特許 6731471 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体

(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】6731471

(24)【登録日】2020年7月8日

(45)【発行日】2020年7月29日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/324 20060101AFI20200716BHJP

   H01L 21/268 20060101ALI20200716BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20200716BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20200716BHJP

   H01L 21/316 20060101ALN20200716BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/324 R

   H01L21/268 Z

   H01L21/20

   H01L21/265 602C

   !H01L21/316 C

【請求項の数】14

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-502912(P2018-502912)

(86)(22)【出願日】2016年3月1日

(86)【国際出願番号】JP2016056275

(87)【国際公開番号】WO2017149663

(87)【国際公開日】20170908

【審査請求日】2018年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(72)【発明者】

【氏名】廣地 志有

【審査官】 鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−３０２１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０４３４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０３７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６０３００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の断熱体と前記複数の断熱体の間に基板を保持する基板保持具が搬入されて前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部を有する加熱装置と、
前記処理室内に冷却ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整器と、
前記基板の加熱を間欠的に行うように前記加熱装置を制御し、前記加熱装置による加熱を行うタイミングでは前記冷却ガスの供給流量を少なくするとともに前記処理室内の圧力が所定の圧力となるように圧力制御を行い、前記加熱装置による加熱を停止しているタイミングでは前記冷却ガスの供給流量を増加させるとともに前記圧力制御が行われないように前記加熱装置と前記ガス供給部と前記圧力調整器と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。

【請求項2】

前記制御部は、前記加熱装置による加熱を行うタイミングで供給する前記冷却ガスの流量を０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下とし、前記加熱装置による加熱を停止しているタイミングで供給する前記冷却ガスの流量を０．１ｓｌｍ以上３０ｓｌｍ以下とするように前記ガス供給部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。

【請求項3】

前記制御部は、前記基板が１００℃以上７００℃以下の温度で処理されるように前記加熱装置と前記ガス供給部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。

【請求項4】

前記ガス供給部は、前記処理室の天井面から前記冷却ガスを供給するように設置され、 前記ガス供給部に対向する位置であって前記基板保持具よりも上方に前記冷却ガスを整流するガス整流部をさらに有する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記ガス供給部は、前記処理室の天井部に前記冷却ガスを分散して供給するシャワーヘッドを有する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記加熱装置は、前記処理室の側壁に設けられ、複数のマイクロ波発振器で構成される請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記断熱体の温度を測定する温度センサを有し、
前記制御部は、前記温度センサが測定した前記断熱体の温度から予め記憶された温度変換データによって推測される基板の温度に応じて前記加熱装置と前記ガス供給部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。

【請求項8】

前記制御部は、前記基板の加熱を間欠的に行いながら、マイクロ波の出力が大きく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に記載の基板処理装置。

【請求項9】

複数の断熱体と前記複数の断熱体の間に基板を保持する基板保持具が搬入されて前記基板を処理する処理室と、前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部を有する加熱装置と、前記処理室内に冷却ガスを供給するガス供給部と、前記処理室内の圧力を調整する圧力調整器と、前記基板の加熱を間欠的に行うように前記加熱装置を制御し、前記加熱装置による加熱を行うタイミングでは前記冷却ガスの供給流量を少なくするとともに前記処理室内の圧力が所定の圧力となるように圧力制御を行い、前記加熱装置による加熱を停止しているタイミングでは前記冷却ガスの供給流量を増加させるとともに前記圧力制御が行われないように前記加熱装置と前記ガス供給部と前記圧力調整器と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搬入する工程と、
前記基板を加熱して所定の処理を行う処理工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記処理工程では、前記基板の加熱を間欠的に行いながら、前記マイクロ波の出力を大きくする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

前記処理工程では、温度センサが測定した前記断熱体の温度から予め記憶された温度変換データによって推測される前記基板の温度に応じて前記冷却ガスの供給流量を調整する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

