基板处理装置、半导体装置的制造方法以及记录介质与流程

本发明涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法以及记录介质。

背景技术：

作为半导体装置(半导体设备)制造工序的一个工序，例如，有以使用加热装置加热处理室内的基板，使在基板表面成膜的薄膜中的组成、晶体结构改变、或修复成膜的薄膜内的晶体缺陷等的退火处理等为代表的改性处理。在近年的半导体设备中，细微化、高集成化变得显著，与之相伴，要求对形成了具有高纵横比的图案的高密度基板进行改性处理。作为对这样的高密度基板进行改性处理的方法，正在研究使用微波的热处理方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-070045

技术实现要素：

发明要解决的课题

在使用以往的微波进行的热处理中，由于显著受到处理对象的材质或种类的影响而导致有时不能对基板进行均匀加热。

本发明的目的是提供能够对处理对象进行均匀处理的电磁波热处理技术。

解决课题的方法

根据本发明的一个方式，提供一种技术，其包括：

处理室，对基板进行处理，

加热装置，由电磁波对上述基板进行加热，

气体供给部，至少具有向上述处理室内供给含氢气体的含氢气体供给系统以及向上述处理室内供给非活性气体的非活性气体供给系统，

等离子体生成部，由等离子体对上述含氢气体进行激发，以及

控制部，其构成为分别对上述加热装置、上述气体供给部、上述等离子体生成部进行控制，以使得将受到上述等离子体生成部激发的上述含氢气体供给至上述基板，对上述基板表面添加氢原子，在添加上述氢原子后，由上述电磁波对上述基板进行加热，从而对上述基板进行改性。

发明效果

根据本发明，能够提供能对处理对象进行均匀处理的电磁波热处理技术。

附图说明

[图1]是本发明中的第一实施方式中适合使用的基板处理装置的单片型处理炉的概略构成图，是以纵截面图显示处理炉部分的图。

[图2]是本发明中适合使用的基板处理装置的控制器的概略构成图。

[图3]是显示本发明的第一实施方式中适合使用的基板处理的流程的图。

[图4]是显示本发明中的基板的载流子密度与温度的关系性的图。

[图5](a)是显示对于未进行h原子添加处理的晶圆在改性工序前和改性工序后的湿式蚀刻速度比的图表。(b)是显示对于进行了h原子添加处理的晶圆在改性工序前和改性工序后的湿式蚀刻速度比的图表。

[图6]是显示进行了h原子添加处理的晶圆在改性工序前和改性工序后的杂质浓度的图表。

[图7]是显示本发明中的第一实施方式的变形例1的图。

[图8]是显示本发明中的第一实施方式的变形例1的图。

[图9]是显示本发明中的第一实施方式的变形例2的图。

[图10]是显示本发明中的第一实施方式的变形例3的图。

[图11]是本发明中的第二实施方式中适合使用的基板处理装置的概略构成图。

[图12]是显示本发明中的第二实施方式中适合使用的基板处理的流程的图。

[图13]是显示本发明中的第三实施方式中适合使用的基板处理的流程的图。

具体实施方式

＜本发明的第一实施方式＞

以下，基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。

(1)基板处理装置的构成

本实施方式中，本发明涉及的基板处理装置100构成为作为对晶圆实施各种热处理的单片式热处理装置。本实施方式中，基板处理装置100作为后述的使用电磁波进行退火处理(改性处理)的装置来进行说明。

(处理室)

如图1所示，本实施方式涉及的基板处理装置100具有：由金属等反射电磁波的材料构成的作为腔体(上部容器)的箱体102、以及收容在箱体102的内部且垂直方向的上下端部开放的圆筒形状的反应管103。反应管103由石英等透过电磁波的材料构成。此外，由金属材料构成的管帽法兰(闭塞板)104介由作为封闭部件(密封部件)的o型圈220与反应管103的上端抵接，从而闭塞反应管的上端。主要由箱体102和反应管103以及管帽法兰104构成对硅晶圆等基板进行处理的处理容器，尤其将反应管103的内侧空间构成为处理室201。如果不设置反应管103，还可以由箱体102、管帽法兰104来构成处理容器。这种情况下，箱体102的内部空间就成为处理室201。此外，还可以不设置管帽法兰104而使用闭塞了顶部的箱体102，由箱体102和反应管103或者由箱体102来构成处理容器。

在反应管103的下方设置载置台210，在载置台210的上表面，载置晶圆盒217来作为保持作为基板的晶圆200的基板保持器。晶圆盒217中，作为处理对象的晶圆200和在晶圆200的垂直方向上下载置以便夹持晶圆200的作为隔热板的隔板101a、101b以预定间隔被保持。隔板101a、101b具有比晶圆200更大直径的圆盘形状，由能透过电磁波但遮挡红外线的石英等材质构成。以后，本实施方式中作为石英隔板101a、101b进行说明。此外，石英隔板101a、101b是相同的制品，在后文中如无特别区别来说明时，统称为石英隔板101进行说明。

需说明的是，还可以替代石英隔板101a、101b，载置例如硅隔板(si板)、碳化硅隔板(sic板)等由吸收电磁波而自身加热的电介质等材质形成的、间接加热晶圆200的、作为未图示的感应器(susceptor)(也称为辐射板、均热板)来发挥作用的构件。此外，还可以构成为将该感应器载置于晶圆200外侧且石英隔板101a和石英隔板101b的内侧。即，可以构成为晶圆200夹持于感应器，而感应器夹持于石英隔板101a、101b(即，配置于晶圆200和石英隔板101a以及晶圆200和石英隔板101b之间)。通过这样的构成，能够更加有效地均匀加热晶圆200。

在载置台210的侧壁，将向着载置台210的径向突出的未图示的突出部设置在载置台210的底面侧。该突出部通过接近或接触在后述的处理室201与搬送空间203之间设置的分隔板204，抑制处理室201内的气氛向搬送空间203内的移动、搬送空间203内的气氛向处理室201内的移动。

