(57)【要約】【課題】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。【解決手段】処理容器内の被処理体にマイクロ波を照射して処理を行うマイクロ波処理装置の観察窓３０であって、処理容器内に照射されるマイクロ波が漏洩しない大きさの開口６３が形成された導電性の金属板６０と、金属板６０の開口６３を挿通して設けられた光ファイバ６１と、を有している。光ファイバ６１の端部は処理容器の内側及び処理容器の外側にそれぞれ露出し、光ファイバ６１は、処理容器の外側に露出する端部が、金属板６０の開口６３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。【選択図】図２
2015170572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する、処理装置の観察窓。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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いることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の処理装置の観察窓。
【請求項４】
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以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置の観察窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−５３０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る観察窓が設けられたマイクロ波処理装置の構成の概略の一例を示す縦断面図である。
【図２】観察窓の構成の概略の一例を示す断面図である。
【図３】金属板の構成の概略を示す説明図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面の矢視図である。
【図５】複数の光ファイバの端部の状態を示す説明図である。
【図６】観察窓の構成の別の例を示す断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【符号の説明】
【００４３】
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
【図１】
2015170572.tif 000003
【図２】
2015170572.tif 000004
【図３】
2015170572.tif 000005
【図４】
2015170572.tif 000006
【図５】
2015170572.tif 000007
【図６】
2015170572.tif 000008