KR20150038236A - 마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법 Download PDF

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쥰 야마시타
석형 홍
고우지 시모무라
히로유키 하야시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

마이크로파 가열 처리 장치(1)의 지지 장치(4)는, 처리 용기(2)의 저부(13)의 거의 중앙을 관통하여 처리 용기(2)의 외부까지 연장되는 관 형상의 샤프트(14)와, 샤프트(14)의 상단 부근에 있어서 거의 수평 방향으로 마련된 유전체판(15)과, 유전체판(15)의 주연부에 착탈 가능하게 장착된 지지 부재로서의 복수의 지지핀(16)과, 회전 구동부(17)와, 승강 구동부(18)를 갖고 있다. 유전체판(15)은, 웨이퍼 W와 이간한 상태로 웨이퍼 W와 처리 용기(2)의 저부(13)의 사이에 개재되고, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서의 마이크로파의 상태를 변화시키는 것에 의해 웨이퍼 W로의 마이크로파 흡수를 촉진한다.

Description

마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법{MICROWAVE HEATING PROCESSING DEVICE AND PROCESSING METHOD}
본 발명은, 마이크로파를 처리 용기에 도입하여 소정의 처리를 행하는 마이크로파 가열 처리 장치 및 이 마이크로파 가열 처리 장치를 이용하여 피처리체를 가열 처리하는 처리 방법에 관한 것이다.
LSI 디바이스나 메모리 디바이스의 미세화가 진행됨에 따라서, 트랜지스터 제작 공정에 있어서의 확산층의 깊이가 얕아지고 있다. 종래, 확산층에 주입되는 도핑 원자의 활성화는, 램프 히터를 이용하는 RTA(Rapid Thermal Annealing)라고 불리는 급속 가열 처리에 의해 행하여져 왔다. 그러나, RTA 처리에서는, 도핑 원자의 확산이 진행되기 때문에, 확산층의 깊이가 허용 범위를 넘어 깊어져 버려, 미세 설계의 장해가 된다고 하는 문제가 생기고 있었다. 확산층의 깊이의 컨트롤이 불완전하면, 리크 전류의 발생 등 디바이스의 전기적 특성을 저하시켜 버리는 요인이 된다.
최근, 반도체 웨이퍼에 대하여 열처리를 실시하는 장치로서, 마이크로파를 사용하는 장치가 제안되고 있다. 마이크로파 가열을 이용하여 도핑 원자의 활성화를 행하는 경우, 마이크로파가 도핑 원자에 직접 작용하기 때문에, 잉여 가열이 일어나지 않고, 확산층의 넓어짐을 억제할 수 있다고 하는 이점이 있다.
마이크로파를 이용한 가열 장치로서, 예컨대, 특허 문헌 1(일본 특허 공개 2001-156049호 공보)에서는, 반도체 웨이퍼를 지지하는 회전 가능한 지지대와, 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 전자파 조사부를 구비한 유기물 박리 장치가 제안되고 있다.
마이크로파는, 파장이 수십 밀리미터로 길고, 게다가, 처리 용기 내에서 정재파를 형성하기 쉽다고 하는 특징을 갖고 있다. 그 때문에, 예컨대 반도체 웨이퍼를 마이크로파로 가열 처리하는 경우, 반도체 웨이퍼의 면 내에서 전자계의 강약에 분포가 생겨, 가열 온도의 불균일이 생기기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 또한, 반도체 웨이퍼로의 마이크로파의 흡수 효율이 낮기 때문에, 가열이 불충분하게 되기 쉽고, 전력의 유효 이용이라고 하는 면에서도 문제가 있었다.
본 발명은, 피처리체에 대하여 균일하고 효율이 좋은 가열 처리를 행하는 것이 가능한 마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치는, 상벽, 저벽 및 측벽을 갖고, 피처리체를 수용하는 처리 용기와, 상기 피처리체를 가열 처리하기 위한 마이크로파를 생성하여 상기 처리 용기에 도입하는 마이크로파 도입 장치와, 상기 처리 용기 내에서 피처리체에 맞닿아 이것을 지지하는 복수의 지지 부재와, 상기 지지 부재에 의해 지지된 상태의 피처리체와 상기 저벽의 사이에, 상기 피처리체에 이간한 상태로 배치되는 유전체 부재를 구비하고 있다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치에 있어서, 상기 유전체 부재는, 상기 저벽으로부터 이간한 상태로 배치되어 있더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치에 있어서, 상기 복수의 지지 부재는, 상기 유전체 부재에 장착되어 있더라도 좋다. 이 경우, 상기 피처리체 및 상기 유전체 부재는, 모두 원판 형상을 이루고, 상기 유전체 부재의 직경이, 적어도 피처리체의 직경 이상이더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치는, 상기 복수의 지지 부재를 수평 방향으로 원운동시키는 회전 기구를 더 구비하고 있더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치는, 상기 복수의 지지 부재가 피처리체를 지지하는 높이 위치를 가변적으로 조절하는 높이 위치 조절 기구를 더 구비하고 있더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치는, 상기 저벽으로부터 상기 피처리체까지의 높이 H에 대하여, 상기 저벽과 상기 피처리체의 사이의 공간에 생성하는 정재파의 파장 λ0이, H=n×λ0/2(여기서, n은 양의 정수를 의미한다)의 관계가 되도록, 상기 유전체 부재를 마련하는 것이더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치는, 상기 유전체 부재의 표면에, 두께 10㎚ 이상 500㎚ 이하의 범위 내의 금속 재료의 박막을 갖고 있더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기 상벽은, 상기 마이크로파 도입 장치에 있어서 생성된 상기 마이크로파를 상기 처리 용기에 도입하는 복수의 마이크로파 도입 포트를 갖고 있더라도 좋다.
본 발명의 처리 방법은, 상기 어느 하나의 마이크로파 가열 처리 장치를 이용하여 상기 피처리체를 가열 처리하는 것이다. 이 경우, 상기 지지 부재에 의해 지지한 상기 피처리체를 회전시키면서 가열 처리를 하더라도 좋다.
본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법에서는, 피처리체에 대하여 균일하고 효율이 좋은 가열 처리를 행하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시의 형태에 있어서의 지지핀을 장착한 유전체판을 나타내는 사시도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제 1 실시의 형태에 있어서의 유전체판과 지지핀과 반도체 웨이퍼의 높이 위치를 나타내는 설명도이다.
도 3(b)는 본 발명의 제 1 실시의 형태의 바람직한 형태에 있어서의 유전체판의 표면 부근의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시의 형태에 있어서의 마이크로파 도입 장치의 고전압 전원부의 개략의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 처리 용기의 천정부의 상면을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 제어부의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시의 형태에 있어서의 지지핀과 유전체판을 나타내는 사시도이다.
