JP2014033014A - Microwave irradiation device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave irradiation device capable of uniformly cooling a target substrate when irradiating the target substrate with microwaves.SOLUTION: A microwave irradiation device comprises: a processing container 1 for housing a target substrate W; a support part 23 for supporting the target substrate W in the processing container 1; a microwave introduction mechanism 3 for introducing microwaves into the processing container 1; and a shower mechanism 6 which is arranged to face the target substrate W supported by the support part 23, and which has a plurality of gas holes 62 for discharging gas. The shower mechanism 6 discharges coolant gas for cooling the target substrate W from the plurality of gas holes 62 so as to supply the coolant gas to the target substrate W. The plurality of gas holes 62 are arranged in such a manner that the coolant gas can be uniformly supplied to the target substrate W.

Description

本発明は、マイクロ波を対象物に照射して加熱や改質等の処理を行うマイクロ波照射装置に関する。   The present invention relates to a microwave irradiation apparatus that irradiates an object with microwaves and performs processing such as heating and reforming.

半導体デバイスの製造工程においては、半導体基板に不純物を注入した後に不純物活性化アニールを行って不純物拡散層を形成する工程がある。従来から、不純物の活性化処理には、ランプアニールによる１０００℃以上の高温短時間の熱処理が行われているが、最近では、半導体素子のデザインルールの微細化にともない、不純物の熱拡散を抑制したアニール技術が求められており、より低温でのアニール技術が検討されている。このような低温でのアニールとしてマイクロ波照射によるアニールが提案されている（例えば特許文献１）。また、マイクロ波照射によるゲート絶縁膜の改質処理も検討されている。   In the manufacturing process of a semiconductor device, there is a process of forming an impurity diffusion layer by performing impurity activation annealing after implanting impurities into a semiconductor substrate. Conventionally, impurity activation treatment has been performed by heat treatment at a high temperature of 1000 ° C. or higher by lamp annealing, but recently, with the miniaturization of the design rules of semiconductor elements, the thermal diffusion of impurities has been suppressed. Therefore, an annealing technique at a lower temperature is being studied. As such low-temperature annealing, annealing by microwave irradiation has been proposed (for example, Patent Document 1). In addition, a modification process of the gate insulating film by microwave irradiation is also being studied.

特表２００９−５１６３７５号公報Special table 2009-516375 gazette

ところで、マイクロ波照射を行う場合、マイクロ波を高パワーで照射すると温度が上昇して不純物の拡散領域が広がる等の不都合が生じるため、被処理基板である半導体ウエハの温度を下げたい場合がある。この場合の半導体ウエハの冷却方法としては、半導体ウエハにパージガスを吹き付けることが検討されている。しかし、ガスを吹き付けて冷却する場合には、必ずしも半導体ウエハが均一に冷却されず、不純物の活性化等の処理が均一に行われなくなるおそれがある。   By the way, when performing microwave irradiation, if the microwave is irradiated with high power, the temperature rises and inconveniences such as spreading of the impurity diffusion region occur. Therefore, there is a case where it is desired to lower the temperature of the semiconductor wafer as the substrate to be processed. . As a method for cooling the semiconductor wafer in this case, it has been studied to spray a purge gas onto the semiconductor wafer. However, when cooling is performed by blowing a gas, the semiconductor wafer is not necessarily cooled uniformly, and there is a possibility that processing such as impurity activation may not be performed uniformly.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、マイクロ波を照射する際に被処理基板を均一に冷却することができるマイクロ波照射装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a microwave irradiation apparatus capable of uniformly cooling a substrate to be processed when microwave irradiation is performed.

上記課題を解決するため、本発明は、被処理基板にマイクロ波を照射して所定の処理を行うマイクロ波照射装置であって、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を支持する支持部と、前記処理容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入機構と、前記支持部に支持された被処理基板に対向して設けられ、ガスを吐出する複数のガス穴を有するシャワー機構とを具備し、前記シャワー機構は、被処理基板を冷却する冷却ガスを前記複数のガス穴から吐出して被処理基板に供給し、前記複数のガス穴は、被処理基板に冷却ガスを均一に供給可能なように配置されていることを特徴とするマイクロ波照射装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a microwave irradiation apparatus that performs a predetermined process by irradiating a substrate to be processed with microwaves, and includes a processing container that accommodates the substrate to be processed, A support portion that supports the processing substrate, a microwave introduction mechanism that introduces microwaves into the processing container, and a plurality of gas holes that are provided to face the target substrate supported by the support portion and discharge gas The shower mechanism discharges a cooling gas for cooling the substrate to be processed from the plurality of gas holes to supply the substrate to be processed, and the plurality of gas holes are formed on the substrate to be processed. Provided is a microwave irradiation apparatus which is arranged so that a cooling gas can be supplied uniformly.

本発明において、前記支持部に支持された被処理基板を面内回転させる回転機構をさらに具備し、前記回転機構で被処理基板を回転させながらマイクロ波の照射および前記シャワー機構からの冷却ガスの供給を行うことが好ましい。また、被処理基板の回転を前提として、前記シャワー機構のガス穴が、前記シャワー機構の面の中心部から外側に向かう螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置されていることが好ましい。   In the present invention, the apparatus further includes a rotation mechanism that rotates the substrate to be processed supported by the support portion in a plane, and the irradiation of the microwave and the cooling gas from the shower mechanism are performed while rotating the substrate to be processed by the rotation mechanism. It is preferable to supply. Further, on the premise of the rotation of the substrate to be processed, it is preferable that the gas holes of the shower mechanism are arranged at an equal pitch along a spiral trajectory extending outward from the center of the surface of the shower mechanism.

また、前記シャワー機構は、第１段部および第２段部とを有する多層構造を有し、前記第１段部は、複数の第１のガス穴を有し、前記第２段部は、バッファ空間を介して前記第１段部と積層されるとともに、前記各第１のガス穴に対応する位置に複数ずつの第２のガス穴を有し、一つの第１のガス穴に対応する複数の第２のガス穴がガス穴群を構成しており、前記第２のガス穴は、前記第１のガス穴の直下位置には存在しておらず、前記第２のガス穴の直径は、前記第１のガス穴の直径よりも大きく、前記第１のガス穴から吐出されたガスが、前記バッファ空間に至り、前記第２のガス穴から被処理基板に向けて吐出される構成とすることができる。この場合にも、前記支持部に支持された被処理基板を面内回転させながらマイクロ波の照射および前記シャワー機構からの冷却ガスの供給を行うことができる。また、このような回転を前提とすると、前記シャワー機構の前記第２段部の前記ガス穴群が、前記第２段部の面の中心部から外側に向かう螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置されていることが好ましい。   Further, the shower mechanism has a multilayer structure having a first step portion and a second step portion, the first step portion has a plurality of first gas holes, and the second step portion has A plurality of second gas holes are provided at positions corresponding to the respective first gas holes, and are stacked with the first step portion via a buffer space, and correspond to one first gas hole. A plurality of second gas holes constitutes a gas hole group, and the second gas hole is not present immediately below the first gas hole, and the diameter of the second gas hole Is larger than the diameter of the first gas hole, and the gas discharged from the first gas hole reaches the buffer space and is discharged from the second gas hole toward the substrate to be processed. It can be. Also in this case, it is possible to perform microwave irradiation and supply of the cooling gas from the shower mechanism while rotating the substrate to be processed supported by the support portion in-plane. Further, assuming such rotation, the gas hole group of the second step portion of the shower mechanism follows a spiral trajectory from the center of the surface of the second step portion to the outside, etc. It is preferable that they are arranged at a pitch.

さらに、前記処理容器の側壁に設けられた被処理基板の搬入出を行う搬入出口と、前記搬入出口と対向する側壁に設けられ、前記搬入出口側に向けてガスを吐出する複数のガス穴を有する側壁シャワー機構とをさらに具備する構成とすることができる。   Further, a loading / unloading port for loading / unloading the substrate to be processed provided on the side wall of the processing container, and a plurality of gas holes provided on the side wall facing the loading / unloading port for discharging gas toward the loading / unloading side. And a side wall shower mechanism.

本発明によれば、マイクロ波を照射する際に被処理基板に対向して設けられたシャワー機構から冷却ガスを均一に供給することができるので、被処理基板を均一に冷却することができる。   According to the present invention, since the cooling gas can be uniformly supplied from the shower mechanism provided facing the substrate to be processed when the microwave is irradiated, the substrate to be processed can be uniformly cooled.