作为上部容器的箱体102构成为例如横截面为圆形的平坦的密闭容器。此外，作为下部容器的搬送容器202由例如铝(al)、不锈钢(sus)等金属材料或石英等构成。在处理容器的下方，形成有搬送硅晶圆等晶圆200的搬送空间203。需说明的是，有时将由箱体102包围的空间或由反应管103包围的空间，即与分隔板204相比更上方的空间称为作为处理空间的处理室201或反应区域201，将搬送容器202包围的空间，即与分隔板相比更下方的空间称为作为搬送空间的搬送区域203。需说明的是，处理室201和搬送区域203不限于本实施例这样的构成为在垂直方向上相邻接，也可以构成为在水平方向上相邻接，还可以构成为不设置搬送区域203而仅具有处理室201。

在搬送容器202的侧面设置与闸阀205邻接的基板搬入搬出口206，晶圆200经由基板搬入搬出口206在与未图示的基板搬送室之间移动。

在箱体102的侧面，设置后文中详述的作为加热装置的电磁波供给部，将由电磁波供给部供给的微波等电磁波导入至处理室201，加热晶圆200等，对晶圆200进行处理。

载置台210受到作为旋转轴的主轴255的支撑。主轴255贯通搬送容器202的底部，进而与在搬送容器202外部进行旋转、升降动作的驱动机构267连接。通过使驱动机构267动作而使主轴255和载置台210旋转、升降，从而能够使在晶圆盒217上载置的晶圆200旋转或升降。需说明的是，主轴255下端部的周围由波纹管212所覆盖，处理室201以及搬送区域203内保持为气密。

在晶圆200搬送时，载置台210下降以使得载置台上表面到达基板搬入搬出口206的位置(晶圆搬送位置)，在晶圆200处理时，载置台210上升以使得如图1所示那样晶圆200上升至处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。需说明的是，如上述那样地处理室201和搬送区域203构成为在水平方向上相邻接，或者在不设置搬送区域而仅具有处理室201的情形下，还可以不设置使载置台升降的机构，而仅设置使载置台旋转的机构。

(排气部)

在处理室201的下方且载置台210的外周侧，设置有对处理室201的气氛进行排气的排气部。如图1所示，排气部中设置有排气口221。排气口221与排气管231连接，排气管231上依次串联连接有对应于处理室201内的压力来控制阀开度的apc阀等压力调整器244、真空泵246。

这里，压力调整器244只要可以接收处理室201内的压力信息(来自后述的压力传感器245的反馈信号)而调整排气量即可，不限于apc阀，也可以构成为并用通常的开关阀门和压力调整阀。

主要由排气口221、排气管231、压力调整器244构成排气部(也称为“排气系”或“排气管线”)。需说明的是，还可以以包围载置台210的方式设置排气口，构成为能从晶圆200的全周进行排气。此外，排气部的构成中还可以增加真空泵246。

(气体供给部)

在管帽法兰104中，设置共通气体供给管233，用于向处理室201内供给非活性气体、原料气体、反应气体等用于各种基板处理的处理气体。

共通气体供给管233与气体供给管232a连接。气体供给管232a中从上游开始依次设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)241a以及作为开关阀的阀门243a和远程等离子体单元247。

在气体供给管232a的上游侧与作为改性气体(例如，含有作为预定元素的氢原子(h原子)的原料)的含氢(含有h)气体源连接，经由mfc241a、阀243供给至远程等离子体单元247。然后，将由后远程等离子体单元247激发的氢活性种(氢自由基，也标记为h^*)从处理室201的上方向处理室201内供给。作为含有h的气体，可以使用例如氢(h2)气体、h2o气体、h2o2气体、含有重氢d的气体或者组合这些的混合气体。

主要由气体供给管232a、mfc241a、阀243a构成气体供给系统(气体供给部)。在气体供给系统中流过改性气体时，也称为改性气体供给系统。在流过原料气体时，也与流过反应气体时同样，称为原料气体供给系统、反应气体供给系统。需说明的是，气体供给系统中还可以考虑包括远程等离子体单元247、共通气体供给管233。此外，还可以分别包括后述的第一非活性气体供给系统、载流气体供给系统、第二非活性气体供给系统，或者包括全部而称为气体供给系统。

阀243a和远程等离子体单元247之间的气体供给管232a中分别连接供给第一非活性气体的气体供给管232b和供给载流气体的气体供给管232c。在气体供给管232b、232c中，从上游方向开始依次分别设置mfc241b、241c以及阀243b、243c。

在气体供给管232b的上游侧，与作为第一非活性气体的第一非活性气体源连接，经由mfc241b、阀243b、气体供给管232a、共通气体供给管233向处理室201内供给。作为第一非活性气体，可以使用例如氮(n2)气体、氦(he)气体、氖(ne)气体、氩(ar)气体等惰性气体。主要由气体供给管232b、mfc241b、阀243b构成第一非活性气体供给系统(第一非活性气体供给部)

在气体供给管232c的上游侧，与作为载流气体的载流气体源连接，经由mfc241c、阀243c、气体供给管232a、共通气体供给管233向处理室201内供给。作为载流气体，例如使用ar气体。主要由气体供给管232c、mfc241c、阀243c构成载流气体供给系统(载流气体供给部)。

在比远程等离子体单元247更下游方向的共通气体供给管233中，连接供给第二非活性气体的气体供给管232d。气体供给管232d中从上游方向开始依次设置mfc241d、阀243d。在气体供给管232d的上游侧，与作为第二非活性气体的第二非活性气体源连接，经由mfc241d、阀243d、共通气体供给管233向处理室201内供给。作为第二非活性气体，与第一非活性气体同样地可以使用例如氮(n2)气体、氦(he)气体、氖(ne)气体、氩(ar)气体等惰性气体。此外，第二非活性气体可以使用与第一非活性气体相同种类的气体，也可以使用不同种类的气体。主要由气体供给管232d、mfc241d、阀243d构成第二非活性气体供给系统(第二非活性气体供给部)。

