特開2024-99858基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法およびプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024099858
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/268 20060101AFI20240719BHJP
H01L 21/428 20060101ALI20240719BHJP
H01L 21/324 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
H01L21/268 Z
H01L21/428
H01L21/324 J
H01L21/324 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003436
(22)【出願日】2023-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】竹林 基成
(72)【発明者】
【氏名】鍋田 和弥
(72)【発明者】
【氏名】坂野 敦哉
(72)【発明者】
【氏名】山本 克彦
(57)【要約】
【課題】電磁波を用いた熱処理における基板への加熱の均一性を改善することが可能な技術を提供する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、第１電磁波と第２電磁波を少なくとも一部同時に前記処理室に出力する電磁波源と、前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】基板を処理する処理室と、第１電磁波と第２電磁波を少なくとも一部同時に前記処理室に出力する電磁波源と、前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する処理室と、
第１電磁波と第２電磁波を少なくとも一部同時に前記処理室に出力する電磁波源と、
前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、
を有する基板処理装置。
第１電磁波と第２電磁波を少なくとも一部同時に前記処理室に出力する電磁波源と、
前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項2】
前記第１電磁波と前記第２電磁波との位相差を変更可能に構成される位相差制御部をさらに有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＡ処理と、
前記Ａ処理の後に、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数が前記Ａ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＢ処理と、
が実行されるように、前記電磁波源と前記周波数制御部とを制御可能に構成される制御部をさらに有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記Ａ処理の後に、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数が前記Ａ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＢ処理と、
が実行されるように、前記電磁波源と前記周波数制御部とを制御可能に構成される制御部をさらに有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記制御部は、
前記Ｂ処理の後に、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数が前記Ｂ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＣ処理、
が前記Ａ処理と前記Ｂ処理に加えて実行されるように、前記電磁波源と前記周波数制御部とを制御することが可能に構成される、
請求項３に記載の基板処理装置。
前記Ｂ処理の後に、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数が前記Ｂ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＣ処理、
が前記Ａ処理と前記Ｂ処理に加えて実行されるように、前記電磁波源と前記周波数制御部とを制御することが可能に構成される、
請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＡ処理と、
前記Ａ処理の後に、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数と、前記位相差と、のうち少なくとも一方が前記Ａ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＢ処理と、
が実行されるように、前記周波数制御部と前記位相差制御部とのうち少なくとも１つと、前記電磁波源と、を制御可能に構成される制御部をさらに有する、
請求項２に記載の基板処理装置。
前記Ａ処理の後に、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数と、前記位相差と、のうち少なくとも一方が前記Ａ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＢ処理と、
が実行されるように、前記周波数制御部と前記位相差制御部とのうち少なくとも１つと、前記電磁波源と、を制御可能に構成される制御部をさらに有する、
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記制御部は、
前記Ｂ処理の後に、前記周波数と前記位相差とのうち少なくとも一方が前記Ｂ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＣ処理、
が前記Ａ処理と前記Ｂ処理に加えて実行されるように、前記周波数制御部と前記位相差制御部とのうち少なくとも１つと、前記電磁波源と、を制御することが可能に構成される、
請求項５に記載の基板処理装置。
前記Ｂ処理の後に、前記周波数と前記位相差とのうち少なくとも一方が前記Ｂ処理と異なるように、前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に前記処理室内へ供給するＣ処理、
が前記Ａ処理と前記Ｂ処理に加えて実行されるように、前記周波数制御部と前記位相差制御部とのうち少なくとも１つと、前記電磁波源と、を制御することが可能に構成される、
請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記Ｂ処理における前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の前記周波数が前記Ａ処理と異なり、前記Ｃ処理における前記位相差が前記Ｂ処理と異なるように、前記周波数制御部と前記位相差制御部と前記電磁波源とを制御することが可能に構成される、
請求項６に記載の基板処理装置。
