JPS6235624A

JPS6235624A - マイクロ波処理装置

Info

Publication number: JPS6235624A
Application number: JP17412585A
Authority: JP
Inventors: Haruo Amada; 春男天田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-16

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】〔技術分野〕本発明はマイクロ波処理技術に関するもので、たとえば
マイクロ波加熱装置をはじめマイクロ波プラズマ反応処
理装置等マイクロ波を利用した装置に適用して有効な技
術に関する。

〔背景技術〕

周知のように、マイクロ波応用技術は電子レンジの例に
みるように加熱装置への応用をはじめとして、半導体装
置製造における半導体薄板（ウェハ）面にパターンを形
成する際用いるプラズマドライエツチング処理装置、あ
るいは素子特性を保護するＰＳＧ　（リンシリケートガ
ラス）膜等の保護膜（パッシベーション膜）をウェハ表
面に生成する際用いるプラズマＣＶＤ処理装置等のプラ
ズマ処理装置に応用されている。たとえば、日本ニス・
ニス・ティ株式会社発行「ソリッド　ステート　テクノ
ロジー（ｓｏｌｉｄ　　ｓｔａｔｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ）日本版Ｊ　１９８１年１０月号、昭和５６年１０月
１５日発行、Ｐ６３〜Ｐ７０に記載されているように、
マイクロ波利用ベータ処理装置も開発されている。

ところで、より高い温度精度が要求される半導体装置製
造装置としてはさらに性能の高いものが要求されざるを
得ない。すなわち、被加熱物であるウェハの負荷容量は
品種ごとに異なるとともに、負荷容量は極めて小さいた
め、同一マイクロ波出力を加熱炉内に照射しても品種毎
に異なる反射波が生じてしまい、入射波と反射波で合成
された定在波強度分布が処理毎に異なり、均一にかつ精
度良く加熱することができなくなるということが本発明
者によってあきらかとされた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高精度な処理が可能なマイクロ波処理
装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、効率的な処理が可能なマイクロ波
処理装置を提供することにある。

本発明の前記目的と新規な特徴は本明細書の記述および
添付図面から明らかになるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明のマイクロ波処理装置はウェハにマイ
クロ波を照射させることによって加熱するに際して、ウ
ェハの所望箇所の温度をモニタするとともに、このモニ
タ情報に基いて、ウェハを支持して回転するステージの
ステージ回転制御量。

マイクロ波を発生するマイクロ波発生部の出力制御量、
マイクロ波照射における照射マイクロ波の量を動作させ
る電界制御治具の位置制御量をそれぞれ制御することか
ら、ウェハ主面は均一かつ高精度に熱処理できるため、
以後の工程におけるパターン形成において、微細パター
ン化が達成できる。

〔実施例１〕第１図は本発明の一実施例によるマイクロ波加熱処理装
置の概要を示す模式図、第２図は同じく模式的な平面図
、第３図は本発明の他の実施例によるマイクロ波加熱処
理装置の概要を示す模式図である。

この実施例では、半導体装置製造における半導体薄膜（
ウェハ）の表面に形成されたホトレジスト膜を、マイク
ロ波を用いてヘーキング処理する例について説明する。

このマイクロ波処理装置にあって、炉体１内には、吸着
ビンステージ２に主面（上面）にレジスト膜３を形成し
た半導体薄板（ウェハ）４が吸着されている。この吸着
ピンステージ２はステージ制御部５によって回転制御さ
れる。

一方、炉体１の周囲にはリング状に構成されたリング導
波管６が配設されている。このリング導波管６には、マ
イクロ波発生部７を接続した供給導波管８が接続されて
おり、マイクロ波発生部７から発生したマイクロ波９が
リング導波管６内に導かれるようになっている。前記リ
ング導波管６には、１８０度間隔に一対のマイクロ波照
射１０゜１１が設けられており、前記リング導波管６に
導かれたマイクロ波９がそれぞれ照射マイクロ波１２．
１３として炉体１内に照射される。また、前記マイクロ
波照射１０．１１に対面するリング導波管６部分には、
電界制御冶具１４，１５が配設されている。この電界制
御治具１４，１５は第２図にも示されるようにモータ１
６．１７によって回転位置割？ｌＩＩされるようになっ
ている。なお、第１図では、供給導波管８は一方のマイ
クロ波照射１０と同一の位置に配設されているように描
かれているが、実際には、第２図に示されるように、一
対のマイクロ波照射１０．１１の中間、すなわち９０度
ずれた位置に配設されている。したがって、前記マイク
ロ波９はマイクロ波照射１０．１１とこれに対面する電
界制御治具１４．１５との間を通過するように、すなわ
ち、紙面に垂直な方向に沿って進む。このため、前記モ
ータ１６，１７を回転制御して電界制御冶具１４，１５
がマイクロ波照射１０．１１に接近すると、照射マイク
ロ波１２．１３の炉体１内への洩れ量（照射量）が多く
なって、ウェハ４の加熱温度は高くなる。