(等离子体生成部)

作为等离子体生成部的远程等离子体单元247通过在未图示的等离子体生成空间连接高频电源248、整合器249来构成。通过由高频电源248以及整合器249调整阻抗来生成等离子体。通过所生成的等离子体将供给至等离子体生成空间的改性气体激发从而生成活性种(自由基)，并将所生成的活性种向处理室201内供给。需说明的是，作为生成等离子体的方法可以采用任何的方法，可以使用例如，电容耦合等离子体(capacitivelycoupledplasma，简称ccp)、电感耦合等离子体(inductivelycoupledplasuma，简称icp)、电子回旋共振等离子体(electroncyclotronresonanceplasma，简称ecr等离子体)、螺旋波激发等离子体(heliconwaveexcitedplasma，简称hwp)、表面波等离子体(surfacewaveplasma，简称swp)中的任一种。

(温度传感器)

在管帽法兰104中，设置有作为非接触式温度检测器的温度传感器263。基于由温度传感器263所检测的温度信息，调整后述的微波振荡器655的输出，从而可以加热基板，使基板温度达到所希望的温度分布。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设置为测定石英隔板101a的表面温度或晶圆200的表面温度。在设置有作为上述发热体的感应器时，还可以构成为测定感应器的表面温度。需说明的是，本发明中，在记载为晶圆200的温度(晶圆温度)时，是指意味着由后述的温度转换数据转换后的晶圆温度即推测的晶圆温度的情形、由温度传感器263直接测定晶圆200的温度而取得的温度的情形、和意味着这两种温度的情形来进行说明的。

在使用温度传感器263测定石英隔板101a、晶圆200的表面温度时，以晶圆盒217的顶部(顶板)217a不妨碍温度测定的方式，在与晶圆盒顶板217a的温度传感器263相对的位置设置作为温度测定窗的测定孔，来测定石英隔板101a的表面温度。在测定晶圆200的温度时，也与石英隔板101a的测定同样地，在与晶圆盒217的测定孔相同的位置上在石英隔板101a中设置作为测定窗的测定孔，从而测定晶圆200的表面温度。这些石英隔板101和晶圆200的温度测定优选在实施基板处理工序之前的准备阶段进行，预先针对基板处理工序中的石英隔板101与晶圆200的温度变化的推移来取得数据。通过取得这样的石英隔板101与晶圆200的温度变化的推移，能够在存储装置121c或外部存储装置123中存储显示石英隔板101和晶圆200的温度的相关关系的温度转换数据。通过预先产生这样的温度转换数据，关于晶圆200的温度，仅通过测定石英隔板101的温度就能推测晶圆200的温度，基于推测的晶圆200的温度，来进行微波振荡器655的输出的控制，即加热装置的控制。

需说明的是，作为测定基板温度的方法，不限于上述的辐射温度计，还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时，需要将热电偶配置在处理晶圆200的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，因此热电偶自身被来自后述的微波振荡器所供给的微波加热，因此不能进行准确地测温。因而优选使用非接触式温度计作为温度传感器263。

此外，温度传感器263不限于设置在管帽法兰104，也可以设置在载置台210中。此外，温度传感器263不仅可以直接设置在管帽法兰104、载置台210中，还可以构成为利用镜子等使从设置在管帽法兰104、载置台210中的测定窗发出的光进行反射来间接测定。进而，不限于设定一个温度传感器263，还可以设置多个。

(电磁波供给部)

在箱体102的侧壁设置有电磁波导入接口653-1,653-2。电磁波导入接口653-1,653-2各自与用于向处理室201内供给电磁波的导波管654-1,654-2的各自一端连接。导波管654-1,654-2各自的另一端与作为向处理室201内供给电磁波来加热的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供给微波等电磁波。此外，微波振荡器655-1,655-2使用磁控管、速调管等。在此以后，电磁波导入接口653-1,653-2、导波管654-1,654-2、微波振荡器655-1,655-2，在不需要特别各自区别来进行说明的情况下，记为电磁波导入接口653、导波管654、微波振荡器655来进行说明。

由微波振荡器655所产生的电磁波的频率优选控制在13.56mhz以上24.125ghz以下的频率范围。进而合适地，优选控制为2.45ghz或5.8ghz的频率。这里，微波振荡器655-1,655-2各自的频率可以是相同的频率，也可以以不同的频率来设置。

此外，本实施方式中，记载的是在箱体102的侧面配置了2个微波振荡器655，但不限于此，只要设置1个以上即可，此外，还可以在与箱体102相对的侧面等不同的侧面分别设置。主要由微波振荡器655-1,655-2、导波管654-1,654-2以及电磁波导入接口653-1,653-2来构成作为加热装置的电磁波供给部(也称为电磁波供给装置、微波供给部、微波供给装置)。

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与测定在处理室201内收容的石英隔板101a或101b或者晶圆200的温度的温度传感器263连接。温度传感器263按照上述方法测定石英隔板101或晶圆200的温度并传送信息至控制器121，由控制器121控制微波振荡器655-1,655-2的输出，控制晶圆200的加热。需说明的是，作为由加热装置控制加热的方法，可以使用通过控制对微波振荡器655输入的电压来控制晶圆200的加热的方法、通过变更微波振荡器655的电源的启动(on)时间和关闭(off)时间的比率来控制晶圆200的加热的方法等。

这里，微波振荡器655-1,655-2由从控制器121传送的同一控制信号来控制。但是，不限于此，也可以构成为通过将来自控制器121的各自的控制信号分别传送到微波振荡器655-1,655-2来分别控制微波振荡器655-1,655-2。

(控制装置)