請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記Ｂ処理における前記位相差が前記Ａ処理と異なり、前記Ｃ処理における前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の前記周波数が前記Ｂ処理と異なるように、前記周波数制御部と前記位相差制御部と前記電磁波源とを制御することが可能に構成される、
請求項６に記載の基板処理装置。
請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記Ａ処理と前記Ｂ処理のうち少なくとも一方において供給される前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数は、前記基板の少なくとも一部を構成する物質に電磁波を照射した際に発生する熱量が最大となる周波数である、請求項３または５に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記基板の複数の箇所の温度を測定可能に構成される温度測定部をさらに有し、
前記制御部は、前記温度測定部から取得される温度データに基づいて処理条件を決定することが可能に構成される、
請求項３～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記温度測定部から取得される温度データに基づいて処理条件を決定することが可能に構成される、
請求項３～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記制御部は、実行中の処理に取得される前記温度データに基づいて、次以降に実行される処理における前記処理条件を決定することが可能に構成される、
請求項１０に記載の基板処理装置。
請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記処理条件のうち少なくとも一つは、前記処理室内への前記第１電磁波と前記第２電磁波の供給が継続される時間である、
請求項１０に記載の基板処理装置。
請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記処理条件のうち少なくとも一つは、前記処理室内に供給される前記第１電磁波の振幅と前記第２電磁波の振幅とのうち少なくとも一方である、
請求項１０に記載の基板処理装置。
請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記処理条件のうち少なくとも一つは、前記第１電磁波と前記第２電磁波のうち少なくとも一方の周波数である、
請求項１０に記載の基板処理装置。
請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記処理条件のうち少なくとも一つは、前記第１電磁波と前記第２電磁波との位相差である、
請求項１０に記載の基板処理装置。
請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記電磁波源は、前記第１電磁波を出力する第１電磁波源と、前記第２電磁波を出力する第２電磁波源と、を有する、
請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記電磁波源における電磁波の出力方式は、ソリッドステート式である、
請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項18】
基板を処理する処理室と、第１電磁波と第２電磁波とを出力する電磁波源と、前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、を有する基板処理装置に基板を搬入する工程と、
前記処理室に前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に出力する工程と、
を有する基板処理方法。
前記処理室に前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に出力する工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項19】
基板を処理する処理室と、第１電磁波と第２電磁波とを出力する電磁波源と、前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、を有する基板処理装置に基板を搬入する工程と、
前記処理室に前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に出力する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
前記処理室に前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に出力する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項20】
基板を処理する処理室と、第１電磁波と第２電磁波とを出力する電磁波源と、前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、を有する基板処理装置に基板を搬入する手順と、
前記処理室に前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に出力する手順と、
を含む手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
前記処理室に前記第１電磁波と前記第２電磁波とを少なくとも一部同時に出力する手順と、
を含む手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板（基板）の処理による半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、電磁波を用いた基板の熱処理（アニール）が用いられることがある。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－７００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような電磁波を用いた熱処理において、基板への加熱が不均一となることで、基板の反りや割れが発生する場合がある。
【0005】
本開示は、電磁波を用いた熱処理における基板への加熱の均一性を改善することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
第１電磁波と第２電磁波を少なくとも一部同時に前記処理室に出力する電磁波源と、
前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、
を有する技術が提供される。
基板を処理する処理室と、
第１電磁波と第２電磁波を少なくとも一部同時に前記処理室に出力する電磁波源と、
前記第１電磁波と前記第２電磁波とのうち少なくとも一方の周波数を制御可能に構成される周波数制御部と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、電磁波を用いた熱処理における基板への加熱の均一性を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の一態様について、主に図１～図７、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【0010】
