JP2002519620A - 高速熱処理システム用加熱組立体 - Google Patents
高速熱処理システム用加熱組立体Info
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Abstract
Description
月1日)に基づくものである。
板の高速熱処理方法及び装置に関し、特に、高速熱処理システムに用いる加熱組
立体に関するものである。
ステムが従来技術で知られている。このようなシステムは、外囲装置内にある輸
送組立体と加熱組立体とを含む。1又はそれ以上の皮膜を施したガラスパネルが
、システム内に水平方向に入れられ、このシステムを通じて石英製の回転円柱体
上に輸送される。ガラスパネルは、温度が上昇していく一連の予加熱ゾーンを通
過する。この予加熱ゾーンには、ガラスパネルの移動方向に対して垂直に向けた
赤外線加熱器がある。次に、パネルは、反射板に取り付けられたキセノンアーク
ランプによって供給される強い紫外線照射に晒される領域を通過する。次に、パ
ネルは、冷却ゾーンを通過し、最初の予加熱ゾーンと反対側のシステムの端部か
ら出ていく。
の基板の表面にわたる温度の一様性である。従来技術のシステムは、ほぼ満足の
ゆく性能を発揮したが、避けられない欠点があった。
ネルギーに基づいて温度を計測する光学高温計が典型的に利用される。在来の従
来技術は、被加工物の移動方向に沿った一つの位置の線形プロフィールが生成さ
れるように、固定位置に高温計検出ヘッドを取り付けることを提案する。この構
成では、温度計測容量が制限され、よって、一様な加熱を達成できる能力が制限
される。
て90°に配置した長繊条赤外線加熱器を利用する。この構成では、長手方向の
一様性については良好であるが、エッジ効果に起因して、横方向の一様性が制限
される。したがって、横方向の加熱一様性を向上するランプの相対的配置構成を
提供することが望まれる。横方向の一様性は、基板移動方向に対して垂直な方向
における一様性をいう。
入れられ、その反対側の他方端から出ていく。この入口端と出口端との間の距離
は、処理されるガラスパネルの寸法が増すと、大きくなる。この距離は、幾つか
の製造設備において許容し得ないものである。
的に加熱する方法が、米国特許第5073698号(1991年12月17日発
行、Stultz)に開示される。光源と半導体ウエハとの間の光学素子と、ウエハ加
熱を計測するための光学高温計とを含む半導体ウエハ加熱チャンバが米国特許第
4755654号(1988年7月5日発行、Crowleyら)に開示される。半導
体ウエハ加熱に用いる長アークランプが、米国特許第4820906号(198
9年4月11日発行、Stultz)に開示される。
はそれ以上を有する。従って、大面積の基板を高速熱処理するための向上した方
法及び装置の必要性がある。
供される。この高速熱処理システムは、処理チャンバ、処理チャンバを通じて基
板輸送方向に基板を輸送するための輸送組立体、及び基板を加熱するための加熱
組立体から構成される。加熱組立体は、処理チャンバに配置される細長形の加熱
要素の列から構成される。この加熱要素は、基板輸送方向に整列した長手方向の
軸線を有する。
。加熱要素の列は、基板の上方に配置され、基板のエッジを横方向に越えて拡張
する。
するための制御システムから構成され得る。制御システムは、各加熱要素へ供給
される電気的エネルギーを個々に制御するための手段から構成され得る。制御シ
ステムは、基板の温度を検出するための温度検出器、及び基板の検出温度プロフ
ィールと所望の温度プロフィールとの間の差に応答して、電気的エネルギーを加
熱要素へ供給するための加熱要素制御装置から構成され得る。制御システムは、
さらに、横方向の温度プロフィールを与えるために、温度検出器を基板に関して
横方向に走査するための運搬組立体から構成され得る。