本発明の第１の実施形態に係るマイクロ波照射装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the microwave irradiation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１のマイクロ波照射装置における高電圧電源部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the high voltage power supply part in the microwave irradiation apparatus of FIG. 図１のマイクロ波照射装置の天壁におけるシャワー機構のガス穴配置およびマイクロ波導入機構のマイクロ波導入ポートの配置を示す底面図である。It is a bottom view which shows arrangement | positioning of the gas hole of the shower mechanism in the top wall of the microwave irradiation apparatus of FIG. 1, and arrangement | positioning of the microwave introduction port of a microwave introduction mechanism. 本発明の第２の実施形態に係るマイクロ波照射装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the microwave irradiation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るマイクロ波照射装置のシャワー機構の一部分を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。FIG. 2 shows a part of a shower mechanism of a microwave irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a cross-sectional view and (b) is a bottom view. 本発明の第３の実施形態に係るマイクロ波照射装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the microwave irradiation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係るマイクロ波照射装置の側壁シャワー機構を示す正面図である。It is a front view which shows the side wall shower mechanism of the microwave irradiation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
ここでは、マイクロ波照射装置として、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す。）に対して、マイクロ波を照射して、アニール処理や改質処理を施す装置について説明する。このような処理としては、ソースおよびドレインに不純物を注入した後に行われる不純物活性化アニールや、ゲート絶縁膜に用いられる高誘電率（Ｈｉｇｈ−ｋ）材料膜の改質処理を挙げることができる。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
Here, as a microwave irradiation apparatus, an apparatus for performing an annealing process or a modification process by irradiating a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) with microwaves will be described. Examples of such treatment include impurity activation annealing performed after impurities are implanted into the source and drain, and modification processing of a high dielectric constant (High-k) material film used for the gate insulating film.

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ波照射装置の概略構成を示す断面図である。 <First Embodiment>
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a microwave irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention.

マイクロ波照射装置１００は、被処理基板であるウエハＷを収容する処理容器１と、処理容器１内でウエハＷを支持する支持部２と、処理容器１内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入機構３と、処理容器１内にガスを供給するガス供給部５と、処理容器１内にシャワー状にガスを吐出するシャワー機構６と、処理容器１内を排気する排気機構７と、これらマイクロ波照射装置１００の各構成部を制御する制御部８とを備えている。   The microwave irradiation apparatus 100 includes a processing container 1 that accommodates a wafer W that is a substrate to be processed, a support unit 2 that supports the wafer W in the processing container 1, and a microwave introduction that introduces microwaves into the processing container 1. A mechanism 3, a gas supply unit 5 that supplies gas into the processing container 1, a shower mechanism 6 that discharges gas into the processing container 1 like a shower, an exhaust mechanism 7 that exhausts the inside of the processing container 1, The control part 8 which controls each structure part of the wave irradiation apparatus 100 is provided.

処理容器１は、金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等で形成されている。処理容器１は、角筒状をなす側壁１２と、側壁１２の上部開口を塞ぐ天壁１１と、側壁１２の下部開口を塞ぐ底壁１３とを有している。天壁１１には、上下に貫通するように複数（本実施形態では４つ、図１では２つのみ図示）のマイクロ波導入ポート１０が設けられ、かつ上記シャワー機構６を内蔵している。側壁１２には、図示しない搬送室との間でウエハＷを搬入出するための搬入出口１２ａが設けられ、底壁１３には排気口１３ａが設けられている。側壁１２の内面は、平坦に形成されており、マイクロ波を反射させる反射面として機能する。搬入出口１２ａは、処理容器１に隣接する図示しない搬送室との間でウエハＷの搬入出を行うためものである。搬入出口１２ａはゲートバルブＧにより開閉可能となっており、ゲートバルブＧを閉状態にすることにより処理容器１を気密にシールし、開状態にすることにより処理容器１と搬送室との間でウエハＷの搬送を可能にする。   The processing container 1 is formed of a metal material, for example, aluminum, an aluminum alloy, stainless steel or the like. The processing container 1 has a side wall 12 having a rectangular tube shape, a top wall 11 that closes an upper opening of the side wall 12, and a bottom wall 13 that closes a lower opening of the side wall 12. The top wall 11 is provided with a plurality of (four in this embodiment, only two shown in FIG. 1) microwave introduction ports 10 so as to penetrate vertically, and incorporates the shower mechanism 6 therein. The side wall 12 is provided with a loading / unloading port 12a for loading / unloading the wafer W to / from a transfer chamber (not shown), and the bottom wall 13 is provided with an exhaust port 13a. The inner surface of the side wall 12 is formed flat and functions as a reflecting surface that reflects microwaves. The loading / unloading port 12a is for loading / unloading the wafer W to / from a transfer chamber (not shown) adjacent to the processing container 1. The loading / unloading port 12a can be opened and closed by a gate valve G. By closing the gate valve G, the processing container 1 is hermetically sealed, and by opening the processing container 1 between the processing container 1 and the transfer chamber. The wafer W can be transferred.

支持部２は、処理容器１の底壁１３のほぼ中央を貫通して処理容器１の外部まで延びる管状のシャフト２１と、シャフト２１の上端付近からほぼ水平方向に延びる複数（例えば３つ）のアーム部２２と、各アーム部２２に着脱可能に装着された、ウエハＷを支持する複数の支持ピン２３と、シャフト２１を回転させる回転駆動部２４と、シャフト２１を上下動させる昇降駆動部２５と、シャフト２１を支持するとともに、回転駆動部２４と昇降駆動部２５とを連結する可動連結部２６とを有している。回転駆動部２４、昇降駆動部２５および可動連結部２６は、処理容器１の外部に設けられている。シャフト２１が処理容器１の底壁１３を貫通する部分の周囲には、ベローズ２７が設けられている。処理容器１内が大気圧付近にされ、供給するガスの漏洩が許容される場合には、ベローズ２７は設けなくともよい。   The support portion 2 includes a tubular shaft 21 that extends substantially through the center of the bottom wall 13 of the processing container 1 and extends to the outside of the processing container 1, and a plurality of (for example, three) extending substantially horizontally from the vicinity of the upper end of the shaft 21 The arm unit 22, a plurality of support pins 23 that are detachably attached to the arm unit 22, support the wafer W, a rotation drive unit 24 that rotates the shaft 21, and a lift drive unit 25 that moves the shaft 21 up and down. And a movable connecting portion 26 that supports the shaft 21 and connects the rotary drive portion 24 and the lift drive portion 25. The rotation driving unit 24, the lifting / lowering driving unit 25, and the movable connecting unit 26 are provided outside the processing container 1. A bellows 27 is provided around a portion where the shaft 21 penetrates the bottom wall 13 of the processing container 1. The bellows 27 may not be provided when the inside of the processing vessel 1 is brought to near atmospheric pressure and leakage of the supplied gas is allowed.

支持部２において、シャフト２１、アーム部２２、回転駆動部２４および可動連結部２６は、支持ピン２３に支持されたウエハＷを水平面内で回転させる回転機構を構成している。複数の支持ピン２３は、処理容器１内においてウエハＷの裏面に当接してウエハＷを支持する。複数のアーム部２２は、回転駆動部２４を駆動させることによって、シャフト２１を回転中心にして回転し、支持ピン２３に支持されたウエハＷを回転させる。また、昇降駆動部２５を駆動させることによって、シャフト２１が昇降するように構成されている。支持ピン２３およびアーム部２２は、誘電体材料、例えば、石英、セラミックス等によって形成されている。   In the support unit 2, the shaft 21, the arm unit 22, the rotation drive unit 24, and the movable connection unit 26 constitute a rotation mechanism that rotates the wafer W supported by the support pins 23 in a horizontal plane. The plurality of support pins 23 contacts the back surface of the wafer W in the processing container 1 to support the wafer W. The plurality of arm units 22 rotate around the shaft 21 by driving the rotation driving unit 24 to rotate the wafer W supported by the support pins 23. Further, the shaft 21 is configured to move up and down by driving the lifting drive unit 25. The support pin 23 and the arm part 22 are formed of a dielectric material, for example, quartz, ceramics or the like.

なお、回転駆動部２４は、シャフト２１を回転させ得るものであれば特に制限はなく、例えばモータを用いることができる。また、昇降駆動部２５は、シャフト２１および可動連結部２６を昇降させ得るものであれば特に制限はなく、例えばボールねじやシリンダ機構を用いることができる。また、回転駆動部２４と昇降駆動部２５は一体の機構であってもよい。   The rotation drive unit 24 is not particularly limited as long as it can rotate the shaft 21. For example, a motor can be used. Moreover, the raising / lowering drive part 25 will not be restrict | limited especially if the shaft 21 and the movable connection part 26 can be raised / lowered, For example, a ball screw and a cylinder mechanism can be used. Further, the rotation drive unit 24 and the elevation drive unit 25 may be an integrated mechanism.

