基板处理装置、半导体装置的制造方法和程序与流程

本发明涉及一种基板处理装置、半导体装置的制造方法和程序。

背景技术：

作为半导体装置(半导体器件)的制造工序中的一种工序，例如是利用加热装置对处理室内的基板进行加热并使形成于基板表面的薄膜中的成分或晶体结构变化、或者对所形成的薄膜内的晶体缺陷等进行修复的退火处理等改性处理。近年来的半导体器件的精密化、高集成化程度进一步提高，相应地要求进行改性处理以获得形成有具有较高纵横比的图案的高密度的基板。作为获得这种高密度基板的改性处理方法有利用电磁波的热处理方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015－070045号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

就现有的利用电磁波的处理而言，由于需要设置使经热处理加热为高温的基板在处理室内冷却的冷却工序而有可能导致生产率降低。

本发明的目的在于提供一种即使在设有基板冷却工序的情况下也能够抑制生产率降低的电磁波处理技术。

用于解决课题的方案

根据本发明的一个方案，提供如下一种技术，

具备对基板进行加热的处理室、使经所述处理室加热的基板冷却的冷却室、以及输送所述基板的基板输送部，利用所述基板输送部搬入至所述处理室的所述基板的个数比利用所述基板输送部搬入至所述冷却室的基板的个数多。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种即使在设有基板冷却工序的情况下也能够抑制生产率降低的电磁波处理技术。

附图说明

图1是以处理炉的位置来表示本发明实施方式所适用的基板处理装置的概要结构的纵剖视图。

图2是表示本发明实施方式所适用的基板处理装置的概要结构的横剖视图。

图3是以纵剖视图来表示本发明实施方式所适用的基板处理装置的处理炉部分的概要结构图。

图4是以冷却室的位置来表示本发明实施方式所适用的基板处理装置的概要结构的纵剖视图。

图5(a)是示意地表示将晶圆向冷却室输送的方法的图。图5(b)是示意地表示将完成了冷却的晶圆从冷却室搬出的方法的图。

图6是表示本发明实施方式所适用的输送室的吹扫气体循环结构的图。

图7是本发明所适用的基板处理装置的控制器的概要结构图。

图8是表示本发明的基板处理的流程的图。

图9(a)是表示通过处理室的闸阀开放而使输送室内的压力降低时的各部的控制内容的图。图9(b)是表示通过处理室的闸阀开放而使输送室内的压力升高时的各部的控制内容的图。

具体实施方式

＜本发明的一个实施方式＞

以下参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

(1)基板处理装置的结构

在本实施方式中说明的本发明的基板处理装置100构成为可对一个或多个晶圆实施各种热处理的单片式热处理装置，且为进行后述的利用电磁波的退火处理(改性处理)的装置。在本实施方式的基板处理装置100中，使用foup(frontopeningunifiedpod(前开式晶圆传送盒)：以下称为晶盒)110作为将作为基板的晶圆200收纳于内部的收纳容器(载器)。晶盒110也用作将晶圆200在各种基板处理装置间输送的输送容器。

如图1和图2所示，基板处理装置100具备：内部具有输送晶圆200的输送室(输送区)203的输送框体(框体)202；设置于输送框体202的侧壁并在内部分别具有对晶圆200进行处理的处理室201-1、201-2的作为后述的处理容器的壳体102-1、102-2。并且，在处理室201-1、201-2之间设置有形成后述的冷却室204的冷却壳体(冷却容器、冷却框体)109。在输送室203的框体前侧即图1所示的右侧(图2所示的下侧)配置有作为晶盒开闭机构的加载口单元(lp)106，用于开闭晶盒110的盖以及向输送室203输送晶圆200或搬出。加载口单元106具备框体106a、载台106b、以及开启器106c，载台106b载置晶盒110并构成为可使晶盒110接近在输送室203的框体前方形成的基板搬入搬出口134，并利用开启器106c使设置于晶盒110的未图示的盖开闭。并且，加载口单元106可以具有利用n2气体等的吹扫气体来对晶盒110内部进行吹扫的功能。并且，框体202具有用于使n2等吹扫气体在输送室203内循环的后述的吹扫气体循环结构。

在输送室203的框体202后侧即图1所示的左侧(图2所示的上侧)分别配置有对处理室201-1、201-2进行开闭的闸阀(gv)205-1、205-2。在输送室203设有移载机125，该移载机125是对晶圆200进行移载的基板移载机构(基板移载机器人、基板输送部)。移载机125构成为包括：作为载置晶圆200的载置部的夹钳(手臂)125a-1、125a-2；能够使夹钳125a-1、125a-2各自在水平方向上进行旋转或直线移动的移载装置125b；以及使移载装置125b升降的移载装置升降器125c。并构成为能够通过夹钳125a-1、125a-2、移载装置125b、移载装置升降器125c的连续动作来进行晶圆200相对于后述的基板保持件217、冷却室204、晶盒110的装填(加载)或取下(卸载)。以下在不需要将壳体102-1、102-2、处理室201-1、201-2、夹钳125a-1和125a-2特意区别来进行说明的情况下，仅以壳体102、处理室201、夹钳125a来进行说明。

夹钳125a-1为普通铝材，可用于低温和常温的晶圆的输送。夹钳125a-2耐热性较高，是导热率差的铝或石英部件等材质，可以用于高温和常温的晶圆的输送。即，夹钳125a-1是低温用的基板输送部，夹钳125a-2是高温用的基板输送部。高温用的夹钳125a-2例如可以构成为具有100℃以上、优选为200℃以上的耐热性。可以在低温用夹钳125a-1上设置映射传感器。通过在低温用夹钳125a-1上设置映射传感器，从而能够确认加载口单元106内的晶圆200的个数、确认反应室201内的晶圆200的个数、确认冷却室204内的晶圆200的个数。

在本实施方式中，说明了夹钳125a-1为低温用的夹钳、夹钳125a-2为高温用的夹钳的情况，但是不限于此。也可以是，夹钳125a-1的耐热性较高，由导热率差的铝或石英部件等材质构成，用于高温和常温的晶圆的输送；夹钳125a-2由普通铝材构成，用于低温和常温的晶圆的输送。并且也可以是，夹钳125a-1、125a-2双方都耐热性较高，由导热率差的铝或石英部件等材质构成。