如图2所示，作为控制部(控制装置、控制单元)的控制器121构成为具有cpu(centralprocessingunit，中央处理器)121a、ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)121b、存储装置121c和i/o接口121d的计算机。ram121b、存储装置121c和i/o接口121d构成为经由内部总线121e而能够与cpu121a进行数据交换。控制器121与例如构成为触摸面板等的输入输出装置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内可读取地储存有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载了后述的氢(h)原子添加处理、退火(改性)处理的步骤、条件等的制程配方等。制程配方是以使控制器121执行后述的基板处理工序中的各步骤并得到预定结果的方式组合而成的，作为程序来发挥功能。以下，将这样的制程配方、控制程序等简单地总称为程序。此外，制程配方也简单地称为配方。本说明书中在使用“程序”这样的术语时，包括仅为单独配方的情形，包括仅为单独控制程序的情形，也包括其二者的情形。ram121b构成为将由cpu121a读出的程序、数据等临时保存的存储区域(工作区域)。

i/o接口121d与上述的mfc241a～241d、阀门243a～243d、压力传感器245、apc阀244、远程等离子体单元247、微波振荡器655、温度传感器263、真空泵246、驱动机构267、晶圆盒升降机115等连接。

cpu121a构成为从存储装置121c中读出并执行控制程序，同时根据来自输入输出装置122的操作指令的输入等从存储装置121c中读出配方。cpu121a构成为，按照所读出的配方的内容，控制由mfc241a～241d进行的各种气体的流量调整动作、阀门243a～243d的开关动作、基于压力传感器245由apc阀244进行的压力调整动作、真空泵246的起动以及停止、基于温度传感器263的微波振荡器655的输出调整动作、由驱动机构267进行的载置台210(或晶圆盒217)的旋转以及旋转速度调节动作或者升降动作等。

控制器121可以通过将记录在外部存储装置(例如，硬盘等磁盘、cd等光盘、mo等光磁盘、usb存储器等半导体存储器)123中的上述程序安装于计算机中来构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读的记录介质。以下，将这些简单地总称为记录介质。本说明书在使用“记录介质”这样的术语时，有时仅包括单独的存储装置121c，有时仅包括单独的外部存储装置123，或者有时包括其二者。需说明的是，向计算机提供程序，可以不使用外部存储装置123，也可以使用互联网、专用线路等通信方式。

(2)基板处理工序

接下来，作为使用上述基板处理装置100的处理炉的半导体装置(设备)的制造工序的一个工序，对例如在基板上形成的作为含硅膜的si氧化膜(sio2)的改性方法的一例，按照图3所示的处理流程来进行说明。在以下的说明中，构成基板处理装置100的各部的动作由控制器121来控制。

这里，本说明书中在使用“晶圆”这样的术语时，有时表示“晶圆自身”，有时表示“晶圆与在其表面形成的预定的层、膜等的层叠体”。此外，本说明书中在使用“晶圆的表面”这样的术语时，有时表示“晶圆自身的表面”，有时表示“在晶圆上形成的预定的层等的表面”。本说明书中在记载为“在晶圆上形成预定的层”时，有时表示“在晶圆自身的表面上直接形成预定的层”，有时表示在“晶圆上形成的层等之上形成预定的层”。本说明书中在使用“基板”这样的术语时，与使用“晶圆”这样的术语的情形意思相同。

(基板搬入工序(s301))

如图1所示，将在表面形成有作为处理对象的sio2膜的预定块数的晶圆200移载至晶圆盒217后，驱动机构267通过使载置台210上升来将晶圆盒217搬入反应管103内侧的处理室201(晶圆盒搭载)(s301)。

(炉内压力、温度调整工序(s302))

在向处理室201内搬入晶圆盒217完成后，控制处理室201内的气氛以使得处理室201内达到预定压力(例如10以上、102000pa以下的范围内)。具体而言，一边由真空泵246进行排气，一边基于由压力传感器245检测的压力信息来反馈控制压力调整器244的阀开度，使处理室201内达到预定的压力。此外，同时还可以控制电磁波供给部，控制为加热至预定温度来作为预加热(s302)。在通过电磁波供给部升温至预定基板处理温度时，为了防止晶圆200变形、破损，优选以比后述改性工序中的输出小的输出来进行升温。需说明的是，在大气压下进行基板处理时，可以控制为不进行炉内压力调整，在仅进行炉内的温度调整后，转入后述的非活性气体供给工序s303。

(非活性气体供给工序(s303))

在通过炉内压力、温度调整工序s402将处理室201内的压力和温度控制为预定的值后，驱动机构267使主轴255旋转，经由载置台210上的晶圆盒217来使晶圆200旋转。此时，打开阀243b，经由气体供给管232b供给第一非活性气体(s303)。需说明的是，主轴255也可以在上述的基板搬入工序s301完成后进行旋转。此外，本实施方式中，作为第一非活性气体供给n2气体。

(氢(h)原子添加工序(s304))

接下来，将作为处理气体的含h原子气体供给至处理室201内，通过对该气体进行等离子体激发来对sio2膜实施h原子添加工序。本实施方式中，供给作为含h原子气体的h2气体。具体而言，如下所述。

在由电磁波供给部将晶圆200加热至作为h原子添加工序的处理温度的100℃以上500℃以下的范围后，打开阀243a，经由远程等离子体单元247将h2气体导入(供给)至处理室201内。具体而言，打开阀243a，在由mfc241a进行流量控制的同时，经由远程等离子体单元247开始向处理室201内供给h2气体。根据需要，也可以打开阀243c，经由气体供给管232c和mfc241c供给载流气体(稀释气体)。需说明的是，此时，h2气体的供给量为例如50sccm以上2000sccm以下的范围内。本实施方式中，h2气体的供给量设为400sccm。此外，本实施方式中，作为载流气体，供给ar气体。

