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    • 专利摘要:
    本發明的課題是在於使複數的微波源與處理容器之間的阻抗整合的精度提升。微波處理裝置(1)具備：收容晶圓(W)的處理容器(2)，及生成用以處理晶圓(W)的微波而導入至處理容器(2)的微波導入裝置(3)，及控制微波導入裝置(3)的控制部(8)。微波導入裝置(3)是具有：生成微波的複數的磁控管(31)，及將在複數的磁控管(31)中所生成的微波傳送至處理容器(2)的複數的導波管(32)，且可將複數的微波同時導入至處理容器(2)。控制部(8)是在將複數的微波同時導入至處理容器(2)的第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性切換成，在複數的磁控管(31)的其中1個生成微波，只將此微波導入至處理容器(2)的第2狀態。
    公开号:TW201314821A
    申请号:TW101132737
    申请日:2012-09-07
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Mitsutoshi Ashida
    申请人:Tokyo Electron Ltd；
    IPC主号:H01J37-00
    专利说明:
    微波處理裝置及其控制方法
    本發明是有關將微波導入至處理容器來進行預定的處理之微波處理裝置及其控制方法。
    半導體裝置的製造過程是對被處理基板的半導體晶圓實施成膜處理，蝕刻處理，氧化擴散處理，改質處理，退火處理等各種的熱處理。一般，如此的熱處理是藉由使用具備加熱用的燈或加熱器之基板處理裝置來加熱半導體晶圓而進行。
    可是，近年來，對半導體晶圓實施熱處理的裝置，有使用微波來取代燈或加熱器的裝置為人所知。例如，在專利文獻1中記載有使用微波能量來進行硬化，退火，膜形成的熱處理系統。並且，在專利文獻2中記載有藉由對表面形成有成膜材料層的半導體晶圓照射電磁波(微波)來加熱成膜材料而形成薄膜的熱處理裝置。在如此的微波處理裝置中，特別是可一邊抑制雜質的擴散，一邊形成淺的活性層，或修復格子缺損。
    雖不是專利文獻1及2所記載那樣的微波處理裝置，但在專利文獻3是記載有具備複數的磁控管高頻振盪部之微波電漿放電處理裝置。並且，專利文獻3是在此微波電漿放電處理裝置中，藉由存在於磁控管高頻振盪部與設置有處理試料的低密度電漿區域之間的高密度電漿區域來整合阻抗的技術。
    [先行技術文獻]
    [專利文獻]
    [專利文獻1]特表2009-516375號公報
    [專利文獻2]特開2010-129790號公報
    [專利文獻3]特開2005-259633號公報
    在微波處理裝置中生成微波的微波源，一般是使用磁控管。在此，每1個磁控管的輸出對於直徑300mm等大型的半導體晶圓不足時，是設置複數的磁控管，複數的微波同時導入至處理容器。
    可是，在微波處理裝置中，一旦對半導體晶圓的處理進展，則例如半導體晶圓的表面狀態會變化，或半導體晶圓的溫度會變化，藉此處理容器側的阻抗會變化。因此，在對半導體晶圓的處理進行的期間，也最好進行微波源與處理容器之間的阻抗整合。如此的阻抗整合是例如在從處理容器側往微波源的反射波的電力量超過預定的臨界值時進行。
    在此，如上述般將複數的微波同時導入至處理容器時，藉由其他的微波源所生成的微波會進入微波源與處理容器之間，因此難以正確地檢測出反射波。所以，此情況，恐有阻抗整合的精度降低之虞。
    在專利文獻1及2中，整合阻抗的具體方法未被記載。在引用文獻3中雖記載有，如前述般，在電漿處理裝置中整合阻抗的技術，但在電漿處理裝置以外的微波處理裝置中整合阻抗的方法未被記載。
    本發明是有鑑於上述問題點而研發者，其目的是在於提供一種藉由複數的微波源所生成的複數的微波會同時被導入至處理容器的微波處理裝置，可使複數的微波源與處理容器之間的阻抗整合的精度提升之微波處理裝置及其控制方法。
    本發明的微波處理裝置係具備：處理容器，其係收容被處理體；微波導入裝置，其係生成用以處理被處理體的微波而導入至處理容器；及控制部，其係控制微波導入裝置。
    微波導入裝置係具有：生成微波的複數的微波源，及將在複數的微波源中所生成的微波傳送至處理容器的複數的傳送路，可將複數的微波同時導入至處理容器。
    控制部是在將複數的微波同時導入至處理容器的第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性切換成，在複數的微波源的其中1個生成微波，只將此微波導入至處理容器的第2狀態。
    本發明的微波處理裝置的控制方法，係控制微波處理裝置的方法，該微波處理裝置係具備：處理容器，其係收容被處理體；及微波導入裝置，其係生成用以處理被處理體的微波而導入至處理容器。
    微波導入裝置係具有：生成微波的複數的微波源，及將在複數的微波源中所生成的微波傳送至處理容器的複數的傳送路，可將複數的微波同時導入至處理容器。
    本發明的控制方法是在將複數的微波同時導入至處理容器的第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性切換成，在複數的微波源的其中1個生成微波，只將此微波導入至處理容器的第2狀態。
    在本發明的微波處理裝置及其控制方法中，微波導入裝置亦可更具有複數的檢測器，其係用以檢測出複數的傳送路之來自處理容器的反射波。並且，第1狀態可為用以處理被處理體的主要的狀態，第2狀態可為用以檢測出前述傳送路的反射波的狀態。
