特許 7361005 基板処理装置、基板保持具、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】

(24)【登録日】2023-10-04

(45)【発行日】2023-10-13

(54)【発明の名称】基板処理装置、基板保持具、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 21/268 20060101AFI20231005BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01L21/268 Z

H01L21/324 Q

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020157917

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022051437

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2021-09-24

(73)【特許権者】

【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】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 賢次

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 愛彦

(72)【発明者】

【氏名】道田 典明

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 伸也

(72)【発明者】

【氏名】西堂 周平

(72)【発明者】

【氏名】山本 哲夫

【審査官】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１７３１９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１６９５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０５３８０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０５６１４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０３１６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０５８４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０２０７３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２０４８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６３３８６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

Ｈ０１Ｌ ２１／３２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、
前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を複数の保持柱で積載して保持する基板保持具と、
内周の前記複数の保持柱に対応する位置に複数の切欠きが形成され、当該複数の切欠きに前記複数の保持柱を貫通させて前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きい第１リングプレートと、
を有する基板処理装置。

【請求項2】

前記保温部材は、中央部に貫通口を有する第２リングプレートである請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記第１リングプレートの外周に、前記第１リングプレートより外径が大きい第３リングプレートが設けられる請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記第２リングプレート内周に、前記第２リングプレートより内周が小さい第４リングプレートが設けられる、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記保温部材は、透明石英よりも反射率が高い部材により形成される、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記反射率が高い部材は、不透明石英、表面を粗面化した透明石英、気泡を入れた石英のいずれかである、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記保温部材は、更に、前記基板の下部に設けられる、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記第２リングプレートに外周から径方向外側へ突出する保持部が設けられ、当該保持部により前記第１リングプレートが保持される、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記第１リングプレートに外周から径方向外側へ突出する保持部が設けられ、当該保持部により前記第３リングプレートが保持される、請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記第２リングプレートに内周から径方向内側に突出する保持部が設けられ、当該保持部により前記第４リングプレートが保持される、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記第２リングプレートの外周上部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第１リングプレートの内周下部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第２リングプレートの外周に設けられた段差部と前記第１リングプレートの内周に設けられた段差部とが係合し、前記第２リングプレートが前記第１リングプレートを保持する、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記第１リングプレートの外周上部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第３リングプレートの内周下部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第１リングプレートの外周に設けられた段差部と前記第３リングプレートの内周に設けられた段差部とが係合し、前記第１リングプレートが前記第３リングプレートを保持する請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記第２リングプレートの内周上部を切り欠いた段差部が設けれ、前記第４リングプレートの外周下部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第２リングプレートの内周に設けられた段差部と前記第４リングプレートの外周に設けられた段差部とが係合し、前記第２リングプレートが前記第４リングプレートを保持する請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項14】

基板と、当該基板の上部に配置されマイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を複数の保持柱で積載して保持し、内周の前記複数の保持柱に対応する位置に複数の切欠きが形成され、当該複数の切欠きに前記複数の保持柱を貫通させて前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外周が大きい第１リングプレートと、を有する基板保持具。

【請求項15】

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し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を複数の保持柱で積載して保持する基板保持具と、内周の前記複数の保持柱に対応する位置に複数の切欠きが形成され、当該複数の切欠きに前記複数の保持柱を貫通させて前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きいリングプレートと、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する工程と、
前記マイクロ波により、前記基板を加熱処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項16】

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し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する石英製の保温部材と、を複数の保持柱で積載して保持する基板保持具と、内周の前記複数の保持柱に対応する位置に複数の切欠きが形成され、当該複数の切欠きに前記複数の保持柱を貫通させて前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きいリングプレートと、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する手順と、
前記マイクロ波により、前記基板を加熱処理する手順と、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、基板保持具、及び、半導体装置の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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したり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マイクロ波を用いた熱処理方法が検討されている。一例として、特許文献１に記載の技術が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

従来のマイクロ波を用いた処理では、基板等の処理室内部構成部品の径方向外側より熱が逃げ、径方向内側には熱がこもり、基板を均一に改質処理することが困難となってしまう場合がある。

