特許 6188145 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6188145

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20170821BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 E

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-201659(P2013-201659)

(22)【出願日】2013年9月27日

(65)【公開番号】特開2015-70045(P2015-70045A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(72)【発明者】

【氏名】赤尾 徳信

(72)【発明者】

【氏名】八島 信二

(72)【発明者】

【氏名】平 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】梅川 純史

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−０５４１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２３６６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０９４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２５１１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１５２６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９５９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−００４０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／２６−２１／２６８、

２１／３１−２１／３２、２１／３２２−２１／３２６、

２１／３６５、２１／４２−２１／４２８、

２１／４６９−２１／４７９、２１／８６、

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を収容する処理室と、
基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記基板を処理する際に、前記電磁波照射部により照射される前記電磁波の電力を制御するように構成されたコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記温度測定部で測定された前記基板の温度に基づいて予め設定された最大電力値以下となるように前記電力を調整し、前記電磁波の照射を開始した時点から後の第１の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第１の最大電力値となり、前記電力を上昇させる際の上昇レートが第１のレートとなるように前記電力を設定し、前記第１の期間の後の第２の期間の間、前記予め設定された最大電力値が、前記第１の最大電力値よりも大きい第２の最大電力値となるとともに前記上昇レートが前記第１のレートよりも大きい第２のレートとなるように前記電力を設定する基板処理装置。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記電磁波の照射を開始した時点から後の第１の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第１の最大電力値となるように設定される、
請求項１に記載された基板処理装置。

【請求項3】

前記温度測定部は放射温度計により構成される、請求項１または２に記載された基板処理装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記温度測定部で測定された前記基板の温度が予め設定された温度となるように前記電力を調整する、請求項１〜３のいずれかに記載された基板処理装置。

【請求項5】

処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記基板の温度を測定する温度測定工程と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力を調整する電力調整工程と、を有し、
前記電力調整工程では、前記温度測定工程で測定された前記基板の温度に基づいて予め設定された最大電力値以下となるように前記電力を調整し、前記電磁波照射工程において前記電磁波の照射を開始した時点から後の第１の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第１の最大電力値となり、前記電力を上昇させる際の上昇レートが第１のレートとなるように前記電力を調整し、前記第１の期間の後の第２の期間の間、前記予め設定された最大電力値が、前記第１の最大電力値よりも大きい第２の最大電力値となり、前記第２の期間の間、前記上昇レートが前記第１のレートよりも大きい第２のレートとなるように前記電力を調整する半導体装置の製造方法。

【請求項6】

処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力を調整する電力調整手順と、
を含む手順をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記電力調整手順では、前記温度測定手順で測定された前記基板の温度に基づいて予め設定された最大電力値以下となるように前記電力を調整し、前記電磁波照射手順において前記電磁波の照射を開始した時点から後の第１の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第１の最大電力値となり、前記電力を上昇させる際の上昇レートが第１のレートとなるように前記電力を調整し、前記第１の期間の後の第２の期間の間、前記予め設定された最大電力値が、前記第１の最大電力値よりも大きい第２の最大電力値となり、前記第２の期間の間、前記上昇レートが前記第１のレートよりも大きい第２のレートとなるように前記電力を調整するプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ波を用いて主に基板を加熱する基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積回路の高集積化、高速化のため、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタの縮小化が行われている。

【0003】

このＭＯＳトランジスタの縮小化に対応すべくゲート絶縁膜としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ膜）の厚さを小さくすることが検討されている。しかしながら、シリコン酸化膜の厚さが２ｎｍ以下となると、ゲート電極とシリコン基板との間に流れるトンネル電流が増大し、ゲートリーク電流が大きくなってしまうという問題がある。