(处理炉)

在图1所示的虚线包围的区域a构成了具有如图3所示的基板处理结构的处理炉。如图2所示，在本实施方式中设置有多个处理炉，但是由于处理炉的结构相同而仅对其中之一的结构进行说明并省略对其它处理炉的结构的说明。

如图3所示，处理炉具有作为腔室(处理容器)的壳体102，该壳体102由金属等反射电磁波的材料构成。并且，由金属材料构成的盖帽凸缘(封闭板)104构成为能够经由作为封止部件(密封部件)的o型环(未图示)封闭壳体102的上端。主要地由壳体102和盖帽凸缘104的内侧空间构成了对硅晶圆等基板进行处理的处理室201。可以在壳体102的内部设置使电磁波透过的石英制的未图示的反应管，也可以使处理容器构成为反应管内部成为处理室。并且，也可以不设置盖帽凸缘104而利用顶部封闭的壳体102来构成处理室201。

在处理室201内设有载置台210，在载置台210的上表面载置有晶舟217，该晶舟217是对作为基板的晶圆200进行保持的基板保持件。在晶舟217上以预定的间隔保持有：作为处理对象的晶圆200、以夹持晶圆200的方式载置于晶圆200的垂直方向上下的作为隔热板的石英板101a、101b。并且，在石英板101a、101b与晶圆200各自之间例如可以载置由硅板(si板)、碳化硅板(sic板)等可吸收电磁波来加热自身的电介质等电介质物质形成的对晶圆200间接地加热的衬托器(也称为能量转换部件、辐射板、均热板)103a、103b。采用这种结构，能够利用来自衬托器103a、103b的辐射热对晶圆200更加高效且均匀地进行加热。在本实施方式中，石英板101a和101b分别由与衬托器103a和103b分别相同的部件构成，以下在不需要特意区别说明的情况下，以石英板101、衬托器103来进行说明。

作为处理容器的壳体102例如横截面呈圆形且构成为较平的密闭容器。并且，作为下部容器的输送容器202例如由铝(al)、不锈钢(sus)等金属材料或石英等构成。此外，有时将壳体102所包围的空间称为作为处理空间的处理室201或反应区201，将输送容器202所包围的空间称为作为输送空间的输送室203或输送区203。此外，处理室201和输送室203不限于如本实施方式这样在水平方向上相邻地结构，也可以是在垂直方向上相邻地使具有预定的结构的基板保持件升降的结构。

如图1、图2和图3所示，在输送容器202的侧面设有与闸阀205相邻的基板搬入搬出口206，晶圆200可经由基板搬入搬出口206在处理室201与输送室203之间移动。在闸阀205或基板搬入搬出口206的周边设有长度为所使用的电磁波的1/4波长的扼流结构来防止后述的电磁波泄漏。

在壳体102的侧面设置有作为在后详述的加热装置的电磁波供给部，从电磁波供给部供给的微波等的电磁波被导入处理室201而对晶圆200等进行加热来处理晶圆200。

载置台210被作为旋转轴的主轴255支撑。主轴255贯通了处理室201的底部，并且与在处理室201的外部进行旋转动作的驱动机构267连接。通过使驱动机构267动作来使主轴255和载置台210旋转，从而能够使晶舟217上载置的晶圆200旋转。此外，主轴255下端部的周围被波纹管212覆盖，使得处理室201和输送区203的内部保持气密。

这里，载置台210构成为在输送晶圆200的时可与基板搬入搬出口206的高度对应地通过驱动机构267进行上升或下降而使晶圆200处于晶圆输送位置，并在处理晶圆200时进行上升或下降而使晶圆200到达处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。

在处理室201的下方，且在载置台210的外周侧设有排气部，该排气部将处理室201的环境气体排出。如图1所示，在排气部设有排气口221。排气口221与排气管231连接，在排气管231依次串联有：根据处理室201内的压力来控制阀开度的apc阀门等压力调整器244、真空泵246。

这里，压力调整器244不限于apc阀门，只要能够接收处理室201内的压力信息(从后述的压力传感器245发出的反馈信号)并调整排气量即可，也可以并用普通的开闭阀和压力调整阀。

主要地由排气口221、排气管231、压力调整器244构成了排气部(也称为排气系统或排气管路)。此外，也可以围绕载置台210设置排气口，并构成为能够从晶圆200的整周排出气体。并且，也可以向排气部的结构中添加真空泵246。

在盖帽凸缘104设有气体供给管232，该气体供给管232用于向处理室201内供给惰性气体、原料气体、反应气体等各种用于基板处理的处理气体。

在气体供给管232上从上游起依次设有：作为流量控制器(流量控制部)的质量流控制器(mfc)241、以及作为开闭阀的阀门243。在气体供给管232的上游侧例如连接有作为惰性气体的氮(n2)气源，可经由mfc241、阀门243向处理室201内进行供给。在进行基板处理时使用多种气体的情况下，可以采用在气体供给管232的阀门243的下游侧连接有按照从上游侧起的顺序设置有作为流量控制器的mfc和作为开闭阀的阀门的气体供给管的结构来供给多种气体。也可以按照气体种类来设置气体供给管，所述气体供给管设置有mfc、阀门。

主要地由气体供给管232、mfc241、阀门243构成了气体供给系统(气体供给部)。在气体供给系统中流通惰性气体的情况下也称为惰性气体供给系统。作为惰性气体，除了n2气体之外，还可以采用例如ar气体、he气体、ne气体、xe气体等稀有气体。

作为非接触式的温度测定装置，在盖帽凸缘104上设有温度传感器263。基于由温度传感器263检出的温度信息来调整后述的微波振荡器655的输出，从而加热基板使基板温度称为所需的温度分布。温度传感器263例如由ir(infraredradiation：红外辐射)传感器等辐射温度计构成。温度传感器263设置为能够对石英板101a的表面温度、或者晶圆200的表面温度进行测定。在设置有上述的作为发热体的衬托器的情况下，也可以构成为能够对衬托器的表面温度进行测定。此外，在本发明中提及晶圆200的温度(晶圆温度)的情况下，含义包括以下各情况：是指通过后述的温度转换数据进行变换得到的晶圆温度、即推测的晶圆温度；是指通过温度传感器263直接对晶圆200的温度进行测定而得到的温度；是指前两者。