複数の断熱体と前記複数の断熱体の間に基板を保持する基板保持具が搬入されて前記基板を処理する処理室と、前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部を有する加熱装置と、前記処理室内に冷却ガスを供給するガス供給部と、前記処理室内の圧力を調整する圧力調整器と、前記基板の加熱を間欠的に行うように前記加熱装置を制御し、前記加熱装置による加熱を行うタイミングでは前記冷却ガスの供給流量を少なくするとともに前記処理室内の圧力が所定の圧力となるように圧力制御を行い、前記加熱装置による加熱を停止しているタイミングでは前記冷却ガスの供給流量を増加させるとともに前記圧力制御が行われないように前記加熱装置と前記ガス供給部と前記圧力調整器と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に実行させるプログラムであって、前記処理室内に前記基板を搬入する手順と、
前記基板を加熱して所定の処理を行う処理手順と、
前記基板を前記処理室から搬出する手順と、
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プログラム。

【請求項13】

前記処理手順では、前記基板の加熱を間欠的に行いながら、前記マイクロ波の出力を大きくする請求項１２に記載のプログラム。

【請求項14】

前記処理手順では、温度センサが測定した前記断熱体の温度から予め記憶された温度変換データによって推測される前記基板の温度に応じて前記冷却ガスの供給流量を調整する請求項１２に記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体装置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るアニール処理がある。近年の半導体デバイスにおいては、微細化に伴い、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アニール処理が求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従来のアニール処理では、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かった。

【0004】

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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、
基板と断熱板を保持する基板保持具が搬入されて前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部を有する加熱装置と、
前記処理室内に冷却ガスを供給するガス供給部と、
前記加熱装置によって前記基板を加熱する加熱時に前記ガス供給部から冷却ガスを供給することで前記基板を所定の温度に維持するように前記加熱装置と前記ガス供給部と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。

【発明の効果】

【0006】

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。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明における第１の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。

【図2】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。

【図3】本発明における基板処理のフローを示す図である。

【図4】本発明における基板のキャリア密度と温度の関係性を示した図である。

【図5】（Ａ）本発明の第１の実施形態で冷却ガスの供給タイミングと冷却ガス供給時の処理室内圧力の関係の一例を示した図である。（Ｂ）本発明の第１の実施形態で冷却ガスの供給タイミングと処理室内温度の関係の一例を示した図である。

【図6】（Ａ）本発明における第１の実施形態の変形例１を示した図である。（Ｂ）本発明における第１の実施形態の変形例２を示した図である。

【図7】本発明における第２の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。

【図8】（Ａ）本発明における第２の実施形態の変形例１を示した図である。（Ｂ）本発明における第２の実施形態の変形例２を示した図である。

【図9】本発明における第３の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。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜本発明の第１の実施形態＞
以下に本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0009】

（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。

【0010】

（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。

【0011】

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、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、処理対象としてのウエハ２００と、例えばダミーウエハなどの石英板やシリコンプレート（Ｓｉ板）などで形成されたウエハ２００の温度を維持（保温）するための断熱板１０１ａ、１０１ｂが、所定の間隔でウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の上下にそれぞれ保持されている。また、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、処理室２０１と後述する搬送空間２０３との間に設けられる図示しないしきり板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する。
ここで、断熱板１０１ａ、１０１ｂは基板処理温度に応じて複数枚ずつ設置してもよい。このように複数枚ずつ設置することによってウエハ２００が載置されている領域において放熱されることを抑制することが可能となり、ウエハ２００の面内または面間温度均一性を向上させることが可能となる。また、ボート２１７の端板（天井板）には、温度センサ２６３の測定窓が設けられており、温度センサ２６３によって断熱板１０１ａの表面温度が測定され、測定された温度に基づいてウエハ２００の処理温度が制御される。

【0012】

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、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を搬送する搬送空間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、ケース１０２の底部よりも上方の空間を処理室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、ケース１０２の底部よりも下方の空間を搬送エリア２０３と称する場合もある。

【0013】

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出口２０６が設けられており、ウエハ２は基板搬入出口２０６を介して図示しない基板搬送室との間を移動する。

【0014】

ケース１０２の側面には、電磁波導入ポート６５３−１、６５３−２が穿設されている。電磁波導入ポート６５３−１、６５３−２のそれぞれには処理室２０１内にマイクロ波を供給するための導波管６５４−１、６５４−２の一端が接続されている。導波管６５４−１、６５４−２の他端のそれぞれには処理室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。
ここで、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、一般的な説明等をする場合には、それぞれを代表して電磁波導入ポート６５３、導波管６５４、マイクロ波発振器６５５と記載する。

