JP3451478B2 - プロセスチャンバ - Google Patents

プロセスチャンバ

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JP3451478B2
JP3451478B2 JP36253299A JP36253299A JP3451478B2 JP 3451478 B2 JP3451478 B2 JP 3451478B2 JP 36253299 A JP36253299 A JP 36253299A JP 36253299 A JP36253299 A JP 36253299A JP 3451478 B2 JP3451478 B2 JP 3451478B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は真空または減圧状態
あるいは不活性ガス雰囲気中におかれたチャンバ内の被
処理部材に対してレーザ光を照射して処理を行うための
プロセスチャンバに関し、特にレーザ光を精密照射する
のに適したプロセスチャンバに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のプロセスチャンバの用途として
は、例えばレーザアニーリング装置があげられる。レー
ザアニーリング装置は、良く知られているように、ガラ
ス基板のような被処理部材をプロセスチャンバ内部のプ
ロセスステージに搭載し、プロセスチャンバの上部蓋部
材に設けられた石英等の部材によるウインドウを通して
被処理部材にレーザ光を照射することにより改質処理を
行うものである。
【0003】この種のレーザアニーリング装置には、レ
ーザ光の精密照射が要求されるようになってきている。
これまで、このような要求を満足するプロセスチャンバ
は実用レベルでは存在しないが、実験室レベルではプロ
セスチャンバのサイズを30cm×30cm×10cm
程度に小さく作るか、肉厚のある金属材料を用いて頑丈
に製作するのが通常である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、大きなガラス
基板をアニーリングする実用的なプロセスチャンバは、
例えばガラス基板のサイズが30cm×35cmの場
合、プロセスチャンバのサイズは1m×1m×20cm
と大きなものになる。これを全て肉厚30mm程度の金
属材料で製作すると、プロセスチャンバの重量は1トン
を越えることになり、設置場所が限定され、搬送や据付
けも手間がかかる。
【0005】特に、上部蓋部材の重量が大きくなると、
そこに設けられるウインドウに傾きや歪みが生ずること
となり、レーザ光の精密照射を妨げる原因となる。すな
わち、精密アニーリング装置の場合、レーザ光をプロセ
スチャンバの外からウインドウを通して照射する際、ウ
インドウが僅かに傾いたり、歪むだけでもレーザ光の焦
点位置が変わり、精密アニーリングが実現できない。
【0006】そこで、本発明の課題は、精密照射を必要
とするレーザアニーリング装置のようなプロセスチャン
バにおいて、プロセスチャンバの上部蓋部材を軽量に製
作できるようにし、そこに設けられるウインドウの傾き
や歪みを抑制することのできるプロセスチャンバを提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空または減
圧状態あるいは不活性ガス雰囲気中におかれたチャンバ
内の被処理部材に対してレーザ光を照射して処理を行う
ためのプロセスチャンバにおいて、該プロセスチャンバ
の上部蓋部材にはレーザ光を透過可能なウインドウが設
けられており、前記上部蓋部材はその肉厚を必要最低限
とし、該上部蓋部材には前記ウインドウの傾きや歪みを
最小限に抑制するために補強用のリブ部材が設けられ
前記ウインドウは前記上部蓋部材に対して取り外し可能
なベースブロックに取り付けられていることを特徴とす
る。
【0008】
【0009】特に、前記補強用のリブ部材は、前記上部
蓋部材において縦方向及び横方向に交差するように設け
られた複数枚のリブから成ることを特徴とする。
【0010】また、前記複数枚のリブには、軽量化のた
めに切り欠きあるいは穴が設けられていることを特徴と
する。
【0011】
【作用】本発明ではできるだけプロセスチャンバを軽量
にし、真空時に大気圧を受けてもウインドウの傾き、歪
みを最小にし、焦点位置のずれに影響しないよう、補強
用のリブ部材をいれている。また、軽量化とメンテナン
スのため、強度に関係ない不要部分には空洞をあけてあ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明によるプロセスチャンバ
を、レーザアニーリング装置に適用する場合についてそ
の実施の形態を説明する。
【0013】図1を参照して、このレーザアニーリング
装置においては、レーザ発振器10からのレーザ光がミ
ラー11で反射されてプロセスチャンバ20の上方から
垂直に照射される。一般的にレーザアニーリング装置で
は、光路の途中に投影レンズ12を挿入配置してレーザ
ビームを縮少し、ガラス基板13上の面に焦点を結ぶよ
うに焦点位置を調整する。アニーリングは真空または減
圧下で行われるため、ガラス基板13はプロセスチャン
バ20内のプロセスステージ21上に置かれる。レーザ
照射部に対応するプロセスチャンバ20の上部蓋部材2
2には、レーザ光を透過させるためのウインドウ23が
取り付けられている。ウインドウ23は石英のような材
料で作られ、ベースブロック24と呼ばれる部材を介し
て上部蓋部材22に装着される。ベースブロック24は
上部蓋部材22に対して取り外し可能である。このよう
にして、ウインドウ23を通してレーザ光がプロセスチ
ャンバ20内に入ってくる。
【0014】なお、プロセスチャンバ20の下に除振台
26を設けて、照射精度の高い軽量プロセスチャンバを
実現するようにしている。
【0015】レーザ光がガラス基板13面に精度良く照
射されるためには、ウインドウ23の傾きや歪みが許容
範囲内でなければならない。例えば30cm×35cm
のガラス基板13を入れるプロセスチャンバ20では、
±4μmの焦点深度に対してその傾き角度の範囲は2分
以内である。
【0016】しかし、プロセスチャンバ20内が真空に
なると大気圧がかかり、上部蓋部材22全体が下向きの
