JP2015170572A - Observation window of processing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波を処理容器内に導入して被処理基板を処理するマイクロ波処理装置における観察窓の構造に関する。 The present invention relates to a structure of an observation window in a microwave processing apparatus for processing a substrate to be processed by introducing a microwave into a processing container.
例えば半導体デバイスの製造においては、シリコン基板に不純物としてのイオンを注入し、このイオン注入による結晶欠陥によって基板表面に生じたアモルファスシリコンを修復して結晶化すると共に、シリコン基板の表層に拡散層を形成するための加熱処理が行われる。この加熱処理には、マイクロ波を用いた加熱処理装置が用いられる場合がある。 For example, in the manufacture of semiconductor devices, ions as impurities are implanted into a silicon substrate, and amorphous silicon generated on the substrate surface due to crystal defects caused by this ion implantation is repaired and crystallized, and a diffusion layer is formed on the surface layer of the silicon substrate. Heat treatment for forming is performed. For this heat treatment, a heat treatment apparatus using a microwave may be used.
ところで、マイクロ波を用いた加熱処理装置には、内部を観察するための観察窓が設けられているが、観察窓を介してマイクロ波が装置の外部に漏洩しないように、当該観察窓にはマイクロ波の遮蔽対策が施されている。 By the way, the heat treatment apparatus using the microwave is provided with an observation window for observing the inside, but the observation window has a window so that the microwave does not leak to the outside of the apparatus through the observation window. Microwave shielding measures are taken.
マイクロ波の遮蔽対策としては、観察窓の石英ガラス部分に金属メッシュを挟み込むことが一般的である。また、金属メッシュに代わる対策として、例えば特許文献1には、石英ガラス部分に導電性の透明な膜を成膜することが提案されている。
As a microwave shielding measure, a metal mesh is generally sandwiched between quartz glass portions of an observation window. As a countermeasure to replace the metal mesh, for example,
ところで、加熱処理装置の内部を監視するにあたっては、例えば監視カメラが用いられる場合がある。しかしながら、従来のように観察窓に金属メッシュを用いた場合、監視カメラのオートフォーカスにより加熱処理装置の内部ではなく金属メッシュそのものにピントが合ってしまい、内部の監視が適正に行えない場合がある。 By the way, in monitoring the inside of the heat treatment apparatus, for example, a monitoring camera may be used. However, when a metal mesh is used for the observation window as in the prior art, the metal mesh itself is not focused inside the heat treatment device due to the autofocus of the surveillance camera, and the internal monitoring may not be performed properly. .
オートフォーカスによるピントの不具合を解消するためには、上述の特許文献1に開示されるような導電性の透明膜を用いることが考えられる。しかしながら、導電性の膜は金属メッシュと比較してマイクロ波を吸収しやすい。そのため、導電性の膜が発熱し、また、当該膜が成膜されている石英ガラスは熱伝導率が低く導電性の膜からの放熱量も少なくなるので、観察窓部分が高温となり、作業員がやけど等を負う恐れがあるという問題がある。
In order to solve the problem of focusing due to autofocus, it is conceivable to use a conductive transparent film as disclosed in
そのため、マイクロ波処理装置の内部の視認性に優れ、且つマイクロ波の吸収による発熱を抑えられる観察窓が求められている。 Therefore, there is a demand for an observation window that has excellent visibility inside the microwave processing apparatus and can suppress heat generation due to absorption of microwaves.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マイクロ波を処理容器内に導入して被処理基板を処理する装置において、視認性に優れ且つマイクロ波による加熱の少ない観察窓を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an observation window that is excellent in visibility and less heated by microwaves in an apparatus for processing a substrate to be processed by introducing microwaves into a processing container. It is an object.
上記目的を達成するため、本発明は、処理容器内にマイクロ波を導入して被処理体に処理を行う処理装置の観察窓であって、前記処理容器内に導入されるマイクロ波が漏洩しない大きさの開口が形成された導電性の金属板と、当該金属板の開口を挿通して設けられた光ファイバと、を有し、前記光ファイバの端部は前記処理容器の内側及び前記処理容器の外側にそれぞれ露出し、前記光ファイバは、前記処理容器の外側に露出する端部が、前記金属板の開口を挿通する箇所よりも断面積が大きいテーパ形状を有していることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention is an observation window of a processing apparatus that performs processing on a target object by introducing a microwave into a processing container, and the microwave introduced into the processing container does not leak A conductive metal plate having an opening of a size, and an optical fiber provided through the opening of the metal plate, and an end portion of the optical fiber is disposed inside the processing container and the processing Each of the optical fibers is exposed to the outside of the container, and the end of the optical fiber exposed to the outside of the processing container has a tapered shape having a larger cross-sectional area than a portion through which the opening of the metal plate is inserted. It is said.
