JP2013152919A - マイクロ波加熱処理装置および処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 マイクロ波加熱処理装置1では、処理容器2の天井部11において、4つのマイクロ波導入ポート10は、それぞれ、その長辺と短辺が、4つの側壁部12A,12B,12C,12Dの内壁面と平行になるように、かつ、互いに90°角度を変えた回転位置に配置されている。各マイクロ波導入ポート10は、それぞれの長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポート10に重ならないように配置されている。
【選択図】図3
Description
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えている。
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第1ないし第4のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第1ないし第4のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第1ないし第4のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第1ないし第4のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記4つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに90°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている。
前記仕切り部に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が設けられていてもよい。
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えたマイクロ波加熱処理装置を用いて、前記被処理体を加熱処理する。
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第1ないし第4のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第1ないし第4のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第1ないし第4のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第1ないし第4のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記4つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに90°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置の概略の構成を示す断面図である。本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置1は、連続する複数の動作を伴って、例えば半導体デバイス製造用の半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と記す。)Wに対して、マイクロ波を照射してアニール処理を施す装置である。
処理容器2は、金属材料によって形成されている。処理容器2を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が用いられる。マイクロ波導入装置3は、処理容器2の上部に設けられ、処理容器2内に電磁波(マイクロ波)を導入するマイクロ波導入手段として機能する。マイクロ波導入装置3の構成については、後で詳しく説明する。
支持装置4は、処理容器2内に配置された板状且つ中空のリフト板15と、リフト板15の上面から上方に延びる管状の複数の支持ピン14と、リフト板15の下面から底部13を貫通して処理容器2の外部まで延びる管状のシャフト16とを有している。シャフト16は、処理容器2の外部において図示しないアクチュエータに固定されている。
マイクロ波加熱処理装置1は、更に、排気口13aと排気装置6とを接続する排気管17と、シャフト16と排気管17とを接続する排気管18と、排気管17の途中に設けられた圧力調整バルブ19と、排気管18の途中に設けられた開閉バルブ20および圧力計21とを備えている。排気管18は、シャフト16の内部空間に連通するように、シャフト16に直接または間接的に接続されている。圧力調整バルブ19は、排気口13aと排気管17,18の接続点との間に設けられている。
マイクロ波加熱処理装置1は、更に、処理容器2内にガスを供給するガス供給機構5を備えている。ガス供給機構5は、図示しないガス供給源を備えたガス供給装置5aと、処理容器2内においてウエハWが配置される予定の位置の下方に配置されたシャワーヘッド部22と、シャワーヘッド部22と側壁部12との間に配置された四角形の枠状をした整流板23と、シャワーヘッド部22とガス供給装置5aとを接続する配管24と、ガス供給装置5aに接続され、処理容器2内に処理ガスを導入する複数の配管25とを備えている。シャワーヘッド部22及び整流板23は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料によって形成されている。
本実施の形態のマイクロ波加熱処理装置1では、処理容器2内において、天井部11、4つの側壁部12、シャワーヘッド部22及び整流板23で区画される空間がマイクロ波放射空間Sを形成している。このマイクロ波放射空間Sには、天井部11に設けられた複数のマイクロ波導入ポート10からマイクロ波が放射される。ここで、シャワーヘッド部22及び整流板23は、上述の機能に加え、処理容器2内でマイクロ波放射空間Sの下端を規定する仕切り部としての役割を兼ねている。処理容器2の天井部11、4つの側壁部12、シャワーヘッド部22及び整流板23は、いずれも金属材料によって形成されているため、マイクロ波を反射し、マイクロ波放射空間S内に散乱させる。
マイクロ波加熱処理装置1は、更に、ウエハWの表面温度を測定する複数の放射温度計26と、複数の放射温度計26に接続された温度計測部27とを備えている。なお、図1では、ウエハWの中央部の表面温度を測定する放射温度計26を除いて、複数の放射温度計26の図示を省略している。複数の放射温度計26は、その上端部がウエハWの裏面に接近するように、底部13からウエハWが配置される予定の位置に向かって延びている。
次に、図1及び図2を参照して、マイクロ波導入装置3の構成について説明する。図2は、マイクロ波導入装置3の高電圧電源部の概略の構成を示す説明図である。
本実施の形態では、複数のマイクロ波ユニット30の構成は全て同一である。各マイクロ波ユニット30は、ウエハWを処理するためのマイクロ波を生成するマグネトロン31と、マグネトロン31において生成されたマイクロ波を処理容器2に伝送する導波管32と、マイクロ波導入ポート10を塞ぐように天井部11に固定された透過窓33とを有している。マグネトロン31は、本発明におけるマイクロ波源に対応する。
高電圧電源部40は、マグネトロン31に対してマイクロ波を生成するための高電圧を供給する。図2に示したように、高電圧電源部40は、商用電源に接続されたAC−DC変換回路41と、AC−DC変換回路41に接続されたスイッチング回路42と、スイッチング回路42の動作を制御するスイッチングコントローラ43と、スイッチング回路42に接続された昇圧トランス44と、昇圧トランス44に接続された整流回路45とを有している。マグネトロン31は、整流回路45を介して昇圧トランス44に接続されている。