此外，通过调整apc阀242的开度来对处理室201内进行排气，使得处理室201内的压力成为例如10pa以上400pa以下的范围内，更优选成为50pa以上300pa以下(本实施方式中为150pa)的预定压力。这样，在对处理室201内适度排气的同时，持续供给h2气体直至后述的等离子体处理工序结束。

在向远程等离子体单元247供给h2气体后，在远程等离子体单元247中，通过高频电源248开始施加高频电力。此时，例如以0.5kw以上3.5kw以下的范围内的电力施加27.12mhz的高频电力。这里，施加2.5kw的电力。由此，在远程等离子体单元247中生成等离子体。通过所生成的等离子体使h2气体活性化并解离，生成含有h原子的活性种(h^*)。

将由等离子体活化h2气体而生成的含h^*气体供给至晶圆200的表面(露出面)，与晶圆200表面上的sio2膜反应。即，含h^*的气体与晶圆200上的sio2膜反应，在晶圆200表面上的sio2膜中添加h原子，进行h原子添加工序(s304)。

此外，本实施方式中，记载了通过向远程等离子体单元247供给含h原子的气体并进行等离子体激来生成活性种等反应种，但不限于此，也可以在处理室201内使气体生成等离子体，并将h原子添加至晶圆200中。

从开始施加高频电力起经过预定的处理时间后，例如经过10秒至1200秒后，停止来自高频电源248的电力输出，停止处理室201内的等离子体放电。本实施方式中设为120秒。此外，关闭阀243a，停止向处理室201内供给h2气体。h2气体的供给停止后，还可以根据需要打开阀243b，对处理室201内由非活性气体进行吹扫。如此，通过在完成h原子添加工序后由第一非活性气体置换处理室201内的气氛，能够将残留的h2气体吹扫出去，能够抑制对后述的改性工序s305的影响。

这里，关于向晶圆200中添加的h原子含有率，相对于添加h原子的对象膜，优选控制为0.5％以上80％以下的范围，进一步优选控制为1％以上、10％以下的范围。通过如此控制h原子含有率，在后述的改性工序中能够效率良好地加热晶圆200。假如相对于对象膜的h原子含有率小于0.5％，则由于h原子添加工序时的热能或由于后述改性工序中的微波加热，而使h原子从晶圆200脱离，微波的吸收效率会降低，不能得到预定的改性效果。此外，如果为高于80％的含有率，则处理对象膜的膜特性会发生变化。因此，优选在上述的h原子含有率的范围内进行添加的控制。

(改性工序(s305))

在完成h原子添加工序后，打开阀243b，经由气体供给管232b向处理室201内供给第一非活性气体，将处理室201内维持为预定的压力，例如为10pa以上102000pa以下的范围的预定值，优选维持在101300pa以上101650pa以下。然后，微波振荡器655经由上述的各部分来向处理室201内供给微波。

在处理室201内，通过供给微波来将晶圆200加热至300℃以上、1000℃以下的温度，优选为600℃以上、900℃以下的温度，进一步优选为800℃以上、850℃以下的温度。通过在这样的温度进行基板处理，能够在晶圆200效率良好地吸收微波的温度下进行基板处理，能够提高改性处理的速度。

具体而言，为了效率良好地加热晶圆200，即，使晶圆200效率良好地吸收微波，需要考虑晶圆200的载流子密度与载流子温度依赖性。如图4所示，显示纵轴为载流子密度(与导电率成正比)、横轴为温度的晶圆200的载流子密度与温度依赖性的一例，这种情况下，可以根据温度划分为区域(a)、区域(b)和区域(c)。在晶圆200为硅(si)基板时，例如区分区域(a)和(b)的温度为327℃，区分区域(b)和(c)的温度为-73℃。由图4可知，区域(a)和(c)在温度上升的同时，载流子密度也上升，而区域(b)在温度上升时，载流子密度几乎不上升。

由于晶圆200每单位时间的发热量与晶圆200的载流子密度成比例，如果载流子密度发生变动，则与之相伴，发热量也会变化。因此，在载流子密度变化大的区域(a)，在进行微波加热时，由于对应于温度变化的载流子密度的增加比例大，因此即使被照射的微波的电力相同，晶圆200的升温速度也变大。因此，对于区域(a)，优选通过微波来进行加热。需说明的是，在希望避免晶圆200的温度发生急剧变化时，还可以控制为从区域(a)和(b)的边界温度附近(例如si基板时为300℃)来进行基板处理。此外，为了在区域(a)进行基板处理，还可以在改性处理工序中向处理室201内供给非活性气体等冷却气体，从而维持处理温度。本实施例中，例如打开阀243d，将经由mfc241从气体供给管232d供给的第二非活性气体作为冷却气体来供给。需说明的是，本实施方式中，作为第二非活性气体，供给n2气体。

晶圆200的温度是基于由温度传感器263测定的石英感应器101a的表面温度的值，由在存储装置121c或外部存储装置122中预先存储的温度转换数据来推测的。微波振荡器655-1,655-2经由导波管654-1和654-2，从电磁波导入接口653-1和653-2将微波供给至处理室201内。由于供给至处理室201内的微波能够入射至晶圆200且有效地被吸收，因而能极有效地加热晶圆200。

在通过控制微波振荡器655将晶圆200加热至上述的预定处理温度后，以预定的时间维持该处理温度。通过如此控制微波振荡器655来对在微波晶圆200的表面上形成的sio2膜进行改性处理。

在加热晶圆200时，微波振荡器655-1,655-2优选被控制为一边间断地供给微波一边增大微波振荡器655-1,655-2的输出。即，优选组合进行来自微波振荡器的间断地供给微波供给的脉冲控制与线性地控制微波振荡器655-1,655-2的输出的功率极限控制。通过这样地在晶圆200升温时进行脉冲控制并供给微波，从而即使在处理室201内形成驻波，集中在晶圆表面，形成被加热的区域(微波集中区域，热区)，也可以设置不供给微波的时间(off时间)。通过设置不供给微波的时间点，在微波集中区域产生的热在晶圆200的整个面内传导，能够均匀地维持晶圆200的面内温度。如此通过这样地设置在晶圆200的面内产生热传导的时间段，能够抑制微波集中区域被集中加热。