    此情況，本發明的控制部亦可根據在第2狀態中所檢測出的反射波的電力量來進行在第2狀態中生成微波的微波源與處理容器之間的阻抗整合。並且，本發明的控制部亦可根據在第1狀態中所檢測出的反射波的電力量來決定在第2狀態中生成微波的微波源。同樣，本發明的控制方法亦可根據在第2狀態中所檢測出的反射波的電力量來進行在第2狀態中生成微波的微波源與處理容器之間的阻抗整合。並且，本發明的控制方法亦可根據在第1狀態中所檢測出的反射波的電力量來決定在第2狀態中生成微波的微波源。
    並且，在本發明的微波處理裝置及其控制方法中，複數的微波源亦可包含：複數的第1種類的微波源，其係交替重複複數次在第1狀態中生成微波的狀態及不生成微波的狀態；及複數的第2種類的微波源，其係以不會與複數的第1種類的微波源同時生成微波的方式，交替重複複數次在第1狀態中生成微波的狀態及不生成微波的狀態。
    此情況，從第1狀態往第2狀態的切換是在第2狀態中生成微波的微波源在第1狀態中從不生成微波的狀態切換成生成微波的狀態之時機被進行。並且，第2狀態繼續的時間亦可為在第2狀態中生成微波的微波源在第1狀態中生成微波的狀態每1次的時間以下，在從第2狀態切換成第1狀態的前後，使在第2狀態中生成微波的微波源生成微波的狀態繼續的時間亦可與上述每1次的時間相等。
    並且，在本發明的微波處理裝置及其控制方法中，微波亦可為用以照射於被處理體而處理被處理體者。
    本發明的微波處理裝置及其控制方法是在第2狀態中，可只在成為阻抗整合的對象之微波源中使微波生成。藉此，若根據本發明，則可正確地檢測出成為阻抗整合的對象之微波源與處理容器之間的傳送路的反射波。其結果，若根據本發明，則可使複數的微波源與處理容器之間的阻抗整合的精度提升。
    以下，參照圖面詳細說明有關本發明的實施形態。 [微波處理裝置]
    首先，參照圖1來說明有關本發明之一實施形態的微波處理裝置的概略構成。圖1是表示本實施形態的微波處理裝置的概略構成的剖面圖。本實施形態的微波處理裝置1是伴隨連續的複數個動作來對例如半導體裝置製造用的半導體晶圓(以下簡稱為「晶圓」)W照射微波，而實施成膜處理，改質處理，退火處理等預定處理的裝置。
    微波處理裝置1是具備：收容被處理體的晶圓W的處理容器2，及對處理容器2內導入微波的微波導入裝置3，及在處理容器2內支撐晶圓W的支撐裝置4，及對處理容器2內供給氣體的氣體供給裝置5，及將處理容器2內減壓排氣的排氣裝置6，及控制該等微波處理裝置1的各構成部的控制部8。另外，作為對處理容器2內供給氣體的手段，亦可取代氣體供給裝置5，使用不含在微波處理裝置1的構成之外部的氣體供給裝置。 <處理容器>
    處理容器2是例如形成大致圓筒形狀。
    處理容器2是藉由金屬材料所形成。作為形成處理容器2的材料，例如可使用鋁，鋁合金，不鏽鋼等。另外，處理容器2並非限於圓筒形形狀，例如亦可形成角筒形狀。微波導入裝置3是被設在處理容器2的上部，具有對處理容器2內導入電磁波(微波)的微波導入手段之機能。有關微波導入裝置3的構成會在往後詳細說明。
    處理容器2是具有：板狀的頂部11及底部13，以及連結頂部11與底部13的側壁部12，及被設成上下貫通頂部11的複數的微波導入埠11a，及設在側壁部12的搬出入口12a，及設在底部13的排氣口13a。搬出入口12a是用以在與鄰接於處理容器2的搬送室(未圖示)之間進行晶圓W的搬出入者。在處理容器2與未圖示的搬送室之間設有閘閥G。閘閥G是具有開閉搬出入口12a的機能，可在閉狀態下將處理容器2氣密地密封，且在開狀態下於處理容器2與未圖示的搬送室之間進行晶圓W的移送。 <支撐裝置>
    支撐裝置4是具有：配置在處理容器2內之板狀且中空的升降板15，及從升降板15的上面延伸至上方之管狀的複數的支撐銷14，及從升降板15的下面貫通底部13而延伸至處理容器2的外部之管狀的心棒(shaft)16。心棒16是在處理容器2的外部被固定在未圖示的致動器。
    複數的支撐銷14是用以在處理容器2內抵接於晶圓W來支撐晶圓W者。複數的支撐銷14是被配置成其上端部會排列於晶圓W的周方向。並且，複數的支撐銷14，升降板15及心棒16是構成可藉由未圖示的致動器來使晶圓W變位於上下。
    並且，複數的支撐銷14，升降板15及心棒16是構成可藉由排氣裝置6來使晶圓W吸附於複數的支撐銷14。具體而言，複數的支撐銷14及心棒16是分別具有連通至升降板15的內部空間之管狀的形狀。並且，在複數的支撐銷14的上端部形成有用以吸引晶圓W的背面的吸附孔。
    複數的支撐銷14及升降板15是藉由介電質材料所形成。形成複數的支撐銷14及升降板15的材料，例如可使用石英，陶瓷等。 <排氣機構>
    微波處理裝置1是更具備：連接排氣口13a與排氣裝置6的排氣管17，及連接心棒16與排氣管17的排氣管18，及設在排氣管17的途中的壓力調整閥19，及設在排氣管18的途中的開閉閥20及壓力計21。排氣管18是直接或間接地連接至心棒16，而使能夠連通至心棒16的內部空間。壓力調整閥19是設在排氣口13a與排氣管17，18的連接點之間。
    排氣裝置6是具有乾式泵等的真空泵。藉由使排氣裝置6的真空泵作動，處理容器2的內部空間會被減壓排氣。此時，藉由使開閉閥20形成開狀態，可吸引晶圓W的背面，使晶圓W吸附於複數的支撐銷14而固定。 <氣體導入機構>
    微波處理裝置1是更具備：被配置在處理容器2內配置有晶圓W的預定位置的下方之淋浴頭部22，及被配置在淋浴頭部22與側壁部12之間的環狀的整流板23，及連接淋浴頭部22與氣體供給裝置5之配管24，及被連接至氣體供給裝置5，對處理容器2內導入處理氣體之複數的配管25。