可以预先利用温度传感器263取得石英板101或衬托器103、晶圆200各自的温度变化曲线，并将表示石英板101或衬托器103与晶圆200的温度的相关关系的温度转换数据存储于存储装置121c或外部存储装置123。通过这样预先生成温度转换数据，从而能够通过仅对石英板101或衬托器103的温度进行测定来推测晶圆200的温度，基于推测的晶圆200的温度来控制微波振荡器655的输出、即进行加热装置的控制。

此外，作为对基板的温度进行测定的手段，并不限于上述的辐射温度计，也可以使用热电偶来进行温度测定，也可以并用热电偶和非接触式温度计来进行温度测定。但是，在使用热电偶来进行温度测定的情况下，需要将热电偶配置在晶圆200附近来进行温度测定。即，由于需要在处理室201内配置热电偶，因此会由于从后述的微波振荡器供给的微波使得热电偶自身被加热而无法准确测温。因此优选将非接触式温度计用作温度传感器263。

并且，温度传感器263不限于在盖帽凸缘104上设置，也可以设置于载置台210。并且，温度传感器263不限于直接在盖帽凸缘104、载置台210上设置，也可以构成为利用镜子等对来自设置于盖帽凸缘104、载置台210的测定窗的辐射光进行反射来间接地测定。此外，温度传感器263不限于设置一个，也可以设置多个。

在壳体102的侧壁设置有电磁波导入口653-1、653-2。电磁波导入口653-1、653-2分别与用于向处理室201内提供电磁波(微波)的导波管654-1、654-2各自的一端连接。导波管654-1、654-2各自的另一端与用于向处理室201内提供电磁波来进行加热的作为加热源的微波振荡器(电磁波源)655-1、655-2连接。微波振荡器655-1、655-2分别向导波管654-1、654-2提供微波等电磁波。并且，微波振荡器655-1、655-2可采用磁控管或速调管等。以下，电磁波导入口653-1、653-2、导波管654-1、654-2、微波振荡器655-1、655-2在不需要特意区别说明的情况下，以电磁波导入口653、导波管654、微波振荡器655进行说明。

微波振荡器655所产生的电磁波的频率优选控制在13.56mhz以上且24.125ghz以下的频率范围。进一步优选控制为2.45ghz或5.8ghz的频率。这里，微波振荡器655-1、655-2各自的频率可以为同一频率，也可以为不同的频率。

并且，在本实施方式中，微波振荡器655在壳体102的侧面配置有两个，但是不限于此，只要设置一个以上即可，此外，也可以配置为在与壳体102相对的侧面等不同的侧面上设置。主要地由微波振荡器655-1、655-2、导波管654-1、654-2、电磁波导入口653-1、653-2构成了作为加热装置的电磁波提供部(也称为电磁波提供装置、微波提供部、微波提供装置)。

微波振荡器655-1、655-2各自与后述的控制器121连接。控制器121与处理室201内所收纳的石英板101a、101b或者对晶圆200的温度进行测定的温度传感器263连接。温度传感器263以上述方法来测定石英板101或晶圆200的温度并向控制器121发送，利用控制器121来控制微波振荡器655-1、655-2的输出，并控制晶圆200的加热。此外，作为对加热装置的加热进行控制的方法，可以采用如下方法：通过对输入微波振荡器655的电压进行控制来控制晶圆200的加热的方法；通过改变使微波振荡器655的电源接通的时间和关断的时间的比率进行变更来控制晶圆200的加热的方法等。

这里，微波振荡器655-1、655-2可通过从控制器121发送的同一控制信号来进行控制。但是不限于此，也可以构成为从控制器121分别向微波振荡器655-1、655-2发送独立的控制信号来对微波振荡器655-1、655-2分别进行控制。

(冷却室)

如图2和图4所示，在输送室203的侧方，且在处理室201-1、201-2之间距离处理室201-1、201-2大致等距离的位置，具体而言，是以从处理室201-1、201-2的基板搬入搬出口206起的输送距离大致为相同距离的方式，由冷却壳体109形成了使进行了预定的基板处理的晶圆200冷却的作为冷却区域的冷却室(也称为冷却区、冷却部)204。在冷却室204的内部设置了具有与作为基板保持件的晶舟217同样的结构的晶圆冷却用载置具(也称为冷却载台、以下记为cs)108。cs108如后述的图5所示那样构成为能够通过多个晶圆保持槽107a～107d将多个晶圆200垂直多层地水平保持。并且，在冷却壳体109上设有作为冷却室用吹扫气体供给部的气体供给喷嘴(冷却室用气体供给喷嘴)401，可用于经由气体供给配管(冷却室用气体供给配管)404以预定的第一气体流量来供给对冷却室204内的环境气进行吹扫的作为吹扫气体(冷却室用吹扫气体)的惰性气体。气体供给喷嘴401可以是喷嘴端部开口的开口喷嘴，优选采用在面向cs108侧的喷嘴侧壁设有多个气体供给口的多孔喷嘴。此外，也可以设置多个气体供给喷嘴401。此外，从气体供给喷嘴401供给的吹扫气体也可用作使cs108所载置的处理后的晶圆200冷却的冷却气体。

如图2所示，优选冷却室204设置于处理室201-1和处理室201-2之间。由此，能够使处理室201-1和冷却室204的移动距离(移动时间)与处理室201-2和冷却室204的移动距离相同，并使节拍时间相同。并且，能够通过在处理室201-1与处理室201-2之间设置冷却室204来提高输送产能。

如图5所示，冷却室204内部所设置的cs108能够保持四个晶圆200。即，cs108构成为能够使个数为经处理室201-1或201-2加热的晶圆200的个数(两个)的至少两倍的晶圆200(四个)冷却。

并且，在冷却室204设有：用于使冷却室用吹扫气体排出的排气口405、用于调节气体排出量的作为冷却室用排气阀的开闭阀(或apc阀门)406、以及作为冷却室用排气配管的排气配管407。也可以在开闭阀406的后段的排气配管407设有未图示的冷却室用真空泵，用于使冷却室204内的环境气高效地排出。排气配管407可以与吹扫气体循环结构连接，该吹扫气体循环结构用于使后述的输送室203内的环境气循环。此时，优选排气配管407与后述的图6所示的循环路径168a连接，进一步优选在循环路径168a的下游且在与清洁单元166之前紧邻的上游位置连接(合流)。