本発明によれば、マイクロ波が漏洩しない大きさの開口が形成された導電性の金属板により、マイクロ波が遮蔽される。そして、金属板の開口にはテーパ形状を有する光ファイバが挿通されているので、当該光ファイバの端部から処理容器の内部を観察することができる。その際、観察窓の視野内には金属板が入りこまないので、高い視認性を確保することができる。また、金属板はマイクロ波の大部分を反射し、マイクロ波が侵入する深さも数μm程度であるため、金属板で発生した熱は当該金属板の表面から放散すると共に、当該金属板の内部に分散する。したがって、マイクロ波の吸収による発熱も抑えられる。 According to the present invention, the microwave is shielded by the conductive metal plate in which the opening having a size that does not leak the microwave is formed. And since the optical fiber which has a taper shape is penetrated in opening of a metal plate, the inside of a processing container can be observed from the edge part of the said optical fiber. At that time, since the metal plate does not enter the field of view of the observation window, high visibility can be ensured. In addition, since the metal plate reflects most of the microwave and the depth of penetration of the microwave is about several μm, the heat generated in the metal plate is dissipated from the surface of the metal plate and the inside of the metal plate To disperse. Therefore, heat generation due to absorption of microwaves can be suppressed.
前記金属板には、前記開口が複数形成され、前記複数の開口には、それぞれ光ファイバが挿通して設けられ、前記複数の光ファイバの両端部は、複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバ状に構成されていてもよい。 A plurality of the openings are formed in the metal plate, optical fibers are inserted through the openings, and both ends of the plurality of optical fibers are bundle fiber shapes in which a plurality of optical fibers are bundled. It may be configured.
前記金属板の開口には、前記テーパ形状の光ファイバが複数挿通して設けられて構成されていてもよい。 A plurality of the tapered optical fibers may be inserted into the opening of the metal plate.
前記金属板の開口は、最も開口幅が大きい箇所の長さが、前記処理容器内に導入されるマイクロ波の波長の1/10以下であってもよい。 In the opening of the metal plate, the length of the portion having the largest opening width may be 1/10 or less of the wavelength of the microwave introduced into the processing container.
本発明によれば、マイクロ波を処理容器内に導入して被処理基板を処理する装置において、視認性に優れ且つマイクロ波による加熱の少ない観察窓を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the apparatus which introduce | transduces a microwave into a process container and processes a to-be-processed substrate, it can provide the observation window excellent in visibility and with little heating by a microwave.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図1は、本実施の形態にかかる観察窓が形成されたマイクロ波処理装置1を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態においては、マイクロ波処理装置1が、例えば被処理体としての半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)Wの加熱処理を行う加熱処理装置である場合を例にして説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a
図1に示すように、マイクロ波処理装置1は、被処理体としてのウェハWを収容する処理容器10と、処理容器10の内部にマイクロ波を導入するマイクロ波導入機構11と、処理容器10の内部に所定の処理ガスを供給するガス供給機構12と、処理容器10内でウェハWを支持する支持部13を備えている。処理容器10は、例えばアルミニウム、ステンレス等の金属により形成されている。
As shown in FIG. 1, the