도 9는 웨이퍼로의 마이크로파 전력의 흡수 효율의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[제 1 실시의 형태]
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치의 개략의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다. 본 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 연속하는 복수의 동작을 수반하여, 예컨대 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 적는다.) W에 대하여, 마이크로파를 조사하여 어닐 처리를 실시하는 장치이다.
마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 피처리체인 웨이퍼 W를 수용하는 처리 용기(2)와, 처리 용기(2) 내에 마이크로파를 도입하는 마이크로파 도입 장치(3)와, 처리 용기(2) 내에 있어서 웨이퍼 W를 지지하는 지지 장치(4)와, 처리 용기(2) 내에 가스를 공급하는 가스 공급 기구(5)와, 처리 용기(2) 내를 감압 배기하는 배기 장치(6)와, 이들 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 각 구성부를 제어하는 제어부(8)를 구비하고 있다.
<처리 용기>
처리 용기(2)는, 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 처리 용기(2)를 형성하는 재료로서는, 예컨대, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스 등이 이용된다.
처리 용기(2)는, 상벽으로서의 판 형상의 천정부(11) 및 저벽으로서의 저부(13)와, 천정부(11)와 저부(13)를 연결하는 각통(角筒) 형상의 측벽부(12)와, 천정부(11)를 상하로 관통하도록 마련된 복수의 마이크로파 도입 포트(10)와, 측벽부(12)에 마련된 반입출구(12a)와, 저부(13)에 마련된 배기구(13a)를 갖고 있다. 또, 측벽부(12)는 원통 형상이더라도 좋다. 반입출구(12a)는, 처리 용기(2)에 인접하는 도시하지 않는 반송실과의 사이에서 웨이퍼 W의 반입출을 행하기 위한 것이다. 처리 용기(2)와 도시하지 않는 반송실의 사이에는, 게이트 밸브 GV가 마련되어 있다. 게이트 밸브 GV는, 반입출구(12a)를 개폐하는 기능을 갖고, 닫힌 상태에서 처리 용기(2)를 기밀하게 밀봉함과 아울러, 열린 상태에서 처리 용기(2)와 도시하지 않는 반송실의 사이에서 웨이퍼 W의 이송을 가능하게 한다.
<마이크로파 도입 장치>
마이크로파 도입 장치(3)는, 처리 용기(2)의 상부에 마련되고, 처리 용기(2) 내에 전자파(마이크로파)를 도입하는 마이크로파 도입 수단으로서 기능한다. 마이크로파 도입 장치(3)의 구성에 대해서는, 뒤에서 자세하게 설명한다.
<지지 장치>
지지 장치(4)는, 처리 용기(2)의 저부(13)의 거의 중앙을 관통하여 처리 용기(2)의 외부까지 연장되는 관 형상의 샤프트(14)와, 샤프트(14)의 상단 부근에 있어서 거의 수평 방향으로 마련된 유전체 부재로서의 유전체판(15)과, 유전체판(15)의 주연부에 착탈 가능하게 장착된 지지 부재로서의 복수의 지지핀(16)을 갖고 있다. 또한, 지지 장치(4)는, 샤프트(14)를 회전시키는 회전 구동부(17)와, 샤프트(14)를 상하로 변위시키는 승강 구동부(18)와, 샤프트(14)를 지지함과 아울러, 회전 구동부(17)와 승강 구동부(18)를 연결하는 가동 연결부(19)를 갖고 있다. 회전 구동부(17), 승강 구동부(18) 및 가동 연결부(19)는, 처리 용기(2)의 외부에 마련되어 있다. 또, 처리 용기(2) 내를 진공 상태로 하는 경우는, 샤프트(14)가 저부(13)를 관통하는 부분의 주위에, 예컨대 벨로즈 등의 밀봉 기구(20)를 마련할 수 있다.
도 2는 지지핀(16)을 장착한 유전체판(15)을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 3(a)는 측면으로부터 본, 유전체판(15)과, 지지핀(16)과, 지지핀(16)상에 지지된 웨이퍼 W의 높이 위치를 나타내는 설명도이다. 복수(본 실시의 형태에서는 3개)의 지지핀(16)은, 처리 용기(2) 내에 있어서 웨이퍼 W의 이면에 맞닿아 웨이퍼 W를 지지한다. 복수의 지지핀(16)은, 그 상단부가 웨이퍼 W의 둘레 방향으로 늘어서도록 배치되어 있다. 각 지지핀(16)은, 유전체판(15)에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 복수의 지지핀(16) 및 유전체판(15)은, 유전체 재료에 의해 형성되어 있다. 복수의 지지핀(16) 및 유전체판(15)을 형성하는 유전체 재료로서는, 예컨대, 석영, 세라믹스 등을 이용할 수 있다.
유전체판(15)은, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서, 웨이퍼 W 및 처리 용기(2)의 저부(13)의 양쪽으로부터 이간한 상태에서, 웨이퍼 W와 저부(13)의 사이에 개재된다. 본 실시의 형태에 있어서, 유전체판(15)은, 웨이퍼 W를 지지하는 지지 장치(4)의 한 구성 부재인 것과 아울러, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서의 마이크로파의 상태를 변화시키는 것에 의해 웨이퍼 W로의 마이크로파의 흡수를 촉진하는 마이크로파 흡수 촉진 수단으로서 기능한다. 유전체판(15)을 마이크로파 흡수 촉진 수단으로서 효과적으로 기능시키는 관점으로부터, 저부(13)의 상면으로부터 유전체판(15)의 이면까지의 높이 H1은, 예컨대, 3㎜ 이상 30㎜ 이하의 범위 내, 바람직하게는 5㎜ 이상 15㎜ 이하의 범위 내로 할 수 있다.
지지핀(16)은, 웨이퍼 W를 유전체판(15)으로부터 소정의 간격으로 이간시킬 수 있는 돌출 높이를 갖고 있다. 지지핀(16)의 돌출 높이는, 도 3(a)에 나타내는 유전체판(15)의 상면으로부터 웨이퍼 W의 이면까지의 높이 H2와 동일하다. 이 높이 H2는, 유전체판(15)을 마이크로파 흡수 촉진 수단으로서 효과적으로 기능시키는 관점으로부터, 예컨대, 3㎜ 이상 30㎜ 이하의 범위 내, 바람직하게는 5㎜ 이상 15㎜ 이하의 범위 내로 할 수 있다. 높이 H2는, 지지핀(16)을 교환하는 것에 의해 조절할 수 있다. 또, 지지핀(16)의 개수는, 웨이퍼 W를 안정적으로 지지할 수 있으면 3개로 한정되지 않는다.