荷重を受ける。これによって上部蓋部材22が下に下が
る。このときウインドウ23は投影レンズ12の中心軸
に対して垂直に下がり、傾きが生じ易くなるが、その傾
きは2分以内となるように上部蓋部材22を設計する必
要がある。
【0017】一方、プロセスチャンバ20は通常、ステ
ンレス製であり、あまり肉厚を大きくすると重量が増
し、設置できる場所に制限がでてくる。
【0018】そこで、本形態では上部蓋部材22の肉厚
をできるだけ薄くし、図2に示すように、これによって
生ずる機械的強度の低下を上部にリブ部材30を設ける
ことにより補強する。そして、ウインドウ23を取り付
けているベースブロック24が図3のA−A´、B−B
´断面で、中心線に対して左右対称になるようにリブ部
材30とそこに設けられるメンテナンス用穴30aの位
置を調整する。
【0019】そのための設計手順として、本形態では有
限要素法を用いる。図4は有限要素法によるベースブロ
ック24での歪みを計算するための要素分割を示してあ
る。全体が歪んでいるのは計算結果を図の歪みに比例し
て表示しているからである。上部蓋部材22の中央付近
に最大歪み部(歪み量0.42mm)が生じている。
【0020】更に、ベースブロック24のA−A´断
面、B−B´断面の歪みを示したのが図5である。初期
設計ではリブ部材30の厚みを20mmにした場合であ
り、グラフ上の2本の線(A−A´−0)、(B−B´
−0)が歪みを示している。最大0.27mmの歪みが
生じ、左右対称性が低い設計である。
【0021】そこで、リブ部材30の厚みを25mmに
し、計算し直すと、(A−A´−2)、(B−B´2)
のように歪み量が減り、左右対称に近くなる。
【0022】また、ベースブロック24を入れて計算す
ると更に(A−A´−3)、(B−B´−3)のように
歪みは小さくなる。
【0023】最終的に肉厚25mm、ベースブロック2
4を入れた設計で、目標の2分の傾き角度以内に入るこ
とが確認できた。
【0024】次に、図6〜図9を参照して、リブ部材3
0の具体例について説明する。リブ部材30は、上部蓋
部材22において縦方向及び横方向に交差するように設
けられた複数枚のリブから成る。ここでは、上部蓋部材
22の中間部分にその全幅(縦方向)にわたるようにリ
ブ31が設けられ、リブ31の両側に縦方向に延びるリ
ブ32、33が設けられると共に、リブ32に交差する
ように横方向に2枚のリブ34、35が、リブ33に交
差するように横方向に2枚のリブ36、37がそれぞれ
設けられている。
【0025】図7〜図9に示されるように、各リブに
は、軽量化、その他機械構成要素のために切り欠きある
いは穴が設けられている。すなわち、リブ35には切り
欠き35a、35b、リブ37には切り欠き33a、リ
ブ32には切り欠き32a、穴32b、32c、リブ3
1には穴31a、31bがそれぞれ設けられている。
【0026】以上、本発明をレーザアニーリング装置用
のプロセスチャンバについて説明したが、本発明はこれ
に限らず、真空または減圧あるいは不活性ガス雰囲気中
で精密にレーザビームを照射する、半導体成膜、改質技
術を実現するための装置に適用可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、従来に比べ半分の重量
で目的のウインドウの傾き角度内で、軽量で精密照射の
可能なプロセスチャンバを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるレーザアニーリング装置の
概略構成を示した図である。
【図2】本発明の概略を説明するために図1に示された
プロセスチャンバにリブ部材を設けた図である。
【図3】図1に示されたプロセスチャンバの上部蓋部材
におけるウインドウに生ずる傾きや歪みを説明するため
の図である。
【図4】図3に示された上部蓋部材に生ずる変形を要素
分割法により示した図である。
【図5】図3に示された上部蓋部材におけるベースブロ
ックに生じる歪みを測定した結果を示した図である。
【図6】本発明の具体例として、上部蓋部材とそこに設
けられるリブ部材とを示した平面図である。
【図7】図6の線C−C´による断面図である。
【図8】図6の線D−D´による断面図である。
【図9】図6の線E−E´による断面図である。
【符号の説明】
10 レーザ発振器 11 ミラー 12 投影レンズ 13 ガラス基板 20 プロセスチャンバ 21 プロセスステージ 22 上部蓋部材 23 ウインドウ 24 ベースブロック 25 台 26 除振台 30 リブ部材 31〜37 リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/268 B01J 3/00 B01J 19/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空または減圧状態あるいは不活性ガス
    雰囲気中におかれたチャンバ内の被処理部材に対してレ
    ーザ光を照射して処理を行うためのプロセスチャンバに
    おいて プロセスチャンバの上部蓋部材にはレーザ光を透過可
    能なウインドウが設けられており、前記上部蓋部材はそ
    の肉厚を必要最低限とし、該上部蓋部材には前記ウイン
    ドウの傾きや歪みを抑制するために補強用のリブ部材が
    設けられ 前記ウインドウは前記上部蓋部材に対して取り外し可能
    なベースブロックに取り付けられ ていることを特徴とす
    るプロセスチャンバ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプロセスチャンバにおい
    て、前記補強用のリブ部材は、前記上部蓋部材において
    縦方向及び横方向に交差するように設けられた複数枚の
    リブから成ることを特徴とするプロセスチャンバ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のプロセスチャンバにおい
    て、前記複数枚のリブには、軽量化のために切り欠きあ
    るいは穴が設けられていることを特徴とするプロセスチ
    ャンバ。
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