【0004】

このゲートリーク電流の増大への対策として、酸化シリコンの誘電率より高い誘電率を有する、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）等の高誘電率絶縁体をゲート絶縁膜に用い、等価酸化シリコン膜厚（ＥＯＴ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｏｘｉｄｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を抑制しつつ、物理的にゲート絶縁膜厚を大きくする構成が用いられている。酸化シリコンの誘電率のｋ倍の誘電率を有する高誘電率絶縁体であれば、厚さをｋ倍にしてもＥＯＴは同じ値となり、ゲート電極の制御性が保たれ、リーク電流を抑制することができる。そこで、ＭＯＳトランジスタは、シリコン酸化膜の上に高誘電率絶縁膜（例えばＨｆＯ膜）を堆積し、その後、上部電極として一般的にチタンアルミニウム窒化膜（ＴｉＡｌＮ膜）やチタニウム窒化膜（ＴｉＮ膜）が堆積され形成されている。

【0005】

しかしながら、このようなトランジスタを形成する方法においては、ＨｆＯ堆積の際、下地となるシリコン膜若しくはシリコン基板表面が酸化することによりシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ膜）が生成される。このＳｉＯｘ膜は、ゲートのキャパシタンス（誘電率）を低下させる働きがあり、ゲートの動作速度の低下があるため、ＳｉＯｘ膜の薄膜化が進められている。しかしながら、この薄膜化には限界があった。例えば、ＨｆＯ膜を後で熱処理した際に、下地のシリコン膜やシリコン基板が加熱され、ＨｆＯ膜と反応することによりＳｉＯｘ膜が形成されるという課題がある。

【0006】

そこで、基板をマイクロ波で加熱することにより、絶縁膜のみを加熱する技術が開発されている。例えば、下記特許文献に記載されている。しかしながら、マイクロ波で加熱した場合に、基板上に形成された金属膜（電極膜）が異常に加熱され、基板上に形成されたデバイスに不良を生じさせるという課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−６６２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、マイクロ波加熱する際に基板上のデバイスの不良や性能低下を抑える、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の態様とするところは、
基板を収容する処理室と、
基板に所定の電力で電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記電力の最大電力を制限する電磁波電力制限部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記基板を処理する際に、前記温度測定部で測定された基板の温度に基づいて前記電力と前記最大電力とを調整するコントローラと、
を有する基板処理装置にある。

【0010】

第２の態様とするところは、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記基板の温度を測定する温度測定工程と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整工程と、
を有する半導体装置の製造方法にある。

【0011】

第３の態様とするところは、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムにある。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、基板処理中の温度は所定の温度以下に制御しつつ、基板昇温過程でも過大なマイクロ波出力を印加しないことにより、基板上のデバイス不良や性能低下を発生させることなく基板処理を行う、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図3】従来の温度制御を行った時の基板温度とマイクロ波出力値の例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る温度制御を行った時の基板温度とマイクロ波出力値の例を示す図である。

【図5】一般的なマイクロ波パワーと基板温度の関係を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るレシピの例を示す図である。

【図7】一般的なマイクロ波を使用した処理室の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。基板処理装置１００は、処理室１０と搬送室（不図示）とマイクロ波供給部１９とを備える。処理室１０は、基板としてのウェハ１１を処理する。マイクロ波供給部１９は、導波路２１と導波口２２とを備える。なお、マイクロ波供給部１９にマイクロ波発生部２０を設けても良い。

【0015】

マイクロ波発生部２０は、例えば、固定周波数マイクロ波又は可変周波数マイクロ波を発生する。マイクロ波発生部２０としては、例えばマイクロトロン、クライストロン、ジャイロトロン等が用いられる。マイクロ波発生部２０で発生したマイクロ波は、導波路２１を介して、処理室１０内に連通する導波口２２から処理室１０内に輻射される。これにより、誘電加熱の効率をあげることができる。導波路２１には、導波路２１内部の反射電力を少なくするマッチング機構２６が設けられる。

【0016】

マイクロ波発生部２０、導波路２１、導波口２２、及びマッチング機構２６でマイクロ波供給部１９が構成される。

【0017】

処理室１０を形成する処理容器１８は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されており、処理室１０と外部とをマイクロ波的に遮蔽する構造となっている。