본 실시의 형태에 있어서, 웨이퍼 W와 유전체판(15)은, 모두 원판 형상을 이루고 있고, 유전체판(15)의 직경 D는, 적어도 웨이퍼 W의 직경 DW 이상인 것이 바람직하다. 또, 유전체판(15)은, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서의 마이크로파의 상태를 변화시키는 작용을 갖는 한, 그 형상은 묻지 않는다. 예컨대, 유전체판(15)은, 개구 지름 1㎜ 이하의 격자 형상 등의 형상이더라도 좋다. 유전체판(15)의 두께 T는, 웨이퍼 W로의 마이크로파 흡수 효율에 영향을 준다. 유전체판(15)을 마이크로파 흡수 촉진 수단으로서 효과적으로 기능시키는 관점으로부터, 두께 T는, 저부(13)의 상면으로부터 유전체판(15)의 이면까지의 높이 H1, 및 유전체판(15)의 상면으로부터 웨이퍼 W의 이면까지의 높이 H2를 고려한 다음, 예컨대 2㎜ 이상 20㎜ 이하의 범위 내로부터 선택하는 것이 바람직하다.
도 3(b)는 본 실시의 형태의 바람직한 형태에 있어서의 유전체판(15)의 표면 부근의 단면 구조를 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 유전체판(15)의 표면에, 적외선을 반사시키는 작용을 갖는 금속 박막(50)을 마련하더라도 좋다. 그와 같은 금속 박막(50)으로서는, 예컨대 알루미늄 등의 금속에 의한 박막을 들 수 있다. 유전체판(15)을 구성하는 유전체 재료, 예컨대 석영은 열용량이 크기 때문에, 마이크로파에 의해 가열된 웨이퍼 W로부터의 복사열을 흡수하고, 웨이퍼 W의 가열 효율을 저하시키는 요인이 된다. 그 때문에, 적외선을 반사시키는 성질을 갖는 금속 박막(50)을 유전체판(15)의 표면에 형성하여 두는 것에 의해, 웨이퍼 W로부터의 복사열을 그 금속 박막(50)의 표면에서 반사시켜, 웨이퍼 W의 가열 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 목적을 위해서, 유전체판(15)의 표면에 형성하는 금속 박막(50)의 두께는, 예컨대 10㎚ 이상 500㎚ 이하의 범위 내, 바람직하게는 50㎚ 이상 200㎚ 이하의 범위 내로 할 수 있다. 금속 박막(50)의 두께가 10㎚ 미만이면, 적외선을 반사시키는 기능을 충분히 발휘할 수 없고, 한편, 금속 박막(50)의 두께가 500㎚를 넘으면, 마이크로파가 유전체판(15)을 투과하기 어려워지므로 바람직하지 않다.
지지 장치(4)에 있어서, 샤프트(14), 유전체판(15), 회전 구동부(17) 및 가동 연결부(19)는, 지지핀(16)에 지지된 웨이퍼 W를 수평 방향으로 회전 운동시키는 회전 기구를 구성하고 있다. 복수의 지지핀(16) 및 유전체판(15)은, 회전 구동부(17)를 구동시키는 것에 의해, 샤프트(14)를 회전 중심으로 하여 회전하고, 각 지지핀(16)을 수평 방향으로 원 운동(공전)시킨다. 또한, 지지 장치(4)에 있어서, 샤프트(14), 유전체판(15), 승강 구동부(18) 및 가동 연결부(19)는, 지지핀(16)에 지지된 웨이퍼 W의 높이 위치를 조절하는 높이 위치 조절 기구를 구성하고 있다. 복수의 지지핀(16) 및 유전체판(15)은, 승강 구동부(18)를 구동시키는 것에 의해, 샤프트(14)와 함께, 상하 방향으로 승강 변위하도록 구성되어 있다.
회전 구동부(17)는, 샤프트(14)를 회전시킬 수 있는 것이면, 특별히 제한은 없고, 예컨대 도시하지 않는 모터 등을 구비하고 있더라도 좋다. 승강 구동부(18)는, 샤프트(14) 및 가동 연결부(19)를 승강 변위시킬 수 있는 것이면, 특별히 제한은 없고, 예컨대 도시하지 않는 볼나사 등을 구비하고 있더라도 좋다. 회전 구동부(17)와 승강 구동부(18)는 일체의 기구이더라도 좋고, 가동 연결부(19)를 갖지 않는 구성이더라도 좋다. 또, 웨이퍼 W를 수평 방향으로 회전시키는 회전 기구 및 웨이퍼 W의 높이 위치를 조절하는 높이 위치 조절 기구는, 그러한 목적을 실현할 수 있으면, 다른 구성이더라도 좋다.
<배기 기구>
배기 장치(6)는, 예컨대, 드라이 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 또한, 배기구(13a)와 배기 장치(6)를 접속하는 배기관(21)과, 배기관(21)의 도중에 마련된 압력 조정 밸브(22)를 구비하고 있다. 배기 장치(6)의 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해, 처리 용기(2)의 내부 공간이 감압 배기된다. 또, 마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 대기압에서의 처리도 가능하고, 그 경우는, 진공 펌프는 불필요하다. 배기 장치(6)로서 드라이 펌프 등의 진공 펌프를 이용하는 대신에, 마이크로파 가열 처리 장치(1)가 설치되는 시설에 마련된 배기 설비를 이용하는 것도 가능하다.
<가스 공급 기구>
마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 또한, 처리 용기(2) 내에 가스를 공급하는 가스 공급 기구(5)를 구비하고 있다. 가스 공급 기구(5)는, 도시하지 않는 가스 공급원을 구비한 가스 공급 장치(5a)와, 가스 공급 장치(5a)에 접속되어, 처리 용기(2) 내에 처리 가스를 도입하는 복수의 배관(23)을 구비하고 있다. 복수의 배관(23)은, 처리 용기(2)의 측벽부(12)에 접속되어 있다.
가스 공급 장치(5a)는, 복수의 배관(23)을 거쳐서, 처리 가스 또는 냉각 가스로서, 예컨대, N2, Ar, He, Ne, O2, H2 등의 가스를 처리 용기(2) 내에 사이드 플로 방식으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 처리 용기(2) 내로의 가스의 공급은, 예컨대 웨이퍼 W에 대향하는 위치(예컨대, 천정부(11))에 가스 공급 수단을 마련하여 행하더라도 좋다. 또한, 가스 공급 장치(5a) 대신에, 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 구성에는 포함되지 않는 외부의 가스 공급 장치를 사용하더라도 좋다. 도시하지 않지만, 마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 또한, 배관(23)의 도중에 마련된 매스 플로 컨트롤러 및 개폐 밸브를 구비하고 있다. 처리 용기(2) 내에 공급되는 가스의 종류나, 이들 가스의 유량 등은, 매스 플로 컨트롤러 및 개폐 밸브에 의해 제어된다.
