JPS63299086A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、試料とし・ての半導体基板をア二一ル処理
するための加熱装置に関する。

〔従来、の技術〕

従来、半導体基板のアニール処理には熱アニールと赤外
線アニールとがある。このうち、熱アニールは半導体基
板を高温容器内に入れることによってなされるものであ
り、また、赤外線アニールは、たとえば棒状の赤外線ラ
ンプを複数本平行に並べたランプアレーを平面加熱光源
とし、これを半導体基板を収容する薄い箱型石英処理チ
ャンバの上下両面に配置して、この周囲を水冷した金メ
ツキ反射壁で囲んだ加熱装置により行われるものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記２つのアニール処理における問題点はそれぞれ次の
通りである。まず、熱アニールでは、装置に供給される
エネルギの大部分が容器を高温に保つためと、容器まわ
りの周囲部材の冷却のためとに使われ、このためエネル
ギの利用効率が悪く、大電力を必要とする。また、赤外
線アニールでは、赤外線ランプの発光波長の関係から、
ランプ管を除く石英構造材、特にチャンバ壁の直接加熱
が少ない特長を有する反面、加熱効率の向上と大口径基
板処理とを可能ならしめるため処理チャンバを箱型石英
としており、このため耐静圧強度が小さく、現状の設計
では真空、減圧処理はできない。

この発明の目的は、前記従来の問題点を除去し、装置に
供給されるエネルギの利用効率が高く、かつ真空アニー
ル処理の可能な加熱装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明によれば、試料と
しての半導体基板をアニール処理するための加熱装置を
、マイクロ波の伝達路を形成する導波管と、板状の誘電
体からなるマイクロ波窓を介して前記導波管と結合され
るとともに試料の出し入れが可能な大きさを有する開口
を備え前記マイクロ波窓を介してマイクロ波が導入され
る。内部を真空にすることの可能な金属容器からなるマ
イクロ波共振器と、前記マイクロ波共振器の開口を介し
て該共振器の内部空間と連通ずるとともに前記試料が載
置される試料台を収納する空間を形成する真空予備室と
、前記試料台を前記予備室と前記マイクロ波共振器との
間で共振器の開口を通過して進退可能とする駆動機構と
、前記試料台を前記マイクロ波共振器内で回転可能とす
る駆動機構とを備えたマイクロ波加熱装置とするものと
する。

〔作用〕

装置をこのように構成し、マイクロ波発振源から発振さ
れたマイクロ波を、導波管とマイクロ波窓とを介してマ
イクロ波共振器内へ導入すると、共振器内でマイクロ波
の電界が増大して半導体基板のマイクロ波エネルギ吸収
量が高められるとともに、マイクロ波共振器内の電界強
度はマイクロ波の共振モードで決まる空間分布を生ずる
ので、基板をその軸線まわりの回転運動、または必要に
より軸線方向の進退運動を加えた複合運動を行わせるこ
とにより、基板表面に対する均熱性の制御が可能になり
均熱性の高い加熱が可能になる。また、このマイクロ波
加熱は、真空に保たれた共振器内で行われるから、基板
からの熱損失が少なく、また基板周辺の部材を加熱させ
ないから、共振器内へ導入されたマイクロ波のエネルギ
が有効に半導体基板の加熱に消費され、加熱に要する電
力消費量が低減される。

〔実施例〕

第１図に本発明に基づく加熱装置構成の一実施例を示し
、第２図に試料としての半導体基板をその軸まわりに回
転させあるいは軸線方向に進退させるための機構構成の
一実施例を示す。

第１図において、図示されないマイクロ波発振源から導
波管ｌの内側に沿って伝達されてきたマイクロ波は板状
の誘電体からなるマイクロ波窓２を介して、真空に保た
れた金属容器からなるマイクロ波共振器３内へ導入され
、ここで定在波を形成して共振状態−となり、その電界
が１００倍程度に増幅される。この高周波電界により、
後に詳細を説明する運動軸１２の先端に固着された試料
台５に載置された試料４．ここでは半導体基板が試料台
５とともに加熱される。そこで、この試料台を誘電体損
失の小さい材質たとえばセラミックスで形成すると、マ
イクロ波のエネルギは実質的に、質量の小さい半導体基
板のみに吸収され、周辺部材には吸収されないから、注
入されたエネルギの利用効率が著しく高く、加熱に要す
る電力が小さくてすむ。