并且，在冷却壳体109上设有冷却室用压力传感器(冷却室用压力计)408，用于检测冷却室204内的压力，为了使输送室用压力传感器(输送室用压力计)180检出的输送室内的压力与冷却室204内的差压保持恒定，利用后述的控制器121来控制作为冷却室用mfc的mfc403、作为冷却室用阀门的阀门402，来供给吹扫气体或者停止供给，或者对开闭阀405和冷却室用真空泵进行控制，来控制吹扫气体的排放或者停止排放。通过这些控制来控制冷却室204内的压力、以及cs108所载置的晶圆200的温度。此外，主要地由气体供给喷嘴401、阀门402、mfc403、气体供给配管404构成了冷却室用气体供给系统(第一气体供给部)，并且，主要地由排气口405、开闭阀406、排气配管407构成了冷却室用气体排气系统(冷却室用气体排气部)。也可以在冷却室用气体排气系统中包含冷却室用真空泵。并且，也可以在冷却室204内设置未图示的温度传感器，用以测定cs108所载置的晶圆200的温度。这里，晶圆保持槽107a～107d在不需要特意区别说明的情况下，仅记为晶圆保持槽107。

(吹扫气体循环结构)

接下来，参照图1、图6对本实施方式的输送室203所设置的用于对输送室203内进行吹扫的吹扫气体循环结构进行说明。如图6所示，输送室203具备：吹扫气体供给机构(第二气体供给部)162，用于将作为吹扫气体的惰性气体或空气(新风)以预定的第二气体流量向形成于输送室203周围的管道内供给；以及用于对输送室203内的压力进行控制的压力控制机构150。吹扫气体供给机构162构成为主要地根据对输送室203内的氧浓度进行检测的检测器160的检出值来向管道内供给吹扫气体。检测器160设置于清洁单元166的上方(上游侧)，该清洁单元166作为气体供给机构向输送室203内供给吹扫气体将灰尘、杂质去除。清洁单元166构成为包括：用于将灰尘、杂质去除的滤器、用于提供吹扫气体的鼓风机(风扇)。利用吹扫气体供给机构162和压力控制机构150能够对输送室203内的氧浓度进行控制。这里，检测器160也可以构成为除了氧浓度之外还能够检测水分浓度。

压力控制机构150构成为包括：调节风门154，其构成为能够使输送室203内保持于预定的压力；以及排气风门156，其构成为能够使排气路径152全开或全闭。调节风门154构成为包括：自动风门(背压阀)151，其构成为当输送室203内的压力高于预定的压力时开启；以及压力风门153，其构成为能够控制自动风门151的开闭。这样构成为，能够通过对调节风门154和排气风门156的开闭进行控制，从而将输送室203内控制为任意的压力。

如图6所示，在输送室203的顶部设置有左右各一个的清洁单元166。在移载机125的周边设置有调整吹扫气体流的整流板即多孔板174。多孔板174具有多个孔，例如由穿孔板形成。通过设置多孔板174，将输送室203内的空间划分为上部空间即第一空间170和下部空间即第二空间176。即，在顶部与多孔板174之间的空间形成有作为晶圆输送区域的第一空间170，并且，在多孔板174与输送室203的底面之间的空间形成有作为气体排放区域的第二空间176。

在输送室203的下方即第二空间176的下部夹持移载机125左右各配置有一个使在输送室203内流动的吹扫气体循环和排气的吸出部164。并且，在框体202的壁面内、即框体202的外壁面与内壁面之间形成有作为循环路径和排气路径的路径168，该路径168将左右一对吸出部164与左右一对滤器单元166分别连通。在路径168上设置有使流体冷却的未图示的冷却机构(散热器)，从而能够对循环吹扫气体的温度进行控制。

路径168分支为循环路径即循环路径168a和排气路径168b这两个路径。循环路径168a与清洁单元166的上游侧连接，是再次向输送室203内供给吹扫气体的流路。排气路径168b与压力控制机构150连接，是排放吹扫气体的流路，在框体202的左右设置的排气路径168b在下游侧与一个外部排气路径152合流。

接下来，对输送室203内的气体流动进行说明。图6所示的箭头示意性地表示从吹扫气体供给机构162供给的吹扫气体的流动。例如在将作为吹扫气体的n2气体(惰性气体)向输送室203内导入时，n2气体经由清洁单元166从输送室203的顶部向输送室203内供给，在输送室203内形成下行流111。在输送室203内设置多孔板174，将输送室203内的空间主要地划分为输送晶圆200的区域即第一空间170、以及尘粒容易沉降的第二空间176，从而在第一空间170与第二空间176之间形成差压。此时，第一空间170的压力比第二空间176的压力高。采用这种结构，能够抑制尘粒从夹钳125a下方的移载机升降器125c等驱动部飞散到晶圆输送区域内。并且，能够抑制输送室203的底面的尘粒扬起到第一空间170。

通过下行流111向第二空间176供给的n2气体被吸出部164从输送室203吸出。从输送室203吸出的n2气体在吸出部164的下游分为循环路径168a和排气路径168b这两个流路。导入至循环路径168a的n2气体向框体202的上方流动并经由清洁单元166向输送室203内循环。并且，导入至排气路径168b的n2气体向框体202的下方流动，并通过外部排气路径152向外部排放。这里，当循环路168的流导较小时，也可以在左右的吸出部164设置促进n2气体循环的作为鼓风机的风扇178。通过设置风扇178，从而能够使n2气体的流动顺畅，容易形成循环气流。这样，通过分为左右两个系统来进行循环和排气，从而能够在输送室203内形成均匀的气流。

这里，可以通过控制调节风门154、和排气风门156的开闭来控制是否使n2气体在输送室203内循环。即，在使n2气体在输送室203内循环时，开启自动风门151和压力风门153，关闭排气风门156，从而易于在输送室203内形成循环气流。此时，导入至排气路径168b的n2气体可以滞留于排气路径168b内，也可以向循环路径168a流动。

