基板処理装置
【課題】処理室内において処理空間から非処理空間へのマイクロ波の漏洩を抑制し、非処理空間内の基板搬送口等に設けられるＯリングの焼損やパーティクルの発生を抑制する手段を提供する。
【解決手段】基板を処理する処理室１１０を形成し導電性の壁で構成される処理容器１８と、処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台１２と、基板加熱処理時における基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部２３と、基板加熱処理時における基板載置面と反対側の空間である非処理空間１３０を形成する処理容器の壁に設けられ、基板を処理室内外へ搬送する基板搬送口７１と、基板支持台の側壁又は該側壁に対向する処理容器の内壁に設けられ、処理空間へ供給されたマイクロ波が非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝１７と、を備えるた基板処理装置。
【解決手段】基板を処理する処理室１１０を形成し導電性の壁で構成される処理容器１８と、処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台１２と、基板加熱処理時における基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部２３と、基板加熱処理時における基板載置面と反対側の空間である非処理空間１３０を形成する処理容器の壁に設けられ、基板を処理室内外へ搬送する基板搬送口７１と、基板支持台の側壁又は該側壁に対向する処理容器の内壁に設けられ、処理空間へ供給されたマイクロ波が非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝１７と、を備えるた基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にＩＣ（Integrated Circuit）等の半導体装置を製造する基板処理技術に係り、特に、マイクロ波を用いて、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）等の基板を加熱処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の１つにＷＬＰ（Wafer Level Package）技術がある。これは、ウェハ状態でパッケージ最終工程まで処理して完成させるもので、ＩＣが作製されたウェハ上に半導体パッケージとして必要な再配線、封止樹脂、はんだバンプを形成して個片化し、ＩＣのチップと同程度の大きさまで小型化することができる。
通常のＬＳＩの製造では、前工程の終了後、ウェハを研磨して薄くするバック・グラインド、ウェハを個片又はチップに切断するダイシング、チップをパッド上に装着するマウント、接着、モールド、仕上げプロセス、テストといった後工程に進む。
一方、ＷＬＰの一種であるＳｉＰ（System in Package）の製造においては、前工程と後工程の間に新たな中間工程が入る、すなわち、前工程のウェハを受取ってからバック・グラインドするまでの間に、チップの配線上部に加工を施す再配線等の工程が入る。さらに、ポリイミド等で層間絶縁膜を形成してＣｕ配線を形成し、その先端にはんだボールを搭載する。
この中間工程の後、ウェハの研磨等を行うので、中間工程においてはウェハの厚さや反り等にも注意が必要であり、加熱処理する際の温度には注意が必要である。
上記ポリイミドで層間絶縁膜を形成する際は、ポリイミドを加熱し硬化させるが、従来の抵抗加熱型ヒータによる加熱硬化処理では、ウェハ自体が高温になるため、ウェハの反りを抑制することが容易ではない。したがって、ウェハを低温に抑えつつポリイミドの加熱硬化処理を行える技術が望まれている。
【０００３】
下記の特許文献１には、基板を基板搬送口から処理室内へ搬入して基板支持台上に載置し、基板搬送口をゲートバルブで閉じた後、処理室内にマイクロ波を供給して、基板を加熱処理する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
上記の特許文献１の技術では、加熱処理時に処理室内をゲートバルブで密閉するが、マイクロ波の漏洩防止のため、処理室を形成する壁とゲートバルブを電気的に導通状態にする必要がある。このため、処理室を形成する壁とゲートバルブ間に導電性のＯリング、例えば金属製のコンパウンドを混入させたＯリングを装着する。しかしながら、コンパウンドの混入量が少ないと、マイクロ波加熱によりＯリングが焼損し、コンパウンドの混入量が多いと、ゲートバルブ開閉時等においてパーティクル発生の原因となる。このように、Ｏリング焼損とパーティクル発生はトレードオフの関係にあり、コンパウンドの材質と混入量を適切に調整することは、容易ではない。
本発明の目的は、上述した課題を解決し、基板温度の過度の上昇を抑え、加熱対象のポリイミド膜等を含む基板を加熱処理することができ、さらに、Ｏリング焼損やパーティクル発生を抑制することのできる基板処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、基板支持台の側壁又は該側壁に対向する処理室壁に設けたマイクロ波通過抑制用溝により、処理室内をマイクロ波が照射される処理空間とマイクロ波の侵入が抑制される非処理空間に分離し、基板搬送口を非処理空間内に設ける。その状態で、マイクロ波を用いて基板支持台上の基板を加熱することにより、基板に対する過度の加熱を抑制しつつ、ポリイミド膜等の加熱対象を加熱するものである。本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。
基板を処理する処理室を形成し、導電性の壁で構成される処理容器と、
前記処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面と反対側の空間である非処理空間を形成する前記処理容器の壁に設けられ、基板を前記処理室内外へ搬送する基板搬送口と、
前記基板支持台の側壁、又は該側壁に対向する前記処理容器の内壁に設けられ、前記処理空間へ供給されたマイクロ波が前記非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝と、
を備える基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように基板処理装置を構成すると、処理空間から非処理空間へのマイクロ波の漏洩を抑制し、基板温度の過度の上昇を抑えつつ、加熱対象を含む基板を効率よく加熱処理することができる。また、基板を加熱する際に、マイクロ波による基板搬送口のＯリングの焼損やパーティクルの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置における基板搬送フローの説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置のプロセスモジュールの説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマイクロ波通過抑制部の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係るマイクロ波通過抑制部の等価回路の説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板支持台と基板支持台支持機構を、側面から見た断面図である。
【図８】図７の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１、図２を用いて、本発明の実施形態に係る基板処理装置１を説明する。図１は、基板処理装置１を上面から見たときの構成を示す概略平面図である。図２は、基板処理装置を側面から見たときの構成を示す概略側面図である。
本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、半導体を製造するために予め定められた所定の処理を実行する半導体製造装置として構成されている。以下、本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、マイクロ波を利用して基板であるウェハを加熱する装置として説明する。
【００１０】
本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、少なくとも、基板としてのウェハに所定の処理を施す処理室を含むプロセスモジュール（ＰＭ；Process Module）１０と、ウェハが搬送される搬送室を含むフロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ；Equipment Front End Module）２０と、ウェハが収納されて運搬される基板収容器（例えば、ＦＯＵＰ（Front−Opening Unifiled Pod）。以下「ポッド」と記載）を装置外部の搬送装置と受渡しする容器載置台としてのロードポート（ＬＰ；Load Port）３０とによって構成される。
プロセスモジュール１０及びロードポート３０は、少なくとも１つずつ設けられる。図１では、プロセスモジュール１０及びロードポート３０が３つずつ設けられているが、この構成は一例であって、本発明の構成はこの構成に限定されない。
また、制御手段としての制御部４０は、所定のプログラムファイルを実行することにより、後述する基板搬送手段としての搬送ロボット２０２を制御し、プロセスモジュール１０、フロントエンドモジュール２０及びロードポート３０間においてウェハを搬送する。
また、制御部４０は、所定のプログラムファイルを実行することにより、プロセスモジュール１０を構成する各種機構を制御し、プロセスモジュール１０内においてウェハを処理する。
【００１１】
（プロセスモジュール１０）
プロセスモジュール１０は、加熱処理（アニール）や、膜質改善のための改質処理などの処理をウェハに実施する。プロセスモジュール１０の詳細については後述する。
プロセスモジュール１０は、ゲートバルブ（ＧＶ；Gate Valve）１００を介して、フロントエンドモジュール２０と連通可能となっている。
【００１２】
（フロントエンドモジュール２０）
フロントエンドモジュール２０は、プロセスモジュール１０で処理されたウェハが載置される基板載置部２００、搬送ロボット２０２、ファン２０１等を備える。
基板載置部２００は、フロントエンドモジュール２０を構成する空間の一角に設けられ、台２０３上に備えられる。台２０３は、搬送ロボット２００を支えるロボット支持台２０５と重ならない位置に備えられており、ゲートバルブ１００やシャッタ３００を塞がないような位置としている。
【００１３】
フロントエンドモジュール２０の天井には、ファン２０１が備えられている。ファン２０１は、天井から基板載置部２００、搬送ロボット２０２やフロントエンドモジュール２０の底に向けて除埃された大気を供給する。これによってエアーフロー２０４を形成する。
フロントエンドモジュール２０の底部には、ファン２０１によって供給された大気を排気する排気管２０６が備えられている。排気管２０６には、ガス流れの上流からガス排出用バルブ２０７及びポンプ２０８が備えられ、フロントエンドモジュール２０内の雰囲気の排気を制御している。
エアーフロー２０４を形成することで、フロントエンドモジュール２０内を常に清浄な大気状態とすると共に、排気管２０６から排気することで、フロントエンドモジュール２０内の埃等が巻き上がらないようにしている。
【００１４】
なお、フロントエンドモジュール２０の排気部は、上述したように、排気管２０６、排出用バルブ２０７、ポンプ２０８を設けて積極的に雰囲気を排気する構成だけでなく、次のように構成してもよい。
即ち、フロントエンドモジュール２０の底部に開口面積が調整可能な構造のスリットを設ける。このような構成の場合、外部からのパーティクル侵入を抑制するため、内部が外部より若干加圧状態となるよう調整する。ファン２０１から供給されるエアーフロー２０４によって、雰囲気は底部のスリットから外部へ排出される。
このような構成とすることで、より安価に装置を提供することが可能となる。
【００１５】
搬送ロボット２０２は、前述したように、ロボット支持台２０５に支持されている。
また、搬送ロボット２０２は、プロセスモジュール１０と、ロードポート３０に搭載されたポッド３０１と、基板載置部２００との間でウェハを移載するため、アーム及びその支持軸が水平回転するよう構成される。
更には、各ゲートバルブ１００（１）〜１００（３）の近傍、シャッタ３００（１）〜３００（３）の近傍、基板支持部２００の近傍に移動するため、プロセスモジュール１０の配列方向と平行に、ロボット支持台２０５上で水平方向のスライド移動が可能となるよう構成される。
以上の構成により、搬送ロボット２０２は、プロセスモジュール１０と、ロードポート３０に搭載されたポッド３０１と、基板載置部２００との３者の間でウェハを搬送することができる。
また、搬送ロボット２０２は、ウェハを保持する基板保持部としてのアームを上下に１つずつ備える。搬送ロボット２０２は、例えば、上アームの先に未処理ウェハを載せ、各プロセスモジュール１０に対して搬入するとともに、下アームの先にプロセスモジュール１０内の処理済みウェハを載せ、各プロセスモジュール１０から搬出すること（ウェハを入れ替えて搬送すること）ができるよう構成されている。
【００１６】
基板載置部２００は、プロセスモジュール１０で加熱処理された処理済みのウェハを支持するものである。載置されたウェハにはエアーフロー２０４が供給され、加熱処理されたウェハを冷却する。
【００１７】
なお、図１と図２では、プロセスモジュール１０の数と基板載置部２００のウェハ収容数は同じ数（３つ）だけ設けられているが、本発明はこのような構成に限らず、プロセスモジュール１０の個数は、ウェハが搬送される時間に応じて適宜変更され得る。また、フロントエンドモジュール２０は、シャッタ３００を介して、ロードポート３０と連通可能となっている。
【００１８】
（ロードポート３０）
ロードポート３０は、基板収容器としてのポッド３０１が載置される載置台であり、複数設けられている。図１に示すように、ロードポート３０は、プロセスモジュール１０と同じ数だけ設けられているが、ロードポート３０をいくつ設けるかは、後述するウェハ搬送方式によって異なる。具体的には、１つのポッド３０１から複数のプロセスモジュール１０へウェハを搬送する振分方式によってウェハを搬送する場合には、ロードポート３０は少なくとも１つ設けられればよく、複数のポッド３０１からウェハを搬送する並列方式によってウェハを搬送する場合には、搬送先を記述した搬送レシピなどに応じて所定の数のロードポート３０が設けられる。