    淋浴頭部22是在對晶圓W實施比較低溫的處理時，用以藉由冷卻氣體來冷卻晶圓W者。淋浴頭部22是具有：連通至配管24的氣體通路22a，及連通至氣體通路22a，朝晶圓W噴出冷卻氣體的複數的氣體噴出孔22b。在圖1所示的例子中，複數的氣體噴出孔22b是被形成於淋浴頭部22的上面側。淋浴頭部22是藉由介電常數小的介電質材料所形成。淋浴頭部22的材料，例如可使用石英，陶瓷等。另外，淋浴頭部22係在微波處理裝置1非必須的構成要素，亦可不設。
    整流板23是具有被設成上下貫通整流板23的複數的整流孔23a。整流板23是用以一邊將處理容器2內配置有晶圓W的預定區域的環境整流，一邊朝排氣口13a流動者。
    氣體供給裝置5是構成可供給處理氣體或冷卻氣體，例如N2，Ar，He，Ne，O2，H2等的氣體。另外，在微波處理裝置1中進行成膜處理時，氣體供給裝置5是將成膜原料氣體供給至處理容器2內。
    雖未圖示，但實際微波處理裝置1是更具備被設在配管24，25的途中之質量流控制器及開閉閥。被供給至淋浴頭部22及處理容器2內的氣體種類或該等的氣體流量等是藉由質量流控制器及開閉閥來控制。 <溫度計測部>
    微波處理裝置1是更具備：測定晶圓W的表面溫度的複數的放射溫度計26，及被連接至複數的放射溫度計26的溫度計測部27。另外，在圖1中，除了測定晶圓W的中央部的表面溫度的放射溫度計26以外，省略複數的放射溫度計26的圖示。複數的放射溫度計26是從底部13朝配置有晶圓W的預定位置延伸，而使其上端部能夠接近晶圓W的背面。 <微波攪拌機構>
    微波處理裝置1是更具備：被配置在處理容器2內配置有晶圓W的預定位置的上方，藉由複數的扇翼所構成的攪拌機扇91，及設在處理容器2的外部的旋轉馬達93，及貫通頂部11來連接攪拌機扇91與旋轉馬達93的旋轉軸92。攪拌機扇91是用以藉由旋轉來反射及攪拌被導入至處理容器2內的微波者。攪拌機扇91的扇翼數量是例如4個。攪拌機扇91是藉由介質損耗角正切(tanδ)小的介電材料所形成，而使衝突於攪拌機扇91的微波不會被變換成熱或被吸收。形成攪拌機扇91的材料是例如可使用由金屬或鋯鈦酸鉛(PZT)等所構成的複合陶瓷，或石英，藍寶石等。另外，攪拌機扇91的配置並非限於圖1所示的例子。例如，攪拌機扇91亦可配置在處理容器2內配置有晶圓W的預定位置的下方。 <控制部>
    微波處理裝置1的各構成部是分別被連接至控制部8，藉由控制部8來控制。控制部8典型的是電腦。圖5是表示圖1所示的控制部8的構成說明圖。在圖5所示的例子，控制部8是具備：具有CPU的製程控制器81，及被連接至此製程控制器81的使用者介面82及記憶部83。
    製程控制器81是統括控制微波處理裝置1中，例如有關溫度，壓力，氣體流量，微波輸出等的製程條件的各構成部(例如，微波導入裝置3，支撐裝置4，氣體供給裝置5，排氣裝置6，溫度計測部27等)之控制手段。
    使用者介面82是具有：工程管理者為了管理微波處理裝置1而進行指令的輸入操作等的鍵盤或觸控面板，及使微波處理裝置1的運轉狀況可視化而顯示的顯示器等。
    在記憶部83中保存有處方等，該處方是記錄有用以藉由製程控制器81的控制來實現被實行於微波處理裝置1的各種處理之控制程式(軟體)或處理條件資料等。製程控制器81是因應來自使用者介面82的指示等所需，從記憶部83叫出任意的控制程式或處方而實行。藉此，在製程控制器81的控制下，在微波處理裝置1的處理容器2內進行所望的處理。
    上述的控制程式及處方是可利用例如被儲存於CD-ROM，硬碟，軟碟，快閃記憶體，DVD，藍光碟等電腦可讀取的記憶媒體的狀態者。又，上述的處方亦可從其他的裝置，例如經由專線來隨時傳送，上線利用。 <微波導入裝置>
    其次，參照圖1~圖4來詳細說明有關微波導入裝置3的構成。圖2是表示微波導入裝置3的高電壓電源部的概略構成的說明圖。圖3是表示微波導入裝置3的高電壓電源部的電路構成的一例的電路圖。圖4是表示圖1所示的處理容器2的頂部11的上面的平面圖。
    如前述般，微波導入裝置3是設在處理容器2的上部，具有作為對處理容器2內導入電磁波(微波)之微波導入手段的機能。如圖1所示般，微波導入裝置3是具備：將微波導入至處理容器2的複數的微波單元30，及被連接至複數的微波單元30的高電壓電源部40。 (微波單元)
    在本實施形態中，複數的微波單元30的構成是全部相同。各微波單元30是具有：生成用以處理晶圓W的微波的磁控管31，及將在磁控管31中所被生成的微波傳送至處理容器2的導波管32，及以能夠阻塞微波導入埠11a的方式固定於頂部11的透過窗33。磁控管31是對應於本發明的微波源，導波管32是對應於本發明的傳送路。
    如圖4所示般，在本實施形態中，處理容器2是在頂部11中具有等間隔配置於周方向的4個微波導入埠11a。並且，在本實施形態中，微波單元30的數量是4個。以下，將4個微波單元30的各個磁控管31予以互相區別表示時，是附上符號31A，31B，31C，31D來表示。圖4之上側的微波導入埠11a是將例如藉由磁控管31A所生成的微波導入至處理容器2。圖4之下側的微波導入埠11a是將例如藉由磁控管31B所生成的微波導入至處理容器2。圖4之左側的微波導入埠11a是將例如藉由磁控管31C所生成的微波導入至處理容器2。圖4之右側的微波導入埠11a是將例如藉由磁控管31D所生成的微波導入至處理容器2。
    磁控管31可使用能夠振盪各種的頻率的微波者。藉由磁控管31所生成的微波是按每個被處理體的晶圓W的處理來選擇最適的頻率，例如在退火處理中是2.45GHz，5.8GHz等高頻率的微波為理想，5.8GHz的微波特別理想。