マイクロ波導入機構３は、処理容器１の上方に設けられ、処理容器１内に電磁波（マイクロ波）を導入するマイクロ波導入手段として機能する。図１に示したように、マイクロ波導入機構３は、マイクロ波を処理容器１に導入する複数のマイクロ波ユニット３０と、複数のマイクロ波ユニット３０に接続された高電圧電源部４０とを備えている。   The microwave introduction mechanism 3 is provided above the processing container 1 and functions as microwave introduction means for introducing electromagnetic waves (microwaves) into the processing container 1. As shown in FIG. 1, the microwave introduction mechanism 3 includes a plurality of microwave units 30 that introduce microwaves into the processing container 1 and a high-voltage power supply unit 40 connected to the plurality of microwave units 30. ing.

本実施形態では、複数のマイクロ波ユニット３０は全て同一の構成を有している。各マイクロ波ユニット３０は、ウエハＷを処理するためのマイクロ波を生成するマイクロ波源であるマグネトロン３１と、マグネトロン３１において生成されたマイクロ波を処理容器１に伝送する導波管３２とを有している。導波管３２は、処理容器１の天壁１１に設けられたマイクロ波導入ポート１０に接続されている。マイクロ波導入ポート１０には、その入り口部を塞ぐ透過窓３３が天壁１１に嵌め込まれている。   In the present embodiment, the plurality of microwave units 30 all have the same configuration. Each microwave unit 30 includes a magnetron 31 that is a microwave source that generates a microwave for processing the wafer W, and a waveguide 32 that transmits the microwave generated in the magnetron 31 to the processing container 1. ing. The waveguide 32 is connected to the microwave introduction port 10 provided on the top wall 11 of the processing container 1. A transmission window 33 that closes the entrance of the microwave introduction port 10 is fitted into the top wall 11.

マグネトロン３１は、高電圧電源部４０によって供給される高電圧が印加される陽極および陰極（いずれも図示せず）を有している。また、マグネトロン３１としては、種々の周波数のマイクロ波を発振することができるものを用いることができる。マグネトロン３１によって生成されるマイクロ波は、処理毎に最適な周波数を選択し、例えばアニール処理においては、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ等の高い周波数のマイクロ波であることが好ましく、５．８ＧＨｚのマイクロ波であることが特に好ましい。   The magnetron 31 has an anode and a cathode (both not shown) to which a high voltage supplied by the high voltage power supply unit 40 is applied. Further, as the magnetron 31, those capable of oscillating microwaves of various frequencies can be used. For the microwave generated by the magnetron 31, an optimum frequency is selected for each process. For example, in the annealing process, a microwave having a high frequency of 2.45 GHz, 5.8 GHz, or the like is preferable. A microwave is particularly preferred.

導波管３２は角筒状をなし、処理容器１の天壁１１の上面のマイクロ波導入ポート１０に嵌め込まれた透過窓３３に対応する部分から上方に延びている。マグネトロン３１は、導波管３２の上端部の近傍に接続されている。マグネトロン３１において生成されたマイクロ波は、導波管３２および透過窓３３を介して処理容器１内に導入される。   The waveguide 32 has a rectangular tube shape, and extends upward from a portion corresponding to the transmission window 33 fitted in the microwave introduction port 10 on the upper surface of the top wall 11 of the processing container 1. The magnetron 31 is connected in the vicinity of the upper end portion of the waveguide 32. The microwave generated in the magnetron 31 is introduced into the processing container 1 through the waveguide 32 and the transmission window 33.

透過窓３３は、誘電体材料によって形成されている。透過窓３３の材料としては、例えば、石英、セラミックス等を用いることができる。透過窓３３と天壁１１との間は、図示しないシール部材によって気密にシールされている。透過窓３３の下面から支持ピン２３に支持されたウエハＷの表面までの距離は、ウエハＷへマイクロ波が直接放射されることを抑制する観点から、例えば２５ｍｍ以上とすることが好ましく、２５〜５０ｍｍの範囲内で調節することがより好ましい。   The transmission window 33 is made of a dielectric material. As a material of the transmission window 33, for example, quartz, ceramics, or the like can be used. A space between the transmission window 33 and the top wall 11 is hermetically sealed by a seal member (not shown). The distance from the lower surface of the transmission window 33 to the surface of the wafer W supported by the support pins 23 is preferably set to, for example, 25 mm or more from the viewpoint of suppressing direct radiation of the microwave to the wafer W. It is more preferable to adjust within the range of 50 mm.

マイクロ波ユニット３０は、さらに、導波管３２の途中に設けられたサーキュレータ３４、検出器３５およびチューナ３６とを有し、これらは導波管３２の上端部からこの順に設けられている。また、サーキュレータ３４にはダミーロード３７が接続されている。サーキュレータ３４およびダミーロード３７は、処理容器１からの反射波を分離するアイソレータを構成する。すなわち、サーキュレータ３４は、処理容器１からの反射波をダミーロード３７に導き、ダミーロード３７は、サーキュレータ３４によって導かれた反射波を熱に変換する。   The microwave unit 30 further includes a circulator 34, a detector 35, and a tuner 36 provided in the middle of the waveguide 32. These are provided in this order from the upper end of the waveguide 32. Further, a dummy load 37 is connected to the circulator 34. The circulator 34 and the dummy load 37 constitute an isolator that separates the reflected wave from the processing container 1. That is, the circulator 34 guides the reflected wave from the processing container 1 to the dummy load 37, and the dummy load 37 converts the reflected wave guided by the circulator 34 into heat.

検出器３５は、導波管３２における処理容器１からの反射波を検出するためのものである。検出器３５は、例えばインピーダンスモニタ、具体的には、導波管３２における定在波の電界を検出する定在波モニタによって構成されている。定在波モニタは、例えば、導波管３２の内部空間に突出する３本のピンによって構成することができる。定在波モニタによって定在波の電界の場所、位相および強さを検出することにより、処理容器１からの反射波を検出することができる。また、検出器３５は、進行波と反射波を検出することが可能な方向性結合器によって構成されていてもよい。   The detector 35 is for detecting a reflected wave from the processing container 1 in the waveguide 32. The detector 35 is configured by, for example, an impedance monitor, specifically, a standing wave monitor that detects an electric field of a standing wave in the waveguide 32. The standing wave monitor can be constituted by, for example, three pins protruding into the internal space of the waveguide 32. By detecting the location, phase and intensity of the electric field of the standing wave with the standing wave monitor, the reflected wave from the processing container 1 can be detected. Moreover, the detector 35 may be comprised by the directional coupler which can detect a traveling wave and a reflected wave.

チューナ３６は、マグネトロン３１と処理容器１との間のインピーダンスを整合する機能を有している。チューナ３６によるインピーダンス整合は、検出器３５における反射波の検出結果に基づいて行われる。チューナ３６は、例えば、導波管３２の内部空間に出し入れすることができるように設けられた導体板（図示省せず）によって構成することができ、導波管３２の内部空間への導体板の突出量を制御することにより、反射波の電力量を調整して、マグネトロン３１と処理容器１との間のインピーダンスを調整することができる。   The tuner 36 has a function of matching the impedance between the magnetron 31 and the processing container 1. Impedance matching by the tuner 36 is performed based on the detection result of the reflected wave in the detector 35. The tuner 36 can be constituted by a conductor plate (not shown) provided so as to be able to be taken in and out of the internal space of the waveguide 32, for example, and the conductor plate to the internal space of the waveguide 32. By controlling the amount of protrusion, the amount of power of the reflected wave can be adjusted, and the impedance between the magnetron 31 and the processing container 1 can be adjusted.

高電圧電源部４０は、マグネトロン３１に対してマイクロ波を生成するための高電圧を供給する。高電圧電源部４０は、図２に示すように、商用電源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換回路４１と、ＡＣ−ＤＣ変換回路４１に接続されたスイッチング回路４２と、スイッチング回路４２の動作を制御するスイッチングコントローラ４３と、スイッチング回路４２に接続された昇圧トランス４４と、昇圧トランス４４に接続された整流回路４５とを有している。マグネトロン３１は、整流回路４５を介して昇圧トランス４４に接続されている。   The high voltage power supply unit 40 supplies a high voltage for generating a microwave to the magnetron 31. As shown in FIG. 2, the high voltage power supply unit 40 controls the operation of the AC-DC conversion circuit 41 connected to the commercial power supply, the switching circuit 42 connected to the AC-DC conversion circuit 41, and the switching circuit 42. A switching controller 43, a step-up transformer 44 connected to the switching circuit 42, and a rectifier circuit 45 connected to the step-up transformer 44. The magnetron 31 is connected to the step-up transformer 44 via the rectifier circuit 45.