処理容器10は、全体として、例えば略直方体状の容器であり、平面視が例えば正方形の筒状の側壁20と、側壁20の上端を覆う略正方形状の天井板21と、側壁20の下端を覆う略正方形状の底板22を有している。
The
処理容器10の側壁20には、ガス供給機構12が供給管23を介して接続されている。また、処理容器10の側壁20には、当該側壁20の開口部20aに設けられた、処理容器10の内部を観察するための観察窓30と、処理容器10の外部との間でウェハWの搬入出を行うための搬入出口(図示せず)が形成されている。この観察窓30の構成の詳細については後述する。
A
処理容器10の底板22には、排気口22aが形成されており、この排気口22aには排気管40を介して、例えば真空ポンプなどの排気機構41が接続されている。
An
支持部13の中央部には、底板22の中央を上下方向に貫通して処理容器10の外部まで延伸するシャフト31が貫通して設けられている。支持部13はこのシャフト31により支持されている。支持部13の上面には、その上面でウェハWを当接して支持する支持ピン32が複数設けられている。シャフト31の下端であって、処理容器10の外部の位置には、当該シャフト31を、回転及び昇降させる駆動機構33が接続されている。処理容器10内におけるウェハWの高さ方向の位置は、ウェハWを支持する支持部13を駆動機構33により昇降駆動させることにより調整される。
A
処理容器10の天井板21には、当該処理容器10内にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入ポートとして機能する開口部50が形成されており、この開口部50を塞ぐように透過窓51が設けられている。マイクロ波導入機構11はこの透過窓51の上部に設けられており、マイクロ波導入機構11はマイクロ波を発生させるマイクロ波ユニット52とマイクロ波ユニットに接続された電源部53とを有している。マイクロ波ユニット52は、マグネトロン、導波管、サーキュレータ、検出器及びチューナといった機器により構成されている。なお、マイクロ波処理装置1により被処理体としてのウェハWの加熱処理を行う場合、マイクロ波ユニット52で発生させるマイクロ波の周波数は、例えば2.45GHz以上であることが好ましく、5.8GHzのマイクロ波がより好ましい。本実施の形態におけるマイクロ波の周波数は、例えば5.8GHzである。また、図1では、複数のマイクロ波ユニット52に対して一つの電源部53が設けられた状態を描図しているが、複数のマイクロ波ユニット52や電源部53の配置及び設置数等は任意に設定できる。
An
透過窓51は、例えば石英、セラミックス等の誘電体により形成されている。透過窓51と天井板21との間は、図示しないシール部材により気密に塞がれている。
The
次に、側壁20に形成された観察窓30の構成について説明する。観察窓30は、例えば図2に示すように、側壁20の開口部20aの内側に、側壁20と平行に設けられた金属板60と、長手方向に沿って断面積が変化するテーパ状の光ファイバ61を有している。本実施の形態における金属板60は、例えば図3に示すように、複数の導電性の金属線62を例えば格子状に交互に配列し、所定の幅Lの開口63が形成された金属メッシュである。開口63の幅Lは、側壁20の開口部20aから処理容器10外へマイクロ波が漏洩することを防止するように、例えば処理容器10内に照射されるマイクロ波の波長の1/10以下に設定されている。また、金属板60は、例えば開口部20aの内側の全面に対して隙間無く嵌め込まれている。なお、本実施の形態のように、マイクロ波の周波数が5.8GHzである場合、当該マイクロ波の波長は約51.7mmである。したがって、開口63の幅Lは約5.1mm以下であればよく、本実施の形態では、開口63の幅Lは約1.2mmに設定されている。また、金属線62の直径は、概ね0.9mmに設定されている。
Next, the configuration of the
光ファイバ61は、例えば図2に示すように、金属板60に対して鉛直方向に延伸して、換言すれば、側壁20に対して鉛直方向に延伸して複数配置されている。図4は、図2のA−A断面の矢視図であり、複数の光ファイバ61は、例えば図4に示すように、金属板60の開口63にそれぞれ挿通して設けられている。また、光ファイバ61は、金属板60の開口63を挿通する箇所で最も断面積が小さく、両端部、即ち、処理容器10の内側及び外側に露出する面に向けて断面積が徐々に大きくなるテーパ形状を有している。このテーパ形状の光ファイバ61は、例えば断面積が最も小さい箇所で直径が約1.0mm、両端部で直径が約2.1mmである。なお、ここで言う「露出」とは、視認できるという意味での露出であり、光ファイバ61の露出面に対向するように板状の石英ガラス等を介在させ、この石英ガラスにより処理容器10の密閉状態を維持するような構成にしてもよい。
For example, as shown in FIG. 2, the
光ファイバ61の両端部は、複数の光ファイバ61を一つに束ね、例えば熱を加えた状態で圧縮することで、光ファイバのクラッド同士を融着させ隙間無く一体化した、いわゆるバンドルファイバ状に形成されている。そのため、光ファイバ61の端部は、例えば図5に示すように、六角形の蜂の巣状に隣接して束ねられた状態になる。光ファイバ61は、概ね側壁20の厚みと同じ長さを有し、当該光ファイバ61の両端部は、側壁20の処理容器10内側の側面及び処理容器外側の側面と概ね同じ箇所に位置している。
At both ends of the
光ファイバ61の処理容器10の外側の端部は、例えば図2に示すように、支持枠70により支持されている。支持枠70は、光ファイバ61の端部と側壁20の開口部20aとの間の隙間を気密に塞ぐように設けられている。これにより、観察窓30は、側壁20に気密に取り付けられている。
The outer end of the
本実施の形態にかかるマイクロ波処理装置1は以上のように構成されている。次に、マイクロ波処理装置1でのウェハWの処理及び処理中の観察窓の作用について説明する。
The
ウェハWの加熱処理にあたっては、先ず側壁20に設けられた搬入出口(図示せず)が開操作されて、マイクロ波処理装置1の外部に設けられた搬送機構(図示せず)により処理容器10内にウェハWが搬入される。搬入されたウェハWは、支持ピン32上に載置される。次いで、搬入出口が閉操作され、排気機構41により処理容器10内が排気される。次に、ガス供給機構12から所定の流量で処理ガスが処理容器10内に供給される。