（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１００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いる。基板処理装置１００を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。基板処理装置１００では、基板としてのウエハ２００を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）１１０が使用される。ポッド１１０は、ウエハ２００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。
本実施形態における基板処理装置１００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いる。基板処理装置１００を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。基板処理装置１００では、基板としてのウエハ２００を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）１１０が使用される。ポッド１１０は、ウエハ２００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。
【0011】
図１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（搬送エリア）２０３を内部に有する搬送筐体（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を内部に有する後述する処理容器としてのケース１０２とを備えている。搬送室２０３の筐体前側である図１の向かって右側には、ポッド１１０の蓋を開閉し、ウエハ２００を搬送室２０３に搬送・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とを備える。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る。オープナ１０６ｃはポッド１１０に設けられている図示しない蓋を開閉する。また、筐体２０２は、搬送室２０３内を不活性ガスなどのパージガスを循環させるためのクリーンユニット１６６を設けたパージガス循環構造を有している。
【0012】
搬送室２０３の筐体２０２後側である図１の向かって左側には、後述する処理室２０１を開閉するゲートバルブ２０５が配置されている。搬送室２０３には、ウエハ２００を移載する基板移載機構（基板移載ロボット）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としてのボート２１７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。なお、後述する処理室２０１が複数設けられる場合、ゲートバルブ２０５は処理室２０１の数に対応した数が設けられる。
【0013】
図１に示すように、搬送室２０３の上方空間であって、クリーンユニット１６６よりも下方には処理したウエハ２００を冷却するためのウエハ冷却用載置具１０８がウエハ冷却テーブル１０９上に設けられている。ウエハ冷却用載置具１０８は、後述するボート２１７と同様の構造を有しており、複数のウエハ保持溝（保持部）によって複数枚のウエハ２００を垂直多段に水平保持することが可能なように構成されている。ウエハ冷却用載置具１０８およびウエハ冷却テーブル１０９は、基板搬入搬出口１３４およびゲートバルブ２０５の設置位置よりも上方に設けられる。これにより、ウエハ２００を移載機１２５によってポッド１１０から処理室２０１へ搬送する際の動線上から外れる。このため、ウエハ処理のスループットを低下させることなく、処理後のウエハ２００を冷却することが可能となる。以降、ウエハ冷却用載置具１０８とウエハ冷却テーブル１０９を合わせて冷却エリア（冷却領域）と称する場合もある。
【0014】
ここで、ポッド１１０内の圧力、搬送室２０３内の圧力および処理室２０１内の圧力は、すべて大気圧、または大気圧よりも１０Ｐａ以上２００Ｐａ以下（ゲージ圧）程度の高い圧力にて制御される。搬送室２０３内の圧力の方が処理室２０１の圧力よりも高く、また、処理室２０１内の圧力の方がポッド１１０内の圧力よりも高くするのが好ましい。
【0015】
【0016】
図２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、ケース１０２の天井面には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（図示せず）を介してケース１０２の天井面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の内側空間をウエハ２００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。
【0017】
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、ウエハ２００を保持するボート２１７が載置されている。ボート２１７には、処理対象であるウエハ２００と、ウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂが所定の間隔で保持されている。また、石英プレート１０１ａ、１０１ｂとウエハ２００のそれぞれの間には、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、サセプタ１０３ａ、１０３ｂを載置してもよい。本実施形態において、石英プレート１０１ａ、１０１ｂ、および、サセプタ１０３ａ、１０３ｂは、それぞれ同一の部品であり、以後、特に区別して説明する必要が無い場合には、石英プレート１０１、サセプタ１０３と称して説明する。
【0018】
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、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は反応エリアと称し、搬送筐体２０２に囲まれた空間を搬送空間としての搬送室２０３は搬送エリア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る構成としてもよい。
【0019】
図１および図２に示すように、ケース１０２および搬送筐体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。
【0020】
図２に示すように、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。
【0021】
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、ケース１０２の底部を貫通しており、更には搬送筐体２０２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および搬送室２０３内は気密に保持されている。