ＡＣ−ＤＣ変換回路４１は、商用電源からの交流（例えば、三相２００Ｖの交流）を整流して所定の波形の直流に変換する回路である。スイッチング回路４２は、ＡＣ−ＤＣ変換回路４１によって変換された直流のオン・オフを制御する回路である。スイッチング回路４２では、スイッチングコントローラ４３によってフェーズシフト型のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御またはＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御が行われて、パルス状の電圧波形が生成される。昇圧トランス４４は、スイッチング回路４２から出力された電圧波形を所定の大きさに昇圧するものである。整流回路４５は、昇圧トランス４４によって昇圧された電圧を整流してマグネトロン３１に供給する回路である。   The AC-DC conversion circuit 41 is a circuit that rectifies alternating current (for example, three-phase 200 V alternating current) from a commercial power source and converts it into direct current having a predetermined waveform. The switching circuit 42 is a circuit that controls on / off of the direct current converted by the AC-DC conversion circuit 41. In the switching circuit 42, a phase shift type PWM (Pulse Width Modulation) control or PAM (Pulse Amplitude Modulation) control is performed by the switching controller 43 to generate a pulsed voltage waveform. The step-up transformer 44 boosts the voltage waveform output from the switching circuit 42 to a predetermined magnitude. The rectifier circuit 45 is a circuit that rectifies the voltage boosted by the step-up transformer 44 and supplies the rectified voltage to the magnetron 31.

ガス供給部５は、ガス供給源、ガス配管、バルブシステム、および流量制御器等を備えたガス供給機構５１と、ガス供給機構５１からガスをシャワー機構６へ供給するためのガス供給配管５２とを有している。ガス供給配管５２は、処理容器１の天壁１１の中央に設けられたガス導入口１１ａに接続されている。ガス供給部５は、支持部２の支持ピン２３に支持されたウエハＷを冷却するための冷却ガスを供給するためのものである。また、ガス供給部５から雰囲気形成用のガス、処理ガス、またはパージガスを供給してもよい。また、冷却ガスを雰囲気形成用のガスまたは処理ガスとして用いてもよい。ガス供給部５から供給されるガスとしては、例えば、Ｎ_２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｏ_２ガス、Ｈ_２ガス等を用いることができる。 The gas supply unit 5 includes a gas supply mechanism 51 including a gas supply source, a gas pipe, a valve system, a flow rate controller, and the like, and a gas supply pipe 52 for supplying gas from the gas supply mechanism 51 to the shower mechanism 6. have. The gas supply pipe 52 is connected to a gas inlet 11 a provided at the center of the top wall 11 of the processing container 1. The gas supply unit 5 is for supplying a cooling gas for cooling the wafer W supported by the support pins 23 of the support unit 2. Further, an atmosphere forming gas, a processing gas, or a purge gas may be supplied from the gas supply unit 5. Further, a cooling gas may be used as an atmosphere forming gas or a processing gas. Examples of the gas supplied from the gas supply unit 5 include N ₂ gas, Ar gas, He gas, Ne gas, O ₂ gas, and H ₂ gas.

シャワー機構６は、処理容器１の天壁１１の下面に形成された凹部に嵌め込まれて固定された円板状をなす本体６１を有している。本体６１は、支持ピン２３に支持されたウエハＷに対応するように設けられており、その面には複数のガス穴（オリフィス）６２が形成されている。また本体６１の上部の周縁部にはリブ６３が形成されており、このリブ６３が天壁１１の下面に当接することにより、天壁１１の下面と本体６１の上面との間にガスが拡散するための空間６４が形成される。これにより、ガス供給部５から供給されたガスが、ガス導入口１１ａを経て空間６４で拡散し、ガス穴６２からウエハＷに向けて吐出される。シャワー機構６は、ガス穴６２から冷却ガスを吐出させてウエハＷに当てることにより、ウエハＷを冷却する。   The shower mechanism 6 has a disk-shaped main body 61 that is fitted and fixed in a recess formed in the lower surface of the top wall 11 of the processing container 1. The main body 61 is provided so as to correspond to the wafer W supported by the support pins 23, and a plurality of gas holes (orifices) 62 are formed on the surface thereof. Further, a rib 63 is formed on the peripheral edge of the upper portion of the main body 61, and the gas diffuses between the lower surface of the top wall 11 and the upper surface of the main body 61 by the rib 63 coming into contact with the lower surface of the top wall 11. A space 64 is formed. As a result, the gas supplied from the gas supply unit 5 diffuses in the space 64 through the gas inlet 11 a and is discharged toward the wafer W from the gas hole 62. The shower mechanism 6 cools the wafer W by discharging a cooling gas from the gas hole 62 and applying it to the wafer W.

ガス穴６２は、支持ピン２３に支持されているウエハＷに、冷却ガスを均一に供給することができるように配置されている。具体的には、ガス穴６２は、図３に示すように、本体６１の面の中心部から外側に向かう螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置されており、支持ピン２３に支持されたウエハＷが回転駆動部２４等からなる回転機構により回転された際に、ガス穴６２から吐出された冷却ガスがウエハＷに均一に当たり、ウエハＷを均一に冷却することができるようになっている。なお、ガス穴６２の巻回方向と、ウエハＷの回転方向との関係は任意であるが、シャワー機構6とウエハＷとを同一方向から重ねて見た際に、ガス穴が形成された螺旋形の軌跡を外側から中心部へ向かう方向に（ウエハＷ上のガスの流れが、螺旋の尻尾の方向になるように）ウエハＷを回転させるほうが好ましい。   The gas holes 62 are arranged so that the cooling gas can be uniformly supplied to the wafer W supported by the support pins 23. Specifically, as shown in FIG. 3, the gas holes 62 are arranged at an equal pitch along a spiral locus extending outward from the center of the surface of the main body 61 and supported by the support pins 23. When the wafer W is rotated by a rotation mechanism including the rotation drive unit 24 and the like, the cooling gas discharged from the gas holes 62 uniformly hits the wafer W, so that the wafer W can be uniformly cooled. Yes. The relationship between the winding direction of the gas hole 62 and the rotation direction of the wafer W is arbitrary, but when the shower mechanism 6 and the wafer W are viewed from the same direction, the spiral in which the gas hole is formed. It is preferable to rotate the wafer W in the direction from the outside toward the center of the shape (so that the gas flow on the wafer W is in the direction of the tail of the spiral).

上記排気機構７は、排気口１３ａに接続された排気配管７１と、排気配管７１に設けられた、例えば、ドライポンプ等の真空ポンプを有する排気装置７２と、排気配管７１の途中に設けられた圧力調整バルブ７３とを有している。この排気機構７により、処理容器１内が排気される。なお、マイクロ波照射装置１００は大気圧での処理も可能であり、その場合には、排気装置７２は真空ポンプではなく、処理容器１内をガス置換できる程度に排気するファン等の簡易な構成とすることができ、また、マイクロ波照射装置１００が設置される施設に設けられた排気設備を用いることも可能である。   The exhaust mechanism 7 is provided in the middle of the exhaust pipe 71 connected to the exhaust port 13 a, the exhaust device 72 having a vacuum pump such as a dry pump provided in the exhaust pipe 71, and the exhaust pipe 71. And a pressure adjusting valve 73. The inside of the processing container 1 is exhausted by the exhaust mechanism 7. Note that the microwave irradiation apparatus 100 can also perform processing at atmospheric pressure. In this case, the exhaust device 72 is not a vacuum pump, and a simple configuration such as a fan that exhausts the inside of the processing container 1 to such an extent that gas can be replaced. Moreover, it is also possible to use the exhaust equipment provided in the facility where the microwave irradiation apparatus 100 is installed.

マイクロ波照射装置１００は、さらに、処理容器１内の複数の支持ピン２３の周囲部分に、側壁１２との間に設けられた、額縁状をなす整流板９１を備えている。整流板９１には、上下に貫通するように複数の整流孔９１ａが形成されている。整流板９１は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料によって形成されている。なお、マイクロ波照射装置１００を整流板９１を設けない構成とすることも可能である。   The microwave irradiation apparatus 100 further includes a framed rectifying plate 91 provided between the side wall 12 and the peripheral portion of the plurality of support pins 23 in the processing container 1. The rectifying plate 91 is formed with a plurality of rectifying holes 91a so as to penetrate vertically. The rectifying plate 91 is made of a metal material such as aluminum, an aluminum alloy, or stainless steel. Note that the microwave irradiation apparatus 100 may be configured not to include the rectifying plate 91.

マイクロ波照射装置１００は、さらに、ウエハＷの表面温度を測定する複数の放射温度計９２と、複数の放射温度計９２に接続された温度計測部９３とを備えている。なお、図１では、便宜上、ウエハＷの中央部の表面温度を測定する放射温度計９２のみを描いている。   The microwave irradiation apparatus 100 further includes a plurality of radiation thermometers 92 that measure the surface temperature of the wafer W, and a temperature measurement unit 93 connected to the plurality of radiation thermometers 92. In FIG. 1, for convenience, only a radiation thermometer 92 that measures the surface temperature of the central portion of the wafer W is illustrated.