<정류판>
마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 또한, 처리 용기(2) 내의 복수의 지지핀(16)의 주위에 있어서, 측벽부(12)와의 사이에, 테두리 형상을 한 정류판(24)을 구비하고 있다. 정류판(24)은, 정류판(24)을 상하로 관통하도록 마련된 복수의 정류 구멍(24a)을 갖고 있다. 정류판(24)은, 처리 용기(2) 내에 있어서 웨이퍼 W가 배치될 예정의 영역의 분위기를 정류하면서 배기구(13a)를 향해 흐르게 하기 위한 것이다. 정류판(24)은, 예컨대, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스 등의 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 또, 정류판(24)은, 마이크로파 가열 처리 장치(1)에 있어서의 필수의 구성 요소는 아니고, 마련하지 않더라도 좋다.
<온도 계측부>
마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 또한, 웨이퍼 W의 표면 온도를 측정하는 도시하지 않는 복수의 방사 온도계와, 이들 방사 온도계에 접속된 온도 계측부(27)를 구비하고 있다.
<마이크로파 방사 공간>
본 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1)에서는, 처리 용기(2) 내에 있어서, 천정부(11), 측벽부(12) 및 정류판(24)으로 구획되는 공간이 마이크로파 방사 공간 S1을 형성하고 있다. 이 마이크로파 방사 공간 S1에는, 천정부(11)에 마련된 복수의 마이크로파 도입 포트(10)로부터 마이크로파가 방사된다. 처리 용기(2)의 천정부(11), 측벽부(12) 및 정류판(24)은, 모두 금속 재료에 의해 형성되어 있기 때문에, 마이크로파를 반사하고, 마이크로파 방사 공간 S1 내에 산란시킨다.
<마이크로파 도입 장치>
다음으로, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여, 마이크로파 도입 장치(3)의 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 마이크로파 도입 장치(3)의 고전압 전원부의 개략의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 5는 도 1에 나타낸 처리 용기(2)의 천정부(11)의 상면을 나타내는 평면도이다.
전술한 바와 같이, 마이크로파 도입 장치(3)는, 처리 용기(2)의 상부에 마련되고, 처리 용기(2) 내에 전자파(마이크로파)를 도입하는 마이크로파 도입 수단으로서 기능한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로파 도입 장치(3)는, 마이크로파를 처리 용기(2)에 도입하는 복수의 마이크로파 유닛(30)과, 복수의 마이크로파 유닛(30)에 접속된 고전압 전원부(40)를 구비하고 있다.
(마이크로파 유닛)
본 실시의 형태에서는, 복수의 마이크로파 유닛(30)의 구성은 모두 동일하다. 각 마이크로파 유닛(30)은, 웨이퍼 W를 처리하기 위한 마이크로파를 생성하는 마그네트론(31)과, 마그네트론(31)에 있어서 생성된 마이크로파를 처리 용기(2)에 전송하는 도파관(32)과, 마이크로파 도입 포트(10)를 막도록 천정부(11)에 고정된 투과창(33)을 갖고 있다. 마그네트론(31)은, 본 발명에 있어서의 마이크로파원에 대응한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 처리 용기(2)는, 천정부(11)에 있어서 전체적으로 대략 십자 형상을 이루도록 둘레 방향으로 동일 간격으로 배치된 4개의 마이크로파 도입 포트(10)를 갖고 있다. 각 마이크로파 도입 포트(10)는, 장변과 단변을 갖는 평면에서 볼 때 직사각형을 이루고 있다. 각 마이크로파 도입 포트(10)의 크기나, 장변과 단변의 비는, 마이크로파 도입 포트(10)마다 상이하더라도 좋지만, 웨이퍼 W에 대한 어닐 처리의 균일성을 높임과 아울러 제어성을 좋게 하는 관점으로부터, 4개의 마이크로파 도입 포트(10)의 전부가 동일한 크기 및 형상인 것이 바람직하다. 또, 본 실시의 형태에서는, 각 마이크로파 도입 포트(10)에 각각 마이크로파 유닛(30)이 접속되어 있다. 다시 말해, 마이크로파 유닛(30)의 수는 4개이다.
마그네트론(31)은, 고전압 전원부(40)에 의해 공급되는 고전압이 인가되는 양극 및 음극(모두 도시 생략)을 갖고 있다. 또한, 마그네트론(31)으로서는, 여러 가지의 주파수의 마이크로파를 발진할 수 있는 것을 이용할 수 있다. 마그네트론(31)에 의해 생성되는 마이크로파는, 피처리체의 처리마다 최적의 주파수를 선택하고, 예컨대 어닐 처리에 있어서는, 2.45㎓, 5.8㎓ 등의 높은 주파수의 마이크로파인 것이 바람직하고, 5.8㎓의 마이크로파인 것이 특히 바람직하다.
도파관(32)은, 단면이 직사각형이고 또한 각통 형상을 갖고, 처리 용기(2)의 천정부(11)의 상면으로부터 위쪽으로 연장되고 있다. 마그네트론(31)은, 도파관(32)의 상단부의 근방에 접속되어 있다. 도파관(32)의 하단부는, 투과창(33)의 상면에 접하고 있다. 마그네트론(31)에 있어서 생성된 마이크로파는, 도파관(32) 및 투과창(33)을 거쳐서 처리 용기(2) 내에 도입된다.
투과창(33)은, 유전체 재료에 의해 형성되어 있다. 투과창(33)의 재료로서는, 예컨대, 석영, 세라믹스 등을 이용할 수 있다. 투과창(33)과 천정부(11)의 사이는, 도시하지 않는 밀봉 부재에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 투과창(33)의 하면으로부터 지지핀(16)에 지지된 웨이퍼 W의 표면까지의 거리(갭 G)는, 웨이퍼 W에 마이크로파가 직접 방사되는 것을 억제하는 관점으로부터, 예컨대 25㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 25㎜ 이상 50㎜ 이하의 범위 내에서 가변적으로 조절하는 것이 보다 바람직하다.