这里，通过控制器121对各部进行控制，使得晶盒110内的压力、输送室203内的压力、处理室201内的压力、以及冷却室204内的压力均为大气压、或者比大气压高10pa以上～200pa以下(表压)程度的压力。此外，优选控制为在后述的炉内压力/温度调整工序s803、惰性气体供给工序s804、改性工序s805中，输送室203内的压力都比处理室201和冷却室204的压力高，并且处理室201内的压力比晶盒110内的压力高，并优选控制为在基板搬入工序s802、基板搬出工序s806、基板冷却工序s807各自中，输送室203内的压力比处理室201内的压力低、并且比冷却室204内的压力高。

(控制装置)

如图7所示，作为控制部(控制装置、控制单元)的控制器121由计算机构成，该计算机具备cpu(centralprocessingunit：中央处理器)121a、ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)121b、存储装置121c、i/o端口121d。ram121b、存储装置121c、i/o端口121d构成为能够经由内部总线121e与cpu121a交换数据。控制器121与例如由触控面板等构成的输入输出装置122连接。

存储装置121c例如由闪存、hdd(harddiskdrive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内以可读取的方式存储有：对基板处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有退火(改性)处理的步骤、条件等的制程处方等。制程处方通过控制器121来执行后述的基板处理工序中的各步骤，并为了获得预定的结果而进行组合来作为程序发挥功能。以下也将该制程处方、控制程序等统称为程序。并且，也将制程处方简称为处方。在本说明书中提及程序时，含义包括如下各情况：仅指处方本身；仅指控制程序本身；或者是指前两者。ram121b构成为存储器区域(工作区)，可将cpu121a读取的程序、数据等暂时地保持。

i/o端口121d与上述的mfc241、阀门243、压力传感器245、apc阀门244、真空泵246、温度传感器263、驱动机构267、微波振荡器655等连接。

cpu121a构成为能够从存储装置121c读取控制程序并执行，并且按照从输入输出装置122输入的操作指令等而从存储装置121c读取处方。cpu121a构成为能够按照读取的处方内容来控制：mfc241对各种气体的流量调整动作、阀门243的开闭动作、apc阀门244基于压力传感器245而进行的压力调整动作、真空泵246的启动和停止、微波振荡器655基于温度传感器263而进行的输出调整动作、载置台210(或晶舟217)通过驱动机构267进行的旋转和旋转速度调节动作、或者升降动作等。

控制器121可通过将外部存储装置(例如硬盘等磁盘、cd等的光盘、mo等的光磁盘、usb存储器等的半导体存储器)123所存储的上述程序安装于计算机来构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读取的存储介质。以下也将这些统称为存储介质。在本说明书中提及存储介质时，包括如下各情况：仅指存储装置121c本身；仅指外部存储装置123本身；或者是指前两者。此外，也可以不使用外部存储装置123而是采用互联网、专用线路等通信方式来向计算机提供程序。

(2)基板处理工序

接下来，按照图8所示的处理流程来说明：使用上述的基板处理装置100的处理炉，作为半导体装置(器件)的制造工序之一，例如使形成于基板上的作为含硅膜的非晶硅膜改性(晶体化)的方法的一例。在以下的说明中，构成基板处理装置100的各部的动作通过控制器121进行控制。并且，与上述的处理炉结构同样地，在本实施方式的基板处理工序中，就处理内容、即处方而言，在所设置的多个处理炉中都使用同一处方，因此仅对使用其中之一的处理炉的基板处理工序进行说明，省略了对使用其它处理炉的基板处理工序的说明。

这里，在本说明书中提及“晶圆”时，包括如下各情况：是指晶圆本身；是指晶圆与其表面上形成的预定的层或膜的层叠体。在本说明书中提及“晶圆的表面”时，包括如下各情况：是指晶圆本身的表面；是指形成于晶圆上的预定的层等的表面。本说明书中的“在晶圆上形成预定的层”的含义包括如下各情况：在晶圆本身的表面上直接形成预定的层；在形成于晶圆上的层等之上形成预定的层。本说明书中的“基板”的含义与“晶圆”相同。

(基板取出工序(s801))

如图1所示，移载机125从利用加载口单元106开口的晶盒110取出预定个数的作为处理对象的晶圆200，并向夹钳125a-1、125a-2双方载置晶圆200。即，向低温用的夹钳125a-1、高温用的夹钳125a-2载置两个晶圆，将两个晶圆从晶盒110取出。

(基板搬入工序(s802))

如图3所示，通过闸阀205的开闭动作将夹钳125a-1、125a-2双方所载置的晶圆200搬入预定的处理室201(晶舟加载)。即，将低温用的夹钳125a-1、高温用的夹钳125a-2所载置的两个晶圆搬入处理室201。

(炉内压力/温度调整工序(s803))

当完成了晶舟217向处理室201内的搬入后，控制处理室201内的环境气而使处理室201内成为预定的压力(例如10～102000pa)。具体而言，是利用真空泵246进行排气，并基于压力传感器245所检出的压力信息来对压力调整器244的阀开度进行反馈控制，使处理室201内成为预定的压力。并且，也可以同时地作为预备加热而控制电磁波提供部，并加热至预定的温度(s803)。在利用电磁波提供部升温至预定的基板处理温度的情况下，优选以比后述的改性工序的输出小的输出来进行升温，从而防止晶圆200发生变形/破损。此外，在大气压下进行基板处理时，也可以不进行炉内压力调整，而是在仅进行了炉内温度调整之后，转入后述的惰性气体供给工序s804，这样来进行控制。

(惰性气体供给工序(s804))

经炉内压力/温度调整工序s803将处理室201内的压力和温度控制为预定值后，则驱动机构267使主轴255旋转并经由载置台210上的晶舟217使晶圆200旋转。此时，经由气体供给管232供给氮气体等惰性气体(s804)。此时，处理室201内的压力为10pa以上且102000pa以下的范围的预定值，例如调整为101300pa以上且101650pa以下。此外，也可以在基板搬入工序s402时、即将晶圆200向处理室201内搬入完成之后使主轴旋转。

(改性工序(s805))