【0018】

処理室１０内には、ウェハ１１をその上端１３ａで支持する基板支持機構としての基板支持ピン１３が設けられる。

【0019】

基板支持ピン１３は、例えば石英やセラミックス、サファイア、又はテフロン（登録商標）等、伝熱性が低く、電気的に絶縁性が良好な材質で形成される。このような材質とすることで、基板支持ピン１３そのものが加熱されることを抑制し、更にはウェハ１１から基板支持ピン１３への熱逃げを抑制することができる。熱逃げを抑制することができるため、ウェハ面内を均一に加熱することが可能となる。また、基板支持ピン１３の加熱を防ぐことで、基板支持ピン１３の熱変形を防ぐことができ、結果熱変形によるウェハ高さを一定にすることができるので、１スロット辺りのウェハ加熱を再現性良く加熱することが可能となる。また、基板支持ピン１３は、複数（本実施形態においては３本）で構成される。

【0020】

処理室１０の側壁には、例えば窒素（Ｎ_２）等のガスを供給するガス供給管５２が設けられている。ガス供給管５２には、上流から順に、ガス供給源５５、ガス流量を調整する流量制御装置５４、ガス流路を開閉する開閉バルブ５３が設けられており、この開閉バルブ５３を開閉することで、処理室１０内にガス供給管５２からガスが供給、又は供給停止される。ガス供給管５２から供給されるガスは、処理室１０内の酸素濃度を低酸素濃度にしたり、ウェハ１１を冷却したり、パージガスとして処理室１０内のガスや雰囲気を押し出したりするのに用いられる。

【0021】

ガス供給管５２、開閉バルブ５３、流量制御装置５４及びガス供給源５５でガス供給部５０が構成される。流量制御装置５４と開閉バルブ５３は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により制御される。

【0022】

図１に示すように、例えば直方体である処理容器１８の下部であって処理室１０の側壁には、処理室１０内のガスを排気するガス排出管６２が設けられている。ガス排出管６２には、上流から順に、排気装置としての真空ポンプ６４と、圧力調整バルブ６３が設けられており、この圧力調整バルブ６３の開度を調整することで、処理室１０内の圧力が所定の値に調整される。

【0023】

ガス排出管６２、圧力調整バルブ６３及び真空ポンプ６４でガス排出部６０が構成される。圧力調整バルブ６３は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により圧力調整制御される。

【0024】

図１に示すように、処理容器１８の一側面には、処理室１０の内外にウェハ１１を搬送するためのウェハ搬送口７１が設けられている。ウェハ搬送口７１には、ゲートバルブ７２が設けられており、ゲートバルブ駆動部７３によりゲートバルブ７２を開けることにより、処理室１０内と搬送室内とが連通するように構成されている。ウェハ搬送口７１、ゲートバルブ７２、ゲートバルブ駆動部７３でウェハ搬送部が構成される。搬送室内には、ウェハ１１を搬送する搬送ロボット（不図示）が設けられている。搬送ロボットには、ウェハ１１を搬送する際にウェハ１１を支持する搬送アームが備えられている。ゲートバルブ７２を開くことによって、搬送ロボットにより処理室１０内と搬送室内との間で、ウェハ１１を搬送することが可能なように構成されている。

【0025】

図２は、制御部８０のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、本発明においては、制御部８０をコントローラ８０と呼ぶこともある。
制御部８０には、演算装置１０２、記憶装置１０４、入出力部としてのＩ／Ｏポート１０６が内部バス１０８を介して、それぞれ互いにデータ交換可能なように設けられている。

【0026】

演算装置１０２として、ＣＰＵ又は専用の演算回路等が用いられる。

【0027】

記憶装置１０４は、内部記録媒体１０５を有している。内部記録媒体１０５内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや後述する基板処理工程や条件などを含むプロセスレシピ等が読み出し可能に格納されている。