마이크로파 유닛(30)은, 또한, 도파관(32)의 도중에 마련된 서큘레이터(34), 검출기(35) 및 튜너(36)와, 서큘레이터(34)에 접속된 더미 로드(37)를 갖고 있다. 서큘레이터(34), 검출기(35) 및 튜너(36)는, 도파관(32)의 상단부측으로부터 이 순서로 마련되어 있다. 서큘레이터(34) 및 더미 로드(37)는, 처리 용기(2)로부터의 반사파를 분리하는 아이솔레이터를 구성한다. 즉, 서큘레이터(34)는, 처리 용기(2)로부터의 반사파를 더미 로드(37)로 유도하고, 더미 로드(37)는, 서큘레이터(34)에 의해 유도된 반사파를 열로 변환한다.
검출기(35)는, 도파관(32)에 있어서의 처리 용기(2)로부터의 반사파를 검출하기 위한 것이다. 검출기(35)는, 예컨대 임피던스 모니터, 구체적으로는, 도파관(32)에 있어서의 정재파의 전계를 검출하는 정재파 모니터에 의해 구성되어 있다. 정재파 모니터는, 예컨대, 도파관(32)의 내부 공간으로 돌출하는 3개의 핀에 의해 구성할 수 있다. 정재파 모니터에 의해서 정재파의 전계의 장소, 위상 및 강도를 검출하는 것에 의해, 처리 용기(2)로부터의 반사파를 검출할 수 있다. 또한, 검출기(35)는, 진행파와 반사파를 검출하는 것이 가능한 방향성 결합기에 의해 구성되어 있더라도 좋다.
튜너(36)는, 마그네트론(31)과 처리 용기(2)의 사이의 임피던스를 정합하는 기능을 갖고 있다. 튜너(36)에 의한 임피던스 정합은, 검출기(35)에 있어서의 반사파의 검출 결과에 근거하여 행해진다. 튜너(36)는, 예컨대, 도파관(32)의 내부 공간에 출납할 수 있도록 마련된 도체판(도시 생략)에 의해 구성할 수 있다. 이 경우, 도체판의, 도파관(32)의 내부 공간으로의 돌출량을 제어하는 것에 의해, 반사파의 전력량을 조정하여, 마그네트론(31)과 처리 용기(2)의 사이의 임피던스를 조정할 수 있다.
(고전압 전원부)
고전압 전원부(40)는, 마그네트론(31)에 대하여 마이크로파를 생성하기 위한 고전압을 공급한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 고전압 전원부(40)는, 상용 전원에 접속된 AC-DC 변환 회로(41)와, AC-DC 변환 회로(41)에 접속된 스위칭 회로(42)와, 스위칭 회로(42)의 동작을 제어하는 스위칭 컨트롤러(43)와, 스위칭 회로(42)에 접속된 승압 트랜스(44)와, 승압 트랜스(44)에 접속된 정류 회로(45)를 갖고 있다. 마그네트론(31)은, 정류 회로(45)를 거쳐서 승압 트랜스(44)에 접속되어 있다.
AC-DC 변환 회로(41)는, 상용 전원으로부터의 교류(예컨대, 삼상 200V의 교류)를 정류하여 소정의 파형의 직류로 변환하는 회로이다. 스위칭 회로(42)는, AC-DC 변환 회로(41)에 의해 변환된 직류를 온ㆍ오프 제어하는 회로이다. 스위칭 회로(42)에서는, 스위칭 컨트롤러(43)에 의해 페이즈 시프트형의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 또는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 제어가 행해지고, 펄스 형상의 전압 파형이 생성된다. 승압 트랜스(44)는, 스위칭 회로(42)로부터 출력된 전압 파형을 소정의 크기로 승압하는 것이다. 정류 회로(45)는, 승압 트랜스(44)에 의해 승압된 전압을 정류하여 마그네트론(31)에 공급하는 회로이다.
<제어부>
마이크로파 가열 처리 장치(1)의 각 구성부는, 각각 제어부(8)에 접속되고, 제어부(8)에 의해 제어된다. 제어부(8)는, 전형적으로는 컴퓨터이다. 도 6은 도 1에 나타낸 제어부(8)의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 6에 나타낸 예에서는, 제어부(8)는, CPU를 구비한 프로세스 컨트롤러(81)와, 이 프로세스 컨트롤러(81)에 접속된 사용자 인터페이스(82) 및 기억부(83)를 구비하고 있다.
프로세스 컨트롤러(81)는, 마이크로파 가열 처리 장치(1)에 있어서, 예컨대 온도, 압력, 가스 유량, 마이크로파 출력, 웨이퍼 W의 회전 속도 등의 프로세스 조건에 관계하는 각 구성부(예컨대, 마이크로파 도입 장치(3), 지지 장치(4), 가스 공급 장치(5a), 배기 장치(6), 온도 계측부(27) 등)를 통괄하여 제어하는 제어 수단이다.
사용자 인터페이스(82)는, 공정 관리자가 마이크로파 가열 처리 장치(1)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 터치 패널, 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 갖고 있다.
기억부(83)에는, 마이크로파 가열 처리 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(81)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피 등이 보존되어 있다. 프로세스 컨트롤러(81)는, 사용자 인터페이스(82)로부터의 지시 등, 필요에 따라서, 임의의 제어 프로그램이나 레시피를 기억부(83)로부터 호출하여 실행한다. 이것에 의해, 프로세스 컨트롤러(81)에 의한 제어하에서, 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 처리 용기(2) 내에 있어서 소망한 처리가 행해진다.
상기 제어 프로그램 및 레시피는, 예컨대, CD-ROM, 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 플래시 메모리, DVD, 블루레이 디스크 등의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장된 상태의 것을 이용할 수 있다. 또한, 상기의 레시피는, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 거쳐서 수시 전송시켜 온라인으로 이용하는 것도 가능하다.