【0022】
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。
【0023】
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２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（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。なお、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。
【0028】
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。
【0029】
（温度測定部）
キャップフランジ１０４には、非接触式の温度測定装置（温度測定部）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、ウエハ２００を加熱し、ウエハ２００の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の複数の箇所の表面温度、または、ウエハ２００の複数の箇所の表面温度を測定するように設置される。上述したサセプタが設けられている場合にはサセプタの複数の箇所の表面温度を測定するように構成してもよい。
キャップフランジ１０４には、非接触式の温度測定装置（温度測定部）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、ウエハ２００を加熱し、ウエハ２００の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の複数の箇所の表面温度、または、ウエハ２００の複数の箇所の表面温度を測定するように設置される。上述したサセプタが設けられている場合にはサセプタの複数の箇所の表面温度を測定するように構成してもよい。
【0030】
なお、本開示においてウエハ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。
【0031】
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の温度と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なる。そして、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。
【0032】
なお、ウエハ２００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。
【0033】
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。
【0034】
（電磁波供給部）
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、電磁波発振器）６５５－１、６５５－２が接続されている。第１電磁波源および第２電磁波源としてのマイクロ波発振器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の出力方式は、例えば、ソリッドステート式（半導体式）やマグネトロン式のマイクロ波発振器などである。一般に、マグネトロン式のマイクロ波発振器は、電力制御および位相制御が可能であり、ソリッドステート式のマイクロ波発振器はこれらに加えて周波数制御が可能である。後述する第１改質工程、第２改質工程または第３改質工程は、ＭＷ１およびＭＷ２の少なくとも一方の周波数が他の改質工程と異なるような処理条件で、行われる場合がある。このような場合、マイクロ波発振器６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２の少なくとも一方として、ソリッドステート式のように周波数制御が可能なマイクロ波発振器を用いることが好ましい。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。
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、電磁波発振器）６５５－１、６５５－２が接続されている。第１電磁波源および第２電磁波源としてのマイクロ波発振器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の出力方式は、例えば、ソリッドステート式（半導体式）やマグネトロン式のマイクロ波発振器などである。一般に、マグネトロン式のマイクロ波発振器は、電力制御および位相制御が可能であり、ソリッドステート式のマイクロ波発振器はこれらに加えて周波数制御が可能である。後述する第１改質工程、第２改質工程または第３改質工程は、ＭＷ１およびＭＷ２の少なくとも一方の周波数が他の改質工程と異なるような処理条件で、行われる場合がある。このような場合、マイクロ波発振器６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２の少なくとも一方として、ソリッドステート式のように周波数制御が可能なマイクロ波発振器を用いることが好ましい。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。
【0035】
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の周波数付近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。
【0036】
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。
【0037】
図３に示すように、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、周波数制御部６５６および位相差制御部６５７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またはサセプタ１０３ａ、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またはサセプタ１０３、若しくは、ウエハ２００の温度を測定してコントローラ１２１に送信する。そして、コントローラ１２１は、周波数制御部６５６および位相差制御部６５７と共にマイクロ波発振器６５５－１、６５５－２の出力を制御し、ウエハ２００の加熱を制御する。
【0038】
ここで、マイクロ波発振器６５５－１、６５５－２それぞれにコントローラ１２１、周波数制御部６５６および位相差制御部６５７からそれぞれ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。周波数制御部６５６および位相差制御部６５７はコントローラ１２１に制御される。
【0039】