【0028】

なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各ステップを制御部８０に実行させ、所定の結果が得ることがで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。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。ここで、本明細書においてプログラムとした場合にはプロセス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、またはその両方を含む場合がある。

【0029】

Ｉ／Ｏポート１０６には、マイクロ波発生部２０、開閉バルブ５３、流量制御装置５４、圧力調整バルブ６３、真空ポンプ６４、ゲートバルブ駆動部７３、搬送ロボット等がバス１０７を介して接続されている。

【0030】

また、制御部８０はネットワーク１１０に接続されている。ネットワーク１１０は、半導体製造工場内に設けられたネットワークやインターネット等で構成される。

【0031】

また、制御部８０には、入出力装置２０４と外部記憶装置２０６が内部バス１０８を介して接続されている。ここで、入出力装置２０４は制御部８０と一体の構成としてもよい。入出力装置２０４として、ディスプレイ、タッチパネル、操作端末、キーボード、マウス等が用いられる。外部記憶装置２０６は、外部記録媒体２０７を有している。外部記録媒体２０７内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや後述する基板処理工程や条件などを含むプロセスレシピ等が読み出し可能に格納されている。

【0032】

つまり、制御部８０は、演算装置１０２が、記憶装置１０４の内部記録媒体１０５に記憶されたプログラムを実行することにより、Ｉ／Ｏポート１０６を介してマイクロ波発生部２０、開閉バルブ５３、流量制御装置５４、圧力調整バルブ６３、真空ポンプ６４、ゲートバルブ駆動部７３、温度測定器７４等の各構成部の動作を制御する。なお、プログラムは、制御部８０の外部に設けられた外部記憶装置２０６に格納するようにし、外部記憶装置２０６から読み出して実行しても良く、外部記憶装置２０６に記録されたプログラムを内部記録媒体１０５へ移動させ、内部記録媒体１０５から読み出して実行するようにしても良い。また、プログラムは、制御部８０に接続されたネットワーク１１０から内部記録媒体１０５に記憶させてから実行するようにしてもよい。

【0033】

ここで、内部記録媒体１０５として、例えばハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が用いられる。また、外部記録媒体２０７として、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、フラッシュメモリ等が用いられる。

【0034】

以下に、本発明のマイクロ波で基板処理装置内の基板を加熱する際の制御について説明する。
基板処理装置１００は、制御部８０内の記憶装置１０４に設定記憶されたマイクロ波出力設定値に従って、マイクロ波の出力値を制御する。
マイクロ波による基板１１を加熱する場合では、処理室１０内に投入したマイクロ波エネルギーが基板１１に吸収され基板１１が加熱される。
基板温度は、マイクロ波のパワーが小さければ温度が低く、パワーが大きければ温度が高くなる。図５にシリコン基板にマイクロ波を照射したときのマイクロ波出力と１０分後の基板温度の相関データを示す。基板温度は処理室の大きさ、形状、マイクロ波の導入位置、基板位置によって変わるものであり、ここにあげるデータの基板温度は一例である。しかしながら、マイクロ波出力を大きくすると、基板温度が高くなるという関係は変わらない。

【0035】

基板の熱処理では、基板の温度を上げずに、基板の膜の改質をしたいと言うニーズがある。膜の改質については、マイクロ波エネルギーが膜の改質に寄与しており、多くのエネルギーを投入することで、所定の膜質を得ることが出来る。
しかし前述のようにマイクロ波出力を大きくすると、基板は発熱し温度上昇してしまう。この相反する問題に対応するため、適切な温度制御を行うマイクロ波加熱制御を行った。

【0036】

処理室１０の処理容器１８には温度測定器７４が設置されており、処理している基板の温度（処理室１０内の雰囲気温度でも良い）を測定できる。この温度測定器で測定された温度情報に基づき、制御部８０がマイクロ波出力値を設定制御するようにした。