    導波管32是具有剖面為矩形且環狀的角筒狀的形狀，從處理容器2的頂部11的上面延伸至上方。磁控管31是被連接至導波管32的上端部的附近。導波管32的下端部是接於透過窗33的上面。在磁控管31中所被生成的微波是經由導波管32及透過窗33來導入至處理容器2內。
    透過窗33是藉由介電質材料所形成。透過窗33的材料例如可使用石英，陶瓷等。
    微波單元30是更具有：設在導波管32的途中的循環器34，檢測器35及調諧器36，以及連接至循環器34的虛擬負載37。循環器34，檢測器35及調諧器36是從導波管32的上端部側依序設置。循環器34及虛擬負載37是構成分離來自處理容器2的反射波的隔離器。亦即，循環器34是將來自處理容器2的反射波引導至虛擬負載37，虛擬負載37是將藉由循環器34所引導的反射波變換成熱。
    檢測器35是用以檢測出導波管32之來自處理容器2的反射波者。檢測器35是例如阻抗監視器，具體而言，藉由檢測出導波管32的駐波的電場之駐波監視器所構成。駐波監視器可例如藉由突出至導波管32的內部空間的3根銷所構成。藉由駐波監視器來檢測出駐波的電場的場所、相位及強度，藉此可檢測出來自處理容器2的反射波。並且，檢測器35亦可藉由能夠檢測出行進波及反射波的方向性結合器所構成。
    調諧器36是具有整合磁控管31與處理容器2之間的阻抗的機能。調諧器36是可藉由例如設成可出入於導波管32的內部空間之導體板所構成。此情況，藉由控制導體板之往導波管32的內部空間的突出量，可調整反射波的電力量來調整磁控管31與處理容器2之間的阻抗。另外，有關利用調諧器36來整合磁控管31與處理容器2之間的阻抗的程序會在往後詳細說明。 (高電壓電源部)
    高電壓電源部40是對磁控管31供給用以生成微波的高電壓。如圖2所示般，高電壓電源部40是具有：被連接至商用電源的AC-DC變換電路41，及被連接至AC-DC變換電路41的開關電路42，及控制開關電路42的動作的開關控制器43，及被連接至開關電路42的昇壓變壓器44，及被連接至昇壓變壓器44的整流電路45。磁控管31是經由整流電路45來連接至昇壓變壓器44。
    AC-DC變換電路41是將來自商用電源的交流(例如，三相200V的交流)整流而變換成預定波形的直流之電路。開關電路42是控制藉由AC-DC變換電路41所變換的直流的開啟．關閉之電路。在開關電路42是藉由開關控制器43來進行相移型的PWM(Pulse Width Modulation)控制或PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制，而生成脈衝狀的電壓波形。昇壓變壓器44是將自開關電路42輸出的電壓波形昇壓成預定的大小者。整流電路45是將藉由昇壓變壓器44所昇壓的電壓整流而供給至磁控管31的電路。
    以下，參照圖3來說明有關微波導入裝置3具備4個的微波單元30(磁控管31)時的高電壓電源部40的構成之一例。在此例中，高電壓電源部40是具有：1個的AC-DC變換電路41，及2個的開關電路42A，42B，及1個的開關控制器43，及2個的昇壓變壓器44A，44B，及2個的整流電路45A，45B。
    AC-DC變換電路41是具有：被連接至商用電源的整流電路51，及被連接至整流電路51的平滑電路52，及被連接至開關電路42的平滑電路54，及被設在平滑電路52與平滑電路54之間的功率因數改善用的功率FET53。整流電路51是具有2個的輸出端。平滑電路52是藉由被連接至整流電路51的2個輸出端的2條配線61，62之間所設的電容器來構成。功率FET53是設在配線61的途中。平滑電路54是藉由設在配線61的途中的線圈，及設在配線61，62之間的電容器所構成。
    開關電路42A是控制藉由AC-DC變換電路41來變換之直流的開啟．關閉，且生成脈衝狀的電壓波形而對昇壓變壓器44A輸出正方向的電流及負方向的電流之電路。開關電路42A是具有構成全橋式電路(亦稱為H橋接)的4個開關電晶體55A，56A，57A，58A。開關電晶體55A，56A是被串聯，而設在被連接至配線61的配線63a與被連接至配線62的配線64a之間。開關電晶體57A，58A是被串聯，而設在配線63a，64a之間。開關電路42A是更具有分別對開關電晶體55A~58A並聯的共振電容器。
    同樣，開關電路42B是控制藉由AC-DC變換電路41來變換之直流的開啟．關閉，且生成脈衝狀的電壓波形而對昇壓變壓器44B輸出正方向的電流及負方向的電流之電路。開關電路42B是具有構成全橋式電路的4個開關電晶體55B，56B，57B，58B。開關電晶體55B，56B是被串聯，而設在被連接至配線61的配線63b與被連接至配線62的配線64b之間。開關電晶體57B，58B是被串聯，而設在配線63b，64b之間。開關電路42B是更具有分別對開關電晶體55B~58B並聯的共振電容器。
    開關電晶體55A~58A，55B~58B，由效率的觀點來看，可使用電場效果型電晶體(FET)。使用在開關電晶體55A~58A，55B~58B的FET是MOSFET為理想，功率MOSFET尤其理想。並且，亦可取代MOSFET，而使用比MOSFET還高耐壓，適於高功率用的IGBT(絕緣閘型雙極電晶體)。
    昇壓變壓器44A是具有2個的輸入端及2個的輸出端。昇壓變壓器44A的2個輸入端的一方是被連接至開關電晶體55A，56A之間，另一方是被連接至開關電晶體57A，58A之間。同樣，昇壓變壓器44B是具有2個的輸入端及2個的輸出端。昇壓變壓器44B的2個輸入端的一方是被連接至開關電晶體55B，56B之間，另一方是被連接至開關電晶體57B，58B之間。