<작용>
다음으로, 본 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 작용 효과에 대하여 설명한다. 상기한 바와 같이, 유전체판(15)은, 웨이퍼 W와 이간한 상태에서 웨이퍼 W와 처리 용기(2)의 저부(13)의 사이에 개재되고, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서의 마이크로파의 상태를 변화시키는 것에 의해 웨이퍼 W로의 마이크로파 흡수를 증대시킨다. 웨이퍼 W와 처리 용기(2)의 저부(13)의 사이에 유전체판(15)을 개재시키는 것에 의해, 웨이퍼 W로의 마이크로파의 흡수 효율이 향상되는 이유는 분명하지는 않지만, 이하와 같이 생각하면 합리적 설명이 가능하다. 각 마이크로파 도입 포트(10)로부터 처리 용기(2) 내에 도입된 마이크로파는, 처리 용기(2)의 저부(13)와 웨이퍼 W의 사이의 공간 S2에 정재파를 생성시킨다. 이 공간 S2에, 마이크로파를 투과시키는 유전체 재료로 이루어지는 유전체판(15)이 존재하는 것에 의해, 공간 S2에 있어서의 정재파를 공진 상태에 가깝게 할 수 있다. 이 공진 상태에 의해, 마이크로파가 공간 S2 내에 갇힌다. 이와 같은 마이크로파를 가두는 효과에 의해, 공간 S2에 입사하는 마이크로파와, 공간 S2로부터 나가는 반사파가 서로 상쇄되면서, 웨이퍼 W로의 마이크로파의 흡수 효율이 향상되고, 웨이퍼 W의 가열이 촉진되는 것이라고 추측된다. 따라서, 본 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1)에서는, 웨이퍼 W로의 마이크로파의 흡수 효율을 높게 하기 위해, 처리 용기(2)의 저부(13)로부터 웨이퍼 W의 이면까지의 높이 H(H=H1+T+H2이다)와, 공간 S2에 생성하는 정재파의 파장 λ0(관 내 파장 λg와 거의 동일하다)의 관계가, H=n×λ0/2(여기서, n은 양의 정수를 의미한다)의 관계가 되도록 유전체판(15)을 마련하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, H=n×λ0/2가 되도록, 상기 높이 H1, 두께 T 및 높이 H2를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 회전 구동부(17)를 구동시키는 것에 의해, 복수의 지지핀(16)에 지지된 웨이퍼 W를 수평 방향으로 소정의 속도로 회전시키면서 어닐 처리를 행한다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 면 내에 있어서, 둘레 방향에서의 마이크로파의 방사가 균일화된다. 따라서, 회전에 의해, 웨이퍼 W의 면 내에서의 둘레 방향에 있어서의 어닐 처리의 균일화를 실현할 수 있다.
[처리 순서]
다음으로, 마이크로파 가열 처리 장치(1)에 있어서 웨이퍼 W에 대하여 어닐 처리를 실시할 때의 처리의 순서에 대하여 설명한다. 우선, 예컨대 사용자 인터페이스(82)로부터, 마이크로파 가열 처리 장치(1)에 있어서 어닐 처리를 행하도록, 프로세스 컨트롤러(81)에 지령이 입력된다. 다음으로, 프로세스 컨트롤러(81)는, 이 지령을 받아, 기억부(83) 또는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 보존된 레시피를 읽어낸다. 다음으로, 레시피에 근거하는 조건에 의해 어닐 처리가 실행되도록, 프로세스 컨트롤러(81)로부터 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 각 엔드 디바이스(예컨대, 마이크로파 도입 장치(3), 지지 장치(4), 가스 공급 장치(5a), 배기 장치(6) 등)에 제어 신호가 송출된다.
다음으로, 게이트 밸브 GV가 열린 상태가 되고, 도시하지 않는 반송 장치에 의해, 웨이퍼 W가, 게이트 밸브 GV 및 반입출구(12a)를 지나서 처리 용기(2) 내에 반입되어, 복수의 지지핀(16) 위에 탑재된다. 복수의 지지핀(16)은, 승강 구동부(18)를 구동시키는 것에 의해, 샤프트(14), 유전체판(15)과 함께, 상하 방향으로 승강하고, 웨이퍼 W가 소정의 높이 H에 세트된다. 이 높이 H는, 상기 정재파의 파장 λ0, 높이 H1, 두께 T 및 높이 H2를 고려하여 설정할 수 있다. 이 높이 H에서, 회전 구동부(17)를 구동시키는 것에 의해, 웨이퍼 W를, 수평 방향으로 소정의 속도로 회전시킨다. 또, 웨이퍼 W의 회전은, 연속적이지 않고, 비연속적이더라도 좋다. 다음으로, 게이트 밸브 GV가 닫힌 상태가 되고, 필요한 경우는 배기 장치(6)에 의해, 처리 용기(2) 내가 감압 배기된다. 다음으로, 가스 공급 장치(5a)에 의해, 소정의 유량의 처리 가스가 처리 용기(2) 내에 도입된다. 처리 용기(2)의 내부 공간은, 배기량 및 가스 공급량을 조정하는 것에 의해, 소정의 압력으로 조정된다.
다음으로, 고전압 전원부(40)로부터 마그네트론(31)에 대하여 전압을 인가하여 마이크로파를 생성한다. 마그네트론(31)에 있어서 생성된 마이크로파는, 도파관(32)을 전파하고, 다음으로, 투과창(33)을 투과하여, 처리 용기(2) 내에 있어서 회전하는 웨이퍼 W의 위쪽의 공간에 도입된다. 본 실시의 형태에서는, 복수의 마그네트론(31)에 있어서 순차적으로 마이크로파를 생성하고, 각 마이크로파 도입 포트(10)로부터 번갈아 마이크로파를 처리 용기(2) 내에 도입한다. 또, 복수의 마그네트론(31)에 있어서 동시에 복수의 마이크로파를 생성시켜, 각 마이크로파 도입 포트(10)로부터 동시에 마이크로파를 처리 용기(2) 내에 도입하도록 하더라도 좋다.
처리 용기(2)에 도입된 마이크로파는, 회전하는 웨이퍼 W에 조사되고, 줄 가열, 자성 가열, 유도 가열 등의 전자파 가열에 의해, 웨이퍼 W가 신속히 가열된다. 그 결과, 웨이퍼 W에 대하여 어닐 처리가 실시된다. 여기서, 웨이퍼 W의 높이 H를, 상기 정재파의 파장 λ0, 높이 H1, 두께 T 및 높이 H2를 고려하여 설정하는 것에 의해, 웨이퍼 W의 가열 효율을 높일 수 있다. 또, 웨이퍼 W의 높이 H를 어닐 처리 동안에 변화시키더라도 좋다. 이와 같이, 지지 장치(4)에 의해, 어닐 처리 동안에 웨이퍼 W를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼 W에 조사되는 마이크로파의 치우침을 적게 하고, 웨이퍼 W 면 내의 가열 온도를 균일화할 수 있다.
프로세스 컨트롤러(81)로부터 마이크로파 가열 처리 장치(1)의 각 엔드 디바이스에 어닐 처리를 종료시키는 제어 신호가 송출되면, 마이크로파의 생성이 정지됨과 아울러, 웨이퍼 W의 회전이 정지하고, 처리 가스 및 냉각 가스의 공급이 정지되고, 웨이퍼 W에 대한 어닐 처리가 종료된다. 다음으로, 게이트 밸브 GV가 열린 상태가 되고, 지지핀(16)상의 웨이퍼 W의 높이 위치를 조정한 후, 도시하지 않는 반송 장치에 의해, 웨이퍼 W가 반출된다.