される。この高速熱処理システムは、処理チャンバ、処理チャンバを通じて基板
輸送方向に基板を輸送するための輸送組立体、及び基板を加熱するための加熱組
立体から構成される。加熱組立体は、基板の向かい合った側の処理チャンバに配
置した細長形の加熱要素の第一及び第二の列から構成される。第一及び第二の列
のうちの少なくとも一方の加熱要素は、基板輸送方向に整列した長手方向の軸線
を有する。一実施例では、第一の列の加熱要素が、基板輸送方向と垂直に整列し
た長手方向の軸線を有し、第二の列の加熱要素が、基板輸送方向と平行に整列し
た長手方向の軸線を有する。
式温度検出器8から構成される温度検出器組立体を含み得る。走査式温度検出器
8は、運搬組立体14に取り付けた高温計検出ヘッド(又は他の温度検出器)1
0を含み得る。温度検出器10は、少なくとも一方向(例えば、基板移動方向に
対して垂直な方向)に移動可能であり、好適に、処理されるべき基板12の表面
と平行な平面において二方向(X及びY)に移動可能である。走査式温度検出器
8は、従来技術の静止式の温度検出器よりも非常に多くの温度情報を得ることが
できる。
1(b)及び(c)に示す。図1(b)に示すように、温度検出器10は、任意
の位置へ移動でき、そして停止でき、また、線形温度プロフィール16を得るこ
とができる。被加工物と同一の速度で被加工物の移動方向に沿って検出器10を
移動させることによって、点20で示す温度プロフィールが、時間関数として得
られる。他の温度計測プロトコルが、基板の表面上における点集合22a、22
b、22c等において温度を計測すること、対角線上の温度プロフィール24を
与えるために、システムを通じて移動するように、基板を横切ってゆっくりと走
査すること、及び基板表面上の単一の線形温度プロフィール又は温度マッピング
プロフィール28を与えるために、基板移動方向に対して垂直に高速走査するこ
とを含む。広範囲の温度獲得プロトコル及び温度プロフィールが、走査式温度検
出器の相対的配置構成によって達成できる。
向に垂直に向けた加熱要素35の第一の列30、及び基板移動方向に平行に向け
た加熱要素36の第二の列32を含む。加熱要素の第一及び第二の列は、基板3
4の向かい合った側に配置される。一実施例では、第一の列30の加熱要素35
は、基板の下方に配置され、第二の列32の加熱要素36は、基板の上方に配置
される。加熱要素の第一及び第二の列は、好適に、基板をアークランプゾーンに
入れる前の、高速熱処理システムの最後の予加熱ゾーンのところに配置される。
加熱要素36の各々は、細長形の赤外線加熱要素から構成される。好適に、加熱
要素の第二の列32は、基板移動方向38と平行に整列し、基板幅にわたって配
分した多数の加熱要素36から構成される。加熱要素の第二の列32は、温度の
一様性を達成するため、基板のエッジを越えて拡張する。第二の列32の加熱要
素36は、最良の温度一様性を達成するため、好適に、ほぼ基板の長さ、又はそ
れよりも長くなっている。
密度プロフィール37を示す。図2(b)は、加熱要素の第二の列32があると
きの、基板の横方向の電力密度プロフィール39を示す。図2(b)の電力密度
プロフィールが、図2(a)のものよりも、基板34の幅にわたって、より一様
であることが観察できる。
給される赤外線エネルギー量が、能動的かつ独立的に制御される。第二の列の加
熱要素の制御は、熱処理中、静的又は動的にできる。上述した走査式高温計は、
基板温度を検出し、また第二の列の加熱要素に制御信号を与えるために使用され
得る。
テムの一例を図4に示す。温度検出器10は、基板移動方向に対して横方向に走
査される。上述したように、加熱要素36は、基板移動方向と平行な方向に向け
られている。よって、温度検出器10は、横方向の温度プロフィールを得る。温
度検出器10の出力は、加熱要素制御装置42に与えられる。電力制御装置44
a、44b、44c等が、第二の列32の個々の加熱要素36に供給される電力