【0005】

本開示の目的は、基板を均一に処理することが可能となる、基板処理装置、基板保持具、及び、半導体装置の製造方法を提供することにある。

【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、
前記処理室にマイクロ波を供給し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、
前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を積載して保持する基板保持具と、
前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きい第１リングプレートと、
を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、基板を均一に処理することが可能となる構成を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示した縦断面図である。

【図2】本開示の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示した横断面図である。

【図3】本開示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4】本開示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5】本開示における基板処理のフローを示す図である。

【図6】本開示の実施形態で好適に用いられる、基板保持具（ボート）の一部斜視図である。

【図7】（Ａ）は本開示の実施形態で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した状態を上方から見た図であり、（Ｂ）は本開示の実施形態で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した状態を側方から見た図である。

【図8】（Ａ）は本開示の実施形態で好適に用いられる、石英プレートにおける、第２リングプレートでの第１リングプレートの保持構造を示す断面図である。

【図9】（Ａ）は本開示の実施形態で好適に用いられる、石英プレートにおける、第２リングプレートでの第１リングプレートの保持構造の変形例を示す断面図である。

【図10】（Ａ）は本開示の実施形態の変形例１で好適に用いられる、基板保持具に石英プレートを保持した状態を上方から見た図であり、（Ｂ）は本開示の実施形態の変形例１で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した状態を側方から見た図である。

【図11】（Ａ）は本開示の実施形態の変形例２で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した状態を上方から見た図であり、（Ｂ）は本開示の実施形態の変形例２で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した状態を側方から見た図である。

【図12】本開示の実施形態の変形例２で好適に用いられる、石英プレートにおける、第２リングプレートでの第１リングプレートの保持構造の変形例を示す断面図である。

【図13】（Ａ）本開示の実施形態の変形例３で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した場合を示した水平断面図であり、（Ｂ）は本開示の実施形態で好適に用いられる基板保持具に石英プレートを保持した場合を示した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。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
本実施形態において、本開示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および図２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２０１－１、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。搬送室２０３の筐体前側である図１の向かって右側（図２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１０ ６ｃ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、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（図２の向かって上側）には、処理室２０１－１、２０２－２を開閉するゲートバルブ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（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（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。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。

【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、後述する基板保持具としてのボート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１３ ４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とで、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を冷却することを可能としている。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１０～２００Ｐａ（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】

（処理炉）
図１の破線で囲まれた領域Ａには、図３に示すような基板処理構造を有する処理炉が構成される。図２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、一方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。

【0016】

図３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。

【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、基板としてのウエハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が載置されている。ボート２１７には、処理対象であるウエハ２００と、ウエハ２００を挟み込むようにウエハ２００の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート１０１ａ、１０１ｂが所定の間隔で保持されている。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（Ｓｉ Ｃ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】

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、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２０３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る構成としてもよい。

【0019】

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。

【0020】

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、更には搬送容器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および搬送エリア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３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。

【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２ ４３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。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。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａ ｒ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。

【0029】

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。

【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。

【0032】

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。

【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】

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。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、６ ５５－２、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】

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。

【0038】

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。

【0039】

（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。

【0040】

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。

【0041】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１、バルブ２４３、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、駆動機構２６７、マイクロ波発振器６５５等に接続されている。

【0042】

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、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。

【0043】

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、ＳＳＤ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。

【0044】

（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。また、上述した処理炉構造と同様に本実施形態における基板処理工程においても、処理内容、すなわちレシピについては複数設けられた処理炉において同一レシピを使用する為、一方の処理炉を使用した基板処理工程について説明するに留め、他方の処理炉を用いた基板処理工程の説明は省略する。

【0045】

ここで、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

【0046】

（基板搬入工程（Ｓ５０１））
図３に示されるように、ツィーザ１２５ａ－１、１２５ａ―２のいずれか 一方、または両方に載置されたウエハ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（ローディング）される（Ｓ５０１）。