【００１９】
（ウェハ搬送方法）
以下、図３を用いて、本発明の実施形態に係る基板処理装置１がウェハを搬送する方法を説明する。図３は、１つのポッド３０１に収納されているウェハ１１１を各プロセスモジュール１０に１枚ずつ搬送する振分方式を説明するための図である。ここでは、ロードポート３０（１）とプロセスモジュール１０（１）〜１０（３）との間でウェハを搬送するものとする。
まず、矢印Ａに示すように、ロードポート３０（１）に載置されたポッド３０１から(１枚目の)ウェハを取り出し、矢印Ｂに示すように、プロセスモジュール１０（１）に搬入する。
次に、矢印Ａに示すように、ロードポート３０（１）に載置されたポッド３０１から次の(２枚目の)ウェハを取り出し、矢印Ｃに示すように、プロセスモジュール１０（２）に搬入する。
さらに、矢印Ａに示すように、ロードポート３０（１）に載置されたポッド３０１から次の(３枚目の)ウェハを取り出し、矢印Ｄに示すように、プロセスモジュール１０（３）に搬入する。
プロセスモジュール１０（１）〜１０（３）において処理されたウェハは、矢印Ｅのように、基板載置部２００へ載置され、エアーフロー２０４により冷却される。冷却されたウェハは順次取り出され、ロードポート３０（１）のポッドに搬送される。
【００２０】
（プロセスモジュール１０の詳細）
続いて、図４を用いて、図１のプロセスモジュール１０について詳しく説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るプロセスモジュール１０の基板加熱処理時における垂直断面図である。プロセスモジュール１０は、処理室１１０に、マイクロ波発生部２３等のマイクロ波供給部、ガス供給管５２等のガス供給部、ガス排出管６２等のガス排出部、冷媒供給管３６等の冷却部などが備えられた構成となっている。
処理室１１０は、誘電体である半導体基板としてのウェハ１１１、例えばシリコンウェハを加熱処理する。処理室１１０内には、導電性の基板支持台１２が設けられ、ウェハ１１１は基板支持台１２上の基板支持ピン１３上に載置される。
処理室１１０を形成する処理容器１８は、処理容器を形成する壁（外殻）が、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１１０の内部と外部とをマイクロ波的に遮蔽する構造となっている。
【００２１】
（マイクロ波供給部）
マイクロ波発生部２３は、例えば、固定周波数マイクロ波を発生する。マイクロ波発生部２３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２３で発生したマイクロ波は、導波路２１を介して、導波口２２から処理室１１０内に照射される。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（不図示）が設けられる。
処理室１１０内に供給されたマイクロ波は、ウェハ１１１の表面に向かって照射される。処理室１１０内のウェハ１１１に当たったマイクロ波は、ウェハ１１１に吸収され、ウェハ１１１はマイクロ波により誘電加熱される。
導波路２１、導波口２２、マイクロ波発生部２３、マッチング機構２６からマイクロ波供給部が構成される。
【００２２】
（基板支持ピンと基板支持台）
処理室１１０内には、ウェハ１１１を支持する基板支持ピン１３が設けられている。基板支持ピン１３は、支持したウェハ１１１の中心と処理室１１０の中心とが垂直方向で略一致するように設けられている。基板支持ピン１３は、例えば石英又はテフロン（登録商標）等からなる複数（本実施形態においては３本）で構成され、その上端でウェハ１１１を支持する。
【００２３】
基板支持ピン１３の下部であってウェハ１１１の下方には、導電性の基板支持台１２が設けられている。基板支持台１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの導体である金属材料により構成されている。基板支持台１２は、ウェハ１１１が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有し、上面から見た形がウェハ１１１の外径よりも大きい円形で、円盤状又は円柱状に形成されている。このように、基板支持台１２は、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の裏面側に設けられ、該ウェハ１１１の裏面と平行で、ウェハ１１１の裏面と対向する対向面である基板載置面を有するものである。
基板支持ピン１３と基板支持台１２から基板支持部が構成される。
【００２４】
基板支持台１２は、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属製の回転軸３１で支えられ、回転軸３１は、回転駆動部３２により、水平方向に回転する。したがって、回転駆動部３２により、回転軸３１、基板支持台１２、基板支持ピン１３、ウェハ１１１を、水平方向に回転することができる。また、回転駆動部３２は、基板支持台昇降部（不図示）により、垂直方向に昇降される。したがって、基板支持台昇降部により、回転駆動部３２、回転軸３１、基板支持台１２、基板支持ピン１３、ウェハ１１１を、垂直方向に昇降することができる。回転駆動部３２と基板支持台昇降部は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により制御される。
【００２５】
（ガス供給部）
処理容器１８の上部であって処理室１１０の上壁には、例えば窒素（Ｎ２）等のガスを導入するガス供給管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バルブ５３が設けられており、このバルブ５３を開閉することで、処理室１１０内にガス供給管５２からガスが導入、又は導入停止される。ガス供給管５２から導入される導入ガスは、ウェハ１１１を冷却したり、パージガスとして処理室１１０内のガスを押し出したりするのに用いられる。
ガス供給源５５とガス供給管５２と流量制御装置５４とバルブ５３から、ガス供給部が構成される。流量制御装置５４とバルブ５３は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により制御される。
【００２６】
（ガス排出部）
図４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１１０の側壁には、処理室１１０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、圧力調整バルブ６３と、排気装置としての真空ポンプ６４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１１０内の圧力が所定の値に調整される。
ガス排出管６２と圧力調整バルブ６３と真空ポンプ６４から、ガス排出部が構成される。圧力調整バルブ６３と真空ポンプ６４は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により圧力調整制御される。
【００２７】
（ウェハ搬送口）
図４に示すように、処理容器１８の下部であって処理室１１０の側壁には、処理室１１０の内外にウェハ１１１を搬送するためのウェハ搬送口７１が設けられている。つまり、基板搬送口であるウェハ搬送口７１は、基板加熱処理時における処理室１１０内の基板支持台１２の位置の下方の処理容器１８の壁に設けられている。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１１０内とフンロトエンドモジュール２０の搬送室内とが連通するように構成されている。
フンロトエンドモジュール２０の搬送室内には、ウェハ１１１を搬送する搬送ロボット２０２が設けられている。搬送ロボット２０２には、ウェハ１１１を搬送する際にウェハ１１１を支持する搬送アームが備えられている。基板支持ピン１３と基板支持台１２を基板搬送位置まで降下させ、ゲートバルブ７２を開くことによって、搬送ロボット２０２により処理室１１０内と搬送室内との間で、ウェハ１１１を搬送することが可能なように構成されている。
【００２８】
（マイクロ波通過抑制部）
また、処理容器１８の側壁であって、基板処理位置における基板支持台１２の側壁と対向する位置には、マイクロ波通過抑制部を構成する溝１７が、処理容器１８の側壁と基板支持台１２の側壁との間の隙間１６に対し、開口するように設けられている。溝１７は、導波口２２から供給されたマイクロ波が、基板支持台１２の下面より下方の空間内に伝わるのを抑制するためのものである。溝１７は、本実施形態では、基板支持台１２を囲むように基板支持台１２の側壁に沿って、水平方向に連続して処理容器１８の壁の内側（内壁）に設けられているが、水平方向に連続して設けず、マイクロ波の伝播を抑制できる範囲で離散的に設けることもできる。溝を離散的かつ周期的に設けることで、マイクロ波の通過を効果的に抑制できる。溝１７の詳細は後述する。
【００２９】
かくして、基板支持台１２が基板加熱処理位置の高さにある図４の状態において、処理室１１０内は、マイクロ波が供給される基板支持台１２の上面（基板載置面）より上方の空間である処理空間１２０と、マイクロ波が供給されない基板支持台１２の下面より下方の空間である排気空間１３０、つまり、基板支持台１２の基板載置面と反対側の空間である非処理空間１３０とに分かれており、処理空間１２０と非処理空間１３０は、処理容器１８の側壁と基板支持台１２の側壁との間の隙間１６を介して繋がっている。
このように、ガス供給部は処理空間１２０にガスを供給し、マイクロ波供給部は処理空間１２０にマイクロ波を供給し、ガス排出部は非処理空間１３０からガスを排出する。また、ウェハ搬送口７１は非処理空間１３０に設けられ、溝１７は、処理空間１２０と非処理空間１３０の間の隙間１６に対して開口している。
したがって、基板加熱処理時において、処理空間１２０に供給されるマイクロ波は、溝１７により、非処理空間１３０に伝播することを抑制される。
【００３０】
マイクロ波が非処理空間１３０に伝播することを抑制することにより、ウェハ搬送口７１を開閉するゲートバルブ７２と処理容器１８の間に設けられているＯリング７４や、基板支持台１２を支える回転駆動部３２等に設けられているＯリングが、マイクロ波により焼損することを抑制することができる。また、これらのＯリングが、マイクロ波により劣化し、劣化したＯリングからパーティクルが発生することを抑制することができる。
また、基板支持台１２より上方の処理空間１２０にマイクロ波を閉じ込めることができるので、処理空間１２０に供給されるマイクロ波をロスすることなく、効率よく基板を加熱処理することができる。
【００３１】
次に、溝１７の詳細について、図５を用いて説明する。
図５は、図４における溝１７付近の拡大図であり、本実施形態に係るマイクロ波通過抑制部の説明図である。図５に示すように、本実施形態に係るマイクロ波通過抑制部は、２つの導体（基板支持台１２と処理容器１８）を、それらの間の間隙１６を極めて小さくするように配置し、２つの導体のいずれかに深さＤ（Ｄ＝ｄ１＋ｄ２）の溝１７を、間隙１６に対して開口するように設けられた構造となっている。
なお、図５の例では、溝１７を途中で下方に９０度屈曲させているが、処理容器１８の厚さが厚いような場合は、溝１７を屈曲させずに直線状に形成することもできる。また、溝１７を上方に屈曲させてもよく、また、屈曲させる角度も９０度以外に適宜選択することができる。また、溝１７を、処理容器１８の壁でなく、基板支持台１２の側壁に形成することも可能である。
【００３２】
図５のマイクロ波通過抑制部は、図６の等価回路で表すことができ、溝１７のインピーダンスＺは、
Ｚ＝ｊＺＣｔａｎ（２πＤ／λ）
で与えられる。ＺＣは特性インピーダンスであり、λはマイクロ波の波長である。したがって、Ｄ＝λ／４、つまり、溝１７の深さを、溝１７内におけるマイクロ波の波長の１／４とすると、Ｚは無限大となり、溝１７の開口端は開放端状態となり、処理空間１２０から伝播してくるマイクロ波を反射することができる。
なお、図５の例では、マイクロ波通過抑制用の溝の深さを、マイクロ波の波長の１／４としたが、実質的にマイクロ波通過を抑制できる範囲の波長、すなわち、実質的にＯリングの焼損やパーティクルの発生を抑制できる範囲の波長であれば、厳密にマイクロ波の波長の１／４とする必要はなく、マイクロ波の波長の略１／４であればよい。また、通過を抑制できるマイクロ波の周波数帯域は、溝の幅により微少に変動するため、溝の深さを、厳密にマイクロ波の波長の１／４とする必要はない。本明細書において、マイクロ波の波長の略１／４とは、実質的にマイクロ波通過を抑制できる範囲の波長をいう。
【００３３】
さらに本実施形態においては、溝１７内を石英やアルミナ等の誘電体で充填するようにしている。充填材料の誘電体の比誘電率をεr、真空中の誘電率をε０、透磁率をμ０とした場合、誘電体中のマイクロ波の伝播速度は、１／（εrε０μ０）１／２となる。つまり、誘電体内では、真空中に比べ、マイクロ波の伝播速度は１／（εr）１／２に低下し、波長も同様の比率で短くなる。
したがって、溝１７内を誘電体で充填することにより、溝１７の深さを浅くすること、すなわち処理容器１８を小型化、延いては基板処理装置１を小型化することができる。例えば、溝１７内を石英で充填すると、石英の比誘電率は概ね４であるので、溝１７内を誘電体で充填しない中空構造の場合に比べて、溝１７の深さを１／２にすることができる。
また、本実施形態では、マイクロ波によってプラズマが生成されることのないような圧力、例えば大気圧で基板処理しており、このような高い圧力においては、溝１７内に入り込んだパーティクルが、基板処理時に処理室１１０内に舞い上がってしまう恐れがある。このパーティクルは、基板処理過程で発生する副生成物を主成分とし、例えば加熱時に基板から発生したガスが処理容器１８の内壁で冷却され、固化してパーティクルとなったものである。しかし、本実施形態では、溝１７内を誘電体で充填しているので、パーティクルが溝１７内に侵入し堆積することを防止できる。
【００３４】