【0015】

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、処理空間２０１および搬送空間２０３内は気密に保持されている。

【0016】

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。

【0017】

（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。

【0018】

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、処理室２０１を囲むように排気路を設け、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。

【0019】

（ガス供給部）
反応管１０３の内側には不活性ガス、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ノズル１０５がケース１０２の下面を介して設けられている。ノズル１０５の側面にはガスを供給するガス供給孔１０５ａが設けられている。ガス供給孔１０５ａはウエハ２００の中心を向くように開口し、ウエハ２００の表面と平行にガスを供給する。このガス供給孔１０５ａは反応管１０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。ノズル１０５には、ガス供給管２３２が接続されている。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、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（Ｎ_２）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ていてもよいし、使用するガスの種類に応じて複数のノズルが独立して設けられるように構成されていても良い。主に、ガス供給管２３２、ＭＦＣ２４１、バルブ２４３によりガス供給部（ガス供給系とも称する）が構成される。

【0020】

ガス供給管２３２から不活性ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２、ＭＦＣ２４１、バルブ２４３により不活性ガス供給部（不活性ガス供給系とも称する）が構成される。不活性ガスとしては、Ｎ_２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。

【0021】

（温度センサ）
キャップフランジ１０４には、非接触式の温度検出器として温度センサ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。
なお、基板の温度を測定する方法として、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、熱電対と放射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、熱電対の測温精度を向上させるために処理ウエハ２００の近傍に配置して温度測定を行う必要があることから、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ため、放射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。このように構成することによって、上端が閉塞された反応管を用いることが可能となり、処理室２０１に供給されるマイクロ波や処理ガス等が漏洩する可能性を低減することが可能となる。
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いてもよい。このように構成することによって、温度センサ２６３を設置する場所の制限を緩和することが可能となる。

【0022】

（マイクロ波供給部）
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。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。
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い。
また、マイクロ波発振器６５５は、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。このように構成することによって、後述するマイクロ波がウエハ２００上で部分的に吸収される領域が生じることを抑制する、すなわち、ウエハ２００が部分的に加熱されることを抑制することが可能となり、ウエハ２００の面内温度均一性を向上させることが可能となる。
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によってマイクロ波供給部（電磁波供給装置、電磁波供給部、マイクロ波供給装置）としての加熱装置が構成される。

【0023】

マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２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内に収容される断熱板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、断熱板１０１ａまたは１０１ｂ、若しくはウエハ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。
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。

【0024】

（制御装置）
図２に示すように、制御部（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。

【0025】

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、後述するノズルのエッチング処理や成膜処理の手順や条件等が記載されたエッチングレシピやプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。エッチングレシピやプロセスレシピは、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、エッチングレシピやプロセスレシピを、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。

【0026】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、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。

【0027】

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、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ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。

【0028】

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）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。

【0029】

（２）基板処理工程
次に、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３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。

【0030】

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（プロダクトウエハ）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等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合、後述する「ターゲット基板（ターゲットウエハ）」または後述する「ダミー基板（ダミーウエハ）」もしくは「ターゲット基板（ターゲットウエハ）とダミー基板（ダミーウエハ）の両方」を意味する場合がある。また、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、上述した「ウエハ」の定義を用いた「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。

【0031】

従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、上述した「ウエハ」の定義を用いた「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。

【0032】

また、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。

【0033】

（基板搬入工程（Ｓ３０１））
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（Ｓ３０１）。

【0034】

（炉内圧力・温度調整工程（Ｓ３０２））
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１０〜１００Ｐａ）となるよう処理室２０１内の雰囲気を排気する。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マイクロ波供給部を制御し、所定の温度まで加熱を行うように制御してもよい（Ｓ３０２）。

【0035】

（不活性ガス供給工程（Ｓ３０３））
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を介してノズル１０５から供給される（Ｓ３０３）。処理室２０１内の圧力は０Ｐａ以上２００，０００Ｐａ以下の範囲となる所定の値であって、例えば１０１３００Ｐａ以上１０１５６６Ｐａ以下となるように調整される。