【0047】

（炉内圧力・温度調整工程（Ｓ５０２））
処理室２０１内へのウエハ２００の搬入が完了したら、処理室２０１内が 所定の圧力（例えば１０～１０２０００Ｐａ）となるよう処理室２０１内の雰囲気を制御する。具体的には、真空ポンプ２４６により排気しつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて圧力調整器２４４の弁開度をフィードバック制御し、処理室２０１内を所定の圧力とする。また、同時に予備加熱として電磁波供給部を制御し、所定の温度まで加熱を行うように制御してもよい（Ｓ５０２）。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ２００が変形・破損しないように、後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。なお、大気圧下で基板処理を行う場合、炉内圧力調整を行わず、炉内の温度調整のみを行った後、後述する不活性ガス供給工程Ｓ５０３へ移行するように制御してもよい。

【0048】

（不活性ガス供給工程（Ｓ５０３））
炉内圧力・温度調整工程Ｓ５０２によって処理室２０１内の圧力と温度を 所定の値に制御すると、駆動機構２６７は、シャフト２５５を回転させ、載置台２１０上のボート２１７を介してウエハ２００を回転させる。このとき、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管２３２を介して供給される（Ｓ５０ ３）。さらにこのとき、処理室２０１内の圧力は１０Ｐａ以上１０２０００ Ｐａ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Ｓ５０１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。

【0049】

（改質工程（Ｓ５０４））
処理室２０１内を所定の圧力となるように維持すると、マイクロ波発振器６５５は上述した各部を介して処理室２０１内にマイクロ波を供給する。処理室２０１内にマイクロ波が供給されることによって、ウエハ２００が１００℃以上、１０００℃以下の温度、好適には４００℃以上、９００℃以下の温度となるように加熱し、さらに好適には、５００℃以上、７００℃以下の温度となるように加熱する。このような温度で基板処理することによって、ウエハ２００が効率よくマイクロ波を吸収する温度下での基板処理となり、改質処理の速度向上が可能となる。換言すると、ウエハ２００の温度を１００℃よりも低い温度、または１０００℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハ２００の表面が変質してしまい、マイクロ波を吸収し難くなってしまうためにウエハ２００を加熱し難くなってしまうこととなる。このため、上述した温度帯で基板処理を行うことが望まれる。

【0050】

以上のようにマイクロ波発振器６５５を制御することによって、ウエハ２００を加熱し、ウエハ２００表面上に形成されているアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜へと改質（結晶化）させる（Ｓ５０４）。すなわち、ウエハ２００を均一に改質することが可能となる。なお、ウエハ２００の測定温度が上述した閾値を超えて高くまたは低くなった場合、マイクロ波発振器６５５をＯＦＦとするのではなく、マイクロ波発振器６５５の出力を低くするように制御することでウエハ２００の温度が所定の範囲の温度となるようにしてもよい。この場合、ウエハ２００の温度が所定の範囲の温度に戻るとマイクロ波発振器６５５の出力を高くするように制御される。

【0051】

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。

【0052】

（基板搬出工程（Ｓ５０５））
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、ボートに載置されているウエハ２００を移載機１２５のツィーザ１２５ａによって、搬送室２０３に搬出する（Ｓ５０５）。

【0053】

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、次の基板処理工程に移行することとなる。

【0054】

（３）石英プレート形状および石英プレート保持構造
次に、石英プレート１０１の形状、及び石英プレート１０１を保持する、基板保持具としてのボート２１７による保持構造の一例について説明する。図６、図７（Ａ）、（Ｂ）では、説明の簡単化のため、上述したボート２１７の天井板（端板）の記載を省略している。