本実施形態では、一例として、溝１７内に石英を埋め込み、マイクロ波の波長λを５１．７ｍｍ（５．８ＧＨｚ）、溝１７の深さを約λ／４であるＤ＝１３ｍｍ（ｄ１＝６ｍｍ、ｄ２＝７ｍｍ）、間隙１６を２ｍｍ、溝１７の開口幅をａ＝２ｍｍとした。なお、別な一例として、マイクロ波の波長λを１２９ｍｍ（２．４５ＧＨｚ）、溝１７の深さを約λ／４であるＤ＝３０ｍｍ（ｄ１＝８ｍｍ、ｄ２＝２２ｍｍ）、間隙１６を２ｍｍ、溝１７の開口幅をａ＝２ｍｍとすることも可能である。
【００３５】
基板処理装置１は、この基板処理装置１の各構成部分の動作を制御する制御部４０を備え、制御部４０は、マイクロ波発生部２３、ゲートバルブ駆動部７３、搬送ロボット２０２、流量制御装置５４、バルブ５３、圧力調整バルブ６３、回転駆動部３２等の各構成部の動作を制御する。
【００３６】
（マイクロ波加熱構造の詳細）
次に、本実施形態に係るマイクロ波加熱構造の詳細について説明する。
処理室１１０内に導入されたマイクロ波は、処理室１１０壁面に対して反射を繰り返す。マイクロ波は処理室１１０内でいろいろな方向へ反射し、処理室１１０内はマイクロ波で満たされる。処理室１１０内のウェハ１１１に当たったマイクロ波はウェハ１１１に吸収され、ウェハ１１１はマイクロ波により誘電加熱される。また、ウェハ１１１の温度は、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。
【００３７】
ウェハ１１１を処理する場合、高いエネルギのマイクロ波を直接ウェハ１１１に当てることで、急速加熱することができる。我々の研究では、反射波が支配的な状態でウェハを処理した場合と、ウェハに直接マイクロ波を照射した場合とでは、後者の方が基板の加熱効果が高いという結果が出ている。これは、マイクロ波を直接ウェハ１１１に照射した場合は、マイクロ波が直接照射される範囲がウェハ１１１の一部であるため、直接照射される部分のエネルギ密度が、反射波が支配的な場合に比べ高い。したがって、マイクロ波が直接照射される部分が、局所的に高温になりやすいと考えられる。
しかし、ウェハ１１１に直接マイクロ波を照射する場合、ウェハ１１１の面積に比べ、導波口２２の大きさは小さく、またマイクロ波は導波口２２から発射された後あまり広がらないため、ウェハ１１１の表面に照射されるマイクロ波のエネルギを均一にすることは容易でない。
また、ウェハ１１１にマイクロ波を直接照射するといっても、その全てのエネルギがウェハ１１１に吸収されるわけではなく、一部がウェハ表面で反射したり、一部がウェハを透過したりする。これが反射波となり処理室１１０内に定在波が発生する。処理室１１０内で定在波が発生すると、ウェハ面内においてよく加熱される部分と、あまり加熱されない部分が生じる。これがウェハ１１１の加熱ムラとなり、加熱度合いのウェハ面内均一性を悪くする一因となる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、導波口２２を処理室１１０の上壁に設け、導波口２２と基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１波長よりも短い距離としている。本例では、使用するマイクロ波の周波数を５．８ＧＨｚとし、そのマイクロ波の波長５１．７ｍｍよりも短い距離としている。導波口２２から１波長よりも短い距離の範囲では、導波口２２から発射された直接波が支配的であると考えられる。ここで、支配的とは、直接波の密度が反射波の密度よりも高い状態を言う。上記のようにすると、ウェハ１１１に照射されるマイクロ波は、導波口２２から直接発射された直接波が支配的となり、処理室１１０内の定在波の影響を相対的に小さくすることができ、導波口２２の近辺のウェハ１１１を急速加熱できる。更には、導波口２２に対向する領域以外のウェハ１１１の領域については、その領域に加熱による熱履歴が蓄積されないようにすることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態においては、導波口２２と基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１／４波長（λ／４）の奇数倍の距離としている。具体的には、使用するマイクロ波の周波数を５．８ＧＨｚとし、そのマイクロ波の波長５１．７ｍｍの１／４の距離である１２．９ｍｍとしている。このような構成とすることで、導波口２２から照射されるマイクロ波のピーク位置（波形の腹の位置）にウェハ１１１を位置させることができるので、ウェハ１１１の加熱効率が良い。
【００４０】
しかし、このように、「導波口２２と基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１波長よりも短い距離とする」、あるいは、「供給されるマイクロ波の１／４波長の奇数倍の距離とする」だけでは、導波口２２の付近のウェハ１１１の一部だけが加熱されることになり、ウェハ面内均一性は悪くなる。
そこで、本実施形態においては、導波口２２の中心位置は、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の中心位置から偏心して固定され、導波口２２が基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面の一部に対向している。本例では、ウェハ１１１の直径は３００ｍｍ、導波口２２の中心位置とウェハ１１１の中心位置までの距離を９０ｍｍとしている。このように、導波口２２をウェハ１１１の中心位置から偏心させ、さらに回転駆動部３２により、基板支持台１２の回転軸３１を中心にして、水平方向にウェハ１１１を回転させることで、ウェハ面を導波口２２が走査するようにする。
言い換えると、回転駆動部３２により、導波口２２に対する基板支持部の水平方向における相対的な位置を変動させる。つまり、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面の一部に対して導波口２２が間欠的に対向するように、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１に対する導波口２２の水平方向における相対的な位置を変動させる。
【００４１】
このように、導波口２２をウェハ１１１の中心位置から偏心させて回転させることにより、ウェハ１１１をより均一に加熱することができ、さらに、ウェハ１１１内の目的とする領域を集中的に急速加熱することができ、それ以外の領域は、熱履歴を少なくすることができる。その理由は次のとおりである。ウェハ１１１のなかで、マイクロ波を供給する導波口２２の直下の領域が最もマイクロ波エネルギーが高いのでよく加熱される。それ以外の領域は、マイクロ波エネルギーが比較的弱く加熱されにくい。従って回転しているウェハ１１１のあるポイントに注目すると、導波口２２の直下にあるときだけ急激に加熱され、そこから外れたら加熱されにくくなる。更には、導波口の直下以外の部分では、後述するように基板支持台によって冷却される。即ち、冷却効率が加熱効率より高い状態となる。結果的にそのポイントの加熱による熱履歴は少なくなる。
【００４２】
また、上述したように、基板支持ピン１３を、石英のような低伝熱性材質とすることで、ウェハ１１１の熱が基板支持ピン１３を介して、基板支持台１２へ逃げることを抑制できる。ここで、低伝熱性とは、少なくとも基板支持台１２よりも伝熱性が低いことをいう。これにより、ウェハ１１１を均一に加熱することが可能となる。仮に、基板支持ピン１３を金属のような伝熱性の高い材質とした場合は、ウェハ１１１から基板支持ピン１３への熱伝導による熱逃げがより大きくなり、その結果、ウェハ１１１面内に温度の低い箇所が局所的に現われてしまうので、ウェハ１１１面内を均一に加熱することが難しくなる。
【００４３】
次に、基板支持台と基板との距離について説明する。
基板支持台１２は金属製つまり導電性であるため、基板支持台１２においてはマイクロ波の電位がゼロとなる。したがって、仮にウェハ１１１を基板支持台１２に直接置いた場合、マイクロ波の電界強度が弱い状態となる。そこで、本実施形態では、基板支持台１２の表面（基板載置面）からマイクロ波の１／４波長（λ／４）の位置、もしくはλ／４の奇数倍の位置にウェハ１１１を載置するようにする。λ／４の奇数倍の位置では電界が強いため、ウェハ１１１を効率よくマイクロ波で加熱することができる。
具体的には、本実施形態では、たとえば５．８ＧＨｚに固定したマイクロ波を使用し、マイクロ波の波長が５１．７ｍｍであるので、基板支持台１２の表面からウェハ１１１までの高さを１２．９ｍｍとなるよう設定している。つまり、基板加熱処理時における基板支持ピン１３の上端と基板支持台１２の対向面との間の距離が、供給されるマイクロ波の１／４波長の距離となるよう設定している。
【００４４】
このような構成とすることで、マイクロ波のピーク位置（波形の腹の位置）にウェハ１１１を位置させることができるので、ウェハ１１１の加熱効率が良い。加熱効率が良いと、ウェハ１１１の誘電体膜からの熱伝導により他の膜も加熱されてしまうことが考えられるが、ウェハ１１１のサイズと等しいか若しくはそれより大きい面積を有し、冷却部を内蔵する金属製の基板支持台１２をウェハ１１１の裏面に対向する位置に置くことで、ウェハ１１１裏面の全面から熱を奪うことができる。その結果、ウェハ１１１を均一に冷却することができ、ウェハ１１１上の誘電体膜以外の膜の加熱を抑制することができる。
【００４５】
マイクロ波の周波数が時間とともに変化（可変）する形態も可能である。その場合、基板支持台１２の表面からウェハ１１１までの高さは、変化する周波数帯の代表周波数の波長から求めれば良い。たとえば５．８ＧＨｚ〜７．０ＧＨｚまで変化する場合、代表周波数を変化する周波数帯のセンタ周波数とし、代表周波数６．４ＧＨｚの波長４６ｍｍより、基板支持台１２の表面からウェハ１１１までの高さを１１．５ｍｍとすればよい。
更には、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切り替えて供給し、処理するようにしてもよい。
【００４６】
（基板冷却機構）
図４に示すように、本実施形態では、基板支持台１２内には、ウェハ１１１を冷却するための冷媒を流す冷媒流路３７が設けられており、基板支持台１２は基板冷却台として機能する。冷媒として例えば水が使用されるが、この冷媒は冷却チラーなど他の冷媒を用いても良い。冷媒流路３７は、処理室１１０の外部において、冷媒流路３７へ冷媒を供給する冷媒供給管３６と、冷媒流路３７から冷媒を排出する冷媒排出管３８に接続される。冷媒供給管３６には、下流から順に、冷媒供給管３６を開閉する開閉バルブ３３、冷媒流量を制御する流量制御装置３４、冷媒源３５が設けられている。開閉バルブ３３と流量制御装置３４は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により制御される。
【００４７】
（基板支持台と基板支持台支持機構の詳細）
続いて、図７および図８を用いて、基板支持台１２及びその周辺の構造について詳しく説明する。図７は、本実施形態に係る基板支持台と基板支持台支持機構を、側面から見た断面図である。図８は、図７の部分拡大図である
図７に示すように、基板支持台１２には、冷媒流路３７が設けられている。冷媒流路３７は、基板支持台１２全体に張り巡らされており、基板を均一に冷却することができる。冷媒としては、例えば、ガルデン（登録商標）ＨＴ２００が使用される。
【００４８】
回転軸３１を構成するシャフト４０２は、基板支持台１２を支持する支持部である。シャフト４０２は、冷媒（冷却材）流路を内包しており、この冷媒流路は、基板支持台１２の冷媒流路３７に供給する冷媒を流し、冷媒流路３７から排出される冷媒を流す。シャフト４０２の材質は、アルミニウムである。シャフト４０２の水平断面は、円形である。シャフト４０２に内包される冷媒流路として、冷媒を冷媒供給排出部４１７から冷媒流路３７へ供給する第１の冷媒供給路４０８、及び冷媒流路３７から排出される冷媒を流す第１の冷媒排出路４０９が配設されている。第１の冷媒供給路４０８、第２の冷媒排出路４０９は、図７に示すように、シャフト４０２内部に、互いに平行かつ離間するように設けられている。
【００４９】
３２は、シャフト４０２を水平回転させる回転駆動部であり、ＳＵＳ製（ステンレススチール）である。シャフト４０２の側面は、中空シャフト４２３で覆われている。中空シャフト４２３は、シャフト４０２を挟持し、シャフト４０２とともに水平回転するもので、回転時の摩擦等からシャフト４０２を保護するものである。中空シャフト４２３の材質は、ＳＵＳである。シャフト４０２と中空シャフト４２３の間には、Ｏリング４０５が設けられる。Ｏリング４０５によって、シャフト４０２のふらつきが防止されると共に、処理室１１０内からのガス漏れが防止される。回転駆動部３２には、中空シャフト４２３と接する側に、真空シールとしての磁性流体シール４２０、ベアリング４２１、モータ４２２が備えられている。モータ４２２の回転運動が、中空シャフト４２３に伝えられ、シャフト４０２が水平回転する。
【００５０】
回転駆動部３２のケーシングに設けられたフランジ３２ａは、処理容器１８の底部と固定されている。Ｏリング４０７は、処理室１１０内からガスが漏れることを防止するものである。
【００５１】
図８に示すように、シャフト４０２の下部先端は、シャフト受け部４１１に差し込まれる。シャフト受け部４１１の上側には、固定リング４１６が設けられ、固定リング４１６の上側には、押さえリング４１０が設けられている。シャフト受け部４１１、固定リング４１６、押さえリング４１０は、シャフト４０２と冷媒供給排出部４１７とを接続する接続部を構成し、シャフト４０２とともに水平回転する。
【００５２】
図８に示すように、シャフト受け部４１１の下側には、冷媒供給排出部４１７が設けられている。冷媒供給排出部４１７は、シャフト４０２が水平回転するときに、水平回転せず静止状態を保つ。
冷媒供給排出部４１７は、ＳＵＳ製である。冷媒供給排出部４１７は、そのケーシング内部にローターが組み込まれており、接続部を介してシャフト４０２へ、冷媒を漏洩することなく供給し、また、接続部を介してシャフト４０２から、冷媒を漏洩することなく排出する。冷媒供給排出部４１７には、第２の冷媒供給路４１８と第２の冷媒排出路４１９とが設けられている。第２の冷媒排出路４１９は、第２の冷媒供給路４１８を取り囲むように、第２の冷媒供給路４１８と同心円上に配置されている。つまり、第２の冷媒供給路４１８は内軸であり、第２の冷媒排出路４１９は内軸を囲むように設けた外軸である。このように、第２の冷媒供給路４１８と第２の冷媒排出路４１９は、２重の軸を構成している。シャフト受け部４１１は、この２重の軸を中心に水平回転するので、回転中においても、内軸から冷媒を供給し、外軸から冷媒を排出することが可能となる。