마이크로파 가열 처리 장치(1)는, 예컨대 반도체 디바이스의 제작 공정에 있어서, 확산층에 주입된 도핑 원자의 활성화를 행하기 위한 어닐 처리 등의 목적으로 바람직하게 이용할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법에서는, 유전체 재료로 이루어지는 유전체판(15)을, 웨이퍼 W와의 사이에 소정의 간격을 두고 공간 S2에 개재시키는 것에 의해, 웨이퍼 W 면 내에서의 마이크로파의 흡수를 높여, 가열 효율을 개선할 수 있다. 또한, 웨이퍼 W를 수평 방향으로 소정의 속도로 회전시키면서 어닐 처리를 행하는 것에 의해, 웨이퍼 W의 면 내에 있어서, 마이크로파의 흡수가 균일화된다. 따라서, 본 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치 및 처리 방법에 의하면, 웨이퍼 W에 대하여 효율적으로, 또한, 웨이퍼 W의 면 내에 있어서 우수한 균일성으로 어닐 처리를 행하는 것이 가능하다.
[제 2 실시의 형태]
다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 7은 본 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치(1A)의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 8은 지지핀(16)과 유전체판(15A)의 관계를 나타내는 사시도이다. 본 실시의 형태와 관련되는 마이크로파 가열 처리 장치(1A)는, 연속하는 복수의 동작을 수반하여, 예컨대 웨이퍼 W에 대하여, 마이크로파를 조사하여 어닐 처리를 실시하는 장치이다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1)와의 차이점을 중심으로 설명하고, 도 7 및 도 8에 있어서, 제 1 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1)와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1A)는, 웨이퍼 W를 수용하는 처리 용기(2)와, 처리 용기(2) 내에 마이크로파를 도입하는 마이크로파 도입 장치(3)와, 처리 용기(2) 내에 있어서 웨이퍼 W를 지지하는 지지 장치(4A)와, 처리 용기(2) 내에 가스를 공급하는 가스 공급 기구(5)와, 처리 용기(2) 내를 감압 배기하는 배기 장치(6)와, 이들 마이크로파 가열 처리 장치(1A)의 각 구성부를 제어하는 제어부(8)를 구비하고 있다.
지지 장치(4A)는, 처리 용기(2)의 저부(13)의 거의 중앙을 관통하여 처리 용기(2)의 외부까지 연장되는 관 형상의 샤프트(14)와, 샤프트(14)의 상단 부근에 있어서 거의 수평 방향으로 마련된 유전체 부재로서의 유전체판(15A)과, 샤프트(14)에 장착된 복수의 암부(15B)와, 각 암부(15B)에 착탈 가능하게 장착된 복수의 지지핀(16)을 갖고 있다. 또한, 지지 장치(4A)는, 샤프트(14)를 회전시키는 회전 구동부(17)와, 샤프트(14)를 상하로 변위시키는 승강 구동부(18)와, 샤프트(14)를 지지함과 아울러, 회전 구동부(17)와 승강 구동부(18)를 연결하는 가동 연결부(19)를 갖고 있다. 암부(15B)는, 지지핀(16)과 동수(예컨대 3개) 마련되어 있다. 각 암부(15B)는, 샤프트(14)를 중심으로 수평 방향으로 방사상으로 연장되고 있다. 지지핀(16)은, 각 암부(15B)의 선단 부근에 장착되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 웨이퍼 W와 유전체판(15A)이 모두 원판 형상을 이루고 있고, 유전체판(15A)의 직경은, 웨이퍼 W의 직경보다 작다. 따라서, 복수의 지지핀(16)은, 유전체판(15A)의 바깥쪽에 있어서 유전체판(15A)의 아래쪽으로부터 위쪽으로 향하여 상승하고, 웨이퍼 W를 지지한다.
유전체판(15A)은, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서, 웨이퍼 W 및 처리 용기(2)의 저부(13)의 양쪽으로부터 이간한 상태에서, 웨이퍼 W와 저부(13)의 사이에 개재된다. 유전체판(15A)은, 웨이퍼 W의 아래쪽에 있어서의 마이크로파의 상태를 변화시키는 것에 의해 웨이퍼 W로의 마이크로파 흡수를 촉진하는 마이크로파 흡수 촉진 수단으로서 기능한다. 유전체판(15A)은, 웨이퍼 W를 지지하는 지지핀(16)을 장착하고 있지 않은 점을 제외하고, 제 1 실시의 형태와 동일한 기능을 갖고 있다. 이와 같이, 본 실시의 형태에서는, 마이크로파 흡수 촉진 수단으로서의 유전체판(15A)과, 복수의 지지핀(16)을 지지하는 암부(15B)를 별개의 부재에 의해 구성하고 있다. 또, 본 실시의 형태에 있어서의 유전체판(15A)의 두께 T, 저부(13)의 상면으로부터 유전체판(15A)의 이면까지의 높이 H1, 유전체판(15A)의 상면으로부터 웨이퍼 W의 이면까지의 높이 H2, 및, 저부(13)로부터 웨이퍼 W의 이면까지의 높이 H는, 제 1 실시의 형태와 마찬가지로 설정할 수 있다.
본 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1A)에 있어서의 다른 구성 및 효과는, 제 1 실시의 형태의 마이크로파 가열 처리 장치(1)와 동일하므로 설명을 생략한다. 또, 도 7에서는, 유전체판(15A)을 샤프트(14)에 고정하는 것에 의해, 암부(15B) 및 지지핀(16)과 동기하여 회전 및 승강하도록 구성했지만, 유전체판(15A)과, 암부(15B) 및 지지핀(16)을 별개의 구동 기구에 의해 회전 및 승강시키도록 구성하더라도 좋다. 이 경우, 유전체판(15A)은, 지지 장치(4A)의 한 구성 부재가 아니고, 독립한 부재로 할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 유전체판(15A)은 회전 및 승강하지 않더라도 좋다. 또, 본 실시의 형태에 있어서도, 제 1 실시의 형태와 마찬가지로, 유전체판(15A)에 금속 박막(50)을 형성할 수 있다.