【0055】

図６に示すように、ボート２１７は、リング２１７Ｒ、ボート柱（保持柱）２１７ａ～２１７ｃを備えている。底リング２１７Ｒは、円環状とされ、ボート柱２１７ａ～２１７ｃは、底リング２１７Ｒの周上に間隔をあけて立設されている。ボート柱２１７ａ～２１７ｃの各々には、ウエハ中心側（互いに対向する径方向内側）の側面に、ウエハ２００及びサセプタ１０３を保持するウエハ保持部２１７ｄがボート柱２１７ａ～２１７ｃの長手方向（鉛直方向）に離間して４箇所設けられている。ボート柱２１７ａ～２１７ｃのウエハ保持部２１７ｄと同じ側面には、石英プレート１０１を保持するための石英プレート保持部２１７ｅが２箇所設けられている。石英プレート保持部２１７ｅは、４個のウエハ保持部２１７ｄを挟んだ鉛直方向上側と下側に１個ずつ設けられている。図７（Ｂ） に示すように、鉛直方向上側に配置された石英プレート保持部２１７ｅは、最も鉛直方向上側に配置されたウエハ保持部２１７ｄと間をあけて上側に位置するように構成されている。同様に、鉛直方向下側に配置された石英プレート保持部２１７ｅは、最も鉛直方向下側に配置されたウエハ保持部２１７ｄと間をあけて下側に位置するように構成される。ウエハ保持部２１７ｄ同士の上下方向の間隔、ウエハ保持部２１７ｄと石英プレート保持部２１７ｅの間隔は、一例として、５ｍｍ～１５ｍｍ程度とされる。

【0056】

２枚の円板状のウエハ２００は、上下に隣接するウエハ保持部２１７ｄに保持されて、ボート柱２１７ａ～２１７ｃの内側に、板面が上及び下に向くように配置される。サセプタ１０３は、２枚の円板状のウエハ２００を上と下で挟む位置で、ウエハ保持部２１７ｄに保持されて、ボート柱２１７ａ～２１７ｃの内側に、板面が上及び下に向くように配置される。サセプタ１０３は、シリコンプレート等で形成され、マイクロ波を吸収して自身が発熱し、ウエハ２００を間接的に加熱する。

【0057】

図７（Ａ）に示すように、石英プレート１０１ａは、円環状（リング形状）とされ、第１リングプレート１０１ａ１及び、保温部材としての第２リングプレート１０１ａ２を有している。第１リングプレート１０１ａ１及び第２リングプレート１０１ａ２も中央部が貫通する（中央部に貫通口Ｈを有する）円環状（リング形状）とされている。第１リングプレート１０１ａ１の内径は、第２リングプレート１０１ａ２の外径よりも大径、もしくは、ほぼ同径とされ、第１リングプレート１０１ａ１の内側に第２リングプレート１０１ａ２が同心円状に配置されている。石英プレート１０１ｂは、石英プレート１０１ａと同一形状とされ、第１リングプレート１０１ｂ１及び、保温部材としての第２リングプレート１０１ｂ２を有している。第２リングプレート１０１ａ２は、上側の石英プレート保持部２１７ｅに保持され、ウエハ２００及びサセプタ１０３の上に配置される。第２リングプレート１０１ｂ２は、下側の石英プレート保持部２１７ｅに保持され、ウエハ２００及びサセプタ１０３の下に配置される。

【0058】

図７（Ａ）に示すように、第２リングプレート１０１ａ２、１０１ｂ２の各々には、外周から径方向外側へ突出する保持部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが形成されている。図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、保持部１１２ａの上面は、第２リングプレート１０１ａ２の下面と略同一面上に配置されている。保持部１１２ｂ、１１２ｂの上面についても同様である。

【0059】

第１リングプレート１０１ａ１、１０１ｂ１は、外径がウエハ２００よりも大径とされている。第１リングプレート１０１ａ１、１０１ｂ１の内周には、周方向に離れて、ボート柱２１７ａ～２１７ｃに対応する位置に、切欠１０１ｋが形成されている。切欠１０１ｋの内側に、ボート柱２１７ａ～２１７ｃを貫通配置させることにより、第１リングプレート１０１ａ１、１０１ｂ１の内周を、第２リングプレート１０１ａ２、１０１ｂ２の外周に近づけることができる。第１リングプレート１０１ａ１、１０１ｂ１は、保持部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃにより、下側から各々保持されている。