【００５３】
図８に示すように、シャフト４０２の先端４０２ａをＯリング４１２に当接することにより、冷媒の漏れが防止される。シャフト４０２の第１の冷媒供給路４０８と、冷媒供給排出部４１７の第２の冷媒供給路４１８とが、２重の管が重なるように接続され、シャフト４０２の第１の冷媒排出路４０９と、冷媒供給排出部４１７の第２の冷媒排出路４１９とが、２重の管が重なるように接続される。
【００５４】
シャフト４０２の第１の冷媒供給路４０８と第１の冷媒排出路４０９は、互いに平行かつ離間するように配置されている。一方、冷媒供給排出部４１７においては、第２の冷媒排出路４１９は、第２の冷媒供給路４１８を取り囲むように、第２の冷媒供給路４１８と同心円上に配置されている。このように、シャフト４０２内の冷媒流路を２重軸構造とせず、互いに平行かつ離間する構造とすることにより、シャフト４０２の製作が容易となる。
【００５５】
図８に示すように、シャフト受け部４１１の上面には、固定リング４１６が設けられる。固定リング４１６は、上下方向に厚みがあるリング状（ドーナツ状）であり、略左右対称となるよう、上下方向に沿って２分割される構造である。２分割された固定リング４１６が、側面方向から、シャフト４０２の先端部側面にはめ込まれる。固定リング４１６には、凸部であるフランジ４１６ａが設けられている。フランジ４１６ａがシャフト４０２の先端部側面のくぼみに勘合した状態で、２分割された固定リング４１６を、水平方向のボルト（図示なし）により結合し固定することで、シャフト４０２に固定リング４１６が固定される。また、シャフト受け部４１１は、固定リング４１６に、ボルト等（図示なし）により固定される。このような構造とすることで、シャフト受け部４１１は、シャフト４０２と共に回転する。
【００５６】
（基板処理動作）
次に、基板処理装置１における本実施形態の基板処理動作について説明する。本実施形態の基板処理は、半導体装置を製造する複数工程の中の一工程を構成するものである。この基板処理動作は、制御部４０により制御される。この基板処理は、次に述べるように、基板搬入工程、窒素ガス置換工程、加熱処理工程、基板搬出工程の順に行われる。
【００５７】
（基板搬入工程）
ウェハ１１１を処理室１１０に搬入する基板搬入工程において、まず、ゲートバルブ７２を開き、処理室１１０とフロントエンドモジュール２０とを連通させる。次に、基板支持台１２を基板加熱処理位置よりも下方の基板搬送位置まで降下させ、処理対象のウェハ１１１を、搬送ロボット２０２により、フロントエンドモジュール２０内からウェハ搬送口７１を経て処理室１１０内へ搬入する。処理室１１０内に搬入されたウェハ１１１は、搬送ロボット２０２により基板支持ピン１３の上端に載置され、基板支持ピン１３に支持される。次に、基板支持台１２を基板加熱処理位置へ上昇させる。この基板加熱処理位置において、基板支持台１２の側壁は、処理容器１８の内壁であって溝１７が設けられている部分に対向するようになっている。その後、搬送ロボット２０２が処理室１１０内からフロントエンドモジュール２０内へ戻ると、ゲートバルブ７２が閉じられる。
【００５８】
（窒素ガス置換工程）
次に、後述の加熱処理工程でウェハ１１１に悪影響を及ぼさないよう、処理室１１０内を不活性ガス雰囲気に置換する。本例では、不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いる。ガス排出管６２から、真空ポンプ６４により処理室１１０内のガス（雰囲気）を排出するとともに、ガス供給管５２から、Ｎ２ガスを処理室１１０内に導入する。このとき、圧力調整バルブ６３により処理室１１０内の圧力を所定の値、本実施形態では大気圧に調整する。
【００５９】
（加熱処理工程）
次に、回転駆動部３２によりウェハ１１１を回転させ、所定の回転数に達し、ウェハ１１１の回転数が一定の状態になった後、マイクロ波発生部２３で発生させたマイクロ波を、導波口２２から処理室１１０内に導入し、ウェハ１１１の表面に所定時間照射する。仮に、ウェハ１１１の回転前、あるいはウェハ１１１が所定の回転数に達する前に、マイクロ波を導入すると、ウェハ１１１の場所によりマイクロ波照射強度のバラツキが生じるので、ウェハ１１１を均一に加熱するうえで好ましくない。このように、ウェハ１１１を回転させることで、ウェハ１１１をより均一に加熱することができる。
また、本実施形態では、マイクロ波通過を抑制する溝１７を、基板支持台１２の側壁と対向する位置にある処理容器１８の内壁に設けているので、基板支持台１２の上方の処理空間１２０に供給されたマイクロ波が、処理空間１２０から、基板支持台１２の下方の非処理空間１３０へ漏洩し通過することが抑制される。
【００６０】
ポリイミド膜等の誘電体に対するマイクロ波による加熱の特徴は、誘電率εと誘電正接tanδによる誘電加熱で、この物性値が異なる物質を同時に加熱すると、加熱されやすい物質、すなわち、誘電率とtanδの積が大きい方の物質を選択的に加熱できる。
このように、誘電率とtanδの積が大きい物質は急速に加熱され、それ以外の物質は加熱されるのに比較的時間がかかることを利用し、ハイパワーのマイクロ波を照射することにより、誘電体に対し所望の加熱をするためのマイクロ波の照射時間を短くすることができるので、それ以外の物質が加熱される前にマイクロ波の照射を終えることにより、誘電率とtanδの積が大きい物質を選択的に加熱することができる。こうして、ウェハの材料であるシリコンよりも誘電率とtanδの積が大きいポリイミド膜を、選択的に加熱することができる。
【００６１】
そこで、本実施形態では、ポリイミド膜の形成されたウェハ表面側にエネルギの強い直接波を照射し、ポリイミド膜の誘電体とウェハとの加熱差をより大きくするようにした。また、ウェハ１１１の温度上昇を抑えるためにウェハ１１１を回転させることとした。これは、ウェハ面からみると、導波口２２付近に滞在する時間帯は、マイクロ波によって急速に加熱されるが、導波口２２付近から離れると、加熱されにくくウェハ温度は下がるためである。このようにすることで、ウェハ全体の温度上昇を抑えることができる。さらに好ましくは、マイクロ波を照射中に、ウェハ１１１を冷却することで、ウェハ１１１の温度上昇を抑制するのがよい。ウェハ１１１を冷却するには、例えば、処理室１１０内を通過するＮ２ガス量を増加させる、あるいは、基板支持台１２内の冷媒流路３７に冷媒を循環させるようにすればよい。
【００６２】
また、加熱処理工程において、制御部４０はバルブ５３を開いて、処理室１１０内にガス供給管５２からＮ２ガスを導入するとともに、圧力調整バルブ６３により処理室１１０内の圧力を所定の値、本実施形態では大気圧に調整しつつ、ガス排出管６２から処理室１１０内のＮ２ガスを排出する。このようにして、加熱処理工程において、処理室１１０内を所定の圧力値に維持する。本例では、周波数５．８ＧＨｚのマイクロ波をパワー１６００Ｗ、処理室１１０内の圧力を大気圧として５分間、加熱処理を行った。このとき、処理室１１０内に導入する不活性ガス（例えばＮ２ガス）の流量を制御することで、ウェハ１１１の冷却を制御することもできる。
積極的にＮ２ガスの冷却効果を使う場合は、ガス供給管５２を基板支持台１２に設け、ウェハ１１１と基板支持台１２の間にガスを流すことにより、ガスによる冷却効果向上を図ることもできる。このガスの流量を制御することにより、ウェハ１１１の温度制御を行うこともできる。
また本実施例ではＮ２ガスを使用しているが、プロセス的、安全性に問題がなければ、熱伝達率の高い他のガス、たとえば希釈ＨｅガスなどをＮ２ガスに追加し、基板冷却効果を向上することもできる。
【００６３】
以上のようにして、所定時間、マイクロ波を導入して基板加熱処理を行った後、マイクロ波の導入を停止する。マイクロ波の導入を停止した後、ウェハ１１１の回転を停止する。仮に、マイクロ波の導入を停止する前に、ウェハ１１１の回転を停止すると、ウェハ１１１内の領域によりマイクロ波照射強度のバラツキが生じるので、ウェハ１１１を均一に加熱するうえで好ましくない。
【００６４】
（基板搬出工程）
加熱処理工程が終了すると、基板支持台１２を基板加熱処理位置から基板搬送位置まで降下させ、上述した基板搬入工程に示した手順とは逆の手順により、加熱処理したウェハ１１１を処理室１１０から搬出し、フロントエンドモジュール２０内へ搬出する。
【００６５】
上述の実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（５）の効果を奏することができる。
（１）基板加熱処理時における基板支持台の位置の下方にウェハ搬送口を設け、基板支持台の上方をマイクロ波が供給される処理空間とし、基板支持台の下方をマイクロ波が供給されない非処理空間としたので、ウェハ搬送口に配置されたＯリングの焼損を抑制することができる。また、Ｏリングをマイクロ波加熱することによるパーティクルの発生を抑制することができる。また、非処理空間にマイクロ波が漏洩せず、ロスがないので、処理空間内の基板を効率よく加熱することができる。
（２）上記の（１）の構成により、基板支持台の下部に設けられる基板支持台支持機構に配置されたＯリングの焼損を抑制することができる。また、該Ｏリングをマイクロ波加熱することによるパーティクルの発生を抑制することができる。
（３）導電性の基板支持台の側壁に対向する導電性の処理容器の内壁に、マイクロ波通過抑制用の溝を設けたので、基板支持台の側壁と処理容器の内壁との間に導電性Ｏリングを用いる場合に比べ、該導電性Ｏリングの焼損や該導電性Ｏリングに起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
（４）マイクロ波通過抑制用の溝内を誘電体で満たしたので、溝内を誘電体で満たさない場合に比べ、溝の深さを浅くでき、基板処理装置を小型化できる。また、パーティクルが溝内に侵入し堆積することを防止できる。
（５）マイクロ波通過抑制用の溝を屈曲するように形成したので、溝を直線状に形成した場合に比べ、処理容器の厚さを薄くでき、基板処理装置を小型化できる。
【００６６】
なお、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。
また、上述の実施形態において、マイクロ波通過抑制用の溝を処理容器の内壁に設けたが、基板支持台の側壁に設けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、基板を直接支持する部材として基板支持ピンを用いたが、ピン以外の部材により基板を支持してもよい。
また、上述の実施形態では、ポリイミド膜の加熱について説明したが、本発明はＺｒＯ２膜等のＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）の加熱にも適用できる。
また、上述の実施形態では、ウェハ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。
【００６７】
本明細書には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、
第１の発明は、
基板を処理する処理室を形成し、導電性の壁で構成される処理容器と、
前記処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面と反対側の空間である非処理空間を形成する前記処理容器の壁に設けられ、基板を前記処理室内外へ搬送する基板搬送口と、
前記基板支持台の側壁、又は該側壁に対向する前記処理容器の内壁に設けられ、前記処理空間へ供給されたマイクロ波が前記非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝と、
を備える基板処理装置。
【００６８】
第２の発明は、
第１の発明の基板処理装置であって、
前記マイクロ波通過抑制用の溝内には、誘電体が埋め込まれている基板処理装置。
【００６９】
第３の発明は、
第１の発明又は第２の発明の基板処理装置であって、
前記溝の深さが、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波の前記溝内における波長の略１／４である基板処理装置。
【００７０】
第４の発明は、
第２の発明又は第３の発明の基板処理装置であって、
前記誘電体の材質が石英である基板処理装置。
【００７１】
第５の発明は、
第２の発明又は第３の発明の基板処理装置であって、
前記誘電体の材質がアルミナである基板処理装置。
【符号の説明】
【００７２】
１…基板処理装置、１０…プロセスモジュール（ＰＭ）、１２…基板支持台、１３…基板支持ピン、１６…隙間、１７…溝、１８…処理容器、１９…漏洩マイクロ波、２０…フンロトエンドモジュール（ＥＦＥＭ）、２１…導波路、２２…導波口、２３…マイクロ波発生部、３０…ロードポート（ＬＰ）、３１…回転軸、３２…回転駆動部、３３…開閉バルブ、３４…流量制御装置、３５…冷媒源、３６…冷媒供給管、３７…冷媒流路、３８…冷媒排出管、４０…制御部、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、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、７４…Ｏリング、１００…ゲートバルブ（ＧＶ）、１１０…処理室、１１１…ウェハ、１２０…処理空間、１３０…排気空間（非処理空間）、２００…基板載置部、２０１…ファン、２０２…搬送ロボット、２０３…台、２０４…エアーフロー、２０５…ロボット支持台、２０６…排気管、２０７…ガス排出用バルブ、２０８…ポンプ、３００…シャッタ、３０１…ポッド、４０２…シャフト、４０５…Ｏリング、４０７…Ｏリング、４０８…第１の冷媒供給路、４０９…第１の冷媒排出路、４１０…押さえリング、４１１…シャフト受け部、４１２…Ｏリング、４１６…固定リング、４１７…冷媒供給／排出部、４１８…第２の冷媒供給路、４１９…第２の冷媒排出路、４２０…真空シール、４２１…ベアリング、４２２…モータ、４２３…中空シャフト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にＩＣ（Integrated Circuit）等の半導体装置を製造する基板処理技術に係り、特に、マイクロ波を用いて、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）等の基板を加熱処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の１つにＷＬＰ（Wafer Level Package）技術がある。これは、ウェハ状態でパッケージ最終工程まで処理して完成させるもので、ＩＣが作製されたウェハ上に半導体パッケージとして必要な再配線、封止樹脂、はんだバンプを形成して個片化し、ＩＣのチップと同程度の大きさまで小型化することができる。