【0036】

（基板処理工程（Ｓ３０４））
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６５５−１、６５５−２はウエハ２００を１００℃以上７００℃以下の温度帯、好適には２００℃以上６００℃以下の温度帯となるように加熱し、さらに好適には、２００℃以上４００℃以下となるように加熱する。ウエハ２００が１００℃より低い温度で処理しようとした場合や、７００℃よりも高い温度で処理しようとした場合、ウエハ２００がマイクロ波を吸収し難くなってしまい、ウエハ２００を効率的に加熱することができなくなってしまう。

【0037】

ウエハ２００の温度は、石英サセプタ１０１ａの表面温度を温度センサ２６３によって測定した値から、記憶装置１２１ｃまたは外部記憶装置１２２に予め記憶された温度変換データによって推測される。マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２は、導波管６５４−１と６５４−２を介して電磁波導入ポート６５３−１と６５３−２からマイクロ波を処理室２０１内に供給する。処理室２０１内に供給されたマイクロ波はウエハ２００に入射して効率的に吸収されるために、ウエハ２００を極めて効果的に加熱することが可能となる。

【0038】

マイクロ波発振器６５５を制御することでウエハ２００を上述した所定の処理温度まで加熱すると、予め定められた時間、当該処理温度を維持する。このようにマイクロ波発振器６５５を制御することでマイクロ波ウエハ２００の表面上に形成されたアモルファスシリコン膜の改質処理を行う。

【0039】

ウエハ２００を加熱する場合、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２は、マイクロ波を間欠的に供給しながらマイクロ波発振器６５５−１、６５５−２の出力を大きくするように制御されることが好ましい。すなわち、マイクロ波発振器からのマイクロ波供給を間欠的に供給するパルス制御と、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２の出力を線形的に制御するパワーリミット制御を組合せて行うようにすることが好ましい。
このようにウエハ２００の昇温時にマイクロ波をパルス制御して供給することによって処理室２０１内に定在波が形成されてウエハ表面に集中して加熱される領域（マイクロ波集中領域、ホットスポット）が形成されたとしても、マイクロ波を供給しない時間（ＯＦＦ時間）を設けることができる。マイクロ波を供給しないタイミングを設けることによって、マイクロ波集中領域に生じた熱がウエハ２００の面内全体に伝達され、ウエハ２００の面内温度を均一に維持することが可能となる。このようにウエハ２００の面内で熱伝達が起きる期間を設けることによって、マイクロ波集中領域が集中して加熱されてしまうことを抑制することが可能となる。
したがって、マイクロ波をパルス制御して供給することによって、マイクロ波集中領域だけが集中して加熱され、マイクロ波集中領域とその他のウエハ面との温度差が大きくなることを抑制することができる。すなわち、マイクロ波集中領域のみが集中的かつ連続的に加熱されることによってウエハ２００の表面に温度差が生じることを抑制でき、生じた温度差によってウエハ２００が割れたり、反ったり、歪んだりするといったウエハ変形を抑制することが可能となる。

【0040】

ここで、ウエハ２００を効率よく加熱する、すなわち、ウエハ２００がマイクロ波を効率よく吸収させるためには、ウエハ２００のキャリア密度とキャリア温度依存性について検討する必要がある。図４に示すように、縦軸をキャリア密度（導電率に比例）、横軸を温度としたウエハ２００のキャリア密度の温度依存性の一例を示した場合、温度によって、領域（Ａ）、領域（Ｂ）、領域（Ｃ）に分けることができる。ウエハ２００がシリコン（Ｓｉ）基板である場合、例えば領域（Ａ）と（Ｂ）を分ける温度は３２７℃、領域（Ｂ）と（Ｃ）とを分ける温度は−７３℃である。図４から明らかであるように、領域（Ａ）と（Ｃ）は温度上昇とともに、キャリア密度も大きく上昇するが、領域（Ｂ）は温度が上昇した場合であっても、キャリア密度は大きく上昇しない。

