に上昇しウエハ反りが大きくなり他のウエハと接触してしまう懸念ある点である。
　更に、ＯＦＦしている時間について、１秒～５秒の時のメリットは、ウエハを冷まし過ぎず　ウエハの反りを抑制できる点、１秒よりも短い時のデメリットは、温度均一化時間が足りない、５秒よりも長いときのデメリットは、冷却され過ぎて温度戻りに時間がかかる点である。
　更に、改質処理時間（アニール処理時間）は、１６０秒としたが、６０秒～１８００　秒で良い。６０秒～１８００秒のメリットは、開発中のトリートメントプロセスに対応する処理時間を短くしたいが実際は長くなりがちな点、６０秒より短い時のデメリットは、ウエハ面内の均一性を合わせるのが難しい点、１８００秒より長い時のデメリットは、スループットが低下する点にある。
　以上説明した本実施形態の装置によれば、半導体基板の面内温度分布を均一にするためにマイクロ波をサイクリック照射して、マイクロ波が弱い時或いはＯＦＦ時に半導体基板内の熱伝導を促進することにより半導体基板上の温度差を低減することで半導体基板の反りや割れの発生、更には半導体基板同士が接触することを抑制することができる。更に、サイクリック照射することにより、半導体基板温度を低く維持しながら、高パワーマイクロ波を照射することが可能となり、温度制限がある半導体基板に対しても対応可能となる。
　以上説明した実施形態は、適宜変更し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、上述の説明では、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。
　なお、本開示は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　更に、上述した各構成、機能、制御部であるコントローラ等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を中心に説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。（本開示の好ましい態様）
　以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
（付記１）
　基板を処理する処理室と、
　前記処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、
　前記マイクロ波を第１のマイクロ波出力で、マイクロ波を供給する供給時間と、前記供給時間より短いマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または所定時間繰り返して前記基板に供給して加熱する加熱処理と、前記第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力を維持しながら前記基板に所定時間供給する改質処理と、を行うように前記マイクロ波発振器を制御することが可能なように構成される制御部と、を有する基板処理装置。
（付記２）
　前記第１のマイクロ波出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗである付記１に記載の基板処理装置。
（付記３）
　前記第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗである付記１又は２に記載の基板処理装置。
（付記４）
　前記供給時間は５秒～２０秒であって、前記停止時間は１秒～５秒である付記１に記載の基板処理装置。
（付記５）
　前記改質処理する時間は、６０秒～１８００秒である付記１に記載の基板処理装置。
（付記６）
　前記基板には、アモルファスシリコン膜が形成されている付記１に記載の基板処理装置。
（付記７）
　基板を基板処理装置の処理室に搬入する工程と、
　マイクロ波を第１のマイクロ波出力で、前記第１のマイクロ波を供給する供給時間と、前記供給時間より短い前記第１のマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または第１の所定時間繰り返して前記基板に供給して加熱する加熱工程と、
　前記第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力を維持しながら前記基板に前記第２のマイクロ波を第２の所定時間供給する改質工程と、
　を行う半導体装置の製造方法。
（付記８）
　前記第１のマイクロ波出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗである付記７に記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）
　前記第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗである付記７又は８に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１０）
　前記供給時間は５秒～２０秒であって、前記停止時間は１秒～５秒である付記７に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１１）
　前記改質工程の時間は、６０秒～１８００秒である付記７に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１２）
　アモルファスシリコン膜が形成されている基板に対して、前記加熱工程と、前記改質工程と、を行う付記７に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１３）
　基板を基板処理装置の処理室に搬入する手順と、
　マイクロ波を第１のマイクロ波出力で、前記第１のマイクロ波を供給する供給時間と、前記供給時間より短いマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または第１の所定時間繰り返して前記基板に供給して加熱する加熱手順と、
　前記第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力を維持しながら前記基板に前記第２マイクロ波を第２の所定時間供給する改質手順と、
　をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
（付記１４）
　前記第１のマイクロ波出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗである付記１３に記載のプログラム。
（付記１５）
前記第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗである付記１３又は１４に記載のプログラム。
（付記１６）
　前記供給時間は５秒～２０秒であって、前記停止時間は１秒～５秒である付記１３に記載のプログラム。
（付記１７）
　前記改質手順の時間は、６０秒～１８００秒である付記１３に記載のプログラム。
（付記１８）
　アモルファスシリコン膜が形成されている基板に対して、前記加熱工程と、前記改質工程と、を行う付記１１に記載のプログラム。
１００　基板処理装置１０１　石英プレート１０３　サセプタ１９９　ボード２００　ウエハ（半導体基板）６５５　マイクロ波発振器

Claims (18)

  1. 　基板を処理する処理室と、
    　前記処理室にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、
    　前記マイクロ波を第１のマイクロ波出力で、前記第１のマイクロ波を供給する供給時間と、前記供給時間より短い前記第１のマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または第１の所定時間繰り返して前記第１のマイクロ波を前記基板に供給して加熱する加熱処理と、前記第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力を維持しながら前記第２のマイクロ波を前記基板に第２の所定時間供給する改質処理と、を行うように前記マイクロ波発振器を制御することが可能なように構成される制御部と、
    　を有する基板処理装置。
  2. 　前記第１のマイクロ波出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗである請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗである請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記供給時間は５秒～２０秒であって、前記停止時間は１秒～５秒である請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 　前記改質処理する時間は、６０秒～１８００秒である請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 　前記基板には、アモルファスシリコン膜が形成されている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 　基板を基板処理装置の処理室に搬入する工程と、
    　マイクロ波を第１のマイクロ波出力で、前記第１のマイクロ波を供給する供給時間と、前記供給時間より短い前記第１のマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または第１の所定時間繰り返して前記基板に供給して加熱する加熱工程と、
    　前記第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力を維持しながら前記基板に前記第２のマイクロ波を第２の所定時間供給する改質工程と、を行う半導体装置の製造方法。
  8. 　前記第１のマイクロ波出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗである請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 　前記第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗである請求項７又は請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 　前記供給時間は５秒～２０秒であって、前記停止時間は１秒～５秒である請求項７～９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 　前記改質工程の時間は、６０秒～１８００秒である請求項７～請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 　アモルファスシリコン膜が形成されている基板に対して、前記加熱工程と、前記改質工程と、を行う請求項７～請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 　基板を基板処理装置の処理室に搬入する手順と、
    　マイクロ波を第１のマイクロ波出力で、前記第１のマイクロ波を供給する供給時間と、前記供給時間より短い前記第１のマイクロ波を停止する停止時間と、を所定回数または第１の所定時間繰り返して前記基板に供給して加熱する加熱手順と、
    　前記第１のマイクロ波出力より高い第２のマイクロ波出力を維持しながら前記基板に前記第２のマイクロ波を第２の所定時間供給する改質手順と、
    　をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
  14. 　前記第１のマイクロ波出力は、２０００Ｗ～４０００Ｗである請求項１３に記載のプログラム。
  15. 　前記第２のマイクロ波出力は、４０００Ｗ～１２０００Ｗである請求項１３又は請求項１４に記載のプログラム。
  16. 　前記供給時間は５秒～２０秒であって、前記停止時間は１秒～５秒である請求項１３～請求項１５のいずれか一項に記載のプログラム。
  17. 　前記改質手順の時間は、６０秒～１８００秒である請求項１３～請求項１６のいずれか一項に記載のプログラム。
  18. 　アモルファスシリコン膜が形成されている基板に対して、前記加熱工程と、前記改質工程と、を行う請求項１３～請求項１７のいずれか一項に記載のプログラム。
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