また、逆に、マイクロ波照射１０，１１が電界制御治具
１４，１５から遠去かると、照射マイクロ波１２．１３
の炉体１内への洩れ量（照射量）は少すくなり、ウェハ
４の加熱温度は低くなる。

一方、ウェハ４上のＡ点１８の温度が温度モニタ１９に
よって、ウェハ４上の８点２ｏの温度が温度モニタ２１
によってそれぞれ、温度計測される。

このマイクロ波処理装置の全体制御部２２は、あらかし
めセットされた処理条件情報２３を基に、ウェハ４上の
Ａ点］８の計測温度ＩＨＩ２４およびウェハ４上の８点
２０の計測温度情報２５を比較評価し、その結果に応し
てマイクロ波発生部７に出力制御量２６を指示し、マイ
クロ波発生部７から発生するマイクロ波出力量を制御す
る。

他方、これと相前後して、前記モータ１６，１７にそれ
ぞれ位置制御量２７．２８を指示するとともに、電界制
御冶具１４．１５を位置制御し、照射マイクロ波１２．
］、３のマイクロ波強度を制御する。また、前記、ステ
ージ制御部５にステージ回転制御量２９を指示し、吸着
ピンステージ２を回転制御する。これらを自動的にフィ
ードバック制御することにより、均一にかつ高精度なホ
トレジ−・−キング処理が行なわれる。

なお、電界制御冶具１４，１５には、マイクロ波リーク
防止用のジャバラ３０が取付けられており、マイクロ波
のリーク防止が図られている。また、加熱効率向上、加
熱制御性向上を図るために、吸着ピンステージ２の材質
をマイクロ波を透過する四フッ化エチレン樹脂等の材質
で構成している。

これにより処理ずべきウェハ４のみの加熱が可能となり
、大幅な加熱効率向−ヒ、加熱温度制＜ＩＩ性の向上が
図れる。

つぎに、この装置によってウェハ表面に形成されたホト
レジスト膜をベーキングする方法について説明する。

前記ホトレジスト被膜は露光現象処理前の塗布されたの
みのホトレジスト膜の場合、あるいは露光現象処理され
たホト−ジスｌ−膜の場合があるが、処理的には略同じ
である。このウェハ処理に際して、最初に、処理すべき
レジスト膜３　（図中太線で示されている。）が形成さ
れたウェハ４が吸着ピンステージ２にセントされるとと
もに、処理温度、処理時間、ステージ回転数等のホトレ
ジストベーキング処理情報が処理条件情報２３として全
体制御部２２に設定され、その後、装置の運転が開始さ
れる。

ウェハ４はステージ制御部５によって吸着ピンステージ
２吸着された状態で所定回転数で回転する。その後マイ
クロ波発生部７から適正出力のマイクロ波発生部７が照
射される。このマイクロ波発生部７はリング導波管６に
伝搬され、マイクロ波照射１０．１１から照射マイクロ
波１２．１３として炉体１に照射され、ウェハ４が加熱
される。

処理すべきウェハ４を均一に精度よく加熱するために、
温度モニタ１９と温度モニタ２１によってウェハ４のＡ
点１８および８点２０の温度計測が成される。この計測
結果に応じ、全体制御部２２がマイクロ波発生部７から
発生するマイクロ波出力量を制御ずろとともに、電界制
御冶具１４．１５を位置制御し、照射マイクロ波１２．
１３のマイクロ波強度を制御しながら、所定温度プロフ
ァイルで均一かつ精度良く加熱処理し、ウェハ４上にレ
ジスト膜３をベーキング処理する。ウェハ４の所定時間
のベーキング処理が終了すると、マイクロ波発生部７か
らのマイクロ波が遮断されてホトレジストベーキング処
理が完了する。