    整流電路45A是藉由被連接至昇壓變壓器44A的2個輸出端的一方的2個二極體，及被連接至2個輸出端的另一方的2個二極體所構成。磁控管31A是經由分別被連接至昇壓變壓器44A的2個輸出端的2個二極體來連接至昇壓變壓器44A。磁控管31B是經由分別被連接至昇壓變壓器44A的2個輸出端的其他2個二極體來連接至昇壓變壓器44A。整流電路45A的4個二極體是被構成從昇壓變壓器44A往磁控管31A的電流方向與從昇壓變壓器44A往磁控管31B的電流方向會形成反方向。
    同樣，整流電路45B是藉由被連接至昇壓變壓器44B的2個輸出端的一方的2個二極體，及被連接至2個輸出端的另一方的2個二極體所構成。磁控管31C是經由分別被連接至昇壓變壓器44B的2個輸出端的2個二極體來連接至昇壓變壓器44B。磁控管31D是經由分別被連接至昇壓變壓器44B的2個輸出端的其他2個二極體來連接至昇壓變壓器44B。整流電路45B的4個二極體是被構成從昇壓變壓器44B往磁控管31C的電流方向與從昇壓變壓器44B往磁控管31D的電流方向會形成反方向。 [處理程序]
    其次，舉對晶圓W實施退火處理時為例，說明有關微波處理裝置1的處理程序。首先，例如由使用者介面82來對製程控制器81輸入指令，而使能夠在微波處理裝置1中進行退火處理。其次，製程控制器81會接受此指令，讀出被保存於記憶部83或電腦可讀取的記憶媒體的處方。其次，從製程控制器81送出控制訊號至微波處理裝置1的各終端裝置(例如，微波導入裝置3，支撐裝置4，氣體供給裝置5，排氣裝置6等)，而使能夠依照根據處方的條件來實行退火處理。
    其次，閘閥G會形成開狀態，而晶圓W會藉由未圖示的搬送裝置，通過晶圓W閘閥G及搬出入口12a來搬入至處理容器2內。晶圓W是被載置於支撐銷14之上。其次，閘閥G會形成閉狀態，而處理容器2內會藉由排氣裝置6來減壓排氣。此時，開閉閥20會形成開狀態，晶圓W的背面會被吸引，而使晶圓W吸附固定於支撐銷14。其次，藉由氣體供給裝置5來導入預定流量的處理氣體及冷卻氣體。處理容器2的內部空間是藉由調整排氣量及氣體供給量來調整預定的壓力。
    其次，由高電壓電源部40來對磁控管31施加電壓而生成微波。在磁控管31中所被生成的微波是傳播於導波管32，其次，透過透過窗33來導入至處理容器2內之晶圓W的上方的空間。本實施形態是在複數的磁控管31中同時生成複數的微波，且將複數的微波同時導入至處理容器2內。另外，有關在複數的磁控管31中同時生成複數的微波之方法會在往後詳細說明。
    被導入至處理容器2內的複數的微波是被照射於晶圓W的表面，晶圓W會藉由焦耳加熱，磁性加熱，感應加熱等的電磁波加熱來迅速地加熱。其結果，可對晶圓W實施退火處理。
    一旦從製程控制器81對微波處理裝置1的各終端裝置送出使電漿處理終了的控制訊號，則微波的生成會被停止，且處理氣體及冷卻氣體的供給會被停止，而完成對晶圓W的退火處理。其次，閘閥G會形成開狀態，晶圓W會藉由未圖示的搬送裝置來搬出。 <微波的生成方法>
    其次，參照圖3來詳細說明有關在複數的磁控管31中同時生成複數的微波之方法。開關電路42A，42B是藉由開關控制器43來進行相移型的PWM控制或PAM控制，而生成脈衝狀的電壓波形。相移型的PWM控制時，在開關電晶體55A~58A，55B~58B輸入有由開關控制器43來分別控制相位(phase)的閘極驅動訊號。開關電路42A，42B是合成該等的訊號來生成脈衝狀的電壓波形。
    一旦對開關電晶體55A，58A輸入閘極驅動訊號，則由昇壓變壓器44A來看時正方向(電壓增加的方向)的電壓波形會被生成，且電流會流動於依序經由開關電晶體55A，昇壓變壓器44A，開關電晶體58A的方向(正方向)。藉此，在昇壓變壓器44A的二次側(輸出端側)，電流會發生在經由磁控管31A的方向。並且，昇壓變壓器44A是以昇壓變壓器44A的二次側(輸出端側)的電壓能夠形成預定的大小之方式昇壓。如此一來，對磁控管31A供給用以生成微波的高電壓，而於磁控管31A中生成微波。
    一旦對開關電晶體56A，57A輸入閘極驅動訊號，則由昇壓變壓器44A來看時負方向(電壓減少的方向)的電壓波形會被生成，且電流會流動於依序經由開關電晶體57A，昇壓變壓器44A，開關電晶體56A的方向(負方向)。藉此，在昇壓變壓器44A的二次側，電流會發生在經由磁控管31B的方向。並且，昇壓變壓器44A是以昇壓變壓器44A的二次側的電壓能夠形成預定的大小之方式昇壓。如此一來，對磁控管31B供給用以生成微波的高電壓，而於磁控管31B中生成微波。
    一旦對開關電晶體55B，58B輸入閘極驅動訊號，則由昇壓變壓器44B來看時正方向的電壓波形會被生成，且電流會流動於依序經由開關電晶體55B，昇壓變壓器44B，開關電晶體58B的方向(正方向)。藉此，在昇壓變壓器44B的二次側，電流會發生在經由磁控管31C的方向。並且，昇壓變壓器44B是以昇壓變壓器44B的二次側的電壓能夠形成預定的大小之方式昇壓。如此一來，對磁控管31C供給用以生成微波的高電壓，而於磁控管31C中生成微波。
    一旦對開關電晶體56B，57B輸入閘極驅動訊號，則由昇壓變壓器44B來看時負方向的電壓波形會被生成，且電流會流動於依序經由開關電晶體57B，昇壓變壓器44B，開關電晶體56B的方向(負方向)。藉此，在昇壓變壓器44B的二次側，電流會發生在經由磁控管31D的方向。並且，昇壓變壓器44B是以昇壓變壓器44B的二次側的電壓能夠形成預定的大小之方式昇壓。如此一來，對磁控管31D供給用以生成微波的高電壓，而於磁控管31D中生成微波。