【0060】

石英プレート１０１としては、熱線（光）の反射率が高くなるものを用いることが好ましい。例えば、不透明石英、表面を粗面化した透明石英、石英中に気泡を入れて熱線（光）の反射率を高くした石英を用いることができる。通常の石英の熱線（光）反射率を５％程度とすると、熱線（光）反射率が５０％程度のものを用いることが好ましい。石英自体はマイクロ波を透過するので直接は加熱されないが、熱線（光）の反射率を高くすることにより、ウエハ２００やサセプタ１０３からの発熱（可視光等）を石英プレート１０１で反射させて、ウエハ２００やサセプタ１０３を保温する機能を高めることができる。

【0061】

このように石英プレート１０１およびボート２１７を構成し、ウエハ２００、サセプタ１０３、石英プレート１０１を配置することによって、図７（Ｂ）に示すように、ウエハ２００、サセプタ１０３、石英プレート１０１ が非接触となる位置（接触しない位置）にそれぞれ配置される。また、ウエハ２００の外周部（端部、エッジ部、周縁部とも称する）よりも径方向外側に石英プレート１０１の外周部が位置するように配置される。また、ウエハ２００の中心部が石英プレート１０１で覆われていない、露出した状態で配置される。これにより、ウエハ２００の外周部が保温され、ウエハ２００の中心部から熱を逃がすことにより、ウエハ２００の熱分布の均一化を図ることができ、ウエハ２００の改質の均一性を向上することが可能となる。

【0062】

なお、本実施形態において、石英プレート１０１は円形の外周を有した環形状となるように構成して説明したが、外周形状はこれに限らず、多角形状でもよいし、どのような形状でもよい。

【0063】

また、本実施形態では、第２リングプレート１０１ａ２、１０１ｂ２に保持部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを設けて、第１リングプレート１０１ａ１、１０１ｂ１を保持したが、他の保持構造とすることもできる。例えば、図９（Ａ）に示すように、第２リングプレート１０１ａ２の外周上部を切り欠いた段差部Ｄ２Ｌａを設け、第１リングプレート１０１ａ１の内周下部を切り欠いた段差部Ｄ１Ｈａを設ける。段差部Ｄ１Ｈａ、Ｄ２Ｌａは、周方向の全域に形成されている。図９（Ｂ）に示されるように、段差部Ｄ２Ｌａと段差部Ｄ１Ｈａを係合させて、第１リングプレート１０１ａ１を、段差部Ｄ１Ｈａで段差部Ｄ２Ｌａにより保持することができる。第１リングプレート１０１ｂ１、第２リングプレート１０１ｂ２についても同様の構成とすることができる。

【0064】

このように、段差により保持する構造とすることにより、石英プレート１０１ａ、１０１ｂの強度が増すと共に、石英プレート１０１ａ、１０１ｂの表面をフラットにすることができる。

【0065】

（４）本実施形態による効果
本実施形態によれば以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。

【0066】

（ａ）石英プレート１０１によりウエハ２００の外周端部からの熱逃げを抑制し、径方向の中心付近からの熱逃げの促進が可能となり、ウエハ２００を均一に処理することが可能となる。

【0067】

（ｂ）石英プレート１０１を高反射部材することにより更に熱分布の均一性を向上することが可能となり、ウエハ２００を均一に処理することが可能となる。

【0068】

（ｃ）石英プレート１０１を環形状とすることで、ウエハ２００を均一に加熱することが可能となり、面内処理均一性を向上させることが可能となる。

【0069】

また、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。

【0070】

（変形例１）
以下、本実施形態の変形例１について説明する。図１０に示すように、変形例１では、前述の実施形態における第２リングプレート１０１ａ２の中央に穴が形成されていない、第２プレート１０１ａ２－１が用いられている。第２リングプレート１０１ｂ２についても同様の第２プレート１０１ｂ２－１が用いられている。