周波数制御部６５６は、マイクロ波発振器６５５－１が生成する第１マイクロ波（第１電磁波、ＭＷ１）とマイクロ波発振器６５５－２が生成する第２マイクロ波（第２電磁波、ＭＷ２）とのうち少なくとも一方の周波数を制御する。これにより、処理室２０１内の電界及び磁界の大きさの分布（電磁界分布）が変化する。これを利用することで、ウエハ２００上において加熱されやすい領域と加熱されにくい領域（加熱分布）を制御することが可能である。図４は、周波数制御によってＭＷ１とＭＷ２の周波数を条件１～条件６のように変更して処理した、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）膜の収縮量分布を示す図である。ここで、ａ－Ｓｉ膜の収縮量が大きい領域は、処理中に加熱されやすい領域であることを表している。図４に示すように、ＭＷ１またはＭＷ２の周波数を条件１～条件６のように変えると、ａ－Ｓｉ膜の収縮量分布、つまり加熱分布が変化する。
【0040】
図５は、図４に示す条件３で処理した後に条件６で処理する条件７によって、ａ－Ｓｉ膜の収縮量分布を示す図である。図５から、条件７では、条件６の処理によって、主に条件３の処理では加熱が不十分であった領域が加熱されたことで、ａ－Ｓｉ膜の収縮量分布が変化してより均一になったことがわかる。このように、ＭＷ１とＭＷ２のうち少なくとも一方の周波数が異なっている二つの改質処理を組み合わせることによって、一方の改質処理で加熱が不十分であった領域を、もう一方の改質処理によって加熱する、といった処理が可能である。
【0041】
位相差制御部６５７は、ＭＷ１とＭＷ２との位相差を制御する。これにより、処理室２０１内の電磁界分布が変化する。ただし、位相差の変化は、電磁界分布に与える影響が周波数の変化よりも小さい。そのため、ウエハ２００内における加熱されやすい領域と加熱されにくい領域を、周波数を変化させた場合と比べて精密に制御することが可能である。
【0042】
図６は位相制御によってＭＷ１とＭＷ２の位相差を条件８～条件１０のように変更して処理した、シリコン酸炭化（ＳｉＯＣ）膜の収縮量分布を示す図である。ここで、ＳｉＯＣ膜の収縮量が大きい領域は、処理中に加熱されやすい領域であることを表している。図６に示すように、ＭＷ１とＭＷ２の位相差を変えると、ＳｉＯＣ膜の収縮量分布、つまり加熱分布が変化する。図６に示す例では、条件９（位相差が１４０°）の場合のＳｉＯＣ膜の収縮量分布が条件８、１０よりも均一である。ここで、位相差は０°以上３６０°未満であり、例えば、ＭＷ２の位相がＭＷ１に比べて波長の４分の１（１／４）ずれている場合、ＭＷ１とＭＷ２の位相差は３６０°×１／４＝９０°になる。
【0043】
コントローラ１２１は、温度センサ２６３から取得される温度データに基づいて処理条件を決定する。ここで、処理条件は、例えば、ＭＷ１およびＭＷ２の出力条件、処理室２０１内の圧力、ガスの供給条件、ガスの排気条件、ボート２１７の回転速度などである。ＭＷ１およびＭＷ２の出力条件は、例えば、ＭＷ１および／又はＭＷ２の供給を継続する時間、振幅（エネルギー）、位相差、周波数などである。温度データはウエハ２００内の最高温度や平均温度、ウエハ２００内の温度分布、それらの時間に対する変化などである。同一の処理条件で基板処理を行った場合であっても、処理毎に処理結果にばらつきが生じることがある。温度センサ２６３によって測定したウエハ２００の温度データを基に、処理条件（例えば、ＭＷ１およびＭＷ２の出力条件）を変更することで、処理結果のばらつきを抑制することが可能である。
【0044】
マイクロ波発振器６５５を二つ搭載することにより、ＭＷ１とＭＷ２の周波数や位相、振幅を独立に制御することが可能である。また、ＭＷ１とＭＷ２における、位相差や供給のタイミング、振幅の比などのパラメータを詳細かつ簡易に変更することが可能となる。これらにより、ウエハ２００の処理条件を詳細に制御することが可能であるため、加熱の均一性の向上や処理時間の短縮、処理結果のばらつきの抑制などが可能となる。
【0045】
（制御装置）
図７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。
図７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。
【0046】
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。
【0047】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１、バルブ２４３、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、駆動機構２６７、マイクロ波発振器６５５、周波数制御部６５６および位相差制御部６５７等に接続されている。
【0048】
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ことが可能な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、下記の制御対象を制御することが可能なように構成されている。制御対象は、例えば、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や周波数制御部６５６、位相差制御部６５７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、昇降動作等である。
【0049】
コントローラ１２１は、外部記憶装置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。外部記憶装置１２３は、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、ＳＳＤ等の半導体メモリである。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。
【0050】
（２）基板処理工程
次に、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ａ－Ｓｉ膜の改質（結晶化）方法の一例について、図８（ａ）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７で説明した制御部により制御される。
次に、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ａ－Ｓｉ膜の改質（結晶化）方法の一例について、図８（ａ）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７で説明した制御部により制御される。
【0051】
本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面上に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【0052】
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および高温用のツィーザ１２５ａ－２はそれぞれに載置されているウエハ２００を、処理室２０１に搬入する。
【0053】
（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１０Ｐａ以上１０２０００Ｐａ以下）となるよう処理室２０１内の雰囲気が制御される。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の弁開度がフィードバック制御され、処理室２０１内が所定の圧力にされる。また、圧力調整と並行して電磁波供給部が制御され、所定の温度まで加熱される。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、電磁波供給部が後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