本実施形態のマイクロ波照射装置１００においては、上述したようにマイクロ波導入ポート１０から処理容器１内にマイクロ波が放射され、ウエハＷに照射される。マイクロ波が放射されるマイクロ波放射空間は、金属材料で形成された天壁１１、側壁１２および整流板９１で区画されているため、放射されたマイクロ波はこれらによって反射され、マイクロ波放射空間を散乱する。マイクロ波導入ポート１０の形状および配置は、マイクロ波を効率良くウエハＷに照射できるように適宜設定される。図３には、マイクロ波導入ポート１０の形状および配置の一例を示している。   In the microwave irradiation apparatus 100 of the present embodiment, the microwave is radiated from the microwave introduction port 10 into the processing container 1 and irradiated onto the wafer W as described above. Since the microwave radiation space from which the microwave is radiated is partitioned by the top wall 11, the side wall 12 and the rectifying plate 91 formed of a metal material, the radiated microwave is reflected by these, and the microwave radiation space Scatter. The shape and arrangement of the microwave introduction port 10 are appropriately set so that microwaves can be efficiently applied to the wafer W. FIG. 3 shows an example of the shape and arrangement of the microwave introduction port 10.

上記制御部８は、マイクロ波照射装置１００の各構成部を制御するものであり、典型的にはコンピュータで構成されている。制御部８は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ８１と、このプロセスコントローラ８１に接続されたユーザーインターフェース８２および記憶部８３とを備えている。プロセスコントローラ８１は、各構成部、例えば、マイクロ波導入機構３、ガス供給機構５１、排気装置７２、回転駆動部２４、昇降駆動部２５等を統括して制御する。また、ユーザーインターフェース８２は、オペレータがマイクロ波放射装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、マイクロ波放射装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。記憶部８３には、マイクロ波照射装置１００で実行される処理をプロセスコントローラ８１の制御によって実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記録された処理レシピ等が保存されている。制御プログラムや処理レシピは、記録部８３の中の記憶媒体にコンピュータが読み取り可能なように記憶されている。記憶媒体はハードディスクであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。   The said control part 8 controls each component of the microwave irradiation apparatus 100, and is typically comprised with the computer. The control unit 8 includes a process controller 81 having a CPU, and a user interface 82 and a storage unit 83 connected to the process controller 81. The process controller 81 generally controls each component, for example, the microwave introduction mechanism 3, the gas supply mechanism 51, the exhaust device 72, the rotation drive unit 24, the lift drive unit 25, and the like. In addition, the user interface 82 includes a keyboard and a touch panel on which an operator inputs commands to manage the microwave radiation device 100, a display that visualizes and displays the operating status of the microwave radiation device 100, and the like. Yes. The storage unit 83 stores a control program (software) for realizing processing executed by the microwave irradiation device 100 under the control of the process controller 81, a processing recipe in which processing condition data, and the like are recorded. Yes. The control program and processing recipe are stored in a storage medium in the recording unit 83 so that the computer can read them. The storage medium may be a hard disk or a portable medium such as a CD-ROM, flash memory, DVD, or Blu-ray disc. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example.

プロセスコントローラ８１は、ユーザーインターフェース８２からの指示等、必要に応じて、任意の制御プログラムやレシピを記憶部８３から呼び出して実行する。これにより、プロセスコントローラ８１による制御下で、マイクロ波照射装置１００において所望の処理が行われる。   The process controller 81 calls and executes an arbitrary control program or recipe from the storage unit 83 as necessary, such as an instruction from the user interface 82. Thereby, desired processing is performed in the microwave irradiation apparatus 100 under the control of the process controller 81.

次に、以上のように構成されるマイクロ波照射装置１００における処理動作について説明する。
処理に先立って、ユーザーインターフェース８２から、マイクロ波照射装置１００において所定のマイクロ波照射処理、例えばウエハＷに不純物を注入した後の不純物活性化アニールが行われるように、プロセスコントローラ８１に指令が与えられ、プロセスコントローラ８１は、この指令を受けて、記憶部８３の記憶媒体に保存された処理レシピを読み出して、この処理レシピに基づいて、以下の処理を実行する。 Next, the processing operation in the microwave irradiation apparatus 100 configured as described above will be described.
Prior to the processing, a command is given from the user interface 82 to the process controller 81 so that predetermined microwave irradiation processing, for example, impurity activation annealing after implanting impurities into the wafer W is performed in the microwave irradiation apparatus 100. In response to this instruction, the process controller 81 reads out the processing recipe stored in the storage medium of the storage unit 83, and executes the following processing based on this processing recipe.

まず、ゲートバルブＧを開状態にし、図示しない搬送装置によって、ウエハＷを、搬入出口１２ａから処理容器１内に搬入し、支持ピン２３上に載置する。そして、昇降駆動部２５によりウエハＷを所定の高さ位置にセットする。この高さ位置で、回転駆動部２４を駆動させることによって、ウエハＷを、水平面内に回転させる。なお、ウエハＷの回転は、連続的であっても、非連続的であってもよい。   First, the gate valve G is opened, and the wafer W is loaded into the processing container 1 from the loading / unloading port 12 a by a transfer device (not shown) and placed on the support pins 23. Then, the wafer W is set at a predetermined height by the elevating drive unit 25. By driving the rotation drive unit 24 at this height position, the wafer W is rotated in a horizontal plane. The rotation of the wafer W may be continuous or discontinuous.

次に、ゲートバルブＧを閉じ、必要な場合は排気機構７によって、処理容器１内を減圧排気する。次に、ガス供給部５から、冷却ガスを、必要に応じて雰囲気形成用ガスや処理ガスとともに供給する。冷却ガスを雰囲気形成用ガスまたは処理ガスとして機能させてもよい。また、パージガスを供給してもよい。処理容器１の内部空間は、排気量およびガス供給量を調整することによって、所定の圧力に調整される。   Next, the gate valve G is closed, and if necessary, the inside of the processing container 1 is evacuated by the exhaust mechanism 7 under reduced pressure. Next, a cooling gas is supplied from the gas supply unit 5 together with an atmosphere forming gas and a processing gas as necessary. The cooling gas may function as an atmosphere forming gas or a processing gas. A purge gas may be supplied. The internal space of the processing container 1 is adjusted to a predetermined pressure by adjusting the exhaust amount and the gas supply amount.

次に、高電圧電源部４０からマグネトロン３１に対して電圧を印加してマイクロ波を生成する。マグネトロン３１において生成されたマイクロ波は、導波管３２を伝播し、透過窓３３を透過して、処理容器１内において回転するウエハＷの上方の空間に導入される。本実施形態では、複数のマグネトロン３１において順次マイクロ波を生成し、各マイクロ波導入ポート１０から交互にマイクロ波を処理容器１内に導入する。なお、複数のマグネトロン３１において同時に複数のマイクロ波を生成させ、各マイクロ波導入ポート１０から同時にマイクロ波を処理容器１内に導入するようにしてもよい。   Next, a voltage is applied to the magnetron 31 from the high voltage power supply unit 40 to generate a microwave. Microwaves generated in the magnetron 31 propagate through the waveguide 32, pass through the transmission window 33, and are introduced into the space above the rotating wafer W in the processing chamber 1. In the present embodiment, microwaves are sequentially generated in the plurality of magnetrons 31, and the microwaves are alternately introduced into the processing container 1 from the respective microwave introduction ports 10. Note that a plurality of microwaves may be simultaneously generated in the plurality of magnetrons 31 and the microwaves may be simultaneously introduced into the processing container 1 from the respective microwave introduction ports 10.

処理容器１に導入されたマイクロ波は、回転するウエハＷの表面に照射されて、ジュール加熱、磁性加熱、誘導加熱等の電磁波加熱により、ウエハＷが迅速に加熱される。その結果、ウエハＷに対してアニール処理が施される。アニール処理の間、ウエハＷの高さ位置を２段階以上の多段階に変位させることができる。例えば、アニール処理の開始から、ある期間までは、所定の高さ位置にウエハＷをセットしておく。次に、昇降駆動部２５を駆動させることによって、上記初期高さ位置から、初期高さ位置とは異なる別の高さ位置にウエハＷをセットし、残りのアニール処理を行うことができる。このように、２段階以上の高さ位置でウエハＷを処理することによって、ウエハＷに照射されるマイクロ波の偏りを少なくし、ウエハＷ面内の加熱温度を均一化することができる。   The microwave introduced into the processing container 1 is irradiated on the surface of the rotating wafer W, and the wafer W is rapidly heated by electromagnetic wave heating such as Joule heating, magnetic heating, induction heating and the like. As a result, the wafer W is annealed. During the annealing process, the height position of the wafer W can be displaced in two or more stages. For example, the wafer W is set at a predetermined height position from the start of the annealing process to a certain period. Next, by driving the lift drive unit 25, the wafer W can be set from the initial height position to another height position different from the initial height position, and the remaining annealing process can be performed. In this way, by processing the wafer W at two or more heights, it is possible to reduce the bias of the microwave irradiated to the wafer W and make the heating temperature in the wafer W surface uniform.