通常のＬＳＩの製造では、前工程の終了後、ウェハを研磨して薄くするバック・グラインド、ウェハを個片又はチップに切断するダイシング、チップをパッド上に装着するマウント、接着、モールド、仕上げプロセス、テストといった後工程に進む。
一方、ＷＬＰの一種であるＳｉＰ（System in Package）の製造においては、前工程と後工程の間に新たな中間工程が入る、すなわち、前工程のウェハを受取ってからバック・グラインドするまでの間に、チップの配線上部に加工を施す再配線等の工程が入る。さらに、ポリイミド等で層間絶縁膜を形成してＣｕ配線を形成し、その先端にはんだボールを搭載する。
この中間工程の後、ウェハの研磨等を行うので、中間工程においてはウェハの厚さや反り等にも注意が必要であり、加熱処理する際の温度には注意が必要である。
上記ポリイミドで層間絶縁膜を形成する際は、ポリイミドを加熱し硬化させるが、従来の抵抗加熱型ヒータによる加熱硬化処理では、ウェハ自体が高温になるため、ウェハの反りを抑制することが容易ではない。したがって、ウェハを低温に抑えつつポリイミドの加熱硬化処理を行える技術が望まれている。
【０００３】
下記の特許文献１には、基板を基板搬送口から処理室内へ搬入して基板支持台上に載置し、基板搬送口をゲートバルブで閉じた後、処理室内にマイクロ波を供給して、基板を加熱処理する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
上記の特許文献１の技術では、加熱処理時に処理室内をゲートバルブで密閉するが、マイクロ波の漏洩防止のため、処理室を形成する壁とゲートバルブを電気的に導通状態にする必要がある。このため、処理室を形成する壁とゲートバルブ間に導電性のＯリング、例えば金属製のコンパウンドを混入させたＯリングを装着する。しかしながら、コンパウンドの混入量が少ないと、マイクロ波加熱によりＯリングが焼損し、コンパウンドの混入量が多いと、ゲートバルブ開閉時等においてパーティクル発生の原因となる。このように、Ｏリング焼損とパーティクル発生はトレードオフの関係にあり、コンパウンドの材質と混入量を適切に調整することは、容易ではない。
本発明の目的は、上述した課題を解決し、基板温度の過度の上昇を抑え、加熱対象のポリイミド膜等を含む基板を加熱処理することができ、さらに、Ｏリング焼損やパーティクル発生を抑制することのできる基板処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、基板支持台の側壁又は該側壁に対向する処理室壁に設けたマイクロ波通過抑制用溝により、処理室内をマイクロ波が照射される処理空間とマイクロ波の侵入が抑制される非処理空間に分離し、基板搬送口を非処理空間内に設ける。その状態で、マイクロ波を用いて基板支持台上の基板を加熱することにより、基板に対する過度の加熱を抑制しつつ、ポリイミド膜等の加熱対象を加熱するものである。本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。
基板を処理する処理室を形成し、導電性の壁で構成される処理容器と、
前記処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面と反対側の空間である非処理空間を形成する前記処理容器の壁に設けられ、基板を前記処理室内外へ搬送する基板搬送口と、
前記基板支持台の側壁、又は該側壁に対向する前記処理容器の内壁に設けられ、前記処理空間へ供給されたマイクロ波が前記非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝と、
を備える基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように基板処理装置を構成すると、処理空間から非処理空間へのマイクロ波の漏洩を抑制し、基板温度の過度の上昇を抑えつつ、加熱対象を含む基板を効率よく加熱処理することができる。また、基板を加熱する際に、マイクロ波による基板搬送口のＯリングの焼損やパーティクルの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置における基板搬送フローの説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置のプロセスモジュールの説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマイクロ波通過抑制部の説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係るマイクロ波通過抑制部の等価回路の説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板支持台と基板支持台支持機構を、側面から見た断面図である。
【図８】図７の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１、図２を用いて、本発明の実施形態に係る基板処理装置１を説明する。図１は、基板処理装置１を上面から見たときの構成を示す概略平面図である。図２は、基板処理装置を側面から見たときの構成を示す概略側面図である。
本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、半導体を製造するために予め定められた所定の処理を実行する半導体製造装置として構成されている。以下、本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、マイクロ波を利用して基板であるウェハを加熱する装置として説明する。
【００１０】
本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、少なくとも、基板としてのウェハに所定の処理を施す処理室を含むプロセスモジュール（ＰＭ；Process Module）１０と、ウェハが搬送される搬送室を含むフロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ；Equipment Front End Module）２０と、ウェハが収納されて運搬される基板収容器（例えば、ＦＯＵＰ（Front−Opening Unifiled Pod）。以下「ポッド」と記載）を装置外部の搬送装置と受渡しする容器載置台としてのロードポート（ＬＰ；Load Port）３０とによって構成される。
プロセスモジュール１０及びロードポート３０は、少なくとも１つずつ設けられる。図１では、プロセスモジュール１０及びロードポート３０が３つずつ設けられているが、この構成は一例であって、本発明の構成はこの構成に限定されない。
また、制御手段としての制御部４０は、所定のプログラムファイルを実行することにより、後述する基板搬送手段としての搬送ロボット２０２を制御し、プロセスモジュール１０、フロントエンドモジュール２０及びロードポート３０間においてウェハを搬送する。
また、制御部４０は、所定のプログラムファイルを実行することにより、プロセスモジュール１０を構成する各種機構を制御し、プロセスモジュール１０内においてウェハを処理する。
【００１１】
（プロセスモジュール１０）
プロセスモジュール１０は、加熱処理（アニール）や、膜質改善のための改質処理などの処理をウェハに実施する。プロセスモジュール１０の詳細については後述する。
プロセスモジュール１０は、ゲートバルブ（ＧＶ；Gate Valve）１００を介して、フロントエンドモジュール２０と連通可能となっている。
【００１２】
（フロントエンドモジュール２０）
フロントエンドモジュール２０は、プロセスモジュール１０で処理されたウェハが載置される基板載置部２００、搬送ロボット２０２、ファン２０１等を備える。
基板載置部２００は、フロントエンドモジュール２０を構成する空間の一角に設けられ、台２０３上に備えられる。台２０３は、搬送ロボット２００を支えるロボット支持台２０５と重ならない位置に備えられており、ゲートバルブ１００やシャッタ３００を塞がないような位置としている。
【００１３】
フロントエンドモジュール２０の天井には、ファン２０１が備えられている。ファン２０１は、天井から基板載置部２００、搬送ロボット２０２やフロントエンドモジュール２０の底に向けて除埃された大気を供給する。これによってエアーフロー２０４を形成する。
フロントエンドモジュール２０の底部には、ファン２０１によって供給された大気を排気する排気管２０６が備えられている。排気管２０６には、ガス流れの上流からガス排出用バルブ２０７及びポンプ２０８が備えられ、フロントエンドモジュール２０内の雰囲気の排気を制御している。
エアーフロー２０４を形成することで、フロントエンドモジュール２０内を常に清浄な大気状態とすると共に、排気管２０６から排気することで、フロントエンドモジュール２０内の埃等が巻き上がらないようにしている。
【００１４】
なお、フロントエンドモジュール２０の排気部は、上述したように、排気管２０６、排出用バルブ２０７、ポンプ２０８を設けて積極的に雰囲気を排気する構成だけでなく、次のように構成してもよい。
即ち、フロントエンドモジュール２０の底部に開口面積が調整可能な構造のスリットを設ける。このような構成の場合、外部からのパーティクル侵入を抑制するため、内部が外部より若干加圧状態となるよう調整する。ファン２０１から供給されるエアーフロー２０４によって、雰囲気は底部のスリットから外部へ排出される。
このような構成とすることで、より安価に装置を提供することが可能となる。
【００１５】
搬送ロボット２０２は、前述したように、ロボット支持台２０５に支持されている。
また、搬送ロボット２０２は、プロセスモジュール１０と、ロードポート３０に搭載されたポッド３０１と、基板載置部２００との間でウェハを移載するため、アーム及びその支持軸が水平回転するよう構成される。
更には、各ゲートバルブ１００（１）〜１００（３）の近傍、シャッタ３００（１）〜３００（３）の近傍、基板支持部２００の近傍に移動するため、プロセスモジュール１０の配列方向と平行に、ロボット支持台２０５上で水平方向のスライド移動が可能となるよう構成される。
以上の構成により、搬送ロボット２０２は、プロセスモジュール１０と、ロードポート３０に搭載されたポッド３０１と、基板載置部２００との３者の間でウェハを搬送することができる。
また、搬送ロボット２０２は、ウェハを保持する基板保持部としてのアームを上下に１つずつ備える。搬送ロボット２０２は、例えば、上アームの先に未処理ウェハを載せ、各プロセスモジュール１０に対して搬入するとともに、下アームの先にプロセスモジュール１０内の処理済みウェハを載せ、各プロセスモジュール１０から搬出すること（ウェハを入れ替えて搬送すること）ができるよう構成されている。
【００１６】
基板載置部２００は、プロセスモジュール１０で加熱処理された処理済みのウェハを支持するものである。載置されたウェハにはエアーフロー２０４が供給され、加熱処理されたウェハを冷却する。
【００１７】
なお、図１と図２では、プロセスモジュール１０の数と基板載置部２００のウェハ収容数は同じ数（３つ）だけ設けられているが、本発明はこのような構成に限らず、プロセスモジュール１０の個数は、ウェハが搬送される時間に応じて適宜変更され得る。また、フロントエンドモジュール２０は、シャッタ３００を介して、ロードポート３０と連通可能となっている。
【００１８】
（ロードポート３０）
ロードポート３０は、基板収容器としてのポッド３０１が載置される載置台であり、複数設けられている。図１に示すように、ロードポート３０は、プロセスモジュール１０と同じ数だけ設けられているが、ロードポート３０をいくつ設けるかは、後述するウェハ搬送方式によって異なる。具体的には、１つのポッド３０１から複数のプロセスモジュール１０へウェハを搬送する振分方式によってウェハを搬送する場合には、ロードポート３０は少なくとも１つ設けられればよく、複数のポッド３０１からウェハを搬送する並列方式によってウェハを搬送する場合には、搬送先を記述した搬送レシピなどに応じて所定の数のロードポート３０が設けられる。
【００１９】
（ウェハ搬送方法）
以下、図３を用いて、本発明の実施形態に係る基板処理装置１がウェハを搬送する方法を説明する。図３は、１つのポッド３０１に収納されているウェハ１１１を各プロセスモジュール１０に１枚ずつ搬送する振分方式を説明するための図である。ここでは、ロードポート３０（１）とプロセスモジュール１０（１）〜１０（３）との間でウェハを搬送するものとする。
まず、矢印Ａに示すように、ロードポート３０（１）に載置されたポッド３０１から(１枚目の)ウェハを取り出し、矢印Ｂに示すように、プロセスモジュール１０（１）に搬入する。
次に、矢印Ａに示すように、ロードポート３０（１）に載置されたポッド３０１から次の(２枚目の)ウェハを取り出し、矢印Ｃに示すように、プロセスモジュール１０（２）に搬入する。
さらに、矢印Ａに示すように、ロードポート３０（１）に載置されたポッド３０１から次の(３枚目の)ウェハを取り出し、矢印Ｄに示すように、プロセスモジュール１０（３）に搬入する。
プロセスモジュール１０（１）〜１０（３）において処理されたウェハは、矢印Ｅのように、基板載置部２００へ載置され、エアーフロー２０４により冷却される。冷却されたウェハは順次取り出され、ロードポート３０（１）のポッドに搬送される。
【００２０】
（プロセスモジュール１０の詳細）
続いて、図４を用いて、図１のプロセスモジュール１０について詳しく説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るプロセスモジュール１０の基板加熱処理時における垂直断面図である。プロセスモジュール１０は、処理室１１０に、マイクロ波発生部２３等のマイクロ波供給部、ガス供給管５２等のガス供給部、ガス排出管６２等のガス排出部、冷媒供給管３６等の冷却部などが備えられた構成となっている。