将处理室201内维持于预定的压力之后，微波振荡器655经由上述各部向处理室201内提供微波。通过向处理室201内提供微波，从而将晶圆200加热为100℃以上且1000℃以下的温度，优选加热为400℃以上且900℃以下的温度，进一步优选加热为500℃以上且700℃以下的温度。通过以这样的温度来进行基板处理，能够在晶圆200高效地吸收微波的温度下进行基板处理，提高改性处理的速度。换言之，如果使晶圆200的温度为低于100℃温度、或者高于1000℃的温度来进行处理，则会导致晶圆200的表面变性而难以吸收微波，因此导致晶圆200难以加热。因此，优选在上述的温度帯进行基板处理。

就利用微波的加热方式来进行加热的本实施方式而言，在处理室201中产生驻波，在晶圆200(当载置有衬托器103时衬托器103也与晶圆200同样)上会产生导致局部地加热的加热集中区域(热点)以及除此之外的未加热的区域(非加热区域)，为了抑制晶圆200(当载置有衬托器103时衬托器103也与晶圆200同样)的变形，通过对电磁波提供部的电源的接通/关断进行控制来抑制在晶圆200上产生热点。此时，通过使对电磁波提供部的供电为低功率而热点的影响控制为较小，从而也能够抑制晶圆200的变形。但是在此情况下，向晶圆200、衬托器103照射的能量较小，因此升温温度也较小而需要延长加热时间。

这里，温度传感器263如上所述为非接触式的温度传感器，当在作为测定对象的晶圆200(当载置有衬托器103时衬托器103也与晶圆200同样)上发生变形或破损时，则温度传感器所监控的晶圆200的位置、相对于晶圆200的测定角度会发生变化，因此测定值(监控值)不准确，并导致测定温度急剧地变化。在本实施方式中，伴随着这种测定对象的变形或破损，辐射温度计的测定温度会急剧地变化，以此作为使电磁波提供部接通/关断的触发器。

通过如以上这样来控制微波振荡器655，对晶圆200进行加热，使形成于晶圆200表面上的非晶硅膜改性为多晶硅膜(晶体化)(s805)。即，能够使晶圆200均匀地改性。此外，当晶圆200的测定温度超过上述阈值升高或降低时，也可以不是将微波振荡器655关断，而是控制为使微波振荡器655的输出降低，使得晶圆200的温度成为预定范围的温度。此时，当晶圆200的温度恢复为预定范围的温度时，将微波振荡器655的输出控制为较高。

经过了预先设定的处理时间之后，停止晶舟217的旋转、气体的供给、微波的供给和排气管的排气。

(基板搬出工序(s806))

使处理室201内的压力恢复为大气压之后，开放闸阀205，使处理室201与输送室203在空间上连通。之后，通过移载机125的高温用的夹钳125a-2将晶舟217所载置的加热(处理)后的一个晶圆200向输送室203搬出(s806)。

(基板冷却工序(s807))

由高温用的夹钳125a-2搬出的加热(处理)后的一个晶圆200通过移载装置125b、移载装置升降器125c的连续动作而移动到冷却室204，并通过高温用的夹钳125a-2被载置于cs108。具体而言，如图5(a)所示，高温用的夹钳125a-2所保持的改性处理s805后的晶圆200a被移送到设置于cs108的晶圆保持槽107b，并以预定时间进行载置而使晶圆200a冷却(s807)。此时，如图5(b)所示在cs108上载置有已经进行了冷却的完成冷却的晶圆200b的情况下，将完成了改性处理s805后的晶圆200a载置于晶圆保持槽107b后，高温用的夹钳125a-2和、低温用的夹钳125a-1将两个完成冷却的晶圆200b向加载口、即晶盒110输送。

当在处理室201内的晶舟217上对两个晶圆200一起进行加热(处理)时，连续多次地(在本例中为两次)执行基板搬出工序(s806)和基板冷却工序(s807)，从而利用高温用的夹钳125a-2将两个高温的晶圆200a逐个地载置于cs108。此时，当在cs108载置有两个完成冷却的晶圆200b时，两个完成冷却的晶圆200b被高温用的夹钳125a-2和低温用的夹钳125a-1从cs108向晶盒110搬出。由此，能够使高温用的夹钳125a-2保持高温的晶圆200a的时间缩短，从而能够减轻移载机125的热负荷。并且，也能够延长使晶圆200冷却的时间。

如以上这样，设置高温用的夹钳125a-2，不是将处理室201内的加热(处理)后的高温的晶圆200a在处理室201内冷却至例如100℃以下，而是将保持较高的温度，利用高温用的夹钳125a-2向冷却室204内的cs108移动。由此，能够使晶圆200在处理室201内的载置时间缩短，因此能够提高处理室201的利用效率，提高晶圆200的改性处理等的生产率。作为将高温的晶圆200a在处理室201内冷却至例如100℃以下的方法，可以是通过氮(n2)等惰性气体强制地使晶圆200冷却至100℃以下的方法。但是在本实施方式中，未采用这种惰性气体的强制冷却，因此也能够降低惰性气体的使用量。

此外，在向冷却室204的晶圆保持槽(107a、107b、107c、107d)载置晶圆200a时，优选在前一次载置的加热(处理)后的高温的晶圆200的正下方或正上方载置后一个完成加热的高温的晶圆200a。通过这样，容易进行将经冷却室204冷却的晶圆200b的取出的管理。

(基板收纳工序(s808))

通过低温用的夹钳125a-1和高温用的夹钳125a-2将经基板冷却工序s807冷却的两个晶圆200从冷却室204取出并向预定的晶盒110输送。这样来组合一个晶圆的输送(向冷却室204搬入)和两个晶圆的输送(从冷却室204搬出)，从而能够使晶圆200的输送时间高速化。

重复进行以上的动作，从而对晶圆200进行改性处理，并转入下一个基板处理工序。并且，虽然是对将两个晶圆200载置于晶舟217来进行基板处理的结构进行了说明，但是不限于此，也可以向分别设置于处理室201-1、201-2的晶舟217各载置一个晶圆200来进行相同的处理，也可以通过进行交换处理而在处理室201-1、201-2中对各两个晶圆200进行处理。此时，也可以将晶圆200的输送对象控制为，处理室201-1、201-2各自进行基板处理的次数一致。通过这样进行控制，能够使各处理室201-1、201-2中实施基板处理的次数恒定，高效地进行维护等维修作业。例如，在前一次输送晶圆200的处理室为处理室201-1的情况下，将下一个晶圆200的输送对象控制为处理室201-2，从而能够控制各处理室201-1、201-2中实施基板处理的次数。