以上のように、ウエハＷに冷却ガスを供給しつつ、マイクロ波アニールを所定時間行った後、プロセスコントローラ８１からの指令により、マイクロ波の生成が停止されるととともに、ウエハＷの回転が停止され、冷却ガス等のガスの供給が停止されて、ウエハＷに対するアニール処理が終了する。その後、必要に応じて処理容器１内のガスをパージし、次いで、ゲートバルブＧを開放して、支持ピン２３上のウエハＷの高さ位置を搬入出口１２ａの高さに調整した後、図示しない搬送装置によって、ウエハＷを搬出する。   As described above, after performing the microwave annealing for a predetermined time while supplying the cooling gas to the wafer W, the generation of the microwave is stopped by the instruction from the process controller 81 and the rotation of the wafer W is stopped. Then, the supply of the gas such as the cooling gas is stopped, and the annealing process for the wafer W is completed. Thereafter, the gas in the processing chamber 1 is purged as necessary, then the gate valve G is opened, and the height position of the wafer W on the support pins 23 is adjusted to the height of the loading / unloading port 12a. The wafer W is unloaded by the transfer device that does not.

このようにウエハＷにマイクロ波を照射して、不純物活性化アニールを行う場合には、高パワーでマイクロ波を照射するため、ウエハＷの温度は最高８５０℃程度まで上昇するが、温度が上昇すると不純物の拡散領域が広がる等の不都合が生じる。そのため、ウエハＷに冷却ガスを供給する。この場合に、本実施形態では、ウエハＷに対向して設けられたシャワー機構６から冷却ガスを吐出することにより、ウエハＷの全体に冷却ガスを供給することができ、効率のよい冷却を行うことができる。   Thus, when performing the impurity activation annealing by irradiating the wafer W with the microwave, the temperature of the wafer W rises up to about 850 ° C. because the microwave is irradiated with high power, but the temperature rises. As a result, inconveniences such as an increase in the impurity diffusion region occur. Therefore, a cooling gas is supplied to the wafer W. In this case, in the present embodiment, the cooling gas can be supplied to the entire wafer W by discharging the cooling gas from the shower mechanism 6 provided to face the wafer W, and efficient cooling is performed. be able to.

しかし、ガス穴６２の間隔が広い場合等、ガス穴６２の配置によっては、ウエハＷのガス穴６２に対応する部分の温度が低下過ぎて活性化が進まず、逆にガス穴６２の存在しない部分の温度は十分に低下しないといった冷却むらが生じ、結果的にウエハＷにガス穴６２を転写した模様（処理の不均一性）が生じることがある。このような冷却むらはガス穴６２の間隔を狭くしたり、ウエハＷを回転させたりすることにより、ある程度軽減されるが、前者の場合には穴数が増えて大流量のガスが必要となってしまい、後者の場合にはガス穴６２の配置が一般的な同心円状であると、円周状の模様ができてしまう。   However, depending on the arrangement of the gas holes 62, such as when the interval between the gas holes 62 is wide, the temperature of the portion corresponding to the gas holes 62 of the wafer W is too low to activate, and conversely, the gas holes 62 do not exist. Cooling unevenness may occur such that the temperature of the portion does not sufficiently decrease, and as a result, a pattern (processing nonuniformity) in which the gas holes 62 are transferred to the wafer W may occur. Such uneven cooling can be alleviated to some extent by reducing the interval between the gas holes 62 or rotating the wafer W. However, in the former case, the number of holes increases and a large flow rate of gas is required. In the latter case, if the arrangement of the gas holes 62 is a general concentric circle, a circumferential pattern is formed.

このため、本実施形態では、ガス穴６２を、支持ピン２３に支持されているウエハＷに、冷却ガスを均一に供給することができるように配置する。具体的には、ガス穴６２を、図３に示すように、本体６１の面の中心部から外側に向かう螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置する。ガス穴６２をこのように配置することにより、ウエハＷを回転させた状態で、ガス穴６２の数を多くすることなく、ウエハＷを均一に冷却することができる。   For this reason, in this embodiment, the gas holes 62 are arranged so that the cooling gas can be uniformly supplied to the wafer W supported by the support pins 23. Specifically, as shown in FIG. 3, the gas holes 62 are arranged at an equal pitch along a spiral locus extending outward from the center of the surface of the main body 61. By disposing the gas holes 62 in this way, the wafer W can be uniformly cooled without increasing the number of the gas holes 62 in a state where the wafer W is rotated.

すなわち、螺旋形は、極座標で表すと、ｒ＝ａθ（ａは定数）となるから、螺旋形を構成する全ての点はｒの値が異なり、したがって、同心円上には一つのガス穴６２しか存在しない（複数のガス穴は存在しない）。このため、ウエハＷを回転させても、同心状の転写が生じ難く、また、螺旋形の軌跡に必要最低限のガス穴を均等配置すればよく、ガス穴６２の数を少なくすることができる。また、円形のウエハＷを冷却する場合には、外側に行くに従ってガス量が多く必要となるが、ガス穴６２を螺旋形の軌跡に沿って等ピッチで配置すると、外側へ行くに従ってガス穴６２の量が増加するので、ウエハの中心部と外周部を均等に冷却することができる。このため、少ない数のガス穴６２で、ウエハＷを均一に冷却することができ、転写の発生も抑制することができる。   That is, when the spiral shape is expressed in polar coordinates, r = aθ (a is a constant). Therefore, all the points constituting the spiral shape have different values of r. Therefore, there is only one gas hole 62 on the concentric circle. Does not exist (multiple gas holes do not exist). For this reason, even if the wafer W is rotated, concentric transfer is unlikely to occur, and the minimum necessary gas holes may be evenly arranged on the spiral locus, and the number of gas holes 62 can be reduced. . In addition, when the circular wafer W is cooled, a larger amount of gas is required as it goes outward. However, if the gas holes 62 are arranged at an equal pitch along the spiral locus, the gas hole 62 increases as it goes outward. Therefore, the central portion and the outer peripheral portion of the wafer can be uniformly cooled. For this reason, the wafer W can be uniformly cooled with a small number of gas holes 62, and the occurrence of transfer can also be suppressed.

このように、ガス穴６２の配置とウエハＷの回転の組み合わせにより、ウエハＷを均一に冷却することができるが、ウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの面内において、周方向でのマイクロ波の放射が均一化されるといった効果も奏する。これにより、ウエハＷの面内での周方向におけるアニール処理の均一化を実現することができる。   As described above, the wafer W can be uniformly cooled by a combination of the arrangement of the gas holes 62 and the rotation of the wafer W. There is also an effect that the wave radiation is made uniform. As a result, the annealing process in the circumferential direction in the plane of the wafer W can be made uniform.

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は本発明の第２の実施形態に係るマイクロ波照射装置の要部を示す断面図、図５は本発明の第２の実施形態に係るマイクロ波照射装置のシャワー機構の一部分を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。
本実施形態のマイクロ波照射装置は、シャワー機構の構造のみが第１の実施形態と異なっており、他は第１の実施形態と同様であるから、シャワー機構以外は第１の実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。 <Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main part of the microwave irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a part of the shower mechanism of the microwave irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention. (A) is a sectional view and (b) is a bottom view.
The microwave irradiation apparatus of the present embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the shower mechanism, and the other parts are the same as those in the first embodiment, and therefore the same as the first embodiment except for the shower mechanism. The reference numerals are attached and the description is omitted.

本実施形態のマイクロ波照射装置１００′は、図４に示すように、第１の実施形態のシャワー機構６の代わりに、２段構造のシャワー機構６′を有している。シャワー機構６′は、処理容器１の天壁１１の下面に形成された凹部に円板状をなす上段部（第１段部）１６１および下段部（第２段部）１６５が上下２段に嵌め込まれて固定されている。   As shown in FIG. 4, the microwave irradiation apparatus 100 ′ of this embodiment has a two-stage shower mechanism 6 ′ instead of the shower mechanism 6 of the first embodiment. In the shower mechanism 6 ′, the upper step portion (first step portion) 161 and the lower step portion (second step portion) 165, which form a disk shape in a recess formed on the lower surface of the top wall 11 of the processing container 1, are arranged in two steps. It is fitted and fixed.