処理室１１０は、誘電体である半導体基板としてのウェハ１１１、例えばシリコンウェハを加熱処理する。処理室１１０内には、導電性の基板支持台１２が設けられ、ウェハ１１１は基板支持台１２上の基板支持ピン１３上に載置される。
処理室１１０を形成する処理容器１８は、処理容器を形成する壁（外殻）が、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１１０の内部と外部とをマイクロ波的に遮蔽する構造となっている。
【００２１】
（マイクロ波供給部）
マイクロ波発生部２３は、例えば、固定周波数マイクロ波を発生する。マイクロ波発生部２３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２３で発生したマイクロ波は、導波路２１を介して、導波口２２から処理室１１０内に照射される。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（不図示）が設けられる。
処理室１１０内に供給されたマイクロ波は、ウェハ１１１の表面に向かって照射される。処理室１１０内のウェハ１１１に当たったマイクロ波は、ウェハ１１１に吸収され、ウェハ１１１はマイクロ波により誘電加熱される。
導波路２１、導波口２２、マイクロ波発生部２３、マッチング機構２６からマイクロ波供給部が構成される。
【００２２】
（基板支持ピンと基板支持台）
処理室１１０内には、ウェハ１１１を支持する基板支持ピン１３が設けられている。基板支持ピン１３は、支持したウェハ１１１の中心と処理室１１０の中心とが垂直方向で略一致するように設けられている。基板支持ピン１３は、例えば石英又はテフロン（登録商標）等からなる複数（本実施形態においては３本）で構成され、その上端でウェハ１１１を支持する。
【００２３】
基板支持ピン１３の下部であってウェハ１１１の下方には、導電性の基板支持台１２が設けられている。基板支持台１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの導体である金属材料により構成されている。基板支持台１２は、ウェハ１１１が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有し、上面から見た形がウェハ１１１の外径よりも大きい円形で、円盤状又は円柱状に形成されている。このように、基板支持台１２は、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の裏面側に設けられ、該ウェハ１１１の裏面と平行で、ウェハ１１１の裏面と対向する対向面である基板載置面を有するものである。
基板支持ピン１３と基板支持台１２から基板支持部が構成される。
【００２４】
基板支持台１２は、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属製の回転軸３１で支えられ、回転軸３１は、回転駆動部３２により、水平方向に回転する。したがって、回転駆動部３２により、回転軸３１、基板支持台１２、基板支持ピン１３、ウェハ１１１を、水平方向に回転することができる。また、回転駆動部３２は、基板支持台昇降部（不図示）により、垂直方向に昇降される。したがって、基板支持台昇降部により、回転駆動部３２、回転軸３１、基板支持台１２、基板支持ピン１３、ウェハ１１１を、垂直方向に昇降することができる。回転駆動部３２と基板支持台昇降部は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により制御される。
【００２５】
（ガス供給部）
処理容器１８の上部であって処理室１１０の上壁には、例えば窒素（Ｎ２）等のガスを導入するガス供給管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バルブ５３が設けられており、このバルブ５３を開閉することで、処理室１１０内にガス供給管５２からガスが導入、又は導入停止される。ガス供給管５２から導入される導入ガスは、ウェハ１１１を冷却したり、パージガスとして処理室１１０内のガスを押し出したりするのに用いられる。
ガス供給源５５とガス供給管５２と流量制御装置５４とバルブ５３から、ガス供給部が構成される。流量制御装置５４とバルブ５３は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により制御される。
【００２６】
（ガス排出部）
図４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１１０の側壁には、処理室１１０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、圧力調整バルブ６３と、排気装置としての真空ポンプ６４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１１０内の圧力が所定の値に調整される。
ガス排出管６２と圧力調整バルブ６３と真空ポンプ６４から、ガス排出部が構成される。圧力調整バルブ６３と真空ポンプ６４は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により圧力調整制御される。
【００２７】
（ウェハ搬送口）
図４に示すように、処理容器１８の下部であって処理室１１０の側壁には、処理室１１０の内外にウェハ１１１を搬送するためのウェハ搬送口７１が設けられている。つまり、基板搬送口であるウェハ搬送口７１は、基板加熱処理時における処理室１１０内の基板支持台１２の位置の下方の処理容器１８の壁に設けられている。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１１０内とフンロトエンドモジュール２０の搬送室内とが連通するように構成されている。
フンロトエンドモジュール２０の搬送室内には、ウェハ１１１を搬送する搬送ロボット２０２が設けられている。搬送ロボット２０２には、ウェハ１１１を搬送する際にウェハ１１１を支持する搬送アームが備えられている。基板支持ピン１３と基板支持台１２を基板搬送位置まで降下させ、ゲートバルブ７２を開くことによって、搬送ロボット２０２により処理室１１０内と搬送室内との間で、ウェハ１１１を搬送することが可能なように構成されている。
【００２８】
（マイクロ波通過抑制部）
また、処理容器１８の側壁であって、基板処理位置における基板支持台１２の側壁と対向する位置には、マイクロ波通過抑制部を構成する溝１７が、処理容器１８の側壁と基板支持台１２の側壁との間の隙間１６に対し、開口するように設けられている。溝１７は、導波口２２から供給されたマイクロ波が、基板支持台１２の下面より下方の空間内に伝わるのを抑制するためのものである。溝１７は、本実施形態では、基板支持台１２を囲むように基板支持台１２の側壁に沿って、水平方向に連続して処理容器１８の壁の内側（内壁）に設けられているが、水平方向に連続して設けず、マイクロ波の伝播を抑制できる範囲で離散的に設けることもできる。溝を離散的かつ周期的に設けることで、マイクロ波の通過を効果的に抑制できる。溝１７の詳細は後述する。
【００２９】
かくして、基板支持台１２が基板加熱処理位置の高さにある図４の状態において、処理室１１０内は、マイクロ波が供給される基板支持台１２の上面（基板載置面）より上方の空間である処理空間１２０と、マイクロ波が供給されない基板支持台１２の下面より下方の空間である排気空間１３０、つまり、基板支持台１２の基板載置面と反対側の空間である非処理空間１３０とに分かれており、処理空間１２０と非処理空間１３０は、処理容器１８の側壁と基板支持台１２の側壁との間の隙間１６を介して繋がっている。
このように、ガス供給部は処理空間１２０にガスを供給し、マイクロ波供給部は処理空間１２０にマイクロ波を供給し、ガス排出部は非処理空間１３０からガスを排出する。また、ウェハ搬送口７１は非処理空間１３０に設けられ、溝１７は、処理空間１２０と非処理空間１３０の間の隙間１６に対して開口している。
したがって、基板加熱処理時において、処理空間１２０に供給されるマイクロ波は、溝１７により、非処理空間１３０に伝播することを抑制される。
【００３０】
マイクロ波が非処理空間１３０に伝播することを抑制することにより、ウェハ搬送口７１を開閉するゲートバルブ７２と処理容器１８の間に設けられているＯリング７４や、基板支持台１２を支える回転駆動部３２等に設けられているＯリングが、マイクロ波により焼損することを抑制することができる。また、これらのＯリングが、マイクロ波により劣化し、劣化したＯリングからパーティクルが発生することを抑制することができる。
また、基板支持台１２より上方の処理空間１２０にマイクロ波を閉じ込めることができるので、処理空間１２０に供給されるマイクロ波をロスすることなく、効率よく基板を加熱処理することができる。
【００３１】
次に、溝１７の詳細について、図５を用いて説明する。
図５は、図４における溝１７付近の拡大図であり、本実施形態に係るマイクロ波通過抑制部の説明図である。図５に示すように、本実施形態に係るマイクロ波通過抑制部は、２つの導体（基板支持台１２と処理容器１８）を、それらの間の間隙１６を極めて小さくするように配置し、２つの導体のいずれかに深さＤ（Ｄ＝ｄ１＋ｄ２）の溝１７を、間隙１６に対して開口するように設けられた構造となっている。
なお、図５の例では、溝１７を途中で下方に９０度屈曲させているが、処理容器１８の厚さが厚いような場合は、溝１７を屈曲させずに直線状に形成することもできる。また、溝１７を上方に屈曲させてもよく、また、屈曲させる角度も９０度以外に適宜選択することができる。また、溝１７を、処理容器１８の壁でなく、基板支持台１２の側壁に形成することも可能である。
【００３２】
図５のマイクロ波通過抑制部は、図６の等価回路で表すことができ、溝１７のインピーダンスＺは、
Ｚ＝ｊＺＣｔａｎ（２πＤ／λ）
で与えられる。ＺＣは特性インピーダンスであり、λはマイクロ波の波長である。したがって、Ｄ＝λ／４、つまり、溝１７の深さを、溝１７内におけるマイクロ波の波長の１／４とすると、Ｚは無限大となり、溝１７の開口端は開放端状態となり、処理空間１２０から伝播してくるマイクロ波を反射することができる。
なお、図５の例では、マイクロ波通過抑制用の溝の深さを、マイクロ波の波長の１／４としたが、実質的にマイクロ波通過を抑制できる範囲の波長、すなわち、実質的にＯリングの焼損やパーティクルの発生を抑制できる範囲の波長であれば、厳密にマイクロ波の波長の１／４とする必要はなく、マイクロ波の波長の略１／４であればよい。また、通過を抑制できるマイクロ波の周波数帯域は、溝の幅により微少に変動するため、溝の深さを、厳密にマイクロ波の波長の１／４とする必要はない。本明細書において、マイクロ波の波長の略１／４とは、実質的にマイクロ波通過を抑制できる範囲の波長をいう。
【００３３】
さらに本実施形態においては、溝１７内を石英やアルミナ等の誘電体で充填するようにしている。充填材料の誘電体の比誘電率をεr、真空中の誘電率をε０、透磁率をμ０とした場合、誘電体中のマイクロ波の伝播速度は、１／（εrε０μ０）１／２となる。つまり、誘電体内では、真空中に比べ、マイクロ波の伝播速度は１／（εr）１／２に低下し、波長も同様の比率で短くなる。
したがって、溝１７内を誘電体で充填することにより、溝１７の深さを浅くすること、すなわち処理容器１８を小型化、延いては基板処理装置１を小型化することができる。例えば、溝１７内を石英で充填すると、石英の比誘電率は概ね４であるので、溝１７内を誘電体で充填しない中空構造の場合に比べて、溝１７の深さを１／２にすることができる。
また、本実施形態では、マイクロ波によってプラズマが生成されることのないような圧力、例えば大気圧で基板処理しており、このような高い圧力においては、溝１７内に入り込んだパーティクルが、基板処理時に処理室１１０内に舞い上がってしまう恐れがある。このパーティクルは、基板処理過程で発生する副生成物を主成分とし、例えば加熱時に基板から発生したガスが処理容器１８の内壁で冷却され、固化してパーティクルとなったものである。しかし、本実施形態では、溝１７内を誘電体で充填しているので、パーティクルが溝１７内に侵入し堆積することを防止できる。
【００３４】
本実施形態では、一例として、溝１７内に石英を埋め込み、マイクロ波の波長λを５１．７ｍｍ（５．８ＧＨｚ）、溝１７の深さを約λ／４であるＤ＝１３ｍｍ（ｄ１＝６ｍｍ、ｄ２＝７ｍｍ）、間隙１６を２ｍｍ、溝１７の開口幅をａ＝２ｍｍとした。なお、別な一例として、マイクロ波の波長λを１２９ｍｍ（２．４５ＧＨｚ）、溝１７の深さを約λ／４であるＤ＝３０ｍｍ（ｄ１＝８ｍｍ、ｄ２＝２２ｍｍ）、間隙１６を２ｍｍ、溝１７の開口幅をａ＝２ｍｍとすることも可能である。
【００３５】
基板処理装置１は、この基板処理装置１の各構成部分の動作を制御する制御部４０を備え、制御部４０は、マイクロ波発生部２３、ゲートバルブ駆動部７３、搬送ロボット２０２、流量制御装置５４、バルブ５３、圧力調整バルブ６３、回転駆動部３２等の各構成部の動作を制御する。
【００３６】
（マイクロ波加熱構造の詳細）
次に、本実施形態に係るマイクロ波加熱構造の詳細について説明する。
処理室１１０内に導入されたマイクロ波は、処理室１１０壁面に対して反射を繰り返す。マイクロ波は処理室１１０内でいろいろな方向へ反射し、処理室１１０内はマイクロ波で満たされる。処理室１１０内のウェハ１１１に当たったマイクロ波はウェハ１１１に吸収され、ウェハ１１１はマイクロ波により誘電加熱される。また、ウェハ１１１の温度は、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。
【００３７】
ウェハ１１１を処理する場合、高いエネルギのマイクロ波を直接ウェハ１１１に当てることで、急速加熱することができる。我々の研究では、反射波が支配的な状態でウェハを処理した場合と、ウェハに直接マイクロ波を照射した場合とでは、後者の方が基板の加熱効果が高いという結果が出ている。これは、マイクロ波を直接ウェハ１１１に照射した場合は、マイクロ波が直接照射される範囲がウェハ１１１の一部であるため、直接照射される部分のエネルギ密度が、反射波が支配的な場合に比べ高い。したがって、マイクロ波が直接照射される部分が、局所的に高温になりやすいと考えられる。
しかし、ウェハ１１１に直接マイクロ波を照射する場合、ウェハ１１１の面積に比べ、導波口２２の大きさは小さく、またマイクロ波は導波口２２から発射された後あまり広がらないため、ウェハ１１１の表面に照射されるマイクロ波のエネルギを均一にすることは容易でない。