を制御する。電力制御装置44a、44b、44c等は、所望の横方向の電力密
度プロフィール又は横方向の温度プロフィールを得ることができるように、加熱
要素制御装置42によって制御される。計測された温度プロフィールは、所望の
温度プロフィールと比較され、個々の加熱要素36に供給される電力が、所望の
温度プロフィールと、計測された温度プロフィールとの間の差を小さくするよう
に調節される。例えば、基板の左側における計測された温度プロフィールが、所
望の温度プロフィールよりも低いとき、加熱要素制御装置42は、付加的な電力
を左側のそれぞれの加熱要素36に供給するように、電力制御装置44a、44
bを調節することができる。
のローディング/アンローディングゾーンへ基板を戻すための基板戻し組立体を
含み得る。図5及び6に示すように、高速熱処理システムに用いる基板輸送組立
体が、1つ又はそれ以上の処理ゾーンを通じて基板52を移動させるための送り
コンベヤ50、及び基板戻し組立体を含み得る。基板戻し組立体は、基板受け器
54、及び戻しコンベヤ56を含み得る。基板受け器54は、基板支持台62、
及び送りコンベヤ50と戻しコンベヤ56との間で基板支持台62を移動させる
ための昇降機構64を含み得る。基板受け器54は、送りコンベヤ50の下流端
に配置され、処理を終えた後に、基板を受ける。基板支持台62は、基板を支持
し、いずれかの方向に回転され得る一連の石英製のローラ60を含み得る。基板
受け器は、さらに、基板検出器、及び基板の移動を制限するための1つ又はそれ
以上のストップを含み得る。戻しコンベヤ56は、例えば、送りコンベヤ50の
上方に配置され、送りコンベヤの下流端からローディング/アンローディングゾ
ーンへと拡張している。熱処理を終えると、基板は、送りコンベヤ50から基板
支持台62上へと移動される。基板支持台62は、次に、昇降機構64によって
持ち上げられ、戻しコンベヤ56と整列される。送りコンベヤ50と戻しコンベ
ヤ56との間を基板支持台62が移動している間、石英製のローラ60は、基板
52を前後に連続的に移動させるように動かされ、これにより、潜在的に基板に
ダメージを与え得る大きい温度勾配を避けることができる。基板支持台62が戻
りコンベヤ56と整列されると、ローラ60を動かして、基板52を戻しコンベ
ヤ56上へと移動させ、戻しコンベヤ56は、基板をローディング/アンローデ
ィングゾーンへと輸送する。よって、送りコンベヤ50及び戻しコンベヤ56は
、基板を反対方向に輸送する。一実施例では、昇降機構64は、送りコンベヤ5
0と戻しコンベヤ56との間で基板を移動させるためのクランク機構から構成さ
れる。しかし、当業者に知られる様々な異なった従来技術の昇降機構が利用され
得る。
できる。例えば、戻しコンベヤは、送りコンベヤの下方、又は送りコンベヤのい
ずれかの側に配置され得る。よって、基板戻し組立体は、基板をローディング/
アンローディングゾーンへ戻すための機構を与える。
理システムで処理するため、カセット又は他のホルダーから送りコンベヤ上に移
送する。処理を終えた後、ロボットは、基板を戻しコンベヤからカセット上へ移
送する。
7〜13において、同様の構成要素は、同一の符号で示される。高速熱処理シス
テム110は、入力コンベヤ112、送りコンベヤ114、基板受け器116、
戻しコンベヤ118、及び出力コンベヤ120から構成される基板輸送組立体を
含む。これらコンベヤの各々は、石英又は他の耐温度性材料から作製される駆動
ローラを含む。基板受け器116は、基板支持台122、及びクランク機構12
4を含む。ロボットモジュール130が、ガラスパネルをホルダーから入力コン
ベヤ112上へ移送する。ガラスパネル132のようなガラスパネルは、送りコ
ンベヤ114によって処理チャンバを通じて輸送される。ガラスパネル132が
基板受け器116へ到達すると、基板支持台122が、戻しコンベヤ118の高