上段部１６１は支持ピン２３に支持されたウエハＷに対応するように設けられており、その面には複数のガス穴１６２が形成されている。また上段部１６１の上部の周縁部にはリブ１６３が形成されており、このリブ１６３が天壁１１に当接することにより、天壁１１の下面と上段部１６１の上面との間にガスが拡散するための第１の空間１６４が形成される。   The upper stage 161 is provided so as to correspond to the wafer W supported by the support pins 23, and a plurality of gas holes 162 are formed on the surface thereof. In addition, a rib 163 is formed on the peripheral edge of the upper portion of the upper step portion 161, and when the rib 163 contacts the top wall 11, gas diffuses between the lower surface of the top wall 11 and the upper surface of the upper step portion 161. A first space 164 is formed.

下段部１６５は、上段部１６１に対応する円板状をなし、その面の各ガス穴１６２に対応する位置に複数ずつのガス穴１６６が形成されており、一つのガス穴１６２に対応する複数のガス穴１６６がガス穴群１６９を構成している。したがって、ガス穴１６６の数はガス穴１６２よりも多くなっている。下段部１６５のガス穴群１６９以外の部分にはスペーサ１６７が形成されており、スペーサ１６７が上段部１６１の下面に当接することにより、ガス穴１６２およびガス穴群１６９に対応する位置に、バッファ空間として機能する複数の第２の空間１６８が形成される。   The lower step portion 165 has a disk shape corresponding to the upper step portion 161, and a plurality of gas holes 166 are formed at positions corresponding to the gas holes 162 on the surface thereof, and a plurality of gas holes 162 corresponding to one gas hole 162 are formed. These gas holes 166 constitute a gas hole group 169. Therefore, the number of gas holes 166 is larger than that of the gas holes 162. A spacer 167 is formed in a portion other than the gas hole group 169 of the lower step portion 165, and the spacer 167 abuts on the lower surface of the upper step portion 161, so that the buffer hole is positioned at a position corresponding to the gas hole 162 and the gas hole group 169. A plurality of second spaces 168 functioning as spaces are formed.

下段部１６５において、ガス穴群１６９を構成する複数のガス穴１６６は、上段部１６１のガス穴１６２の直下位置には存在しないようになっている。また、ガス穴１６６の直径は、ガス穴１６２の直径よりも大きく形成されている。例えば、ガス穴１６２の直径を１ｍｍφ、ガス穴１６６の直径を２ｍｍφとする。   In the lower step portion 165, the plurality of gas holes 166 constituting the gas hole group 169 do not exist immediately below the gas holes 162 of the upper step portion 161. Further, the diameter of the gas hole 166 is formed larger than the diameter of the gas hole 162. For example, the diameter of the gas hole 162 is 1 mmφ, and the diameter of the gas hole 166 is 2 mmφ.

このように構成されたシャワー機構６′においては、ガス供給部５から供給されたガスが、ガス導入口１１ａを経て上段部１６１に至り、第１の空間１６４を経てガス穴１６２から下段部１６５の第２の空間１６８に吐出され、ガス穴１６６からウエハに向けて吐出される。   In the shower mechanism 6 ′ configured as described above, the gas supplied from the gas supply unit 5 reaches the upper stage 161 through the gas inlet 11 a, and passes through the first space 164 to the lower stage 165 from the gas hole 162. The second space 168 is discharged and discharged from the gas hole 166 toward the wafer.

このとき、下段部１６５のガス穴１６６は、上段部１６１のガス穴１６２の直下には存在していないので、第２の空間１６８がバッファとなり、真下に向かう直線的なガス流は発生しない。このため、冷却ガスがウエハＷに局部的に当たって冷却むらが発生することを効果的に抑制することができ、ウエハＷを均一に冷却することができる。また、ガス穴１６６の直径を、ガス穴１６２の直径よりも大きくすることにより、ガス穴１６６から吐出したガス流の流速低下を抑制することができ、冷却効果を維持することができる。   At this time, since the gas hole 166 of the lower step portion 165 does not exist immediately below the gas hole 162 of the upper step portion 161, the second space 168 serves as a buffer, and a straight gas flow directed directly below does not occur. For this reason, it is possible to effectively prevent the cooling gas from locally hitting the wafer W and causing uneven cooling, and the wafer W can be uniformly cooled. Moreover, by making the diameter of the gas hole 166 larger than the diameter of the gas hole 162, the flow velocity drop of the gas flow discharged from the gas hole 166 can be suppressed, and the cooling effect can be maintained.

本実施形態では、吐出するガス流について、直線的なガス流を抑制したものとすることにより、冷却の均一性を担保するものであり、本質的にはウエハＷの回転は必須ではないが、ウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの冷却効果を高めることができる。また、ガス穴群１６９を、第１の実施形態におけるガス穴１６２と同様、中心から外側に向かって形成される螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置することにより、ウエハＷの回転と組み合わせれば、より均一なウエハＷの冷却を実現することができる。   In the present embodiment, with respect to the gas flow to be discharged, by suppressing the linear gas flow, the uniformity of cooling is ensured. Essentially, the rotation of the wafer W is not essential, By rotating the wafer W, the cooling effect of the wafer W can be enhanced. Further, as with the gas holes 162 in the first embodiment, the gas hole group 169 is arranged at an equal pitch along a spiral trajectory formed from the center toward the outside, thereby rotating the wafer W. If combined, more uniform cooling of the wafer W can be realized.

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６は本発明の第３の実施形態に係るマイクロ波照射装置の要部を示す断面図、図７は本発明の第３の実施形態に係るマイクロ波照射装置の側壁シャワー機構を示す正面図である。
本実施形態のマイクロ波照射装置は、第１の実施形態のマイクロ波照射装置に側壁シャワー機構を付加したものであり、他は第１の実施形態と同様であるから、側壁シャワー機構以外は第１の実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a microwave irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a front view showing a sidewall shower mechanism of the microwave irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention. It is.
The microwave irradiation apparatus of this embodiment is obtained by adding a side wall shower mechanism to the microwave irradiation apparatus of the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment. The same reference numerals as those of the first embodiment are attached and the description thereof is omitted.

本実施形態のマイクロ波照射装置１００″は、図６に示すように、第１の実施形態のシャワー機構６の他に側壁シャワー機構１１０を有している。側壁シャワー機構１１０は、処理容器１の側壁１２の搬入出口１２ａに対向する側に形成されており、側壁１２の内側面に形成された凹部に嵌め込まれて固定された矩形状をなす本体１１１を有している。本体１１１は、搬入出口１２ａに対向するように設けられており、その面には複数のガス穴１１２が形成されている。また、本体１１１のガス吐出面とは反対側の面の周縁部にはリブ１１３が形成されており、このリブ１１３が側壁１１２に嵌め込まれた際に、リブ１１３の存在により、本体１１１と側壁１２との間に空間１１４が形成される。側壁１２の空間１１４に対応する部分には、外側から空間１１４に臨むようにガス導入口１２１が形成されている。一方、ガス供給部５は、ガス供給配管５２から分岐して設けられた、ガス供給機構５１からガスを側壁シャワー機構１１０へ供給するためのガス供給配管５３をさらに有しており、ガス供給配管５３は、ガス導入口１２１に接続されている。したがって、ガス供給部５から供給されたガスが、ガス導入口１２１を経て空間１１４で拡散し、ガス穴１１２から吐出される。   6, the microwave irradiation apparatus 100 ″ of this embodiment has a side wall shower mechanism 110 in addition to the shower mechanism 6 of the first embodiment. The side wall 12 has a main body 111 that is formed on the side facing the loading / unloading port 12a and has a rectangular shape that is fixed by being fitted into a recess formed on the inner side surface of the side wall 12. A plurality of gas holes 112 are formed on the surface thereof so as to face the loading / unloading port 12a, and ribs 113 are formed on the peripheral edge of the surface of the main body 111 opposite to the gas discharge surface. When the rib 113 is fitted into the side wall 112, a space 114 is formed between the main body 111 and the side wall 12 due to the presence of the rib 113. A portion of the side wall 12 corresponding to the space 114 is formed. Is A gas inlet 121 is formed so as to face the space 114 from the side.On the other hand, the gas supply unit 5 supplies gas to the side wall shower mechanism 110 from the gas supply mechanism 51 provided by branching from the gas supply pipe 52. It further has a gas supply pipe 53 for supply, and the gas supply pipe 53 is connected to the gas introduction port 121. Therefore, the gas supplied from the gas supply unit 5 passes through the gas introduction port 121. It diffuses in the space 114 and is discharged from the gas hole 112.