【0037】

しかしながら、この方法で半導体デバイス基板を処理したところ、デバイス不良が発生することがわかった。これは、基板温度は所定の温度以下になっているが、温度制御初期の昇温時（図３中の破線楕円部分）に、マイクロ波出力値がマイクロ波電源の最大電力値まで出力され、このときに基板上のデバイスが破壊されたと推察される。

【0038】

そこで、このような問題点を解決する、基板の温度を所定の温度に制御しつつ、過大なマイクロ波出力を印加しないように制御するマイクロ波加熱による基板処理装置を説明する。

【0039】

図６に本発明に係る、制御部８０の記憶装置１０４に記憶されたレシピの例を示す。図４には、図６のレシピにて基板を処理した場合の基板温度（処理室内温度）とマイクロ波出力の例を示す図である。

【0040】

本発明の一実施形態に係る装置では、最大出力２０００Ｗのマイクロ波電源を使っている。またマイクロ波電源の仕様で「最低出力」が決まっているマイクロ波電源もある。ここではその最低出力を５００Ｗのマイクロ波電源を使用している。
図６に示すレシピを実行したときの動きを以下に説明する。
Ｓｔｅｐ１では「設定温度４００℃、温度ランプレート６０℃／ｓｅｃ」で昇温させる。

【0041】

従来の方法では、設定温度と実際の基板温度に差が生じるので、制御部における温度制御はその差を無くすためにマイクロ波出力値をどんどん上げ、最終的にはマイクロ波電源最大出力２０００Ｗまで上げるが、本発明のＳｔｅｐ１の場合では、レシピで「マイクロ波出力値８００Ｗ」を設定しているので、Ｓｔｅｐ１の間は最大８００Ｗの出力で制御される。さらに「マイクロ波出力ランプレート５０Ｗ／ｓｅｃ」もかかっているので、Ｓｔｅｐ１の早いうちにマイクロ波出力がランプアップする（図４参照）。
これは基板がまだ温まっていないときに急激な温度上昇を加えると、基板にスリット（基板内部の割れ）など発生するので、緩やかに加熱することにより、基板内部の割れを防止するという効果を期待している。

【0042】

Ｓｔｅｐ２で「マイクロ波出力値１５００Ｗ」を設定している。これは、いま処理している基板のデバイスがマイクロ波出力１５００Ｗ以上印加されるとデバイス不良が発生してしまうため、マイクロ波電源の出力を制限する設定である。
設定温度はＳｔｅｐ１から引き続き「設定温度４００℃、温度ランプレート６０℃／ｓｅｃ」となっているので、マイクロ波出力最大１５００Ｗ以内で基板温度を４００℃にするように制御をする。
Ｓｔｅｐ２の途中で基板温度が設定温度の４００℃に近くなると、温度調節器はマイクロ波出力を下げ、基板温度を設定温度に保とうと制御する。

【0043】

Ｓｔｅｐ３で「マイクロ波出力値１５００Ｗ、マイクロ波出力ランプレート１００Ｗ／ｓｅｃ」が設定されているが、基板温度を設定温度に保つために必要なマイクロ波出力が１５００Ｗ以下のため、温度調節器の制御どおりの出力となっている。

【0044】

Ｓｔｅｐ４は「温度制御フラグ＝ＯＦＦ」とし、マイクロ波出力を０Ｗにして基板を冷却している。

【0045】

上記のレシピは説明のために一例として挙げたが、デバイス不良が生じるマイクロ波出力は、デバイスの種類や、マイクロ波加熱処理を行う工程により異なる。そのため本発明ではレシピで設定できるようにした。
従来のヒータ炉などの温度制御において、たとえばハード的な制約により温度制御ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）出力の最大値をヒータ容量の９５％で制限するといったやり方は行われている。しかしこれはハード的な制約であり、装置固有のパラメータとして設定される。
本発明では、レシピで出力制限値を設定することで、処理する基板の種類毎に出力制限値を変化させる、さらには処理レシピの中で動的に制限値を変化させることが可能となる。