在向分别设置于处理室201-1、201-2的晶舟217各载置一个晶圆200并进行相同的处理的情况下，优选如以下所述来利用低温用的夹钳125a-1和高温用的夹钳125a-2。通过低温用的夹钳125a-1和高温用的夹钳125a-2从加载口单元106取出两个晶圆200，例如将低温用的夹钳125a-1所载置的一个晶圆200向处理室201-1搬入，将高温用的夹钳125a-2所载置的一个晶圆200向处理室201-2搬入。之后，当加热处理结束后，通过高温用的夹钳125a-2从处理室201-1取出加热(处理)后的一个晶圆200a并搬入冷却室204，并且通过高温用的夹钳125a-2从处理室201-2取出加热(处理)后的一个晶圆200a并搬入冷却室204。

(3)冷却室内压力控制

接下来参照图9(a)、图9(b)对冷却室204内的压力控制进行说明。与基板处理工序同样地，在以下的说明中，各部的动作通过控制器121来进行控制。

如图4所示，在本实施方式的冷却室204未配置闸阀205这样的隔壁，该隔壁使处理室201与输送室203在空间上隔离。因此，在输送室203内流动的吹扫气体的气流会随着冷却室204内的压力而变化。输送室203内的气流的变化会导致在输送室203内产生吹扫气体的紊流，导致输送室内的尘粒被卷起、晶圆输送时的晶圆偏移，结果会导致所形成的膜质的降低、产能的降低等的不良影响。为了抑制这些不良影响，需要进行冷却室204内的压力控制。为了进行该压力控制，向输送室203内供给的吹扫气体的流量被控制为比向冷却室204供给的吹扫气体的流量大。

这里，向输送室203内供给的吹扫气体的流量优选为供给100slm以上且2000slm以下。假设在以小于100slm的流量进行气体供给时，则难以完全地对输送室203内进行吹扫，会导致在输送室203内残留杂质、副产物。并且，假设在以大于2000slm的流量进行气体供给时，则在利用移载机125输送晶圆200时，会导致载置于预定位置的晶圆200发生偏移，并导致在输送室框体202的角部等产生涡旋等紊流，卷起尘粒等杂质。

并且，向上述输送室203内供给的气体供给流量优选为使得向冷却室204内供给的吹扫气体的流量为10slm以上且800slm以下。假设在以小于10slm的流量进行气体供给时，则难以完全地对冷却室204内进行吹扫，导致在输送室203内残留杂质、副产物。并且，假设当以大于800slm的流量进行气体供给时，则在利用移载机125输送晶圆200时，会导致载置于预定位置的晶圆200发生偏移，并导致在冷却室壳体109的角部等产生涡旋等紊流，卷起尘粒等杂质。

在对输送室203内的压力和冷却室204内的压力进行控制时，例如优选控制为使输送室用压力传感器180检出的输送室203内的压力值始终比冷却室用压力传感器407检出的冷却室204内的压力值高。即，优选控制为输送室203内的压力比冷却室204内的压力高。此时，尤其是将输送室203与冷却室204的压力差控制为大于0pa且维持在100pa以下，从而能够将冷却室204内的压力对输送室203内的吹扫气体流动给予的影响抑制于最小限度。假设将输送室203与冷却室204的压力差设为0pa，则输送室203与冷却室204的压力差消除，向冷却室供给的吹扫气体会向输送室203逆流，导致输送室203内的气体流动发生变化。并且，当输送室203与冷却室204的压力差大于100pa时，则会导致向输送室203供给的吹扫气体超出必要地流入冷却室204内，并导致输送室203内的气体流动发生较大的变化。在以下的说明中记述将输送室203与冷却室204的压力差控制为10pa的情况。

首先，参照图9(a)对通过使处理室201所设置的闸阀205开放而使输送室203内的压力降低时的控制进行说明。

如图9(a)所示，例如在实施基板处理工序中的炉内压力/温度调整工序s803到改性工序s805的期间等使处理室201所配置的闸阀205关闭的状态下，输送室203内的压力为50pa，将开闭阀406关闭使得冷却室204内的压力为40pa，控制mfc403使得从气体供给喷嘴401向冷却室204内供给的气体流动量为100slm(step1)。

从step1的状态起，实施例如基板搬出工序s806等，使处理室201所配置的闸阀205开放，从而降低输送室203内的压力，并由输送室用压力传感器180来检测达到40pa的状态(step2)。

当输送室用压力传感器180检出预定的压力值时，控制器121使开闭阀405开放，进行控制使冷却室204内的压力降低(step3)。此时维持闸阀205开放的状态。

在step3的状态之后，例如在基板搬出工序s806中，从处理室201搬出晶圆200的搬出处理完成后，则关闭闸阀205。当闸阀205关闭，则控制器121使开闭阀关闭，进行控制使输送室203与冷却室204的压力差维持于预定值(step4)。

通过如以上这样进行控制，即使在通过使闸阀205开放而使输送室203内的压力降低的情况下，也能够适当地对冷却室204内的压力进行调整，使输送室203与冷却室204的压力差维持恒定，能够避免输送室203内的气体流动发生紊乱，抑制膜质的降低、产能的降低。

接下来，参照图9(b)来说明通过使处理室201所设置的闸阀205开放而使输送室203内的压力上升时的控制。

如图9(b)所示，例如在实施基板处理工序中的炉内压力/温度调整工序s803到改性工序s805的期间等使处理室201所配置的闸阀205关闭的状态下，输送室203内的压力为50pa，将开闭阀406关闭使得冷却室204内的压力为40pa，控制mfc403使得从气体供给喷嘴401向冷却室204内供给的气体流动量为100slm(step5)。此外，该状态下的各部的控制与图9(a)中执行的step1的说明相同。

通过从step5的状态起使闸阀205开放，从而使得输送室203内的压力上升，输送室用压力传感器180检测成为60pa的状态(step6)。

当输送室用压力传感器180检出预定的压力值时，控制器121在维持开闭阀406关闭的状态下控制mfc403，使从气体供给喷嘴401向冷却室内供给的气体流动量增加为150slm，使冷却室204内的压力上升(step7)。