マイクロ波共振器内にふけるマイクロ波電界の空間分布
は、共振器の寸法で決まる共振モードで決まり、半導体
基板を静止させて加熱したのでは基板を全面積にわたり
一様に加熱することができない。このため、試料台５を
回転および上下運動させることにより不均一加熱を避け
るようにする。

第２図に、この均一加熱のための駆動機構構成の一実施
例を示す。マイクロ波共振器３の開口３ａ（第１図）と
反対側の真空予備室壁４！ｒ−貫きその一方の端部に試
料台５が固着された駆動軸１２の他方端に固着されたフ
ランジ１２ａには、以下に詳細を説明する内側回転・進
退子２０が結合され、この内側回転・進退子は駆動軸１
２とともに、一方の端面が閉鎖された円筒状隔壁ｌＯに
より真空予備室６側に気密に封止され大気側と遮断され
ている。この内側回転・進退子２０は、７ランジ１２ａ
を介して結合され駆動軸１２の延長部分を構成する延長
駆動軸２２の外周面に周方向に間隔をおいて軸方向に固
着された複数の棒状永久磁石２７を有している。この永
久磁石２７の軸方向両側には、延長駆動軸２２の軸方向
移動が横ぶれを起こすことなくかつ円滑に行われるよう
、延長駆動軸２２によって貫通される分厚い円板２８に
周方向等間隔に半径方向の切り込みを設けてガイドロー
ラ２３を軸２４まわりに回転自在に嵌め込むとともにこ
の円板に対し延長駆動軸２２がほとんど摩擦抵抗なく回
転しろるよう延長駆動軸２２を円板２８から回転用ベア
リング２１を介して支承している。なお、棒状の永久磁
石２７は棒の両端部がそれぞれ磁極を構成する。

内側回転・進退子２０を駆動軸１２とともに真空予備室
６側に封止する円筒状隔壁ｌＯの外側には、この円筒状
隔壁を同軸に取り囲んで軸まわりに回転しかつ軸方向に
進退可能な筒状体８が配され、この筒状体の内側には、
延長駆動軸２２外周面に固着された永久磁石２７と異極
性磁極面同志が対向するように棒状の永久磁石３２が配
設されている。なお、筒状体８の上端部には円筒状隔壁
ｌＯとの同軸性を保ちつつ回転と進退とを円滑に行わし
めるため、摩擦抵抗の小さい材質たとえばデルリンなど
の合成樹脂からなる滑動リング３１が嵌め込まれ、筒状
体８と永久磁石３２と滑動リング３１とで外側回転・進
退子３０を形成していふ。

一方、外側回転・進退子を進退駆動する駆動機構は、図
示されない進退用駆動モータによって軸まわりに回転駆
動されるねじ棒４１と、ねじ棒４１と螺合するねじが形
成されねじ棒の回転によってねじ棒の軸方向に移動する
移動台４０とを備えてなり、移動台の移動の際に外側回
転・進退子の筒状体８の外周面に形成きれたリング状の
リブｇａ、８ｂを引っ掛けて外側回転・進退子の進退が
行われる。

また、外側回転・進退子を回転駆動する駆動機構は、移
動台４０に固設された回転用駆動モータ５１とこの駆動
モータの回転軸に同軸に結合されて回転駆動される回転
用駆動ギア５２と、外側回転・進退子３０と同軸に一体
化されかつ前記駆動ギア５２と噛み合うメインギア５３
とを備えてなり、駆動モータ５１の電源を開閉すること
により外側回転・進退子３００回転回転止を行う。

このようにして進退駆動機構１４ならびに回転駆動機構
１３により外側回転・°進退子が進退ならびに回転する
と、内側回転・進退子２０の延長駆動軸２２の外周面に
固設された永久磁石２７と外側回転・進退子３０の永久
磁石３２との間には吸引力が作用しているから、内側回
転・進退子は外側回転・進退子に追随した動作を行い、
この動作が駆動軸１２を介して試料台５　（第１図）に
伝達される。