【0071】

本変形例１でも、石英プレート１０１の外径がウエハ２００の外径よりも大径とされている。すなわち、ウエハ２００の外周部（端部、エッジ部、周縁部とも称する）よりも径方向外側に石英プレート１０１の外周部が位置するように配置されている。そして、石英プレート１０１内側に穴（空洞部）が形成されておらず、円板状に構成されている。このように構成することによって、ウエハ２００中心部からの熱逃げを抑制したまま、ウエハ２００外周部を保温することが可能となる。なお、図１０では説明の簡単化のため、上述したボート２１７の天井板（端板）の記載を省略している。

【0072】

（変形例２）
以下、本実施形態の変形例２について説明する。図１１（Ａ）に示すように、変形例２では、石英プレート１０１ａが、第１リングプレート１０１ａ１、第２リングプレート１０１ａ２、に加えて、第３リングプレート１０１ａ３、第４リングプレート１０１ａ４、を備えている。

【0073】

第３リングプレート１０１ａ３は、その内径が第１リングプレート１０１ａ１の外径と略同一または大径とされ、その外径が第１リングプレート１０１ａ１の外径よりも大径とされている。第４リングプレート１０１ａ４は、その外径が第２リングプレート１０１ａ２の内径と略同一または小径とされ、その内径が第２リングプレート１０１ａ２の内径よりも小径とされている。石英プレート１０１ｂについても同様に、第１リングプレート１０１ｂ１、第２リングプレート１０１ｂ２、に加えて、第３リングプレート１０１ｂ３、第４リングプレート１０１ｂ４、を備えている。

【0074】

第１リングプレート１０１ａ１、１０１ｂ１、第２リングプレート１０１ａ２、１０１ｂ２の保持構造については、前述の実施形態と同様である。

【0075】

第３リングプレート１０１ａ３は、第１リングプレート１０１ａ１の外周に配置され、第４リングプレート１０１ａ４は、第２リングプレート１０１ａ２の内周に配置されている。また、第３リングプレート１０１ｂ３は、第１リングプレート１０１ｂ１の外周に配置され、第４リングプレート１０１ｂ４は、第２リングプレート１０１ｂ２の内周に配置されている。

【0076】

第２リングプレート１０１ａ２には、内周から径方向内側へ突出する保持部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃが、周方向に間隔を空けて形成されている。第４リングプレート１０１ａ４は、保持部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃにより、第１リングプレート１０１ａ１と同様にして下側から保持されている。第２リングプレート１０１ｂ２についても同様に、内周から径方向内側へ突出する保持部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃが、周方向に間隔を空けて形成されている。第４リングプレート１０１ｂ４は、保持部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃにより、第１リングプレート１０１ｂ１と同様にして下側から保持されている。

【0077】

第１リングプレート１０１ａ１には、外周から径方向外側へ突出する保持部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが周方向に間隔を空けて形成されている。第３リングプレート１０１ａ３は、保持部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃにより、第１リングプレート１０１ａ１と同様にして下側から各々保持されている。第１リングプレート１０１ｂ１にも同様に、外周から径方向外側へ突出する保持部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが周方向に間隔を空けて形成されている。第３リングプレート１０１ｂ３は、保持部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃにより、第１リングプレート１０１ａ１と同様にして下側から各々保持されている。

【0078】

この構成によって、第３リングプレート１０１ａ３、１０１ｂ３、第４リングプレート１０１ａ４、１０１ｂ４を着脱することで、石英プレート１０１の外径、および穴径を容易に変更することができる。これにより、状況に応じて、容易に均一性調整することが可能となる。なお、図１１では説明の簡単化のため、上述したボート２１７の天井板（端板）の記載を省略している。

【0079】

なお、本変形例においても、保持部１１２、１１３、１１４に代えて、図１２に示すような段差を形成して、保持を行ってもよい。すなわち、第２リングプレート１０１ａ２の外周上部を切り欠いた段差部Ｄ２Ｌａ、第１リングプレート１０１ａ１の内周下部を切り欠いた段差部Ｄ１Ｈａ、第２リングプレート１０１ａ２の内周上部を切り欠いた段差部Ｄ２Ｌａ－ＩＮ、第４リングプレート１０１ａ１の外周下部を切り欠いた段差部Ｄ４Ｈａ、第３リングプレート１０１ａ３の内周下部を切り欠いた段差部Ｄ３Ｈａを形成する。