当通过step7使冷却室204内的压力成为预定值时，控制器121使开闭阀关闭，进行控制使输送室203与冷却室204的压力差维持预定值(step8)。

通过如以上这样进行控制，即使在通过使闸阀205开放而使输送室203内的压力上升的情况下，也能够适当地调整冷却室204内的压力，使输送室203与冷却室204的压力差维持恒定，能够避免输送室203内的气体流动发生紊乱，抑制膜质的降低、产能的降低。

并且，在本实施方式中，对于没有设置使输送室203与冷却室204在空间上隔离的闸阀的结构进行了说明，但是不限于此，即使在冷却室204的侧壁设置使输送室203与冷却室204在空间上隔离的闸阀的情况下，也能够进行上述的冷却室内的压力控制。并且，也可以构成为在冷却室204的侧壁面设置供制冷剂流通的制冷剂配管409来提高冷却效率。

并且，在本实施方式中，作为设置于处理室201的加热装置，说明了使用微波振荡器655的情况，但是不限于此。也可以将灯等加热装置用作设置于处理室201的加热装置。

(4)本实施方式的效果

根据本实施方式，可获得以下所示的一个或多个效果。

(1)利用基板输送部125从晶盒110搬入处理室201的晶圆200的个数(两个)比利用基板输送部125从处理室201搬入冷却室204的晶圆200的个数(一个)多。通过组合一个晶圆200的输送和两个晶圆200的输送，从而能够使晶圆200的输送时间高速化。

(2)利用基板输送部125搬入处理室201的晶圆200的个数(两个)比利用基板输送部125从处理室201搬出的晶圆200的个数多。

(3)在基板移载机构(基板移载机器人、基板输送部)125设置有：低温用的夹钳125a-1(低温用基板输送部)和高温用的夹钳125a-2(高温用基板输送部)。在从晶盒110向处理室201搬入低温的晶圆200的情况下，利用低温用的夹钳125a-1和高温用的夹钳125a-2将低温的两个晶圆200搬入处理室201。在从处理室201向冷却室204搬入高温的晶圆200的情况下，利用高温用的夹钳125a-2将高温的一个晶圆200搬入冷却室204。

(4)可以不使处理室201内的加热(处理)后的高温的晶圆200在处理室201内进行冷却，而是在保持较高温度的状态下，利用高温用的夹钳125a-2使晶圆200向冷却室204内的cs108移动。因此，能够提高处理室201的使用效率，提高晶圆200的改性处理等的生产率。

(5)冷却室204构成为设置在处理室201-1和处理室201-2之间。由此，能够使处理室201-1与冷却室204的移动距离(移动时间)和处理室201-2与冷却室204的移动距离相同，使节拍时间相同。

(6)通过在处理室201-1与处理室201-2之间设置冷却室204，能够提高晶圆200的输送产能。

(7)在冷却室204内部设置的cs108构成为能够保持四个晶圆200。即，cs108构成为能够使个数为经处理室201-1或201-2加热的晶圆200的个数(两个)的至少两倍的晶圆200(四个)冷却。在处理室201内的晶舟217上对两个晶圆200一起进行加热(处理)时，利用高温用的夹钳125a-2将两个高温的晶圆200逐个地载置于cs108。此时，当在cs108上载置有两个完成冷却的晶圆200b时，利用高温用的夹钳125a-2和低温用的夹钳125a-1将两个完成冷却的晶圆200b从cs108向晶盒110搬出。由此，能够缩短高温用的夹钳125a-2对高温的晶圆200a进行保持的时间，从而能够减轻移载机125的热负荷。

以上基于实施方式对本发明进行了说明，但是上述的实施方式可以适当地进行变更适用并获得其效果。

例如在上述的各实施方式中，作为以硅为主成分的膜，虽然对将非晶硅膜改性为多晶硅膜的处理进行了说明，但是不限于此，也可以供给含有氧(o)、氮(n)、碳(c)、氢(h)中的至少一种以上的气体而使形成于晶圆200表面的膜改性。例如在晶圆200上形成有作为高电介质膜的铪氧化膜(hfxoy膜)的情况下，可以通过一边供给含氧气体一边提供微波来进行加热，来补充铪氧化膜中所缺损的氧而使高电介质膜的特性提高。

此外，虽然这里示出了铪氧化膜，但是不限于此，也可以是包含铝(al)、钛(ti)、锆(zr)、钽(ta)、铌(nb)、镧(la)、铈(ce)、钇(y)、钡(ba)、锶(sr)、钙(ca)、铅(pb)、钼(mo)、钨(w)等至少任一金属元素的氧化膜，也就是说也可以对金属类氧化膜进行改性。即，上述的成膜顺序也适用于在晶圆200上对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、wo膜进行改性。

并且不限于高电介质膜，也可以对以掺杂了杂质的硅为主成分的膜进行加热。作为以硅为主成分的膜，可以是硅氮化膜(sin膜)、硅氧化膜(sio膜)、硅酸炭化膜(sioc膜)、硅酸炭氮化膜(siocn膜)、硅酸氮化膜(sion膜)等si类氧化膜。作为杂质例如包含溴(b)、碳(c)、氮(n)、铝(al)、磷(p)、镓(ga)、砷(as)等的至少其一。

另外，也可以是以聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate：pmma)、环氧树脂、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂等的至少任一为基础的抗蚀剂膜。

并且，虽然以上记述了作为半导体装置的制造工序的一种工序，但是不限于此，也可以适用于：液晶面板的制造工序的图案化处理、太阳能电池的制造工序的图案化处理、功率器件的制造工序的图案化处理等处理基板的技术。

工业实用性

如上所述，根据本发明，能够提供一种即使在设有基板冷却工序的情况下也能够抑制生产率降低的电磁波处理技术。

符号的说明

200—晶圆(基板)；201—处理室；203—输送室；204—冷却室；125—基板移载机构(基板移载机器人、基板输送部)；125a-1—低温用的夹钳(低温用基板输送部)；125a-2—高温用的夹钳(高温用基板输送部)；108—晶圆冷却用载置具(冷却载台、cs)。