【0046】

なお、前記制御部であるコントローラは、基板１１を処理する処理レシピを実行する処理を行い。更に、コントローラは、前記電力の上昇レートを設定する。また、コントローラは、電力の上昇レートに対応した最大電力を設定する。
更に、コントローラは、処理レシピの第１ステップで最大電力を第１最大電力に設定し、処理レシピの第２ステップで第１最大電力よりも高い第２最大電力に設定する等の多種多様の処理・制御を行う。

【0047】

次に、マイクロ波加熱において、処理室１０内の基板の温度を放射温度計で測定する場合の被測定物である基板の放射率と放射温度計に入力された放射率の相違による温度誤差を回避するため、基板の放射率を容易に測定する方法について説明する。

【0048】

図７に一般的な処理室構成を示す。導波管２０３を処理室２０１上部に固定し、固定位置よりマイクロ波を導入する。回転可能なサセプタ２０７に乗せた基板２０４にマイクロ波を照射する。基板２０４は、反射板を兼ねるサセプタ２０７から一定の距離を保つため、石英ピン２０５によって、支えられ、一定速度で回転している。マイクロ波導入口は、概略、基板２０４のセンター（Ｃ）とエッジ部（Ｅ）の間の位置の上方に設けられる。
基板４は、ゲートバルブ２０６を開放し、被処理基板２０４は、図示しない搬送ロボットにより、搬送ポジションにあるサセプタ２０７の石英ピン２０５上に搬送・設置される。

【0049】

その後、ゲートバルブ２０６を閉め、サセプタ２０７を処理位置まで上昇させる。必要に応じて、処理室２０１内部は、一旦真空引きされ、窒素に置換され、大気圧状態に戻される。サセプタ２０７は、回転し、マイクロ波の照射を開始するが、照射直後は、低電力のマイクロ波を導入し、徐々にその電力を増し、所望の電力にて一定時間保持する。
その後、マイクロ波の照射を停止し、前記の逆のシーケンスにより、処理済基板２０４を処理室２０１より搬出する。基板２０４の温度は、処理室上部蓋に設けられた放射温度計２０９により、測定する。マイクロ波が照射されている時は、常時、計測を行う。この時、基板の放射率が正しくないと正確な温度を得ることができない。基板の放射率を求める方法として、基板２０４に熱電対（ＴＣ）を貼り付けた治具を処理室内に入れ、ＴＣの出力する温度と放射温度計２０９の温度が一致するように放射率を設定する方法が一般的である。

【0050】

しかし、この方法は、ＴＣ付き基板の準備、計測機器の準備、装置の一旦停止、ＴＣ線を処理室の外まで導出する等、非定常な作業などの煩わしさに加え、ＴＣ線とマイクロ波の相互作用（ＴＣ線がアンテナとなりノイズが多くなる）によって、計測温度に影響がでるなど正確さや利便性に問題がある。

【0051】

処理室内に被加熱物（基板２０４）が存在する場合において、温度と放射熱量の関係は、次式で与えられる。

【数1】

ここで、内部の物体１の温度をＴ_１、放射率をε_１、表面積をＡ_１、熱放射エネルギーをＱ_１とする。
同様に、物体２の温度をＴ_２、放射率をε_２、表面積をＡ_２、熱放射エネルギーをＱ_２とする。なおσは、ステファンボルツマン定数である。
両辺をＡ_１で割ることにより、電力Ｐについての次式が導き出される。

【数2】

【0052】

従って、処理室温度Ｔ_２、処理室・被加熱物体の面積比（Ａ_１／Ａ_２）は、既知または、容易に計測可能であり、また、投入マイクロ波電力も既知であるため、処理室内壁の放射率ε_２が分かれば、基板の放射率ε_１が求められることとなる。