【0080】

そして、段差部Ｄ２Ｌａと段差部Ｄ１Ｈａを係合させて、第２リングプレート１０１ａ２で第１リングプレート１０１ａ１を保持し、段差部Ｄ２Ｌａ－ＩＮと段差部Ｄ４Ｈａを係合させて、第２リングプレート１０１ａ２で第４リングプレート１０１ａ４を保持する。また、段差部Ｄ１Ｌａと段差部Ｄ３Ｈａを係合させて、第１リングプレート１０１ａ１で第３リングプレート１０１ａ３を保持する。石英プレート１０１ｂについても同様に、段差による保持構造とすることができる。

【0081】

このように、段差により保持する構造とすることにより、石英プレート１０１ａ、１０１ｂの強度が増すと共に、石英プレート１０１ａ、１０１ｂの表面をフラットにすることができる。

【0082】

（変形例３）
以下、本実施形態の変形例３について説明する。図１３（Ｂ）に示すように、変形例３では、石英プレート１０１、サセプタ１０３、ウエハ２００の、ボート２１７における配置が異なっている。また、石英プレート１０１として、石英プレート１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの４枚がボート２１７に配置されている。

【0083】

ボート２１７には、３枚のウエハ２００が、ウエハ保持部２１７ｄにより間隔を空けて保持されている。上側に配置されたウエハ２００と中央に配置されたウエハ２００の間に、石英プレート１０１ｂが配置され、下側に配置されたウエハ２００と中央に配置されたウエハ２００の間に、石英プレート１０１ｃが配置される。上側に配置されたウエハ２００の更に上側に、石英プレート１０１ａが配置され、下側に配置されたウエハ２００の更に下側に、石英プレート１０１ｄが配置される。そして、石英プレート１０１ａの上側に、サセプタ１０３が配置されると共に、石英プレート１０１ｄの下側に、サセプタ１０３が配置される。

【0084】

本変形例３でも、石英プレート１０１の外径がウエハ２００の外径よりも大径とされている。すなわち、ウエハ２００の外周部（端部、エッジ部、周縁部とも称する）よりも径方向外側に石英プレート１０１の外周部が位置するように配置されている。

【0085】

石英プレート１０１はウエハ２００及びサセプタ１０３の間に配置されている。このように構成することによっても、ウエハ２００外周部を保温することが可能となる。なお、図１３では説明の簡単化のため、上述したボート２１７の天井板（端板）の記載を省略している。

【0086】

なお、本変形例３では、ウエハ２００を３枚載置しているが、３枚に限らす、３枚以外でもよい。また、石英プレート１０１は、一部のウエハ２００及びサセプタ１０３の間のみに配置してもよい。また、ウエハ２００及びサセプタ１０３の間隔は同じでなくてもよい。

【0087】

以上、本開示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。

【0088】

例えば、図３に示すように、上述した本開示における一実施形態では、ボート２１７にウエハ２００を２枚載置することによって複数枚のウエハ２００を同時に一括処理する構成について説明した。しかし、これに限らず、ボート２１７にウエハ２００を１枚載置して処理するようにしてもよいし、ウエハ２００と図示しないダミーウエハをボート２１７に載置して処理するようにしてもよい。ダミーウエハを用いて基板処理することによって、処理室内の熱容量を、ウエハ２００を２枚載置して処理する際の処理室内の熱容量に近づけることが可能となり、ウエハ２００を１枚載置して処理する場合であっても、同様の処理結果を得ることが可能となる。

【0089】

さらに例えば、上述の各実施形態では、シリコンを主成分とする膜として、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質する処理について記載したが、これに限らず、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）のうち、少なくとも１つ以上を含むガスを供給させて、ウエハ２００の表面に形成された膜を改質しても良い。例えば、ウエハ２００に、高誘電体膜としてのハフニウム酸化膜（ＨｆｘＯｙ膜）が形成されている場合に、酸素を含むガスを供給しながらマイクロ波を供給して加熱させることによって、ハフニウム酸化膜中の欠損した酸素を補充し、高誘電体膜の特性を向上させることができる。