[시뮬레이션 시험]
다음으로, 도 9를 참조하면서, 본 발명의 효과를 확인한 시뮬레이션 시험의 결과에 대하여 설명한다. 제 1 실시의 형태(도 1~도 6)와 동일한 구성의 마이크로파 가열 처리 장치(1)에 있어서, 유전체판(15)의 두께 T, 저부(13)로부터 유전체판(15)의 이면까지의 높이 H1(이하, 「유전체판 높이 H1」이라고 적는 일이 있다), 및 저부(13)로부터 웨이퍼 W의 이면까지의 높이 H(도 3(a)의 T+H1+H2; 이하, 「웨이퍼 높이 H」라고 적는 일이 있다)를 변화시킨 경우의 웨이퍼 W의 마이크로파 전력의 흡수 효율을 시뮬레이션했다. 유전체판(15)의 두께 T는, 2㎜, 4㎜ 또는 6㎜로 설정했다. 유전체판 높이 H1은, -5㎜~25㎜까지의 사이에서 변화시켰다. 또, -5㎜는, 유전체판(15)을 마련하지 않는 경우를 의미한다. 웨이퍼 높이 H는, 0㎜~40㎜까지의 사이에서 변화시켰다. 다른 시뮬레이션 조건으로서, 유전체판(15)의 재질은 석영으로 하고, 지지 장치(4)에 의해 웨이퍼 W를 수평 방향으로 회전시키면서 어닐 처리를 행하는 설정으로 했다.
시뮬레이션 시험의 결과를 도 9에 나타냈다. 도 9(a)는 유전체판(15)의 두께 T=2㎜, 도 9(b)는 T=4㎜, 도 9(c)는 T=6㎜의 결과이다. 도 9는 흑백으로 표현하고 있기 때문에 명료하지 않지만, 색이 연하게(희게) 됨에 따라, 웨이퍼 W로의 전력 흡수 효율이 향상되고 있는 것을 나타내고 있다. 가장 색이 진한 부분은, 웨이퍼 W로의 전력 흡수 효율이 70% 정도이고, 가장 흰 부분은, 웨이퍼 W로의 전력 흡수 효율이 80% 정도이다.
도 9로부터, 웨이퍼 W의 아래쪽에 유전체판(15)을 마련하는 것에 의해, 유전체판(15)을 마련하지 않는 경우에 비하여, 웨이퍼 W로의 전력 흡수 효율을 최대 10% 증대시킬 수 있었다. 또한, 유전체판(15)의 두께 T, 유전체판 높이 H1, 및 웨이퍼 높이 H를 상기 설정 범위 내에서 변화시키는 것에 의해, 웨이퍼 W로의 전력 흡수 효율이 변화하는 것도 이해된다. 예컨대, 이 시뮬레이션 조건에서는, 유전체판(15)의 두께 T를 4㎜로 설정한 경우에, 웨이퍼 W로의 전력 흡수 효율을 향상시킬 수 있는 유전체판 높이 H1 및 웨이퍼 높이 H의 범위가 넓은 결과가 되었다. 따라서, 유전체판(15)의 두께 T를 4㎜로 설정하는 것에 의해, 두께 T를 2㎜ 또는 6㎜로 설정한 경우에 비하여, 웨이퍼 W로의 마이크로파의 흡수 효율을 촉진하는 효과가 얻어지기 쉬운 것이 분명해졌다. 이와 같이, 본 시뮬레이션 시험에서는, 유전체판(15)을 마련하고, 유전체판(15)의 두께 T, 유전체판 높이 H1, 및 웨이퍼 높이 H를 조절하는 것에 의해, 웨이퍼 W에 대하여 효율이 좋은 어닐 처리가 가능하게 되는 것을 확인할 수 있었다.
또, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되지 않고, 여러 가지의 변경이 가능하다. 예컨대, 본 발명의 마이크로파 가열 처리 장치는, 반도체 웨이퍼를 피처리체로 하는 경우에 한하지 않고, 예컨대 태양 전지 패널의 기판이나 플랫 패널 디스플레이용 기판을 피처리체로 하는 마이크로파 가열 처리 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 마이크로파 가열 처리 장치에 있어서의 마이크로파 유닛(30)의 수(마그네트론(31)의 수)나 마이크로파 도입 포트(10)의 수는, 상기 실시의 형태에서 설명한 수로 한정되지 않는다.
본 국제 출원은, 2012년 7월 25일에 출원된 일본 특허 출원 2012-164542호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이고, 해당 출원의 전체 내용을 여기에 원용한다.

Claims (11)

  1. 상벽, 저벽 및 측벽을 갖고, 피처리체를 수용하는 처리 용기와,
    상기 피처리체를 가열 처리하기 위한 마이크로파를 생성하여 상기 처리 용기에 도입하는 마이크로파 도입 장치와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리체에 맞닿아 이것을 지지하는 복수의 지지 부재와,
    상기 지지 부재에 의해 지지된 상태의 상기 피처리체와 상기 저벽의 사이에, 상기 피처리체에 이간한 상태로 배치되는 유전체 부재
    를 구비한 마이크로파 가열 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 부재는, 상기 저벽으로부터 이간한 상태로 배치되어 있는 마이크로파 가열 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재는, 상기 유전체 부재에 장착되어 있는 마이크로파 가열 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피처리체 및 상기 유전체 부재는, 모두 원판 형상을 이루고, 상기 유전체 부재의 직경이, 적어도 상기 피처리체의 직경 이상인 마이크로파 가열 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재를 수평 방향으로 원 운동시키는 회전 기구를 더 구비한 마이크로파 가열 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재가 상기 피처리체를 지지하는 높이 위치를 가변적으로 조절하는 높이 위치 조절 기구를 더 구비한 마이크로파 가열 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 저벽으로부터 상기 피처리체까지의 높이 H에 대하여, 상기 저벽과 상기 피처리체의 사이의 공간에 생성하는 정재파의 파장 λ0이, H=n×λ0/2(여기서, n은 양의 정수를 의미한다)의 관계가 되도록, 상기 유전체 부재를 마련하는 마이크로파 가열 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 부재의 표면에, 두께 10㎚ 이상 500㎚ 이하의 범위 내의 금속 재료의 박막을 갖고 있는 마이크로파 가열 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 상기 상벽은, 상기 마이크로파 도입 장치에 있어서 생성된 상기 마이크로파를 상기 처리 용기에 도입하는 복수의 마이크로파 도입 포트를 갖고 있는 마이크로파 가열 처리 장치.
  10. 상벽, 저벽 및 측벽을 갖고, 피처리체를 수용하는 처리 용기와,
    상기 피처리체를 가열 처리하기 위한 마이크로파를 생성하여 상기 처리 용기에 도입하는 마이크로파 도입 장치와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리체에 맞닿아 이것을 지지하는 복수의 지지 부재와,
    상기 지지 부재에 의해 지지된 상태의 상기 피처리체와 상기 저벽의 사이에, 상기 피처리체에 이간한 상태로 배치되는 유전체 부재
    를 구비한 마이크로파 가열 처리 장치를 이용하여 상기 피처리체를 가열 처리하는 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 부재에 의해 지지한 상기 피처리체를 회전시키면서 가열 처리하는 처리 방법.
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