因此，通过脉冲控制并供给微波，能够抑制仅微波集中区域被集中加热，能够抑制微波集中区域与其他晶圆面之间的温度差增大。即，能够抑制因仅微波集中区域被集中且连续地加热而在晶圆200的表面产生温度差，能够抑制因所产生的温度差导致晶圆200开裂、翘曲、应变等晶圆变形。

通过以上所述的对微波振荡器655进行控制，从而能够加热晶圆200并使在晶圆200表面上形成的sio2膜改性。即，能够使晶圆200均匀地改性(s305)。

经过预定的处理时间后，停止晶圆盒217的旋转、气体的供给、微波的供给以及排气管的排气。

(搬出工序(s306))

在将处理室201内的压力复原为大气压后，驱动机构267使载置台210下降，由此打开炉口，同时将晶圆盒217搬出到搬送空间203(晶圆盒卸载)。然后，将载置在晶圆盒中的晶圆200搬出至位于搬送空间23外部的搬送室(s306)。

通过反复进行以上的动作，能够对晶圆200进行改性处理。

(3)关于有无h原子添加工序的比较

接下来，对于实施了h原子添加工序s304时和未实施该工序时的经由改性处理进行改性后的膜质特性的比较，使用图5～图7进行说明。这里，湿式蚀刻速度(wetetchrate，简称wer)表示将si氧化膜曝露于单纯稀释后的氟化氢时的蚀刻si氧化膜的蚀刻速度。此外，湿式蚀刻速度比(wetetchrateratio，简称werr)表示当由在900℃的o气氛下在si基板表面扩散o的热处理所形成的si氧化膜(si热氧化膜)的蚀刻速度设为1时的wer的相对比。

如图5(a)所示，对于不实施h原子添加工序s304且h含有率小于0.5％的晶圆200的情况，确认了改性工序s305前的werr为3.31，与之相对，改性工序后的werr为3.10。与此相对，如图5(b)所示，对于实施h原子添加工序s304且h含有率为0.5％以上的晶圆200的情况，确认了改性工序s305前的werr为4.73，与之相对，改性工序s305后的werr降低至1.75。这被认为是因为，通过在晶圆200的表面添加h原子，因晶圆200和h原子结合而改变了相对介电常数，变得易于吸收微波，能够均匀地加热晶圆200。

此外，如图6所示，对于实施了h原子添加工序s305的晶圆200，如果比较改性工序前和改性工序后的杂质浓度，确认了h原子、c原子、n原子、cl原子的浓度全部下降。

此外，如图7所示，在由使用电阻加热源的加热器对晶圆200在830℃进行60min改性处理(furnaceanneal，加热炉退火)时，与未处理晶圆200的werr4.73相比，werr降低为2.44。与此相对，在由微波加热对晶圆200在850℃进行15min改性处理(mwa)时，werr降低为1.75，与由电阻加热源的改性处理相比，由微波加热的改性处理不仅能够降低werr，还能够大幅缩短处理时间。

(4)根据本实施方式的效果

根据本实施方式，实现以下所示的1个或多个效果。

(a)通过在h原子添加工序后连续实施由电磁波的改性工序，从而能够提高晶圆的电磁波吸收效率，并能够均匀地处理晶圆。

(b)由于能够均匀地处理晶圆，因此能够大幅降低晶圆的werr，即，wer。

(c)由于提高晶圆的电磁波吸收效率，因此，能够缩短晶圆的改性处理的时间，能够提高基板处理的产出量。

(d)通过使在晶圆中添加的h原子的含有率为0.5％以上、80％以下，能够不改变处理对象膜的特性，效率良好地将处理对象膜改性。

(5)第一实施方式的变形例

本实施方式中的基板处理装置不限于上述的方式，可以如以下所示的变形例那样进行变更。

(变形例1)

如图8所示，第一实施方式中的变形例1构成为纵型批量式的基板处理装置，即，晶圆盒217能够分成多个多段来保持晶圆200。具体而言，构成为，在晶圆盒217中被保持的石英隔板101a和101b之间，以预定的间隔水平多段地保持多块晶圆200，能够以上述的基板处理工序的顺序对所保持的多块晶圆200进行相同的处理。通过这样的构成，能够在一次处理中处理多块晶圆200，能够提高基板处理的产出量。

(变形例2)

此外，如图9所示，第一实施方式中的变形例2与变形例1同样地，构成为在垂直方向上能够多段地保持多块晶圆200的基板处理装置。但是，与变形例1中石英隔板101a与101b之间配置多块晶圆200来处理的构成不同，变形例2中，构成为在晶圆200间配置石英隔板101c，使晶圆200一定配置在石英隔板101之间。通过这样的构成，能够更均匀地处理多块晶圆200。

(变形例3)

此外，如图10所示，第一实施方式中的变形例3构成为，在气体供给管232的下游方向的端部设置气体供给喷嘴901，经由mfc241、阀243从晶圆200的侧面向处理室201内供给上述的各种处理气体。通过这样的构成，能够更均匀地向晶圆200供给各种处理气体，能够提高h原子添加工序s304、改性处理s305中的面内均一性。假如构成为变形例1、变形例2那样的分多段来配置多块晶圆200，则还能够提高晶圆200间的面间均一性。