【0041】

ウエハ２００の単位時間当たりの発熱量はウエハ２００のキャリア密度に比例するため、キャリア密度が変動するとそれに伴って発熱量も変化する。このため、キャリア密度の変化が大きい領域（Ａ）で、マイクロ波加熱を行った場合、温度変化に応じてキャリア密度が増加する割合が大きいため、照射されるマイクロ波の電力が同じでも、ウエハ２００の昇温速度が大きくなる。したがって、領域（Ａ）において、マイクロ波による加熱が行われることが好ましい。

【0042】

また、領域（Ａ）は、上述したようにウエハ２００の昇温速度が大きいため、マイクロ波が局所的に集中すると、集中した箇所が高温となりウエハ２００の面内で部分的に温度差が大きくなり、熱膨張差でウエハ２００が変形してしまう。このため、領域（Ａ）の温度帯でマイクロ波による加熱を行いつつウエハ２００を冷却することで、ウエハ２００の面内温度差を小さくしてウエハ２００が変形することを抑制しつつ、ウエハ２００の改質処理速度を向上させることが可能となる。

【0043】

マイクロ波による加熱を行いつつウエハ２００を冷却するためには、例えば図５に示すようにマイクロ波発振器６５５のＯＮ／ＯＦＦに合わせて冷却ガスとしての不活性ガス（例えばＮ_２ガスなど）の供給流量を増減するように制御するとよい。具体的には、図５に示すように、マイクロ波発振器６５５がＯＮとなったタイミングにおける冷却ガスとしての不活性ガス（Ｎ_２ガス）の流量が０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下となるようにＭＦＣ２４１を制御し、マイクロ波発振器６５５がＯＦＦとなったタイミングにおけるＮ_２ガスの流量が０．１ｓｌｍ以上３０ｓｌｍ以下となるようにＭＦＣ２４１を制御することで、ウエハ２００を一定の温度帯に維持することができる。マイクロ波発振器６５５がＯＮとなったタイミングで供給する冷却ガスの流量を０．１ｓｌｍ以下とした場合、マイクロ波を供給する際に処理室２０１内の圧力が下がり、プラズマ放電が生じる可能性がある。処理室２０１内でプラズマ放電が生じてしまうと、ウエハ２００がプラズマ放電によるダメージを受ける可能性がある。同様に、マイクロ波発振器６５５がＯＮとなったタイミングで供給する冷却ガスの流量を１０ｓｌｍ以上とした場合、ウエハ２００を加熱することができなくなってしまい、効率よく基板処理を行うことができなくなってしまう。また、マイクロ波発振器６５５がＯＦＦとなったタイミングで供給する冷却ガスの流量を０．１ｓｌｍ以下とした場合、ウエハ２００を効率よく冷却することができず、基板処理時間が長くなってしまう。同様に、マイクロ波発振器６５５がＯＦＦとなったタイミングで供給する冷却ガスの流量を３０ｓｌｍ以上とした場合、処理室２０１内の圧力が過加圧となってしまい、ウエハ２００や処理装置が破損してしまう可能性も生じてしまう。このようにガス供給部とマイクロ波供給部とを制御することによって、ウエハ２００の温度を最適な温度に維持することが可能となる。

【0044】

また、ガス供給流量を増減するタイミングに合わせて処理室２０１内の圧力を増減するようにガス供給部と排気部を制御することとしてもよい。すなわち、マイクロ波発振器６５５がＯＮとなっているタイミングにおいては、処理室２０１内の圧力は基板処理に適した所定の圧力となるように制御され、マイクロ波発振器６５５がＯＦＦとなっているタイミングにおいては、処理室２０１内の圧力は特に制御しないようにする、すなわち、排気部（特に圧力調整部２４４）の制御をＯＦＦにすることで、基板処理工程の制御を単純化することができる。

【0045】

例えば、図５（Ａ）に示すようにマイクロ波発振器６５５がＯＮとなっているタイミングにおいては、ＭＦＣ２４１を制御して冷却ガスを５ｓｌｍ供給するとともに、処理室２０１内の圧力が１０１３００Ｐａ（または１０１３００Ｐａ以上１０１５６６Ｐａ以下の範囲）となるように圧力調整器２４４を制御する。また、マイクロ波発振器６５５がＯＦＦとなっているタイミングにおいては、ＭＦＣ２４１を制御して冷却ガスを制御して冷却ガスを１５ｓｌｍ供給し、圧力調整部２４４をＯＦＦとする為、処理室２０１内の圧力は冷却ガスを供給した分だけ昇圧された略１０１９６６Ｐａ（または、１０１４３３Ｐａ以上１０２２３２Ｐａ以下の範囲）となるようにマイクロ波供給部とガス供給部を制御する。このように処理室２０１内の圧力について積極的に制御しない場合であっても、冷却ガスの供給流量を制御することによって、処理室２０１内を過加圧などの不具合が生じる圧力以下に抑えることが可能であるため、圧力について詳細な制御を不要とする処理を行う場合には有効である。