さへクランク機構124によって持ち上げられ、ガラスパネル132は、出力コ
ンベヤ120へ戻しコンベヤ118によって戻される。ロボットモジュール13
0は、基板を出力コンベヤ120から取り出し、ホルダー内に置く。
1)、アークランプ領域150及び冷却ゾーン152から構成される前処理チャ
ンバ136を含む。前処理チャンバ136において、細長形の加熱要素160の
第一の列が、基板の下方に配置され、基板移動方向に対して垂直に向に向けられ
ている。加熱要素160は、送りコンベヤ114の隣り合ったローラ同士の間に
配置される。予加熱ゾーンは、さらに、基板の上方に配置され、基板移動方向に
対して平行に向けられた加熱要素164の第二の列(図11を参照)を含む。図
11の例では、加熱要素164は、予加熱ゾーン142から予加熱ゾーン146
へ拡張している。例えば、加熱要素164は、長さ1300mmの赤外線加熱器
(480ボルト、1670ワット)であり得る。12個の加熱要素が使用され得
る。図11は、蓋166を上向きに開けたところの加熱要素164を示す。図9
〜11では、加熱要素160は、図3に示す第一の列30に対応し、加熱要素1
64は、第二の列32に対応する。加熱要素160、164、及びアークランプ
領域150にあるアークランプは、基板の加熱を制御するための加熱組立体を構
成するものである。
。走査式高温計は、スロットを通じて下方から基板を観測するものである。走査
式(又は前処理)高温計は、図13に符号180で示される。図7〜13のシス
テムでは、走査式高温計は、基板移動方向に対して一次元的に横切るように移動
できる。例えば、走査式高温計は、6インチの距離で0.25インチのスポット
サイズを観測でき、8〜14μmの周波数範囲と200〜1000℃の温度範囲
を有するものでよい。このシステムは、また、アークランプ領域にある基板を観
測する固定式の処理高温計を使用してもよい。
置される。基板支持台122は、いずれかの方向に回転され得る複数の駆動石英
ローラ190を含み得る。基板は、送りコンベヤ114から基板支持台122上
へ移動し、基板支持台122は、クランク機構124によって持ち上げられ、戻
しコンベヤ118と整列される。送りコンベヤ114と戻しコンベヤ118との
間で基板支持台122を移動させるために、他の機構を使用し得ることが理解で
きる。戻しコンベヤ118は、基板を、ロボットモジュール130によってアン
ローディングするため、出力コンベヤ120へ戻す。その結果、基板のローディ
ングとアンローディングが、高速熱処理システムの一つの位置で行われる。これ
は、高速熱処理システムにアクセスするクリーンルームを設ける際の利点となり
得る。
4を含む冷却組立体を含む。
本発明の範囲を逸脱せずに様々な変更物及び変形物がなされ得ることは、当業者
には明らかである。
度検出器の略図であり、図1(b)及び(c)は、走査式温度検出器で得ること
のできる、異なった温度プロフィールを示す基板の平面図である。
フィールのグラフであり、図2(b)は、加熱要素を基板移動方向と平行に配置
したときの、横方向の位置の関数としての電力密度プロフィールのグラフである
。
方の加熱器の列とを使用した、加熱器の相対的配置構成の略図である。
御するためのフィードバックシステムのブロック図である。
受け器を下方に下げたところを示す。
受け器を上方に上げたところを示す。
熱器の平面図である。
行に配置した加熱要素を示す。
Claims (18)
- 【請求項1】 大面積の基板に用いる高速熱処理システムであって、 処理チャンバ、 基板輸送方向に、前記処理チャンバを通じて基板を輸送するための輸送組立体
、及び 基板を加熱するための加熱組立体、 から成り、 前記加熱組立体が、前記処理チャンバに配置された細長形の加熱要素の列から