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１０Ｐａ以上１０２０００Ｐａ以下）となるよう処理室２０１内の雰囲気が制御される。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の弁開度がフィードバック制御され、処理室２０１内が所定の圧力にされる。また、圧力調整と並行して電磁波供給部が制御され、所定の温度まで加熱される。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、電磁波供給部が後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
【0054】
（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２０１内の圧力と温度を所定の値に制御されると、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、不活性ガスがガス供給管２３２を介して供給される。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２５５は基板搬入工程Ｓ８０２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。
炉内圧力・温度調整工程Ｓ８０３によって処理室２０１内の圧力と温度を所定の値に制御されると、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、不活性ガスがガス供給管２３２を介して供給される。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２５５は基板搬入工程Ｓ８０２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。
【0055】
不活性ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスおよび窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。この点は、後述する各工程においても同様である。
【0056】
（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６５５－１は上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１を所定の出力条件で供給すると共に、マイクロ波発振器６５５－２は上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ２を所定の出力条件で供給する。このようにして、ウエハ２００を加熱する予備加熱処理を行う。所定の温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、電磁波供給部が後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。
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６５５－１は上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１を所定の出力条件で供給すると共に、マイクロ波発振器６５５－２は上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ２を所定の出力条件で供給する。このようにして、ウエハ２００を加熱する予備加熱処理を行う。所定の温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、電磁波供給部が後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。
【0057】
（第１改質工程：Ｓ８０６ａ）
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６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２は、上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１とＭＷ２を少なくとも一部同時に供給する。
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６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２は、上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１とＭＷ２を少なくとも一部同時に供給する。
【0058】
（第２改質工程：Ｓ８０６ｂ）
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６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２は、上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１とＭＷ２を少なくとも一部同時に供給する。
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６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２は、上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１とＭＷ２を少なくとも一部同時に供給する。
【0059】
第２改質工程は、第１改質工程とはＭＷ１およびＭＷ２の少なくとも一方の周波数と、ＭＷ１とＭＷ２との位相差と、のうちの少なくとも一方が異なる処理条件で行う。これにより、ウエハ２００に対して加熱分布が異なる処理を行うことが可能になる。例えば、一方の改質処理（第２改質工程の処理、Ｂ処理）では、もう一方の改質処理（第１改質工程の処理、Ａ処理）で加熱が不十分であった領域を加熱する、といった処理が可能である。これにより、基板全体に渡って均一に加熱を行うことが可能になる。
【0060】
なお、図８（ｂ）に示すように、第２改質工程後、第３改質工程を設けてもよい。
【0061】
（第３改質工程：Ｓ８０６ｃ）
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６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２は、上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１とＭＷ２を少なくとも一部同時に供給する。
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６５５－１とマイクロ波発振器６５５－２は、上述した各部を介して処理室２０１内にＭＷ１とＭＷ２を少なくとも一部同時に供給する。