    在本實施形態中，開關控制器43是以能夠在磁控管31A~31D中脈衝狀地生成微波的方式控制開關電路42A，42B。亦即，開關控制器43是在磁控管31A，31C中，以能夠交替重複複數次生成微波的狀態及不生成微波的狀態之方式控制開關電路42A，42B(開關電晶體55A，58A，55B，58B)。並且，開關控制器43是以能夠不與磁控管31A，31C同時生成微波的方式，在磁控管31B，31D中交替重複複數次生成微波的狀態及不生成微波的狀態之方式，控制開關電路42A，42B(開關電晶體56A，57A，56B，57B)。如此一來，在磁控管31A~31D中同時生成2個的微波，而2個的微波會同時被導入至處理容器2。另外，開關控制器43是藉由上位的控制器的控制部8的製程控制器81來控制。並且，上述的例子中，磁控管31A，31C是對應於本發明的第1種類的微波源，磁控管31B，31D是對應於本發明的第2種類的微波源。 <阻抗整合的程序>
    其次，參照圖6及圖7說明有關利用調諧器36來整合磁控管31與處理容器2之間的阻抗的程序。以下的說明是包含本發明的微波處理裝置的控制方法的說明。圖6是說明在磁控管31A~31D中生成微波的狀態及不生成微波的狀態交替重複複數次的說明圖。另外，在圖6中，「ON」是表示磁控管31生成微波的狀態，「OFF」是表示磁控管31不生成微波的狀態。以下，將在磁控管31中生成微波的狀態稱為開啟狀態，將在磁控管31中不生成微波的狀態稱為關閉狀態。並且，在圖6中，「第1狀態」是表示將2個的微波同時導入至處理容器2的狀態，「第2狀態」是表示在第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性地在4個的磁控管31A~31D內1個(在圖6是磁控管31A)中生成微波，只將此微波導入至處理容器2的狀態。圖7是表示磁控管31與處理容器2之間的阻抗整合的程序的一例的流程圖。
    如圖7所示般，阻抗整合的程序是包含第1步驟S1，第2步驟S2，第3步驟S3，第4步驟S4，第5步驟S5及第6步驟S6。第1步驟S1，第2步驟S2，第3步驟S3及第6步驟S6是在圖6所示的「第1狀態」中被實行的步驟。
    在第1步驟S1是藉由檢測器35來檢測出導波管32之來自處理容器2的反射波。反射波的檢測是分別在連接4個磁控管31A~31D的4個導波管32中進行。在第1步驟S1是根據被連接至其導波管32的磁控管31中所生成的微波之反射波與根據其他的磁控管31中所生成的微波之進入波的合成波會作為來自處理容器2的反射波而被檢測出。
    在第2步驟S2是判定藉由檢測器35所檢測出的反射波的電力量是否比預定的臨界值更大。此臨界值是用以判斷從各磁控管31所見時的處理容器2側的阻抗的值在容許範圍外變化的值。此臨界值是預先被設定者，可例如在控制部8的記憶部83中作為處方的一部分保存。並且，第2步驟S2是用以決定成為阻抗整合的對象的磁控管31，亦即在第2狀態中生成微波的磁控管31(以下簡稱成為阻抗整合的對象的磁控管31)之步驟。當反射波的電力量為預定的臨界值以下時(No)，回到第1步驟S1。當反射波的電力量比預定的臨界值更大時(Yes)，移至第3步驟S3。在圖6中，磁控管31A是在步驟S2被判斷成反射波的電力量要比預定的臨界值更大(Yes)者。另外，如前述般，在第1步驟S1是反射波與進入波的合成波會作為來自處理容器2的反射波而被檢測出。但，因為合成波之反射波的比例是比進入波大，所以在第2步驟的判斷無礙。
    在第3步驟S3是使將微波導入至處理容器2的狀態從第1狀態切換成第2狀態，該第1狀態是將2個的微波同時導入至處理容器2，該第2狀態是在成為阻抗整合的對象的磁控管31(在圖6是磁控管31A)中生成微波，只將此微波導入至處理容器2。
    另外，從第1狀態往第2狀態的切換是在成為阻抗整合的對象的磁控管31在第1狀態中從關閉狀態切換成開啟狀態的時機被進行。在圖6所示的例子中，從第1狀態往第2狀態的切換是在磁控管31A在第1狀態中從關閉狀態切換成開啟狀態的時機被進行。亦但切換成第2狀態，則在磁控管31A以外的磁控管31B~31D是微波不會被生成。另外，在上述的時機，磁控管31B，31D是從開啟狀態切換成關閉狀態。並且，在上述的時機，磁控管31C是原本若第1狀態繼續，則從關閉狀態切換成開啟狀態，但因為切換成第2狀態，所以維持關閉狀態。
    在第4步驟S4是藉由檢測器35來檢測出被連接至成為阻抗整合的對象的磁控管31的導波管32之來自處理容器2的反射波。在成為阻抗整合的對象的磁控管31以外的磁控管31是微波不會被生成，因此不受進入波的影響，可正確地檢測出成為阻抗整合的對象的磁控管31與處理容器2之間的導波管32的反射波。另外，將微波導入至處理容器2的狀態是第1狀態還是第2狀態，亦即是第1步驟S1還是第4步驟S4，例如可根據各導波管32的行進波的電力量來判斷。
    在第5步驟S5是根據步驟S4的反射波的檢測結果，使將微波導入至處理容器2的狀態從第2狀態切換成第1狀態。另外，第2狀態繼續的時間是成為阻抗整合的對象的磁控管31在第1狀態中生成微波的狀態每1次的時間以下為理想。並且，在從第2狀態切換成第1狀態的前後，使成為阻抗整合的對象的磁控管31生成微波的狀態繼續的時間是與上述每1次的時間相等為理想。在圖6所示的例子中，例如成為阻抗整合的對象的磁控管31A在第1狀態中生成微波的狀態每1次的時間是20毫秒，第2狀態繼續的時間是10毫秒。此情況，剛從第2狀態切換成第1狀態之後，使磁控管31C所生成微波的狀態繼續的時間是10毫秒。
    第6步驟S6是利用調諧器36來進行成為阻抗整合的對象的磁控管31與處理容器2之間的阻抗整合。調諧器36為藉由前述的導體板所構成時，控制導體板之往導波管32的內部空間的突出量來進行阻抗整合。
    第1步驟S1，第4步驟S4及第6步驟S6是例如藉由被作成進行阻抗整合的控制程式來實行。並且，第2步驟S2，第3步驟S3及第5步驟S5是例如藉由被作成控制磁控管31的動作的控制程式來實行。而且，第1~第6步驟S1~S6的一連串的程序是可藉由控制部8的製程控制器81來使該等2個的控制程式互相作用而使實行。