【0046】

また、図５（Ｂ）に示すように、温度センサ２６３によって測定した温度、または、上述した予め記憶された温度変換データによって推測された温度に応じてガス供給部を制御するようにしてもよい。すなわち、マイクロ波発振器６５５を常時ＯＮとし、加熱されたウエハ２００の温度が所定の目標温度（閾値となる温度、例えば図５（Ｂ）では４００℃）よりも高い温度となったタイミングでガス供給部、具体的にはＭＦＣ２４１の開度を大きくして冷却ガスの流量を増加させ、ウエハ２００を冷却する。逆にウエハ２００の温度が所定の目標温度よりも低い温度となったタイミングでＭＦＣ２４１の開度を小さくして冷却ガスの流量を低下させ、ウエハ２００を加熱する。このようにマイクロ波供給部とガス供給部を制御することによって、ガス供給部のみを詳細に制御することで足りるため、ウエハ２００の温度制御を単純化することが可能となる。

【0047】

さらに、マイクロ波発振器６５５−１、６５５−２によってマイクロ波を供給する時間（ＯＮ時間）と、マイクロ波を供給しない時間（ＯＦＦ時間）の間隔、すなわちパルス幅は、例えば１×１０^−４ｓｅｃ間隔で制御できるようにすることが好ましい。このように構成することで、ウエハ昇温時とウエハ処理時の両方において正確な温度制御を可能とする。
なお、ウエハ昇温時とウエハ処理時で異なるパルス幅になるよう制御してもよい。このように構成することによって、ウエハ２００の表面におけるマイクロ波集中領域とそれ以外の面の温度差が大きくなり易い（マイクロ波集中領域以外の領域が加熱されていない）ウエハ昇温時にはパルス幅を小さくすることで、面内温度均一性を向上させることが可能となる。同様に、ウエハ２００の表面におけるマイクロ波集中領域とそれ以外の面の温度差が大きくなり難い（マイクロ波集中領域以外の領域がある程度加熱されている）ウエハ処理時にはパルス幅を大きくすることで、ウエハ表面にマイクロ波を十分に照射することが可能となり、十分なウエハ処理を行うことが可能となる。
また、パルス幅のＯＮ時間とＯＦＦ時間との時間間隔をそれぞれ異なるように制御してもよい。
以上のようにウエハ２００を加熱処理することによってウエハ２００表面上に形成されているアモルファスシリコン膜がポリシリコン膜へと改質（結晶化）されることとなる。すなわち、ウエハ２００を均一に改質することが可能となる（Ｓ３０４）。

【0048】

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。

【0049】

基板処理工程の終了後、Ｎ_２ガスなどの不活性ガスを供給し、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰する。

【0050】

（基板搬出工程（Ｓ３０５））
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２０３の外部に位置する搬送室に搬出する（Ｓ３０５）。
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。

【0051】

（３）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を奏する。

【0052】

（ａ）ウエハの加熱を行うとともに冷却ガスとしての不活性ガスを供給することによって、ウエハの温度を所定の温度に維持することが可能となり、効率的にウエハを昇温することが可能となる。

【0053】

（ｂ）効率的にウエハを昇温することが可能となるため、基板処理時間を短くすることが可能となる。

【0054】

（ｃ）マイクロ波発振器のＯＮ／ＯＦＦに連動して不活性ガスの流量を増減させることで、効率的にウエハ温度を維持することが可能となる。

【0055】

（ｄ）ウエハを冷却するタイミングでは処理室内の圧力制御を行わないようにすることで、圧力制御を単純化することが可能となる。

【0056】

（４）第１の実施形態の変形例
本実施形態における基板処理装置は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。