次に、図1、図3及び図4を参照して、本実施の形態におけるマイクロ波導入ポート10の配置について詳しく説明する。図3は、図1に示した処理容器2の天井部11の下面を処理容器2の内部から見た状態を示している。図3では、ウエハWの大きさと位置を2点鎖線で天井部11に重ねて示した。符号OはウエハWの中心を表し、かつ、本実施の形態では、天井部11の中心も表している。従って、符号Oを通る2つの線は、天井部11と側壁部12の境界となる4つの辺において、対向する辺の中点どうしを結ぶ中央線Mを表している。なお、ウエハWの中心と天井部11の中心とは必ずしも重ならなくてもよい。また、図3では、説明の便宜上、天井部11と処理容器2の4つの側壁部12の内壁面との接合部分に、4つの側壁部12を区別して符号12A、12B、12C、12Dを付し、それらの位置を示している。また、図4は、一つのマイクロ波導入ポート10を拡大して示す平面図である。
マイクロ波加熱処理装置1の各構成部は、それぞれ制御部8に接続されて、制御部8によって制御される。制御部8は、典型的にはコンピュータである。図5は、図1に示した制御部8の構成を示す説明図である。図5に示した例では、制御部8は、CPUを備えたプロセスコントローラ81と、このプロセスコントローラ81に接続されたユーザーインターフェース82および記憶部83とを備えている。
次に、ウエハWに対してアニール処理を施す際のマイクロ波加熱処理装置1における処理の手順について説明する。まず、例えばユーザーインターフェース82から、マイクロ波加熱処理装置1においてアニール処理を行うように、プロセスコントローラ81に指令が入力される。次に、プロセスコントローラ81は、この指令を受けて、記憶部83またはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存されたレシピを読み出す。次に、レシピに基づく条件によってアニール処理が実行されるように、プロセスコントローラ81からマイクロ波加熱処理装置1の各エンドデバイス(例えば、マイクロ波導入装置3、支持装置4、ガス供給装置5a、排気装置6等)に制御信号が送出される。
Aw=[ウエハ面積/(ウエハ面積+処理室の内面積)]×100 … (2)
次に、図10及び図11を参照しながら、本発明の第2の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置について説明する。図10は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置1Aの概略の構成を示す断面図である。図11は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置1Aの整流板23Aによるマイクロ波の反射の機構を説明する図面である。
次に、図12〜図14を参照しながら、本発明の第3の実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置について説明する。図12は、本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置1Bの概略の構成を示す断面図である。図13は、天井部11に、内部にマイクロ波を伝送する導波路を有するアダプター部材としてのマイクロ波導入アダプター50を装着した状態を示す説明図である。図14は、マイクロ波導入アダプター50に形成された溝の状態を示す説明図である。本実施の形態に係るマイクロ波加熱処理装置1Bは、連続する複数の動作を伴って、例えば半導体デバイス製造用の半導体ウエハWに対して、マイクロ波を照射してアニール処理を施す装置である。以下の説明では、第1の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置1との相違点を中心に説明し、図12〜図14に示すマイクロ波加熱処理装置1Bにおいて、第1の実施の形態のマイクロ波加熱処理装置1と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。
Claims (8)
- 内部にマイクロ波放射空間を有するとともに被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えたマイクロ波加熱処理装置であって、
前記処理容器は、上壁、底壁及び互いに接続された4つの側壁を有し、
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第1ないし第4のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第1ないし第4のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第1ないし第4のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第1ないし第4のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記4つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに90°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されていることを特徴とするマイクロ波加熱処理装置。 - 前記マイクロ波導入ポートの長辺の長さL1と短辺の長さL2との比(L1/L2)が、4以上であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波加熱処理装置。
- 前記第1ないし第4のマイクロ波導入ポートは、互いに隣接する2つのマイクロ波導入ポートの長辺の方向と平行な中心軸が互いに直交するように、かつ、互いに隣接しない2つのマイクロ波導入ポートの前記中心軸が同一直線上に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロ波加熱処理装置。
- 前記マイクロ波放射空間は、前記上壁と、前記4つの側壁と、前記上壁と前記底壁との間に設けられた仕切り部と、によって画定されており、
前記仕切り部に、マイクロ波を被処理体の方向へ反射させる傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマイクロ波加熱処理装置。 - 前記傾斜部は、前記被処理体の高さを基準位置として、該基準位置よりも上方位置と下方位置を含む斜面を有し、かつ前記被処理体を囲むように設けられていることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ波加熱処理装置。
- 前記マイクロ波導入装置は、
マイクロ波を前記処理容器へ向けて伝送する導波管と、
前記処理容器の上壁の外側に装着され、複数の金属製のブロック体によって構成されたアダプター部材と、
を備え、
前記アダプター部材は、内部にマイクロ波を伝送する略S字形をした導波路を有していることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のマイクロ波加熱処理装置。 - 前記導波路は、その一端側が前記導波管に接続され、他端側が前記マイクロ波導入ポートに接続されることによって、前記導波管と前記マイクロ波導入ポートの一部もしくは全部が互いに上下に重ならない位置で接続していることを特徴とする請求項6に記載のマイクロ波加熱処理装置。
- 内部にマイクロ波放射空間を有するとともに被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を加熱処理するためのマイクロ波を生成して前記処理容器に導入するマイクロ波導入装置と、
を備えたマイクロ波加熱処理装置を用いて、前記被処理体を加熱処理する処理方法であって、
前記処理容器は、上壁、底壁及び互いに接続された4つの側壁を有し、
前記マイクロ波導入装置は、前記複数のマイクロ波源として、第1ないし第4のマイクロ波源を有し、
前記上壁は、前記第1ないし第4のマイクロ波源の各々において生成された前記マイクロ波を前記処理容器に導入する第1ないし第4のマイクロ波導入ポートを有しており、
前記第1ないし第4のマイクロ波導入ポートは、それぞれ、長辺と短辺とを有する平面視矩形をなしており、その長辺と短辺が、前記4つの側壁の内壁面と平行になるように設けられ、
各マイクロ波導入ポートは、互いに90°角度を変えた回転位置に配置され、かつ、前記長辺と垂直な方向に平行移動させた場合に、平行な長辺を有する他のマイクロ波導入ポートに重ならないように配置されている、ことを特徴とする処理方法。
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