図３は、実際に計測された温度とマイクロ波電力の特性線であり、その傾きは、

【数3】

（ε_１は、被加熱物放射率、ε_２は、処理室の放射率、σは、ステファンボルツマン定数、Ａ_１は、被加熱物の表面積、Ａ_２は、処理室の表面積）
となる。

【0053】

従って、グラフより次式（数４）によって傾きを求め、この値が数３と同じになるので、ε_１、ε_２のいずれかが既知であれば、他方が求められることとなる。

【数4】

（Ｔ_１は、被加熱物の温度、Ｔ_２は、キャビティー温度、Ｐは、マイクロ波電力）

【0054】

第１ステップとして、基板と同一形状で、放射率が既知である物体、例えば、基板表面に黒体を塗布したもの、ＳｉＣを母体とするものなどが考えられるが、例えば、黒体の物体が放射率＝１の物体を処理室に入れ、マイクロ波電力−温度特性線を求めれば、これより、処理室の放射率ε_２が求められる。第２ステップとして、実基板を処理室に導入して、同様の特性を求めれば、今度は処理室のε_２が分かっているため、実基板の放射率ε_１が求められる。但し、この時、放射温度計の放射率設定が１であるとすれば、式のＴ_１の温度は、１／^４√ε_１倍した数値に補正しておくことが必要となる。

【0055】

＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0056】

（ａ）基板の放射率を求めることにより、基板の正確な放射率と温度の計測を行うことが可能となる。

【0057】

（ｂ）また、簡易な方法であるため、定常に近い頻度で放射率の計測ができ、測定温度の補正が可能となる。

【0058】

（ｃ）また、マイクロ波加熱することで、基板上に形成された高誘電率膜のみを改質させることができる。

【0059】

（ｄ）また、過大なマイクロ波の印加を抑制することができ、基板上に形成されたデバイスの不良発生や性能劣化を抑制することができる。

【0060】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。上述の各実施形態では、基板に処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。

【0061】

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

【0062】

（付記１）
一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
基板に所定の電力で電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記電力の最大電力を制限する電磁波電力制限部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記基板を処理する際に、前記温度測定部で測定された基板の温度に基づいて前記電力と前記最大電力とを調整するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。

【0063】

（付記２）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記基板を処理する処理レシピを実行する。

【0064】

（付記３）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記電力の上昇レートを設定する。

【0065】

（付記４）
付記１と付記２のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記電力の上昇レートに対応した前記最大電力を設定する。

【0066】

（付記５）
付記１〜付記３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記処理レシピの第１ステップで前記最大電力を第１最大電力に設定し、前記処理レシピの第２ステップで前記第１最大電力よりも高い第２最大電力に設定する。

【0067】

（付記６）
他の態様によれば、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記基板の温度を測定する温度測定工程と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0068】

（付記７）
付記６に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記電力調整工程では、前記電力の上昇レートを設定する工程を有する。

【0069】

（付記８）
付記６に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記電力調整工程では、前記電力の上昇レートに対応した前記最大電力を設定する。

【0070】

（付記９）
付記６に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記電力調整工程では、処理レシピの第１ステップで前記最大電力を第１最大電力に設定し、前記処理レシピの第２ステップで前記第１最大電力よりも高い第２最大電力に設定する。

【0071】

（付記１０）
更に他の態様によれば、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0072】

（付記１１）
更に他の態様によれば、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0073】

１０…処理室
１１…ウェハ
１３…基板支持ピン
１８…処理容器
１９…マイクロ波供給部
２０…マイクロ波発生部
２１…導波路
２２…導波口
５０…ガス供給部
５２…ガス供給管
５３…開閉バルブ
５４…流量制御装置
５５…ガス供給源
６０…ガス排出部
６２…ガス排出管
６３…圧力調整バルブ
６４…真空ポンプ
７１…ウェハ搬送口
７２…ゲートバルブ
７３…ゲートバルブ駆動部
８０…制御部
１００…基板処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】