＜本发明的第二实施方式＞

接着，使用图11以及图12说明本发明的第二实施方式。需说明的是，本实施方式中，对于具有与第一实施方式相同功能的构成要素，赋予相同的附图标记，省略其说明。

(1)基板处理装置的构成

第二实施方式中，与第一实施方式的不同点在于，如图12所示，在基板处理工序中，进行h原子添加工序的装置和进行改性工序的处理室(装置)不同。即，第一实施方式中，h原子添加工序和改性工序在同一装置(in-situ)连续进行，而第二实施方式中，h原子添加工序和改性工序在不同的装置(ex-situ)中经由装置间基板搬送工序来进行。

如图11所示，本实施方式涉及的基板处理装置1100是相对于1个筐体具有多个处理室(processmodule，简称pm)1201的集群型处理装置，具有与等离子体生成部连接且进行h原子添加工序的处理室1201a、1201b和与电磁波供给部连接且由电磁波加热来进行改性工序的处理室1202a、1202b。处理室1201a、1201b、1202a、1202b各自经由闸阀150a、150b、150c、150d相邻接且连结。下文中，如果没有必要特别区分来说明，则将进行h原子添加工序的处理室1201a、1201b说明为处理室1201，将由电磁波加热而进行改性工序的处理室1202a、1202b说明为处理室1202，将闸阀150a、150b、150c、150d说明为闸阀150。

基板处理装置1100具有构成为能够耐受真空状态等低于大气压的压力(负压)的密闭装载腔室结构的第一搬送室1103，第一搬送室1103的筐体1101形成为在俯视时为五边形且上下两端封闭的箱形状。第一搬送室1103中设置第一基板移载机112，其作为在负压下同时将多块晶圆200移载出来的第一搬送装置。这里，第一基板移载机112也可以是将一块晶圆200移载出来的装置。第一基板移载机112构成为通过作为升降机构的第一基板移载机升降机113在维持第一搬送室103的气密性的同时能够升降。

筐体101的五块侧壁中位于前侧的二块侧壁中，分别经由闸阀126，127与能够兼做为搬入用的预备室和搬出用的预备室的预备室1122和1123连结，各自以能够耐受负压的结构构成。进而，预备室(密闭装载室)1122,1123中能够由未图示的基板支持台重叠配置多块(例如2块)晶圆200。

此外，第二搬送室1121的筐体125中，设置用于将晶圆200相对于第二搬送室1121搬入搬出的基板搬入搬出口134、和晶圆容器开启器108。在夹着基板搬入搬出口134而与晶圆容器开启器108的相反侧，即筐体125的外侧，设置装载接口(io载台)105。晶圆容器开启器108具有能够开关晶圆容器110的盖110a且封闭基板搬入搬出口134的关闭器以及驱动关闭器的驱动机构，通过使载置于装载接口105的晶圆容器110的盖110a开关，能够使晶圆200相对于晶圆容器110出入。

预备室1122以及预备室1123经由闸阀128、129与在大约大气压下使用的第二搬送室1121连结。第二搬送室1121中设置作为移载晶圆200的第二搬送装置的第二基板移载机124。第二基板移载机124构成为能够通过在第二搬送室121中设置的未图示的第二基板移载机升降机来升降，同时构成为能够通过未图示的线性执行器在左右方向上来回移动。

(2)基板处理工序

接着，按照图12所示的处理流程，对使用上述的基板处理装置1100，与第一实施方式同样地对在基板上形成的作为含硅膜的si氧化膜(sio2)的改性方法的一例进行说明。与第一实施方式同样地，构成基板处理装置1100的各部分的动作受到控制器121的控制。需说明的是，以下的基板处理工序中，对于取得与第一实施方式同样的效果的处理，省略其详细说明。

(基板搬入工序(h原子添加用pm)(s1001))

在将晶圆容器110载置于装载接口105后，由晶圆容器开启器108打开盖110a，由第二搬送装置124将预定块数的晶圆200搬入预备室1122或1123。搬入预备室1122或1123的晶圆200由第一搬送装置112保持，搬入到作为进行h原子添加处理的h原子添加装置的处理室1201a或1201b中的任一个(s1001)。

(氢(h)原子添加工序(s1002))

在将晶圆200搬入处理室1201后，将处理室1201内维持在预定的压力以及温度，向处理室1201内供给作为处理气体的含h原子气体，并通过等离子体激发该气体来对sio2膜实施h原子添加工序(s1002)。这时，第一实施方式中，h原子添加工序中虽由使用电磁波的加热装置来升温至处理温度，但本实施方式中的h原子添加工序中，不限于使用电磁波的加热装置，也可以由通过电阻加热的加热装置来升温。本实施方式中所使用的含h原子气体与第一实施方式同样地，可以使用h2气体、h2o气体、h2o2气体、含重氢d的气体或组合这些的混合气体。h原子添加工序中的各处理条件与第一实施方式相同。

(基板搬出工序(h原子添加用pm)(s1003))

h原子添加工序s1002完成后，将进行了h原子添加处理的晶圆200由第一搬送装置112保持，并从处理室1201搬出(s1003)。

(装置间基板搬送工序(s1004))

从处理室1201搬出的晶圆200在由第一搬送装置112保持的状态下被搬送至进行改性工序的处理室1202(s1004)。

(基板搬入工序(退火用pm)(s1005))

将被第一搬送装置112保持的晶圆200搬入作为退火装置的处理室1202a或1202b中的任一个(s1005)。

(改性工序(s1006))

在将晶圆200搬入处理室1202后，将处理室1201内维持在预定的压力以及温度，向处理室1202内供给非活性气体，并供给微波振荡器655。通过供给微波振荡器655来加热晶圆200，对在晶圆200表面上形成的sio2膜进行改性。即，能够对晶圆200进行均匀地改性(s1006)。

(基板搬出工序(退火用pm)(s1007))