このように側壁シャワー機構１１０を設けることにより、ガスを搬入出口１２ａに向けて水平方向に流すことができるので、ゲートバルブＧの開放時に、処理容器１内の残留ガス（大気成分、残留酸素等）を効率よく安定して搬入出口１２ａ側へ押し出すことができる。また、ゲートバルブＧを開放したときのガスの逆流を効果的に抑制することができる。さらに、側壁シャワー機構１１０からのガスをウエハＷの冷却用のガスとして流すこともできる。このときは、ガス穴１１２から吐出された冷却ガスはウエハＷの表面に沿って流れるので、均一な冷却を行うことができ、シャワー機構６から吐出される冷却ガスと併用することにより、一層効率のよいウエハＷの冷却を実現することができる。   By providing the side wall shower mechanism 110 in this way, gas can flow in the horizontal direction toward the loading / unloading port 12a. Therefore, when the gate valve G is opened, the residual gas (atmospheric components, residual oxygen, etc.) in the processing container 1 can be obtained. ) Can be efficiently and stably pushed out toward the loading / unloading port 12a. Moreover, the backflow of gas when the gate valve G is opened can be effectively suppressed. Further, the gas from the side wall shower mechanism 110 can be flowed as a gas for cooling the wafer W. At this time, since the cooling gas discharged from the gas hole 112 flows along the surface of the wafer W, uniform cooling can be performed, and the efficiency can be further improved by using it together with the cooling gas discharged from the shower mechanism 6. It is possible to realize a good cooling of the wafer W.

なお、本実施形態においてはシャワー機構６の代わりに第２の実施形態のシャワー機構６′を設けてもよい。   In the present embodiment, the shower mechanism 6 ′ of the second embodiment may be provided instead of the shower mechanism 6.

＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、シャワー機構のガス穴の配置は、上記第１の実施形態および第２の実施形態のものに限らず、被処理基板に均一に冷却ガスを供給することができるようにガス穴が形成されていればよい。 <Other applications>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. For example, the arrangement of the gas holes in the shower mechanism is not limited to those in the first and second embodiments, and the gas holes are formed so that the cooling gas can be uniformly supplied to the substrate to be processed. It only has to be.

また、上記実施の形態では、マイクロ波ユニットの数を４つの例を示したが、これに限るものではない。さらに、シャワー機構を処理容器の天壁に設けたが、被処理基板に対向していれば必ずしも天壁に設ける必要はなく、また、被処理基板の上方に限らず下方に設けてもよい。   In the above embodiment, four examples of the number of microwave units are shown, but the present invention is not limited to this. Furthermore, although the shower mechanism is provided on the top wall of the processing container, it does not necessarily have to be provided on the top wall as long as it faces the substrate to be processed.

さらに、上記実施の形態では、マイクロ波照射装置を主に不純物活性化アニールに適用した例について示したが、被処理基板を冷却することが必要となる用途であればこれに限るものではない。さらにまた、上記実施の形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、本発明の原理上、被処理基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、太陽電池パネル用の基板やフラットパネルディスプレイ用基板等、種々の基板に対するマイクロ波照射処理に適用することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the microwave irradiation apparatus is mainly applied to impurity activation annealing has been described. However, the present invention is not limited to this as long as it is necessary to cool the substrate to be processed. Furthermore, in the above embodiment, the case where a semiconductor wafer is used as the substrate to be processed has been described. However, the substrate to be processed is not limited to the semiconductor wafer on the principle of the present invention. It can be applied to microwave irradiation treatment for various substrates such as a flat panel display substrate.

１；処理容器
２；支持部
３；マイクロ波導入機構
５；ガス供給部
６，６′；シャワー機構
７；排気機構
８；制御部
２４；回転駆動部
６１；本体
６２，１６２，１６６；ガス穴
６４；空間
１００，１００′，１００″；マイクロ波照射装置
１１０；側壁シャワー機構
１６１；上段部
１６４；第１の空間
１６５；下段部
１６７；スペーサ
１６８；第２の空間
１６９；ガス穴群
Ｗ；半導体ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Processing container 2; Support part 3; Microwave introduction mechanism 5; Gas supply part 6,6 '; Shower mechanism 7; Exhaust mechanism 8; Control part 24; Rotation drive part 61; 64; Space 100, 100 ′, 100 ″; Microwave irradiation device 110; Side wall shower mechanism 161; Upper stage 164; First space 165; Lower stage 167; Spacer 168; Second space 169; Semiconductor wafer

Claims (7)

被処理基板にマイクロ波を照射して所定の処理を行うマイクロ波照射装置であって、
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を支持する支持部と、
前記処理容器内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入機構と、
前記支持部に支持された被処理基板に対向して設けられ、ガスを吐出する複数のガス穴を有するシャワー機構と
を具備し、
前記シャワー機構は、被処理基板を冷却する冷却ガスを前記複数のガス穴から吐出して被処理基板に供給し、前記複数のガス穴は、被処理基板に冷却ガスを均一に供給可能なように配置されていることを特徴とするマイクロ波照射装置。 A microwave irradiation apparatus for performing predetermined processing by irradiating a substrate to be processed with microwaves,
A processing container for storing a substrate to be processed;
A support part for supporting a substrate to be processed in the processing container;
A microwave introduction mechanism for introducing microwaves into the processing vessel;
A shower mechanism provided facing the substrate to be processed supported by the support portion and having a plurality of gas holes for discharging gas;
The shower mechanism discharges a cooling gas for cooling the substrate to be processed from the plurality of gas holes and supplies the cooling gas to the substrate to be processed, so that the plurality of gas holes can uniformly supply the cooling gas to the substrate to be processed. The microwave irradiation apparatus characterized by being arrange | positioned. 前記支持部に支持された被処理基板を面内回転させる回転機構をさらに具備し、前記回転機構で被処理基板を回転させながらマイクロ波の照射および前記シャワー機構からの冷却ガスの供給を行うことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波照射装置。   A rotation mechanism for rotating the substrate to be processed supported by the support portion in-plane, and irradiating microwaves and supplying a cooling gas from the shower mechanism while rotating the substrate to be processed by the rotation mechanism; The microwave irradiation apparatus according to claim 1. 前記シャワー機構のガス穴は、前記シャワー機構の面の中心部から外側に向かう螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ波照射装置。   The microwave irradiation device according to claim 2, wherein the gas holes of the shower mechanism are arranged at an equal pitch along a spiral trajectory extending outward from the center of the surface of the shower mechanism. . 前記シャワー機構は、第１段部および第２段部とを有する多層構造を有し、
前記第１段部は、複数の第１のガス穴を有し、
前記第２段部は、バッファ空間を介して前記第１段部と積層されるとともに、前記各第１のガス穴に対応する位置に複数ずつの第２のガス穴を有し、
一つの第１のガス穴に対応する複数の第２のガス穴がガス穴群を構成しており、
前記第２のガス穴は、前記第１のガス穴の直下位置には存在しておらず、
前記第２のガス穴の直径は、前記第１のガス穴の直径よりも大きく、
前記第１のガス穴から吐出されたガスが、前記バッファ空間に至り、前記第２のガス穴から被処理基板に向けて吐出されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波照射装置。 The shower mechanism has a multilayer structure having a first step portion and a second step portion,
The first step portion has a plurality of first gas holes,
The second step portion is stacked with the first step portion via a buffer space, and has a plurality of second gas holes at positions corresponding to the first gas holes,
A plurality of second gas holes corresponding to one first gas hole constitute a gas hole group,
The second gas hole does not exist immediately below the first gas hole,
The diameter of the second gas hole is larger than the diameter of the first gas hole,
2. The microwave irradiation apparatus according to claim 1, wherein the gas discharged from the first gas hole reaches the buffer space and is discharged toward the substrate to be processed from the second gas hole. . 前記支持部に支持された被処理基板を面内回転させる回転機構をさらに具備し、前記回転機構で被処理基板を回転させながらマイクロ波の照射および前記シャワー機構からの冷却ガスの供給を行うことを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波照射装置。   A rotation mechanism for rotating the substrate to be processed supported by the support portion in-plane, and irradiating microwaves and supplying a cooling gas from the shower mechanism while rotating the substrate to be processed by the rotation mechanism; The microwave irradiation apparatus of Claim 4 characterized by these. 前記シャワー機構の前記第２段部の前記ガス穴群は、前記第２段部の面の中心部から外側に向かう螺旋形の軌跡に沿って、等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ波照射装置。   The gas hole group of the second step portion of the shower mechanism is arranged at an equal pitch along a spiral trajectory going outward from the center of the surface of the second step portion. The microwave irradiation apparatus of Claim 5. 前記処理容器の側壁に設けられた被処理基板の搬入出を行う搬入出口と、前記搬入出口と対向する側壁に設けられ、前記搬入出口側に向けてガスを吐出する複数のガス穴を有する側壁シャワー機構とをさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のマイクロ波照射装置。   A side wall having a plurality of gas holes for discharging a gas toward the loading / unloading side provided on a loading / unloading port for loading / unloading a substrate to be processed provided on the side wall of the processing container and on the side wall facing the loading / unloading port The microwave irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a shower mechanism.

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