In the heat treatment of the wafer W, first, a loading / unloading port (not shown) provided on the
次に、電源部53からマイクロ波ユニット52に対して電圧が印加され、マイクロ波ユニット52で生成された例えば5.8GHzのマイクロ波が、透過窓51を介して処理容器10内に導入される。
Next, a voltage is applied from the
処理容器10内に導入されたマイクロ波は、ウェハWの表面に照射されてウェハWが加熱処理される。この際、照射されるマイクロ波の出力が調整され、ウェハWが所定の温度に昇温され、所定の期間加熱される。
The microwave introduced into the
また、処理容器10内に導入されたマイクロ波は、側壁20や天井板21、底板22で反射して、その一部が観察窓30に向けて照射される。ここで、観察窓30の金属板60は、開口63の幅Lがマイクロ波の波長の1/10以下に設定されているので、観察窓30に向けて照射されたマイクロ波は金属板60により遮蔽されて、観察窓30からのマイクロ波の漏洩が抑制される。そして、観察窓30の複数の光ファイバ61の両端部は、束ねて一体化されたバンドルファイバ状になっているので、光ファイバ61の両端部においては、広い視野が確保されている。したがって、観察窓30からマイクロ波が漏洩することなく、当該観察窓30から処理容器10の内部を良好に観察することができる。この際、金属板60はマイクロ波の大部分を反射し、マイクロ波が侵入する深さも表面から数μm程度であるため、マイクロ波の吸収により金属板60で発生した熱は、金属板60の表面から放散すると共に、当該金属板60の内部に分散する。したがって、マイクロ波による発熱に伴い、観察窓30が加熱し、作業員がやけど等を負うことも回避できる。
In addition, the microwave introduced into the
マイクロ波によるウェハWの加熱処理が終了すると、電源部53からマイクロ波ユニット52への電圧の印加が停止され、処理容器10内に導入されるマイクロ波も停止する。それと共にガス供給機構12からの処理ガスの供給も停止される。その後、搬入出口が開操作されてウェハWが処理容器10から外部に搬出される。これにより、一連のウェハWの加熱処理が終了する。
When the heating process of the wafer W by the microwave is finished, the application of voltage from the
以上の実施の形態の観察窓30によれば、マイクロ波が漏洩しない大きさの開口63が複数形成された導電性の金属板60により、マイクロ波が遮蔽される。そして、金属板60の開口63にはテーパ形状を有する光ファイバ61が複数挿通されており、且つこの複数の光ファイバ61の両端部がバンドルファイバ状に一つに束ねられているので、光ファイバ61の端部において広い視野が確保されている。したがって、観察窓30から処理容器10の内部を良好に観察することができる。特に、開口63に光ファイバを挿通して設けているので、観察窓30の視野内に金属板60が入りこむことが無い。そのため、例えば監視カメラ等により観察窓30を介して処理容器10の内部を観察する場合、当該監視カメラのオートフォーカスにより、金属板60にピントが合ってしまうことが無く、監視カメラ等を用いて良好に遠隔監視を行うことができる。
According to the
また、観察窓30を構成する金属板60はマイクロ波の大部分を反射し、マイクロ波が侵入する深さも表面から数μm程度であるため、マイクロ波の吸収により金属板60の表面で発生した熱は、金属板60の表面から放散する。それと共に、金属板60の表面の熱は、金属板60の内部にも分散する。したがって、マイクロ波による発熱に伴い、観察窓30が加熱し、作業員がやけど等を負うことも回避できる。但し、多少の発熱も予想されることから、光ファイバ61の材質は、プラスティック系と比較して耐熱性が高い石英系のものを用いることが好ましい。
Further, the
なお、以上の実施の形態では、1つの開口63に対して1本の光ファイバ61を挿通していたが、開口63に対して挿通させる光ファイバの本数は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、任意に設定が可能である。例えば1つの開口63に対して複数の光ファイバ61を挿通させる場合、例えば図6に示すように、複数のテーパ状の光ファイバ61を束ねて一体化し、一体化した光ファイバを金属板60の開口63に挿通させるようにしてもよい。
In the above embodiment, one
また、以上の実施の形態では、金属板60は導電性の金属線62により形成された金属メッシュであったが、金属板60の形状は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、開口63の幅Lがマイクロ波を遮蔽できるように所定の幅Lに設定されているものであれば、任意に設定が可能である。例えば金属メッシュに代えて、板状の金属にパンチで、例えば千鳥状、格子状、ドット状等に開口を形成したパンチングメタルなどを金属板として用いてもよい。
In the above embodiment, the
以上の実施の形態では、金属板60が複数の開口63を有していたが、開口63の配置や数も本実施の形態の内容に限定されるものではなく、観察窓30に要求される視野を確保できれば、開口63は金属板60に対して一箇所にのみ形成されていれば足りる。かかる場合、例えば図6に示すように、複数のテーパ状の光ファイバ61を束ねたバンドルファイバを、所定幅Lの開口63に対して挿通して設けることで、1つの開口であっても、広い視野を確保することができる。
In the above embodiment, the
なお、マイクロ波の遮蔽効果は、金属板60の厚みが厚く、且つ開口63の幅Lが小さいほど高くなるので、金属板60の厚みは極力厚くし、開口63の幅は極力小さくすることが好ましい。
The microwave shielding effect increases as the thickness of the