改性工序s1006完成后，将进行了改性处理的晶圆200由第一搬送装置112保持，从处理室1202搬出(s1007)。

然后，在被第一搬送装置112保持的状态下，被搬入预备室1122或1123，由第二搬送装置124搬送至晶圆容器110。

通过进行以上的工序来进行第二实施方式中的h原子添加处理和改性处理。

(3)本实施方式带来的效果

根据本实施方式，能够实现以下所示的1个或多个效果。

(e)能够在不同的装置即不同的处理室，来进行h原子添加处理和改性处理，能够将各自的处理中的气体供给控制、处理室内的压力控制简单化。

(f)由于能够在不同的处理室进行h原子添加处理和改性处理，因此能够在各种处理结束后的阶段处理之后的未处理晶圆，能够实现产出量的提高。

＜本发明的第三实施方式＞

接下来，使用图13来说明本发明的第三实施方式。第三实施方式中，在以下方面与第二实施方式不同：在第二实施方式的进行h原子添加处理的pm中，由原料气体供给系统、反应气体供给系统分别供给形成膜用的原料气体和作为反应气体的处理气体，从而形成基底膜。需说明的是，第三实施方式中所使用的装置的构成与图11相同，因而省略了对装置构成的详细说明。此外，在以下的基板处理工序中，后述的吹扫工序s1303以后的h原子添加工序、基板搬出工序(膜形成-h原子添加用pm)、pm间基板搬送工序、基板搬入工序(退火用pm)、改性工序、基板搬出工序与第二实施方式实质上是相同的，因而省略详细的说明。

(1)基板处理工序

(基板搬入工序(膜形成-h原子添加用pm)(s1301))

如图13所示，与第二实施方式同样地，将未处理的晶圆200由第一搬送装置112搬入膜形成以及h原子添加用的pm1201(s1301)。

(膜形成工序(s1302))

在将未处理的晶圆200搬入处理室1201后，为了形成预定的膜，分别将原料气体、反应气体以及吹扫气体同时或交替以预定的时点来供给。

例如，在要形成作为基底膜的sio2膜时，作为原料气体，能够使用含si气体即双叔丁基氨基硅烷(sih2(nh(c4h9))2，简称btbas)气体，作为与原料气体化学结构不同的反应体(反应物)，能够使用含o气体即氧(o2)气体。此外，作为吹扫气体可以使用作为非活性气体的n2气体。

在形成sio2膜时，首先，将作为原料气体的btbas气体供给至处理室1201，在晶圆200表面形成含si原子层或btbas的吸附层，或二者都形成。在晶圆200的表面形成si原子含有层或btbas的吸着层或这二者都在晶圆200的表面形成后，向处理室1201内供给n2气体，对处理室1201内进行吹扫。在对处理室1201内进行吹扫后，接下来供给o2气体，将被等离子体、加热器加热等活性化的o2气体供给至晶圆200的表面来进行反应，在晶圆200表面形成sio2膜。在供给o2气体后，根据需要还可以再度供给n2气体来进行吹扫。这样，通过将按照原料气体、吹扫气体、反应体、吹扫气体的次序供给各气体的步骤重复预定次数，能够形成具有所希望膜厚的sio2膜(s1302)。

(吹扫工序(s1303))

在形成预定基底膜后，为了吹扫处理室1201内的残留气体，向处理室1202内供给n2气体，进行吹扫工序(s1303)。

(2)本实施方式带来的效果

根据本实施方式，能够得到如下所示的效果。

(g)通过在实施h原子添加工序的反应室中能够形成基底膜，则能够连续(in-situ)地进行基底膜的膜形成工序和在基底膜中添加h原子的h原子添加工序，能够提高晶圆处理的效率。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但上述各实施方式、各变形例等能够通过适当的组合来使用，也能得到其效果。

例如，上述的各实施方式中，作为基底膜，记载了对sio2膜进行改性的处理，但不限于此，也可以将非晶质si(非晶si)膜改性为多晶体si(多晶si)膜，也可以通过供给含有氧(o)、氮(n)、碳(c)、氢(h)中的至少一种以上的气体，对在晶圆200的表面形成的膜进行改性。例如，在晶圆200上形成作为高电介质膜的氧化铪膜(hfxoy膜)时，通过在供给含氧气体的同时供给微波来加热，能够补充氧化铪膜中缺少的氧，提高高电介质膜的特性。

需说明的是，这里示例了氧化铪膜，但不限于此，在对含有包括铝(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)等的至少任一种金属元素的氧化膜进行改性时，即，在对金属系氧化膜进行改性时，都能够合适地使用。即，在晶圆200上在对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膜进行改性时，都能够合适地应用上述的成膜过程。

此外，不限于高电介质膜，也可以对以掺杂了杂质的si为主成分的膜进行加热。作为以si为主成分的膜，有氮化硅膜(sin膜)、碳氧化硅膜(sioc膜)、氮碳氧化硅膜(siocn膜)、氮氧化硅膜(sio膜)等含si膜。作为杂质，包括例如溴(b)、碳(c)、氮(n)、铝(al)、磷(p)、镓(ga)、砷(as)等的至少一种以上。

此外，还可以是以甲基丙烯酸甲酯树脂(polymethylmethacrylate：pmma)、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯基苯基树脂等的至少任一种作为基质的抗蚀膜。

此外，为了使基底膜更多地含有h原子，还可以在形成基底膜时使用含有h原子的气体来作为原料气体或反应气体。

此外，上述中，记载了半导体装置的制造工序的一个工序，但不限于此，也能适用于液晶面板的制造工序中的图案形成处理、太阳能电池的制造工序中的图案形成处理、功率设备的制造工序中的图案形成处理等处理基板的技术。

产业上的利用可能性

如上所述，根据本发明，能够提供能对处理对象进行均匀处理的电磁波热处理技术。

符号说明

101a、101b···石英隔板(石英板)，

102···箱体(腔体)，

103···反应管，

104···管帽法兰(闭塞板)，

121···控制器(控制部)，

200···晶圆(基板)，

201···处理室，

210···载置台，

217···晶圆盒(基板保持器)，

655···微波振荡器(加热装置)。