【0057】

（変形例１）
図６（Ａ）に示すように、第１の実施形態における変形例１は、ボート２１７がウエハ２００を複数多段に保持可能に構成している。具体的には、ボート２１７に保持された断熱板１０１ａと１０１ｂの間に複数枚のウエハ２００を所定の間隔で水平多段に保持するように構成し、上述した基板処理工程の順番で保持された複数枚のウエハ２００が均等に処理される。このように構成することによって、一度の処理で複数枚のウエハ２００が処理可能となり、基板処理のスループットを向上させることが可能となる。
ここで、図６（Ａ）では、複数枚のウエハ２００は断熱板１０１ａ、１０１ｂの間に挟まれるように保持されているが、これに限らず、複数のウエハ２００それぞれを複数の断熱板１０１ａ、１０１ｂで挟み込んで保持するように構成してもよい。この場合、断熱板１０１ａと１０１ｂも複数枚設けられることとなる。このように構成することによって、第１の実施形態と比較してウエハ２００をより早く加熱することが可能となるばかりでなく、ウエハ面内の温度均一性を向上させることが可能となる。

【0058】

（変形例２）
図６（Ｂ）に示すように、第１の実施形態における変形例２は、ボート２１７を挟んでノズル１０５に対向する位置に排気用の排気ノズル６０１を設置するように構成している。ガス供給ノズル側に面する排気ノズル６０１の側面には処理室２０１内の雰囲気を排気するための排気口が設けられ、排気ノズル６０１の下流側には排気管２３１が接続されている。このように構成することによって、処理室２０１内の圧力が大気圧または微加圧の状態であっても、ウエハ側面から水平に冷却ガスを供給し、水平なガス流れを形成することが可能となり、ウエハ２００を均一に冷却することが可能となる。したがって、ウエハ面内の温度均一性を向上させることが可能となる。

【0059】

＜本発明の第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態を図７を用いて説明する。

【0060】

第２の実施形態において、本発明に係る基板処理装置が第１の実施形態と異なる点は、図７に示すように、ガス供給部がガス供給ノズルを設けずにキャップフランジ１０４を貫通するように設けられ、ウエハ上方より冷却ガスが供給される点と、冷却ガスがボート２１７の上側端板（天板とも称する）に直接噴射されることを抑制するガス整流部７００を有する点である。
なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の機能を有する構成要素には、同一の参照番号を付し、説明を省略する。

【0061】

図７に示すように、本実施形態では、処理室２０１の上方に設けられたキャップフランジ１０４を貫通するようにガス供給管２３２を設置し、処理室２０１の上方に設けられたガス供給口７０３から冷却ガスを供給している。処理室２０１の上方に設けられたガス供給口７０３に対向する位置には、冷却ガスがボート２１７に直接当たることでボート２１７の温度が局所的に冷却され、ウエハ２００の面内温度均一性に影響が生じることを避けるため、ガスの流れを整流するガス整流板７０１と、ガス整流板７０１をキャップフランジ１０４に固定するための固定部７０２によって構成されるガス整流部７００が設けられている。

【0062】

ガス整流部７００は、ガス供給口７０３に対向する位置に設けられることで、キャップフランジ１０４の略中心部から供給される冷却ガスがガス整流板７０１の外周側から流れるように冷却ガス流れの方向を変えるために設けられており、ガス整流板７０１の直径を変化させることで所望する位置に冷却ガスが流れるように制御することが可能となる。例えば、ガス整流板７０１はボート２１７の天板外径よりも大きな直径を有する円盤形状に形成され、ボート２１７の外周に冷却ガスが流れるように構成される。このように構成することによって、装置構造を複雑化することなく第１の実施形態と比べてガス供給部の制御を単純化することが可能となる。また、ウエハ外周から均等に冷却することが可能となるため、ウエハ２００の面内温度均一性を向上させることが可能となる。

【0063】

（５）本実施形態による効果
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0064】

（ｅ）冷却ガスを上方から供給するとともにガス整流部を設けることによって、ウエハ外周から均等に冷却することが可能となる。

【0065】

（ｆ）ガス整流部を設けることによって、装置構造を複雑化することなく、ガス供給部の制御を単純化することが可能となる。

【0066】

（６）第２の実施形態の変形例
本実施形態における基板処理装置は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。