【0090】

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

【0091】

（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、Ｔ ｉＯ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＯ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯ Ｎ膜、ＴａＯ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＯ膜、Ａｌ ＯＣＮ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。

【0092】

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。

【0093】

また、メタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒ ｙｌａｔｅ：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。

【0094】

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。

【0095】

以上述べたように、本開示によれば、基板を均一に処理することが可能となるマイクロ波処理技術を提供することができる。

【0096】

以下、本開示の望ましい形態について付記する。

【0097】

（付記１）
本開示の一態様では、
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し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、
前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を積載して保持する基板保持具と、
前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きい第１リングプレートと、
を有する基板処理装置、が提供される。

【0098】

（付記２）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記保温部材は、中央部が貫通する第２リングプレートである。

【0099】

（付記３）
付記１または付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１リングプレートの外周に、前記第１リングプレートより外径が大きい第３リングプレートが設けられる。

【0100】

（付記４）
付記１～付記３のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２リングプレート内周に、前記第２リングプレートより内周が小さい第４リングプレートが設けられる。

【0101】

（付記５）
付記１～付記４のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記保温部材は、反射率が高い部材により形成される。

【0102】

（付記６）
付記１～付記５のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記保温部材は、石英で形成される。

【0103】

（付記７）
付記１～付記５のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記保温部材は、更に、前記基板の下部に設けられる。

【0104】

（付記８）
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２リングプレートに外周から径方向外側へ突出する保持部が設けられ、当該保持部により前記第１リングプレートが保持される。

【0105】

（付記９）
付記３の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１リングプレートに外周から径方向外側へ突出する保持部が設けられ、当該保持部により前記第３リングプレートが保持される。

【0106】

（付記１０）
付記４の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２リングプレートに内周から径方向内側に突出する保持部が設けられ、当該保持部により前記第４リングプレートが保持される

【0107】

（付記１１）
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２リングプレートの外周上部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第１リングプレートの内周下部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第２リングプレートの外周に設けられた段差部と前記第１リングプレートの内周に設けられた段差部とが係合し、前記第２リングプレートが前記第１リングプレートを保持する。

【0108】

（付記１２）
付記３の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１リングプレートの外周上部を切り欠いた段差部が設けれ、前記第３リングプレートの内周下部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第１リングプレートの外周に設けられた段差部と前記第３リングプレートの内周に設けられた段差部とが係合し、前記第１リングプレートが前記第３リングプレートを保持する。

【0109】

（付記１３）
付記４の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２リングプレートの内周上部を切り欠いた段差部が設けれ、前記第４リングプレートの外周下部を切り欠いた段差部が設けられ、前記第２リングプレートの内周に設けられた段差部と前記第４リングプレートの外周に設けられた段差部とが係合し、前記第２リングプレートが前記第４リングプレートを保持する。

【0110】

（付記１４）
本開示の他の態様では、
基板と、当該基板の上部に配置されマイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を積載して保持し、前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外周が大きいリングプレートと、を有する基板保持具、が提供される。

【0111】

（付記１５）
本開示の他の態様では、
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し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を積載して保持する基板保持具と、前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きいリングプレートと、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する工程と、
前記マイクロ波により、前記基板を加熱処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、が提供される。

【0112】

（付記１６）
本開示の他の態様では、
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し、前記基板を加熱処理するマイクロ波発生器と、前記基板と、当該基板の上部に配置され前記マイクロ波により加熱された前記基板を保温する保温部材と、を積載して保持する基板保持具と、前記保温部材の外周に保持され、前記基板より外径が大きいリングプレートと、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する手順と、
前記マイクロ波により、前記基板を加熱処理する手順と、
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、が提供される。

【符号の説明】

【0113】

１００ 基板処理装置
１０１ 石英プレート
１０１ａ１ 第１リングプレート（第１リング）
１０１ａ２ 第２リングプレート（保温部材）
１０１ａ３ 第３リングプレート（第３リング）
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】