な右、上述の実施例においては、延長操作軸２２の外周
面に固設される永久磁石２７および外側回転・進退子の
筒状体内側に配設される永久磁石３２はともに棒状のも
のとしているが、棒状の代わりに円弧状とし、間隔をお
いて周方向の溝に嵌め込むようにしても同様の動作が可
能なことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明によれば、半導、体長板
に対する加熱装置を、マイクロ波の伝達路を形成する導
波管と、板状の誘電体からなるマイクロ波窓を介して前
記導波管と結合されるとともに試料の出し入れが可能な
大きさを有する開口を備え前記マイクロ波窓を介してマ
イクロ波が導入される。内部を真空にすることの可能な
金属容器からなるマイクロ波共振器と、前記マイクロ波
共振器の開口を介して該共振器の内部空間と連通ずると
ともに前記試料が載置される試料台を収納する空間を形
成する真空予備室と、前記試料台を前記予備室と前記マ
イクロ波共振器との間で共振器の開口を通過して進退可
能とする駆動機構と、前記試料台を前記マイクロ波共振
器内で回転可能とする駆動機構とを備えたものとし、マ
イクロ波発振源から発振されたマイクロ波を用いて半導
体基板を加熱するようにしたので、共振器内でマイクロ
波の電界が増大しても基板周辺の部材を加熱させないか
ら、基板によるマイクロ波エネルギ吸収量が効果的に高
められるとともに、共振器内は真空に保たれているから
基板からの熱損失が少なく、注入されたマイクロ波エネ
ルギの利用効率が著しく高くなる。さらに半導体基板が
載置される試料台を低誘電率の材質を用いて形成すれば
、注入されたマイクロ波エネルギは実質的に半導体基板
のみにより吸収され、前記効率がさらに向上して、るが
、基板をその軸線まわりの回転運動、または必要により
軸線方向の進退運動を加えた複合運動を行わせることに
より、基板表面に対する均熱性の制御が可能となり、均
熱性が高く従って良好な品質が得られるアニール処理が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による加熱装置構成図、第２
図は第１図の装置構成における要部の拡大図である。 １　導波管、２　マイクロ波窓、３２．マイクロ波共振
器、３ａ・・・開口、４・−試料、５・試料台、６−　
真空予備室、８・・・・・筒状体、１０−　隔壁、１２
　　駆動軸、１３・一回転駆動機構、１４・進退駆動機
構、２２延長駆動軸、２７．３２・−永久磁石。 罵　　！　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マイクロ波の伝達路を形成する導波管と、板状の誘
   電体からなるマイクロ波窓を介して前記導波管と結合さ
   れるとともに試料の出し入れが可能な大きさを有する開
   口を備え前記マイクロ波窓を介してマイクロ波が導入さ
   れる、内部を真空にすることの可能な金属容器からなる
   マイクロ波共振器と、前記マイクロ波共振器の開口を介
   して該共振器の内部空間と連通するとともに前記試料が
   載置される試料台を収納する空間を形成する真空予備室
   と、前記試料台を前記予備室と前記マイクロ波共振器と
   の間で共振器の開口を通過して進退可能とする駆動機構
   と、前記試料台を前記マイクロ波共振器内で回転可能と
   する駆動機構とを備えてなる加熱装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、試料台
   を進退ならびに回転せしめるそれぞれの駆動機構はとも
   にマイクロ波共振器ならびに真空予備室の外部に配され
   るとともにそれぞれの駆動力の前記試料台への伝達は、
   真空予備室の反マイクロ波共振器開口側壁面を貫く駆動
   軸の予備室内部側の端部に前記試料台を固着するととも
   に予備室外部側端部外周面に永久磁石を固着し、一方の
   端面が閉鎖された円筒状隔壁で前記駆動軸の予備室外部
   側を覆って予備室側に気密に封止するとともにこの円筒
   状隔壁をとり囲み該隔壁の軸線方向に進退可能にして軸
   線まわりに回転可能に形成された筒状体の内側に前記駆
   動軸外周面の永久磁石と異極性磁極面同志が対向するよ
   うに永久磁石を配し、この筒状体を前記駆動装置により
   前記円筒状隔壁の軸線方向ならびに軸線まわりに駆動す
   ることにより行われることを特徴とする加熱装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、試料が
   載置される試料台の材質はセラミックスであることを特
   徴とする加熱装置。