    另外，第1狀態是用以處理晶圓W的主要的狀態，一旦從第1狀態切換至第2狀態的頻率變多，則恐有對晶圓W的處理效率降低之虞。因此，例如藉由上述的控制程式，使切換成第2狀態的間隔某程度變大的方式，僅預定的時間限制第2步驟S2的實行，而來防止對晶圓W的處理效率的降低為理想。
    其次，說明有關本實施形態的微波處理裝置1及其控制方法的效果。本實施形態是在將複數的微波同時導入至處理容器2的第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性切換成，在複數的磁控管31的其中1個生成微波，只將此微波導入至處理容器2的第2狀態。
    本實施形態是在第2狀態中，可使微波只生成在成為阻抗整合的對象的磁控管31。藉此，若根據本實施形態，則可不受進入波的影響，正確地檢測出成為阻抗整合的對象的磁控管31與處理容器2之間的導波管32的反射波。尤其本實施形態是根據在第2狀態中所檢測出的反射波的電力量來進行在第2狀態中生成微波的磁控管31與處理容器2之間的阻抗整合。藉此，若根據本實施形態，則可使複數的磁控管31與處理容器2之間的阻抗整合的精度提升。
    並且，在本實施形態中，第1狀態是用以處理晶圓W的主要的狀態，第2狀態是用以檢測出複數的導波管32之中，將在第2狀態中所生成的微波傳送之導波管32的反射波的狀態。如前述般，對第2狀態是在第1狀態繼續的期間選擇性且暫時性地切換。因此，若根據本實施形態，則在對晶圓W的處理進行的期間，可正確地檢測出傳送微波的導波管32的反射波，且可個別地整合複數的磁控管31與處理容器2之間的阻抗。
    並且，本實施形態是根據在第1狀態中所檢測出的反射波的電力量來決定在第2狀態中生成微波的磁控管31。具體而言，依據在第1狀態中所檢測出的反射波的電力量是否比預定的臨界值還大來決定在第2狀態中生成微波的磁控管31。藉此，若根據本實施形態，則在對晶圓W的處理進行的期間，可決定在與處理容器2之間進行阻抗整合的磁控管31。另外，上述的臨界值並非限於1個，亦可為複數個。此情況，可按照反射波的電力量的大小來進行不同種類的阻抗整合，例如本實施形態優先對晶圓W的處理的阻抗整合，及比晶圓W的處理更使阻抗的整合優先的阻抗整合。
    並且，在本實施形態中，從第1狀態往第2狀態的切換是在第2狀態中生成微波的磁控管31在第1狀態中從關閉狀態切換成開啟狀態的時機被進行。並且，第2狀態繼續的時間是在第2狀態中生成微波的磁控管31為第1狀態的開啟狀態每1次的時間以下。並且，在從第2狀態切換成第1狀態的前後，使在第2狀態中生成微波的磁控管31開啟狀態繼續的時間是與上述每1次的時間相等。由該等的情形，若根據本實施形態，則可將使供以檢測出反射波的狀態之第2狀態繼續的時間形成最小限度，而能防止對晶圓W的處理效率的降低。
    以下，說明有關本實施形態的其他的效果。在本實施形態中，微波導入裝置3是具有複數的磁控管31及複數的導波管32，且可將複數的微波同時導入至處理容器2。若根據本實施形態，則即使各磁控管31的輸出對於晶圓W不足時，還是可藉由將複數的微波同時導入至處理容器2來對晶圓W進行處理。
    並且，在本實施形態中，微波是被照射於晶圓W用以處理晶圓W者。藉此，若根據本實施形態，則相較於電漿處理，可對晶圓W進行低溫的加熱處理。
    另外，本發明並非限於上述實施形態，亦可實施各種的變更。例如，本發明的微波處理裝置並非限於以半導體晶圓作為被處理體時，例如亦可適用在以太陽電池面板的基板或平板顯示器用基板作為被處理體的微波處理裝置。
    並且，在上述實施形態中是說明有關磁控管31A，31B被連接至昇壓變壓器44A，磁控管31C，31D被連接至昇壓變壓器44B的例子，但磁控管31A~31D亦可分別被連接至別的昇壓變壓器。此情況，可任意變更同時生成微波的磁控管31A~31D的組合。
    又，微波單元30的數量(磁控管31的數量)或同時被導入至處理容器2的微波的數量並非限於在實施形態所說明的數量。
    1‧‧‧微波處理裝置
    2‧‧‧處理容器
    3‧‧‧微波導入裝置
    4‧‧‧支撐裝置
    5‧‧‧氣體供給裝置
    6‧‧‧排氣裝置
    8‧‧‧控制部
    30‧‧‧微波單元
    31‧‧‧磁控管
    32‧‧‧導波管
    33‧‧‧透過窗
    34‧‧‧循環器
    35‧‧‧檢測器
    36‧‧‧調諧器
    37‧‧‧虛擬負載
    40‧‧‧高電壓電源部
    41‧‧‧AC-DC變換電路
    42‧‧‧開關電路
    43‧‧‧開關控制器
    44‧‧‧昇壓變壓器
    45‧‧‧整流電路
    81‧‧‧製程控制器
    82‧‧‧使用者介面
    83‧‧‧記憶部
    W‧‧‧半導體晶圓
    圖1是表示本發明之一實施形態的微波處理裝置的概略構成的剖面圖。
    圖2是表示本發明之一實施形態的微波導入裝置的高電壓電源部的概略構成的說明圖。
    圖3是表示本發明之一實施形態的微波導入裝置的高電壓電源部的電路構成的一例的電路圖。
    圖4是表示圖1所示的處理容器的頂部的上面的平面圖。
    圖5是表示圖1所示的控制部的構成的說明圖。
    圖6是說明生成微波的狀態及不生成微波的狀態交替重複複數次的說明圖。
    圖7是表示磁控管與處理容器之間的阻抗整合的程序的一例的流程圖。
    31A~31D‧‧‧磁控管