また、ウェハ１１１にマイクロ波を直接照射するといっても、その全てのエネルギがウェハ１１１に吸収されるわけではなく、一部がウェハ表面で反射したり、一部がウェハを透過したりする。これが反射波となり処理室１１０内に定在波が発生する。処理室１１０内で定在波が発生すると、ウェハ面内においてよく加熱される部分と、あまり加熱されない部分が生じる。これがウェハ１１１の加熱ムラとなり、加熱度合いのウェハ面内均一性を悪くする一因となる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、導波口２２を処理室１１０の上壁に設け、導波口２２と基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１波長よりも短い距離としている。本例では、使用するマイクロ波の周波数を５．８ＧＨｚとし、そのマイクロ波の波長５１．７ｍｍよりも短い距離としている。導波口２２から１波長よりも短い距離の範囲では、導波口２２から発射された直接波が支配的であると考えられる。ここで、支配的とは、直接波の密度が反射波の密度よりも高い状態を言う。上記のようにすると、ウェハ１１１に照射されるマイクロ波は、導波口２２から直接発射された直接波が支配的となり、処理室１１０内の定在波の影響を相対的に小さくすることができ、導波口２２の近辺のウェハ１１１を急速加熱できる。更には、導波口２２に対向する領域以外のウェハ１１１の領域については、その領域に加熱による熱履歴が蓄積されないようにすることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態においては、導波口２２と基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１／４波長（λ／４）の奇数倍の距離としている。具体的には、使用するマイクロ波の周波数を５．８ＧＨｚとし、そのマイクロ波の波長５１．７ｍｍの１／４の距離である１２．９ｍｍとしている。このような構成とすることで、導波口２２から照射されるマイクロ波のピーク位置（波形の腹の位置）にウェハ１１１を位置させることができるので、ウェハ１１１の加熱効率が良い。
【００４０】
しかし、このように、「導波口２２と基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の１波長よりも短い距離とする」、あるいは、「供給されるマイクロ波の１／４波長の奇数倍の距離とする」だけでは、導波口２２の付近のウェハ１１１の一部だけが加熱されることになり、ウェハ面内均一性は悪くなる。
そこで、本実施形態においては、導波口２２の中心位置は、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の中心位置から偏心して固定され、導波口２２が基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面の一部に対向している。本例では、ウェハ１１１の直径は３００ｍｍ、導波口２２の中心位置とウェハ１１１の中心位置までの距離を９０ｍｍとしている。このように、導波口２２をウェハ１１１の中心位置から偏心させ、さらに回転駆動部３２により、基板支持台１２の回転軸３１を中心にして、水平方向にウェハ１１１を回転させることで、ウェハ面を導波口２２が走査するようにする。
言い換えると、回転駆動部３２により、導波口２２に対する基板支持部の水平方向における相対的な位置を変動させる。つまり、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１の表面の一部に対して導波口２２が間欠的に対向するように、基板支持ピン１３で支持されたウェハ１１１に対する導波口２２の水平方向における相対的な位置を変動させる。
【００４１】
このように、導波口２２をウェハ１１１の中心位置から偏心させて回転させることにより、ウェハ１１１をより均一に加熱することができ、さらに、ウェハ１１１内の目的とする領域を集中的に急速加熱することができ、それ以外の領域は、熱履歴を少なくすることができる。その理由は次のとおりである。ウェハ１１１のなかで、マイクロ波を供給する導波口２２の直下の領域が最もマイクロ波エネルギーが高いのでよく加熱される。それ以外の領域は、マイクロ波エネルギーが比較的弱く加熱されにくい。従って回転しているウェハ１１１のあるポイントに注目すると、導波口２２の直下にあるときだけ急激に加熱され、そこから外れたら加熱されにくくなる。更には、導波口の直下以外の部分では、後述するように基板支持台によって冷却される。即ち、冷却効率が加熱効率より高い状態となる。結果的にそのポイントの加熱による熱履歴は少なくなる。
【００４２】
また、上述したように、基板支持ピン１３を、石英のような低伝熱性材質とすることで、ウェハ１１１の熱が基板支持ピン１３を介して、基板支持台１２へ逃げることを抑制できる。ここで、低伝熱性とは、少なくとも基板支持台１２よりも伝熱性が低いことをいう。これにより、ウェハ１１１を均一に加熱することが可能となる。仮に、基板支持ピン１３を金属のような伝熱性の高い材質とした場合は、ウェハ１１１から基板支持ピン１３への熱伝導による熱逃げがより大きくなり、その結果、ウェハ１１１面内に温度の低い箇所が局所的に現われてしまうので、ウェハ１１１面内を均一に加熱することが難しくなる。
【００４３】
次に、基板支持台と基板との距離について説明する。
基板支持台１２は金属製つまり導電性であるため、基板支持台１２においてはマイクロ波の電位がゼロとなる。したがって、仮にウェハ１１１を基板支持台１２に直接置いた場合、マイクロ波の電界強度が弱い状態となる。そこで、本実施形態では、基板支持台１２の表面（基板載置面）からマイクロ波の１／４波長（λ／４）の位置、もしくはλ／４の奇数倍の位置にウェハ１１１を載置するようにする。λ／４の奇数倍の位置では電界が強いため、ウェハ１１１を効率よくマイクロ波で加熱することができる。
具体的には、本実施形態では、たとえば５．８ＧＨｚに固定したマイクロ波を使用し、マイクロ波の波長が５１．７ｍｍであるので、基板支持台１２の表面からウェハ１１１までの高さを１２．９ｍｍとなるよう設定している。つまり、基板加熱処理時における基板支持ピン１３の上端と基板支持台１２の対向面との間の距離が、供給されるマイクロ波の１／４波長の距離となるよう設定している。
【００４４】
このような構成とすることで、マイクロ波のピーク位置（波形の腹の位置）にウェハ１１１を位置させることができるので、ウェハ１１１の加熱効率が良い。加熱効率が良いと、ウェハ１１１の誘電体膜からの熱伝導により他の膜も加熱されてしまうことが考えられるが、ウェハ１１１のサイズと等しいか若しくはそれより大きい面積を有し、冷却部を内蔵する金属製の基板支持台１２をウェハ１１１の裏面に対向する位置に置くことで、ウェハ１１１裏面の全面から熱を奪うことができる。その結果、ウェハ１１１を均一に冷却することができ、ウェハ１１１上の誘電体膜以外の膜の加熱を抑制することができる。
【００４５】
マイクロ波の周波数が時間とともに変化（可変）する形態も可能である。その場合、基板支持台１２の表面からウェハ１１１までの高さは、変化する周波数帯の代表周波数の波長から求めれば良い。たとえば５．８ＧＨｚ〜７．０ＧＨｚまで変化する場合、代表周波数を変化する周波数帯のセンタ周波数とし、代表周波数６．４ＧＨｚの波長４６ｍｍより、基板支持台１２の表面からウェハ１１１までの高さを１１．５ｍｍとすればよい。
更には、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切り替えて供給し、処理するようにしてもよい。
【００４６】
（基板冷却機構）
図４に示すように、本実施形態では、基板支持台１２内には、ウェハ１１１を冷却するための冷媒を流す冷媒流路３７が設けられており、基板支持台１２は基板冷却台として機能する。冷媒として例えば水が使用されるが、この冷媒は冷却チラーなど他の冷媒を用いても良い。冷媒流路３７は、処理室１１０の外部において、冷媒流路３７へ冷媒を供給する冷媒供給管３６と、冷媒流路３７から冷媒を排出する冷媒排出管３８に接続される。冷媒供給管３６には、下流から順に、冷媒供給管３６を開閉する開閉バルブ３３、冷媒流量を制御する流量制御装置３４、冷媒源３５が設けられている。開閉バルブ３３と流量制御装置３４は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０により制御される。
【００４７】
（基板支持台と基板支持台支持機構の詳細）
続いて、図７および図８を用いて、基板支持台１２及びその周辺の構造について詳しく説明する。図７は、本実施形態に係る基板支持台と基板支持台支持機構を、側面から見た断面図である。図８は、図７の部分拡大図である
図７に示すように、基板支持台１２には、冷媒流路３７が設けられている。冷媒流路３７は、基板支持台１２全体に張り巡らされており、基板を均一に冷却することができる。冷媒としては、例えば、ガルデン（登録商標）ＨＴ２００が使用される。
【００４８】
回転軸３１を構成するシャフト４０２は、基板支持台１２を支持する支持部である。シャフト４０２は、冷媒（冷却材）流路を内包しており、この冷媒流路は、基板支持台１２の冷媒流路３７に供給する冷媒を流し、冷媒流路３７から排出される冷媒を流す。シャフト４０２の材質は、アルミニウムである。シャフト４０２の水平断面は、円形である。シャフト４０２に内包される冷媒流路として、冷媒を冷媒供給排出部４１７から冷媒流路３７へ供給する第１の冷媒供給路４０８、及び冷媒流路３７から排出される冷媒を流す第１の冷媒排出路４０９が配設されている。第１の冷媒供給路４０８、第２の冷媒排出路４０９は、図７に示すように、シャフト４０２内部に、互いに平行かつ離間するように設けられている。
【００４９】
３２は、シャフト４０２を水平回転させる回転駆動部であり、ＳＵＳ製（ステンレススチール）である。シャフト４０２の側面は、中空シャフト４２３で覆われている。中空シャフト４２３は、シャフト４０２を挟持し、シャフト４０２とともに水平回転するもので、回転時の摩擦等からシャフト４０２を保護するものである。中空シャフト４２３の材質は、ＳＵＳである。シャフト４０２と中空シャフト４２３の間には、Ｏリング４０５が設けられる。Ｏリング４０５によって、シャフト４０２のふらつきが防止されると共に、処理室１１０内からのガス漏れが防止される。回転駆動部３２には、中空シャフト４２３と接する側に、真空シールとしての磁性流体シール４２０、ベアリング４２１、モータ４２２が備えられている。モータ４２２の回転運動が、中空シャフト４２３に伝えられ、シャフト４０２が水平回転する。
【００５０】
回転駆動部３２のケーシングに設けられたフランジ３２ａは、処理容器１８の底部と固定されている。Ｏリング４０７は、処理室１１０内からガスが漏れることを防止するものである。
【００５１】
図８に示すように、シャフト４０２の下部先端は、シャフト受け部４１１に差し込まれる。シャフト受け部４１１の上側には、固定リング４１６が設けられ、固定リング４１６の上側には、押さえリング４１０が設けられている。シャフト受け部４１１、固定リング４１６、押さえリング４１０は、シャフト４０２と冷媒供給排出部４１７とを接続する接続部を構成し、シャフト４０２とともに水平回転する。
【００５２】
図８に示すように、シャフト受け部４１１の下側には、冷媒供給排出部４１７が設けられている。冷媒供給排出部４１７は、シャフト４０２が水平回転するときに、水平回転せず静止状態を保つ。
冷媒供給排出部４１７は、ＳＵＳ製である。冷媒供給排出部４１７は、そのケーシング内部にローターが組み込まれており、接続部を介してシャフト４０２へ、冷媒を漏洩することなく供給し、また、接続部を介してシャフト４０２から、冷媒を漏洩することなく排出する。冷媒供給排出部４１７には、第２の冷媒供給路４１８と第２の冷媒排出路４１９とが設けられている。第２の冷媒排出路４１９は、第２の冷媒供給路４１８を取り囲むように、第２の冷媒供給路４１８と同心円上に配置されている。つまり、第２の冷媒供給路４１８は内軸であり、第２の冷媒排出路４１９は内軸を囲むように設けた外軸である。このように、第２の冷媒供給路４１８と第２の冷媒排出路４１９は、２重の軸を構成している。シャフト受け部４１１は、この２重の軸を中心に水平回転するので、回転中においても、内軸から冷媒を供給し、外軸から冷媒を排出することが可能となる。
【００５３】
図８に示すように、シャフト４０２の先端４０２ａをＯリング４１２に当接することにより、冷媒の漏れが防止される。シャフト４０２の第１の冷媒供給路４０８と、冷媒供給排出部４１７の第２の冷媒供給路４１８とが、２重の管が重なるように接続され、シャフト４０２の第１の冷媒排出路４０９と、冷媒供給排出部４１７の第２の冷媒排出路４１９とが、２重の管が重なるように接続される。
【００５４】
シャフト４０２の第１の冷媒供給路４０８と第１の冷媒排出路４０９は、互いに平行かつ離間するように配置されている。一方、冷媒供給排出部４１７においては、第２の冷媒排出路４１９は、第２の冷媒供給路４１８を取り囲むように、第２の冷媒供給路４１８と同心円上に配置されている。このように、シャフト４０２内の冷媒流路を２重軸構造とせず、互いに平行かつ離間する構造とすることにより、シャフト４０２の製作が容易となる。
【００５５】
図８に示すように、シャフト受け部４１１の上面には、固定リング４１６が設けられる。固定リング４１６は、上下方向に厚みがあるリング状（ドーナツ状）であり、略左右対称となるよう、上下方向に沿って２分割される構造である。２分割された固定リング４１６が、側面方向から、シャフト４０２の先端部側面にはめ込まれる。固定リング４１６には、凸部であるフランジ４１６ａが設けられている。フランジ４１６ａがシャフト４０２の先端部側面のくぼみに勘合した状態で、２分割された固定リング４１６を、水平方向のボルト（図示なし）により結合し固定することで、シャフト４０２に固定リング４１６が固定される。また、シャフト受け部４１１は、固定リング４１６に、ボルト等（図示なし）により固定される。このような構造とすることで、シャフト受け部４１１は、シャフト４０２と共に回転する。
【００５６】
（基板処理動作）