成り、 前記加熱要素が、基板輸送方向と整列する長手方向の軸線を有する、 ところの高速熱処理システム。 - 【請求項2】 前記加熱要素が赤外線加熱器から構成される、請求項1の高
速熱処理システム。 - 【請求項3】 前記加熱要素の長手方向の軸線が、基板輸送方向と平行であ
る、ところの請求項1の高速熱処理システム。 - 【請求項4】 基板は基板輸送方向に長さを有し、前記加熱要素が、この基
板輸送方向の基板の長さに等しいか又はそれよりも長い長さを有する、ところの
請求項1の高速熱処理システム。 - 【請求項5】 前記加熱要素の列が、基板のエッジを横方向に越えて拡張す
る、ところの請求項1の高速熱処理システム。 - 【請求項6】 前記加熱要素の列が、基板の上方に配置される、ところの請
求項1の高速熱処理システム。 - 【請求項7】 制御された電気的エネルギーを前記加熱要素に供給するため
の制御システムからさらに成る、請求項1の高速熱処理システム。 - 【請求項8】 前記制御システムが、前記加熱要素の各々に供給される電気
的エネルギーを個々に制御するための手段から成る、ところの請求項7の高速熱
処理システム。 - 【請求項9】 前記制御システムが、基板の温度を検出するための温度検出
器、及び基板の検出温度プロフィールと、基板の所望の温度プロフィールとの間
の差に応答して、電気的エネルギーを前記加熱要素に供給するための加熱要素制
御装置から成る、ところの請求項7の高速熱処理システム。 - 【請求項10】前記温度検出器が、前記加熱要素の各々に対応する位置で基
板の温度を検出するための手段から成り、前記加熱要素制御装置が、対応する検
出された温度に応答して、前記加熱要素の各々を個々に制御するための手段から
成る、ところの請求項9の高速熱処理システム。 - 【請求項11】前記制御システムが、基板輸送方向に関して前記温度検出器
を横方向に走査するための運搬組立体からさらに成り、前記温度検出器が、基板
の横方向の温度プロフィールを与える、ところの請求項9の高速熱処理システム
。 - 【請求項12】大面積の基板に用いる高速熱処理システムであって、 処理チャンバ、 基板輸送方向に、前記処理チャンバを通じて、基板を輸送するための輸送組立
体、 基板を加熱するための加熱組立体、 から成り、 前記加熱組立体が、基板の向かい合った側の前記処理チャンバに配置された細
長形の加熱要素の第一及び第二の列から成り、 前記第一及び第二の列のうちの少なくとも一方の加熱要素が、基板輸送方向に
整列した長手方向の軸線を有する、 ところの高速熱処理システム。 - 【請求項13】前記第一の列の加熱要素が、基板輸送方向と垂直に整列した
長手方向の軸線を有し、前記第二の列の加熱要素が、基板輸送方向と平行に整列
した長手方向の軸線を有する、ところの請求項12の高速熱処理システム。 - 【請求項14】前記第二の列の加熱要素に電気的エネルギーを供給するため
の制御システムからさらに成る、請求項13の高速熱処理システム。 - 【請求項15】前記制御システムが、前記第二の列の加熱要素の各々に供給
される電気的エネルギーを個々に制御するための手段を含む、ところの請求項1
4の高速熱処理システム。 - 【請求項16】前記制御システムが、基板の温度を検出するための温度検出
器、及び基板の検出温度プロフィールと、基板の所望の温度プロフィールとの間
の差に応答して、電気的エネルギーを前記加熱要素へ供給するための加熱要素制
御装置から成る、ところの請求項14の高速熱処理システム。 - 【請求項17】前記制御システムが、横方向の基板の温度プロフィールを与
えるように、基板輸送方向に関して横方向に温度検出器を移動させるための運搬
組立体からさらに成る、ところの請求項16の高速熱処理システム。 - 【請求項18】前記加熱要素の第二の列が、基板のエッジを横方向に越えて
拡張する、ところの請求項13の高速熱処理システム。
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