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] 一種微波處理裝置，係具備：處理容器，其係收容被處理體；微波導入裝置，其係生成用以處理前述被處理體的微波而導入至前述處理容器；及控制部，其係控制前述微波導入裝置，其特徵為：前述微波導入裝置係具有：生成前述微波的複數的微波源，及將在前述複數的微波源中所生成的前述微波傳送至前述處理容器的複數的傳送路，可將複數的前述微波同時導入至前述處理容器，前述控制部係在將複數的微波同時導入至前述處理容器的第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性切換成，在前述複數的微波源的其中1個生成前述微波，只將此微波導入至前述處理容器的第2狀態。
    [2] 如申請專利範圍第1項之微波處理裝置，其中，前述微波導入裝置更具有複數的檢測器，其係用以檢測出前述複數的傳送路之來自前述處理容器的反射波，前述第1狀態係用以處理前述被處理體的主要的狀態，前述第2狀態係用以檢測出前述傳送路的反射波的狀態。
    [3] 如申請專利範圍第2項之微波處理裝置，其中，前述控制部係根據在前述第2狀態中所檢測出的反射波的電力量來進行在前述第2狀態中生成前述微波的微波源與前述處理容器之間的阻抗整合。
    [4] 如申請專利範圍第2或3項之微波處理裝置，其中，前述控制部係根據在前述第1狀態中所檢測出的反射波的電力量來決定在前述第2狀態中生成前述微波的微波源。
    [5] 如申請專利範圍第1~4項中的任一項所記載之微波處理裝置，其中，前述複數的微波源係包含：複數的第1種類的微波源，其係交替重複複數次在前述第1狀態中生成前述微波的狀態及不生成前述微波的狀態；及複數的第2種類的微波源，其係以不會與前述複數的第1種類的微波源同時生成前述微波的方式，交替重複複數次在前述第1狀態中生成前述微波的狀態及不生成前述微波的狀態。
    [6] 如申請專利範圍第5項之微波處理裝置，其中，從前述第1狀態往前述第2狀態的切換係在前述第2狀態中生成前述微波的微波源在前述第1狀態中從不生成前述微波的狀態切換成生成前述微波的狀態之時機被進行。
    [7] 如申請專利範圍第6項之微波處理裝置，其中，前述第2狀態繼續的時間為在前述第2狀態中生成前述微波的微波源在前述第1狀態中生成前述微波的狀態每1次的時間以下，在從前述第2狀態切換成前述第1狀態的前後，使在前述第2狀態中生成前述微波的微波源生成前述微波的狀態繼續的時間係與前述每1次的時間相等。
    [8] 如申請專利範圍第1~7項中的任一項所記載之微波處理裝置，其中，前述微波係用以照射於前述被處理體而來處理前述被處理體者。
    [9] 一種微波處理裝置的控制方法，係控制微波處理裝置的方法，該微波處理裝置係具備：處理容器，其係收容被處理體；及微波導入裝置，其係生成用以處理前述被處理體的微波而導入至前述處理容器，其特徵為：前述微波導入裝置係具有：生成前述微波的複數的微波源，及將在前述複數的微波源中所生成的前述微波傳送至前述處理容器的複數的傳送路，且可將複數的前述微波同時導入至前述處理容器，在將複數的微波同時導入至前述處理容器的第1狀態繼續的期間，選擇性且暫時性切換成，在前述複數的微波源的其中1個生成前述微波，只將此微波導入至前述處理容器的第2狀態。
    [10] 如申請專利範圍第9項之微波處理裝置的控制方法，其中，前述微波導入裝置更具有複數的檢測器，其係用以檢測出前述複數的傳送路之來自前述處理容器的反射波，前述第1狀態係用以處理前述被處理體的主要的狀態，前述第2狀態係用以檢測出前述複數的傳送路之中，傳送在前述第2狀態中所生成的前述微波的傳送路的反射波的狀態。
    [11] 如申請專利範圍第10項之微波處理裝置的控制方法，其中，根據在前述第2狀態中所檢測出的反射波的電力量來進行在前述第2狀態中生成前述微波的微波源與前述處理容器之間的阻抗整合。
    [12] 如申請專利範圍第10或11項之微波處理裝置的控制方法，其中，根據在前述第1狀態中所檢測出的反射波的電力量來決定在前述第2狀態中生成前述微波的微波源。
    [13] 如申請專利範圍第9~12項中的任一項所記載之微波處理裝置的控制方法，其中，前述複數的微波源係包含：複數的第1種類的微波源，其係交替重複複數次在前述第1狀態中生成前述微波的狀態及不生成前述微波的狀態；及複數的第2種類的微波源，其係以不會與前述複數的第1種類的微波源同時生成前述微波的方式，交替重複複數次在前述第1狀態中生成前述微波的狀態及不生成前述微波的狀態。
    [14] 如申請專利範圍第13項之微波處理裝置的控制方法，其中，從前述第1狀態往前述第2狀態的切換係在前述第2狀態中生成前述微波的微波源在前述第1狀態中從不生成前述微波的狀態切換成生成前述微波的狀態之時機被進行。
    [15] 如申請專利範圍第14項之微波處理裝置的控制方法，其中，前述第2狀態繼續的時間為在前述第2狀態中生成前述微波的微波源在前述第1狀態中生成前述微波的狀態每1次的時間以下，在從前述第2狀態切換成前述第1狀態的前後，使在前述第2狀態中生成前述微波的微波源生成前述微波的狀態繼續的時間係與前述每1次的時間相等。
    [16] 如申請專利範圍第9~15項中的任一項所記載之微波處理裝置的控制方法，其中，前述微波係用以照射於前述被處理體而來處理前述被處理體者。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011196658A|JP5955520B2|2011-09-09|2011-09-09|マイクロ波処理装置およびその制御方法|
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