〔実施例２〕第３図は本発明の他の実施例を示す模式図である。この
実施例では、ウェハ表面に保護膜を形成する技術に本発
明を適用した例を示すものである。

この装置が前記実施例１と異なる点は、炉内を真空状態
に保ち、そこに強磁界とマイクロ波を作用させ、その領
域にウェハをセットすると同時に保護膜形成に必要な反
応ガスを供給し、反応ガスを磁界とマイクロ波の作用に
よってプラズマ化し、このプラズマ反応によってウェハ
表面に保護膜を形成する点にある。

この実施例２では、照射マイクロ波強度を制御する手段
として、ウェハ上に形成された保護膜の厚さをモニタ；
Ｊングし、その計測結果に応じて照射マイクロ波強度を
前記実施例】と同様な原理で制御するものである。以下
装置の構成について説明する。なお、前記実施例と同一
部分の説明は省略するとともに、同一部分は同じ付号を
付して使用するものとする。

この実施例のマイクロ波処理装置にあっては、炉体１内
にはウェハステージ３１上にウェハ４がセットされてい
る。

一方、炉体１の外周には、実施例１と同様にリング状の
導波管が配設されている。ただし、このリング導波管６
のマイクロ波照射１０．１１には、マイクロ波９を透過
しかつ真空シールドが可能な石英等からなるシールド体
３２が取り付けられている。また、前記炉体１を囲むよ
うに、磁石３３がセットされ、炉体１内に強磁界が作用
するようになっている。さらに、炉体１内には真空排気
部３４によって真空排気され、高真空が保たれるように
なっている。

他方、前記炉体１内には反応ガス供給部３５から保護膜
３６を形成するに必要な反応ガス３７が供給されるよう
になっている。。また、形成された保護膜３６の膜厚は
ウェハ４上のＡ点１８，８点２０の保護膜３６の厚さを
膜厚モニタ３８，３９によって計測することによって計
測される。また、前記膜厚モニタ３８．３９のモニタ窓
部分には膜厚モニタに障害とならない材質で構成された
真空シールド体４０が取り付られており、炉体１の真空
シールドが保たれている。

この装置は前記膜厚モニタ３８．３９によって計測され
た保護膜厚さ情報に応じ、実施例１と同様な原理で電界
制御冶具１４，１５が回転制御され、ウェハ４に作用す
るマイクロ波照射強度が制御部される。

なお、全体制御部２２には実施例１と異なり、処理条件
設定情報として保護膜形成処理条件情報４１がセットさ
れる。この情報としては、炉体１内の真空度、磁界強度
、マイクロ波強度２反応ガス供給量、保護膜厚さ等の情
報がセットされる。

全体制御部２２は前記各セント情報を基として、膜厚モ
ニタ３８．３９の保護膜の膜厚計測情報４２．４３を比
較して真空排気部３４．磁石３３゜マイクロ波発生部７
．電界制御治具１４，１５（モータ１６，１７）反応ガ
ス供給部３５にそれぞれ排気量４４．電磁化量４５．出
力制御量２６゜ガス供給量４６を指定して各部を制御す
る。この結果、ウェハ４の主面には均一な厚さでかつ均
質の膜が高精度に形成される。

〔効果〕

（１）本発明のマイクロ波処理装置は被処理物に対して
加熱処理を行なったりあるいは反応物を作用させたりす
るに際して、マイクロ波によって被処理物を直接加熱し
たりあるいは反応する物質に対して直接作用させること
から、効率的な処理ができるという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明のマイクロ波処理装置
は、被処理物等に対してマイクロ波を直接作用させる構
造となっていることから、加熱エネルギー容量または反
応エネルギー容量を最小にすることができるため、マイ
クロ波出力の低減、すなわち、マイクロ波発生部の小型
化がマイクロ波発生部を有する装置でも充分効果達成で
きるという効果が得られる。

（３）上記（１）により、本発明のマイクロ波処理装置
は、効率的に被処理物を加熱することができることから
処理時間の短縮化が達成でき、生産性が向上するという
効果が得られる。

（４）上記（１１に加えて、本発明のマイクロ波処理装
置は、被処理物の所望位置の処理状態をモニタし、この
モニタ情報に基いて被処理物に作用するマイクロ波（照
射マイクロ波）の量等を制御するため、均一でかつ高精
度な処理が行なえ、品質の向上が達成できるという効果
が得られる。