【0062】
例えば、第３改質工程は、第２改質工程とはＭＷ１およびＭＷ２の少なくとも一方の周波数と、ＭＷ１とＭＷ２との位相差と、のうちの少なくとも一方が異なる処理条件で行う。
【0063】
例えば、第２改質工程におけるＭＷ１とＭＷ２のうち少なくとも一方の周波数が第１改質工程と異なり、第３改質工程におけるＭＷ１とＭＷ２との位相差が第２改質工程と異なるようにしてもよい。
【0064】
また、第２改質工程におけるＭＷ１とＭＷ２との位相差が第１改質工程と異なり、第３改質工程におけるＭＷ１とＭＷ２のうち少なくとも一方の周波数が第２改質工程と異なるようにしてもよい。
【0065】
これにより、第１改質工程と第２改質工程とに加えて、ウエハ２００に対して加熱分布が異なる処理を行うことが可能になる。例えば、第３改質工程によって、第１改質工程と第２改質工程とで加熱が不十分だった領域を主に加熱することが可能である。これにより、さらにウエハ２００全体に渡って均一に加熱を行うことが可能である。
【0066】
第１改質工程および第２改質工程、または第１改質工程から第３改質工程においてマイクロ波発振器６５５－１，６５５－２が制御されることで、ウエハ２００が所定の処理温度まで加熱されて、予め定められた時間、当該処理温度が維持される。このようにマイクロ波発振器６５５－１，６５５－２が制御されることでウエハ２００の表面上に形成されたａ－Ｓｉ膜の改質処理が行われる。
【0067】
コントローラ１２１は、実行中の処理における温度センサ２６３から取得される温度データに基づいて、次工程以降に実行される処理における処理条件を決定するようにしてもよい。例えば、第１改質工程においてウエハ２００が基準温度に到達するまでの時間が基準値よりも長かった場合、第２改質工程および第３改質工程の少なくとも一方においてＭＷ１とＭＷ２の供給を継続する時間を長くするのが好ましい。これにより、処理結果のばらつきを抑制することが可能であるので、均一に加熱を行うことが可能になる。
【0068】
上述では、ウエハ２００全体を加熱する処理を例について記載したが、ウエハ２００の少なくとも一部の物質、例えばウエハ２００上に存在する特定の物質（例えば、ａ－Ｓｉ）を、選択的に加熱する処理に用いた場合にも同様の効果が得られる。
【0069】
また、第１改質工程と第２改質工程と第３改質工程のうち少なくとも１つにおいて供給されるＭＷ１とＭＷ２のうち少なくとも一方の周波数は、ウエハ２００の少なくとも一部を構成する物質にマイクロ波を照射した際に発生する熱量が最大となる周波数であるのが好ましい。
【0070】
（基板搬出工程：Ｓ８０７）
処理室２０１内の圧力が大気圧復帰された後、ゲートバルブ２０５が開放されて処理室２０１と搬送室２０３とが空間的に連通される。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が移載機１２５の高温用のツィーザ１２５ａ－２によって、搬送室２０３に搬出される。
処理室２０１内の圧力が大気圧復帰された後、ゲートバルブ２０５が開放されて処理室２０１と搬送室２０３とが空間的に連通される。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が移載機１２５の高温用のツィーザ１２５ａ－２によって、搬送室２０３に搬出される。
【0071】
（基板冷却工程：Ｓ８０８）
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、ウエハ冷却用載置具１０８まで移動される。そして、高温用のツィーザ１２５ａ－２によって、ウエハ冷却用載置具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。
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、ウエハ冷却用載置具１０８まで移動される。そして、高温用のツィーザ１２５ａ－２によって、ウエハ冷却用載置具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。
【0072】
（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は、ウエハ冷却用載置具１０８から取り出され、所定のポッド１１０に搬送されて収容される。
基板冷却工程Ｓ８０８によって冷却された２枚のウエハ２００は、ウエハ冷却用載置具１０８から取り出され、所定のポッド１１０に搬送されて収容される。
【0073】
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、ａ－Ｓｉ膜をポリシリコン膜に改質する処理について記載した。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。
【0074】
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、下記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。金属元素は、例えば、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）およびタングステン（Ｗ）等である。すなわち、上述の成膜シーケンスは、ウエハ２００上に形成される下記の金属系酸化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。金属系酸化膜は、例えば、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膜およびＷＯ膜等である。
【0075】
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）、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）、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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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、上記した実施形態は、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。
【0079】
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。
【0080】
上述の態様では、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。また、上述の態様では、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
【符号の説明】
【0081】
１００・・・基板処理装置
２０１・・・処理室
６５５・・・マイクロ波発振器（電磁波源）
６５６・・・周波数制御部
２０１・・・処理室
６５５・・・マイクロ波発振器（電磁波源）
６５６・・・周波数制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】