次に、基板処理装置１における本実施形態の基板処理動作について説明する。本実施形態の基板処理は、半導体装置を製造する複数工程の中の一工程を構成するものである。この基板処理動作は、制御部４０により制御される。この基板処理は、次に述べるように、基板搬入工程、窒素ガス置換工程、加熱処理工程、基板搬出工程の順に行われる。
【００５７】
（基板搬入工程）
ウェハ１１１を処理室１１０に搬入する基板搬入工程において、まず、ゲートバルブ７２を開き、処理室１１０とフロントエンドモジュール２０とを連通させる。次に、基板支持台１２を基板加熱処理位置よりも下方の基板搬送位置まで降下させ、処理対象のウェハ１１１を、搬送ロボット２０２により、フロントエンドモジュール２０内からウェハ搬送口７１を経て処理室１１０内へ搬入する。処理室１１０内に搬入されたウェハ１１１は、搬送ロボット２０２により基板支持ピン１３の上端に載置され、基板支持ピン１３に支持される。次に、基板支持台１２を基板加熱処理位置へ上昇させる。この基板加熱処理位置において、基板支持台１２の側壁は、処理容器１８の内壁であって溝１７が設けられている部分に対向するようになっている。その後、搬送ロボット２０２が処理室１１０内からフロントエンドモジュール２０内へ戻ると、ゲートバルブ７２が閉じられる。
【００５８】
（窒素ガス置換工程）
次に、後述の加熱処理工程でウェハ１１１に悪影響を及ぼさないよう、処理室１１０内を不活性ガス雰囲気に置換する。本例では、不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いる。ガス排出管６２から、真空ポンプ６４により処理室１１０内のガス（雰囲気）を排出するとともに、ガス供給管５２から、Ｎ２ガスを処理室１１０内に導入する。このとき、圧力調整バルブ６３により処理室１１０内の圧力を所定の値、本実施形態では大気圧に調整する。
【００５９】
（加熱処理工程）
次に、回転駆動部３２によりウェハ１１１を回転させ、所定の回転数に達し、ウェハ１１１の回転数が一定の状態になった後、マイクロ波発生部２３で発生させたマイクロ波を、導波口２２から処理室１１０内に導入し、ウェハ１１１の表面に所定時間照射する。仮に、ウェハ１１１の回転前、あるいはウェハ１１１が所定の回転数に達する前に、マイクロ波を導入すると、ウェハ１１１の場所によりマイクロ波照射強度のバラツキが生じるので、ウェハ１１１を均一に加熱するうえで好ましくない。このように、ウェハ１１１を回転させることで、ウェハ１１１をより均一に加熱することができる。
また、本実施形態では、マイクロ波通過を抑制する溝１７を、基板支持台１２の側壁と対向する位置にある処理容器１８の内壁に設けているので、基板支持台１２の上方の処理空間１２０に供給されたマイクロ波が、処理空間１２０から、基板支持台１２の下方の非処理空間１３０へ漏洩し通過することが抑制される。
【００６０】
ポリイミド膜等の誘電体に対するマイクロ波による加熱の特徴は、誘電率εと誘電正接tanδによる誘電加熱で、この物性値が異なる物質を同時に加熱すると、加熱されやすい物質、すなわち、誘電率とtanδの積が大きい方の物質を選択的に加熱できる。
このように、誘電率とtanδの積が大きい物質は急速に加熱され、それ以外の物質は加熱されるのに比較的時間がかかることを利用し、ハイパワーのマイクロ波を照射することにより、誘電体に対し所望の加熱をするためのマイクロ波の照射時間を短くすることができるので、それ以外の物質が加熱される前にマイクロ波の照射を終えることにより、誘電率とtanδの積が大きい物質を選択的に加熱することができる。こうして、ウェハの材料であるシリコンよりも誘電率とtanδの積が大きいポリイミド膜を、選択的に加熱することができる。
【００６１】
そこで、本実施形態では、ポリイミド膜の形成されたウェハ表面側にエネルギの強い直接波を照射し、ポリイミド膜の誘電体とウェハとの加熱差をより大きくするようにした。また、ウェハ１１１の温度上昇を抑えるためにウェハ１１１を回転させることとした。これは、ウェハ面からみると、導波口２２付近に滞在する時間帯は、マイクロ波によって急速に加熱されるが、導波口２２付近から離れると、加熱されにくくウェハ温度は下がるためである。このようにすることで、ウェハ全体の温度上昇を抑えることができる。さらに好ましくは、マイクロ波を照射中に、ウェハ１１１を冷却することで、ウェハ１１１の温度上昇を抑制するのがよい。ウェハ１１１を冷却するには、例えば、処理室１１０内を通過するＮ２ガス量を増加させる、あるいは、基板支持台１２内の冷媒流路３７に冷媒を循環させるようにすればよい。
【００６２】
また、加熱処理工程において、制御部４０はバルブ５３を開いて、処理室１１０内にガス供給管５２からＮ２ガスを導入するとともに、圧力調整バルブ６３により処理室１１０内の圧力を所定の値、本実施形態では大気圧に調整しつつ、ガス排出管６２から処理室１１０内のＮ２ガスを排出する。このようにして、加熱処理工程において、処理室１１０内を所定の圧力値に維持する。本例では、周波数５．８ＧＨｚのマイクロ波をパワー１６００Ｗ、処理室１１０内の圧力を大気圧として５分間、加熱処理を行った。このとき、処理室１１０内に導入する不活性ガス（例えばＮ２ガス）の流量を制御することで、ウェハ１１１の冷却を制御することもできる。
積極的にＮ２ガスの冷却効果を使う場合は、ガス供給管５２を基板支持台１２に設け、ウェハ１１１と基板支持台１２の間にガスを流すことにより、ガスによる冷却効果向上を図ることもできる。このガスの流量を制御することにより、ウェハ１１１の温度制御を行うこともできる。
また本実施例ではＮ２ガスを使用しているが、プロセス的、安全性に問題がなければ、熱伝達率の高い他のガス、たとえば希釈ＨｅガスなどをＮ２ガスに追加し、基板冷却効果を向上することもできる。
【００６３】
以上のようにして、所定時間、マイクロ波を導入して基板加熱処理を行った後、マイクロ波の導入を停止する。マイクロ波の導入を停止した後、ウェハ１１１の回転を停止する。仮に、マイクロ波の導入を停止する前に、ウェハ１１１の回転を停止すると、ウェハ１１１内の領域によりマイクロ波照射強度のバラツキが生じるので、ウェハ１１１を均一に加熱するうえで好ましくない。
【００６４】
（基板搬出工程）
加熱処理工程が終了すると、基板支持台１２を基板加熱処理位置から基板搬送位置まで降下させ、上述した基板搬入工程に示した手順とは逆の手順により、加熱処理したウェハ１１１を処理室１１０から搬出し、フロントエンドモジュール２０内へ搬出する。
【００６５】
上述の実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（５）の効果を奏することができる。
（１）基板加熱処理時における基板支持台の位置の下方にウェハ搬送口を設け、基板支持台の上方をマイクロ波が供給される処理空間とし、基板支持台の下方をマイクロ波が供給されない非処理空間としたので、ウェハ搬送口に配置されたＯリングの焼損を抑制することができる。また、Ｏリングをマイクロ波加熱することによるパーティクルの発生を抑制することができる。また、非処理空間にマイクロ波が漏洩せず、ロスがないので、処理空間内の基板を効率よく加熱することができる。
（２）上記の（１）の構成により、基板支持台の下部に設けられる基板支持台支持機構に配置されたＯリングの焼損を抑制することができる。また、該Ｏリングをマイクロ波加熱することによるパーティクルの発生を抑制することができる。
（３）導電性の基板支持台の側壁に対向する導電性の処理容器の内壁に、マイクロ波通過抑制用の溝を設けたので、基板支持台の側壁と処理容器の内壁との間に導電性Ｏリングを用いる場合に比べ、該導電性Ｏリングの焼損や該導電性Ｏリングに起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
（４）マイクロ波通過抑制用の溝内を誘電体で満たしたので、溝内を誘電体で満たさない場合に比べ、溝の深さを浅くでき、基板処理装置を小型化できる。また、パーティクルが溝内に侵入し堆積することを防止できる。
（５）マイクロ波通過抑制用の溝を屈曲するように形成したので、溝を直線状に形成した場合に比べ、処理容器の厚さを薄くでき、基板処理装置を小型化できる。
【００６６】
なお、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。
また、上述の実施形態において、マイクロ波通過抑制用の溝を処理容器の内壁に設けたが、基板支持台の側壁に設けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、基板を直接支持する部材として基板支持ピンを用いたが、ピン以外の部材により基板を支持してもよい。
また、上述の実施形態では、ポリイミド膜の加熱について説明したが、本発明はＺｒＯ２膜等のＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）の加熱にも適用できる。
また、上述の実施形態では、ウェハ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。
【００６７】
本明細書には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、
第１の発明は、
基板を処理する処理室を形成し、導電性の壁で構成される処理容器と、
前記処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面と反対側の空間である非処理空間を形成する前記処理容器の壁に設けられ、基板を前記処理室内外へ搬送する基板搬送口と、
前記基板支持台の側壁、又は該側壁に対向する前記処理容器の内壁に設けられ、前記処理空間へ供給されたマイクロ波が前記非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝と、
を備える基板処理装置。
【００６８】
第２の発明は、
第１の発明の基板処理装置であって、
前記マイクロ波通過抑制用の溝内には、誘電体が埋め込まれている基板処理装置。
【００６９】
第３の発明は、
第１の発明又は第２の発明の基板処理装置であって、
前記溝の深さが、前記マイクロ波供給部から供給されるマイクロ波の前記溝内における波長の略１／４である基板処理装置。
【００７０】
第４の発明は、
第２の発明又は第３の発明の基板処理装置であって、
前記誘電体の材質が石英である基板処理装置。
【００７１】
第５の発明は、
第２の発明又は第３の発明の基板処理装置であって、
前記誘電体の材質がアルミナである基板処理装置。
【符号の説明】
【００７２】
１…基板処理装置、１０…プロセスモジュール（ＰＭ）、１２…基板支持台、１３…基板支持ピン、１６…隙間、１７…溝、１８…処理容器、１９…漏洩マイクロ波、２０…フンロトエンドモジュール（ＥＦＥＭ）、２１…導波路、２２…導波口、２３…マイクロ波発生部、３０…ロードポート（ＬＰ）、３１…回転軸、３２…回転駆動部、３３…開閉バルブ、３４…流量制御装置、３５…冷媒源、３６…冷媒供給管、３７…冷媒流路、３８…冷媒排出管、４０…制御部、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、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、７４…Ｏリング、１００…ゲートバルブ（ＧＶ）、１１０…処理室、１１１…ウェハ、１２０…処理空間、１３０…排気空間（非処理空間）、２００…基板載置部、２０１…ファン、２０２…搬送ロボット、２０３…台、２０４…エアーフロー、２０５…ロボット支持台、２０６…排気管、２０７…ガス排出用バルブ、２０８…ポンプ、３００…シャッタ、３０１…ポッド、４０２…シャフト、４０５…Ｏリング、４０７…Ｏリング、４０８…第１の冷媒供給路、４０９…第１の冷媒排出路、４１０…押さえリング、４１１…シャフト受け部、４１２…Ｏリング、４１６…固定リング、４１７…冷媒供給／排出部、４１８…第２の冷媒供給路、４１９…第２の冷媒排出路、４２０…真空シール、４２１…ベアリング、４２２…モータ、４２３…中空シャフト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室を形成し、導電性の壁で構成される処理容器と、
前記処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面と反対側の空間である非処理空間を形成する前記処理容器の壁に設けられ、基板を前記処理室内外へ搬送する基板搬送口と、
前記基板支持台の側壁、又は該側壁に対向する前記処理容器の内壁に設けられ、前記処理空間へ供給されたマイクロ波が前記非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載された基板処理装置であって、
前記マイクロ波通過抑制用の溝内には、誘電体が埋め込まれている基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室を形成し、導電性の壁で構成される処理容器と、
前記処理室内に設けられ、基板が載置される側の基板載置面と該基板載置面と垂直な側壁とを有する導電性の基板支持台と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面側の空間である処理空間へマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
基板加熱処理時における前記処理室内の前記基板載置面と反対側の空間である非処理空間を形成する前記処理容器の壁に設けられ、基板を前記処理室内外へ搬送する基板搬送口と、
前記基板支持台の側壁、又は該側壁に対向する前記処理容器の内壁に設けられ、前記処理空間へ供給されたマイクロ波が前記非処理空間へ通過することを抑制するマイクロ波通過抑制用の溝と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載された基板処理装置であって、
前記マイクロ波通過抑制用の溝内には、誘電体が埋め込まれている基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７３９４７（Ｐ２０１３−７３９４７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９５５３（Ｐ２０１１−２０９５５３）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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