また、以上の実施の形態の図3では、開口63は一片の長さがLである正方形である場合を描図しているが、開口63の形状も、最も開口幅が大きい箇所の長さが処理容器10内に照射されるマイクロ波の波長の概ね1/10以下に設定されていれば、任意に設定が可能である。つまり、開口63は、矩形状であってもよいし、円形であってもよい。なお、観察窓30の視野を広くするためには、光ファイバ61の本数を増やして端部の面積を大きくすればよく、光ファイバ61の設置本数を増やすという観点からは、金属板60としては、金属部分が最小限にできるメッシュ構造を採用することが好ましい。
In FIG. 3 of the above embodiment, the case where the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、実施の形態では加熱処理装置であるマイクロ波処理装置を例示したが、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置にも適用することが可能である。また、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. For example, although the microwave processing apparatus which is a heat treatment apparatus is illustrated in the embodiment, the present invention can be applied to a plasma processing apparatus using a microwave. Further, it is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. These are naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
1 マイクロ波処理装置
10 処理容器
11 マイクロ波導入機構
12 ガス供給機構
13 支持部
20 側壁
21 天井板
22 底板
23 供給管
30 観察窓
41 排気機構
50 開口部
51 透過窓
52 マイクロ波ユニット
53 電源部
60 金属板
61 光ファイバ
62 金属線
63 開口
70 支持枠
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記処理容器内に導入されるマイクロ波が漏洩しない大きさの開口が形成された導電性の金属板と、
当該金属板の開口を挿通して設けられた光ファイバと、を有し、
前記光ファイバの端部は前記処理容器の内側及び前記処理容器の外側にそれぞれ露出し、
前記光ファイバは、前記処理容器の外側に露出する端部が、前記金属板の開口を挿通する箇所よりも断面積が大きいテーパ形状を有していることを特徴とする、処理装置の観察窓。 An observation window of a processing apparatus for introducing a microwave into a processing container and processing a target object,
A conductive metal plate in which an opening of a size that does not leak microwaves introduced into the processing vessel is formed;
An optical fiber provided through the opening of the metal plate,
The end portions of the optical fibers are respectively exposed inside the processing container and outside the processing container,
An observation window of a processing apparatus, wherein the optical fiber has a tapered shape in which an end portion exposed to the outside of the processing container has a larger cross-sectional area than a portion through which the opening of the metal plate is inserted. .
前記複数の開口には、それぞれ光ファイバが挿通して設けられ、
前記複数の光ファイバの両端部は、複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバ状に構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の処理装置の観察窓。 A plurality of the openings are formed in the metal plate,
Each of the openings is provided with an optical fiber inserted therethrough,
The observation window of the processing apparatus according to claim 1, wherein both ends of the plurality of optical fibers are configured in a bundle fiber shape in which a plurality of optical fibers are bundled.
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WO2020242804A1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | Applied Materials, Inc. | Inline microwave batch degas chamber |
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