（５）上記（１）および（４）により、本発明のマイク
ロ波処理装置は、加熱容量が小さくかつ高速加熱制御性
が可能であることから、加熱立ち上がり時間や加熱温度
プロファイル等を自由に制御することが可能となるため
、種々のプロセス仕様変動に対応可能なフレキシビリテ
ィ−性の高い加熱処理装置を提供することができるとい
う効果が得られる。

（６）本発明のマイクロ波処理装置は、被処理物を反応
物質でマイクロ波反応処理する場合、反応を必要とする
物質のみを反応処理できることから、従来のように不要
生成物が生成されることが少なく、処理室内壁等に付着
することも少なくなるため、この汚物物質による被処理
物の汚染が防止でき、品質が優れた製品を高歩留りで生
産できるという効果が得られる。

（７）本発明のマイクロ波処理装置は、被処理物に対し
て直接マイクロ波を作用させる構造となっているため、
マイクロ波処理効率が高められ、被処理物の枚葉（個別
）処理が可能となることから、装置構造の簡素化、小型
化が可能となるという効果が得られる。

（８）上記（７）により、本発明のマイクロ波処理装置
は、生産ラインに組み込み易いものとなることから自動
連続処理が可能となるという効果が得られる。

（９）上記（１）〜（８）により、本発明によれば、均
一かつ高精度な加熱あるいは反応処理が、汚染の少ない
高純度な状態で安定して行なえることから、品質が優れ
かつ信頬性の高い処理が可能となるとともに、歩留りも
向上するため、製品コストの低減化も可能となるという
相乗効果が得られる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづ
いて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能であることは言うまでもない、たとえば、本発
明は高圧雰囲気中、常圧雰囲気中、低圧雰囲気中、真空
中、マイクロ波を透過する物質中等で前記処理が可能と
なり、いずれの場合でも、前記実施例と同様な効果を得
ることができる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置製造装置
に適用した例について説明したが、それに限定されるも
のではなく、たとえば、半導体材料やその地雷磁気的損
失効果のある全ての物質について、結晶成長方法をはじ
め被処理不純物拡散方法、結晶アニーリング方法、プラ
ズマ処理方法、膜形成処理方法等マイクロ波加熱処理技
術やマイクロ波反応処理技術等に応用することができる
。

本発明は少なくともマイクロ波を使用する技術には適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマイクロ波加熱処理装
置の概要を示す模式図、第２図は同じく模式的な平面図、第３図は本発明の他の実施例によるマイクロ波加熱処理
装置の概要を示す模式図である。１・・・炉体、２・・・吸着ビンステージ、３・・・レ
ジスト膜、４・・・ウェハ、５・・・ステージ制御部、
６・・・リング導波管、７・・・マイクロ波発生部、８
・・・供給導波管、９・・・マイクロ波、１０．１１・
・・マイクロ波照射、１２．１３・・・照射マイクロ波
、１４．１５・・・電界制御治具、１６．１７・・・モ
ータ、１８・・・Ａ点、１９・・・温度モニタ、２ｏ・
・・Ｂ点、２１・・・温度モニタ、２２・・・全体制御
部、２３・・・処理条件情報、２４・・・計測温度情報
、２５・・・計測温度情報、２６・・・出力制御量、２
７．２８・・・位置制御量２９・・・ステージ回転制御
量、３ｏ・・・ジャバラ、３１・・・ウェハステージ、
３２・・・シールド体、３３；・・磁石、３４・・・真
空排気部、３５・・・反応ガス供給部、３６・・・保護
膜、３７・・・反応ガス、３８．３９・・・膜厚モニタ
、４０・・・シールド体、４１・・・保護膜形成処理条
件情報、４２．４３・・・膜厚計測情報、４４・・・排
気量、４５・・・電磁化量、４６・・・ガス供給量。

Claims

【特許請求の範囲】１、被処理物にマイクロ波を照射させてマイクロ波処理
する装置であって、前記被処理物を囲むように配設され
たマイクロ波照射部と、このマイクロ波照射部のマイク
ロ波照射口から前記被処理物に対して照射するマイクロ
波量を制御する電界制御治具と、を有することを特徴と
するマイクロ波処理装置。２、前記電界制御治具は被処理物上の複数点の処理状態
をモニタして得られる情報およびあらかじめ設定された
処理情報に基づいて制御されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のマイクロ波処理装置。