【0067】

（変形例１）
図８（Ａ）に示すように、第２の実施形態における変形例１は、ボート２１７の高さ方向を高くし、ボート２１７の天板部をガス整流部として機能させることで冷却ガスがウエハ２００の面内温度均一性に影響を与えることを抑制するように構成している。このように構成することによって、新たな部品を処理室内に設置する必要が無くなるため、コスト低減となるだけでなく、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。
（変形例２）
図８（Ｂ）に示すように、第２の実施形態における変形例２は、変形例１と同様にボート２１７の高さ方向を高くし、ボート２１７の天板部をガス整流部として機能させるとともに、断熱板１０１ａの上方に位置するように断熱板８０１−１、８０１−２をボート２１７に保持させる構成している。このように構成することによって、変形例１よりもさらに高い断熱性を有することが可能となり、ボート２１７からの伝導熱によってウエハ２００の処理に影響を与えることをより抑制することが可能となる。ここで、断熱板８０１−１、８０１−２は、断熱板１０１ａ、１０１ｂと同一のものであってもよいし、異なる材質、断熱性を有するものであってもよい。

【0068】

＜本発明の第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態を図９を用いて説明する。

【0069】

第３の実施形態において、本発明に係る基板処理装置が第１の実施形態および第２の実施形態と異なる点は、図９に示すように、処理室２０１上方にシャワーヘッドを設けて冷却ガスを供給する点である。
なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の機能を有する構成要素には、同一の参照番号を付し、説明を省略する。

【0070】

図９に示すように、本実施形態では、ガス供給管２３２の下流端にシャワーヘッド９０１を設置し、シャワーヘッド９０１の分散板９０１ａから冷却ガスを分散して処理室２０１上方から下方に向けてガス流れを形成する。

【0071】

シャワーヘッド９０１は、ガス供給管２３２から供給された冷却ガスを分散板９０１ａに設けた複数のガス供給口９０１ｂを介して供給する。また、シャワーヘッド９０１は、分散板９０１に設けられた複数のガス供給口９０１ｂの設置位置や設置数、ガス供給口の供給面積を変化させることで所望のガス流れを形成することを可能としている。例えば、最外側に設けられたガス供給口９０１をボート２１７の天板外径よりも外側に設けるように形成することで、ボート２１７の外周側にも冷却ガスが流れる様に構成される。このように構成することによって、ボート２１７の天板に直接冷却ガスが供給される場合であっても、冷却ガスを分散して供給することが可能となるため、ウエハ２００の改質処理に影響を与えるほどの冷却が行われることを抑制することができる。

【0072】

（７）本実施形態による効果
本実施形態によれば、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0073】

（ｇ）冷却ガスをシャワーヘッドを介して供給することによって、処理室内に供給する冷却ガスを分散して供給することが可能となり、ウエハ２００の処理時に影響を与えるほど冷却されてしまうことを抑制することが可能となる。

【0074】

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。

【0075】

また、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たり、窒素ガス（Ｎ_２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未結晶化部分を結晶化し、高誘電体膜の特性を向上させたりすることができる。
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、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｍｏ、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、金属系酸化膜を形成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、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＯ膜、ＺｒＮ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、Ｗ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＮ膜、ＷＯ膜を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。

【0076】

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、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＮ膜等のＳｉ系酸化膜、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜、Ｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜等がある。不純物としては、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｇａ、Ａｓなどの少なくとも１つ以上を含む。なお、上述したシリコンを主成分とする膜や金属酸化膜の他、Ｅｐｉ−Ｇｅ膜や、３−５族元素を用いて形成する膜を加熱するようにしてもよい。

【0077】

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。

【0078】

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。

【産業上の利用可能性】

【0079】

以上述べたように、本発明は、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ができる。

【符号の説明】

【0080】

１００・・・基板処理装置、
１０１ａ、１０１ｂ・・・断熱板（石英板、Ｓｉ板）
１０２・・・ケース（キャビティ）、
１０３・・・反応管、
１０５・・・ノズル、
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（加熱装置）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】