JP2006294717A

JP2006294717A - 基板加熱装置

Info

Publication number: JP2006294717A
Application number: JP2005110482A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Uematsu; 忠之植松; Takashi Chiba; 貴史千葉; Masao Terada; 昌男寺田; Isao Sakaguchi; 功坂口
Original assignee: ALFA EC CO Ltd
Current assignee: ALFA EC CO Ltd
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】従来の基板加熱装置は２インチ径といった大面積半導体基板を所望の温度速度で均一に加熱することができないという欠点があった。
【解決手段】本発明の基板加熱装置は、真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を平行光とする。また、上記光学レンズにより上記レーザ光を集光光とする。また、上記光学レンズにより上記レーザ光を拡散光とする。上記真空チャンバは放射温度計用の赤外線透過窓を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は基板加熱装置、特に大面積半導体基板等の基板上に均一の各種薄膜を生成できるようにした基板加熱装置に関するものである。

図４は従来の基板加熱装置を示し、１は真空チャンバ、２は半導体基板等の基板、３はこの基板２を載置するため上記真空チャンバ１内に設けた基板載置部、４は上記真空チャンバ１の天井に設けたレーザ光入射用のプロセスウインドウ、５は上記真空チャンバ１内に安定ガスを導入するためのマスフロー、６は上記真空チャンバ１内の空気を排気するための排気ポンプ、７は上記真空チャンバ１内の真空度を制御するための圧力制御バルブである。

上記従来の基板加熱装置においては、基板上に例えば絶縁被膜を形成するためレーザ光を光ファイバ（図示せず）により上記プロセスウインドウ４付近まで誘導し、上記光ファイバの先端から上記プロセスウインドウ４を介して上記真空チャンバ１内の基板載置部３上に載置した上記基板２上にレーザ光を照射せしめている。このような従来の基板加熱装置としては特許文献１、特許文献２に記載のものがある。
特開２００２−２５２１８１号公報（第１図）特開２０００−８７２２３号公報（第１図）

然しながら、上記従来の基板加熱装置においては、２インチ径といった大面積半導体基板を所望の昇温速度で均一に加熱することができないという欠点があった。

本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。

本発明の基板加熱装置は、真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を平行光としたことを特徴とする。

また、本発明の基板加熱装置は、真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を集光光としたことを特徴とする。

また、本発明の基板加熱装置は、真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を拡散光としたことを特徴とする。

また、本発明の基板加熱装置は、上記真空チャンバが放射温度計用の赤外線透過窓を有することを特徴とする。

本発明の基板加熱装置によれば、大面積基板に照射されるレーザ光のエネルギー密度を一様にし、基板を均一に加熱できるという大きな利益がある。

また、基板加熱装置の設計の自由度が広がり、基板加熱装置の製作コストを安くすることができる。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の基板加熱装置を示したものであって、真空チャンバ１の内に連続発振高出力半導体レーザ発振器８から照射されたレーザ光を光学レンズ部１０を通してレーザ光９とし、シリンドリカル凸レンズなどの光学レンズよりなる真空チャンバの窓１１を通して、レーザ光を平行光１２として真空チャンバ１内の基板２に直接または均熱板（図示せず）を介して照射し、基板２を加熱する。

また、真空チャンバ１の下部のレーザ光と対向する位置には、基板サイズと同等以上の大きさの赤外線透過窓１３を設け、赤外光をキャッチして放射温度計１４により温度を測定する。

なお、基板として、シリコン、サファイア、酸化亜鉛等を用いる。

上記のように本発明の基板加熱装置においては、上記真空チャンバ１内のレーザ光１２は平行光であるので、上記真空チャンバ１の上部の窓１１と上記基板２との間の距離に関係なく上記基板２のレーザ照射面積を一定とすることができ、上記真空チャンバ１の上部の窓１１と上記基板２との距離を自由に設定することができ、上記基板２の設定位置精度を緩やかとすることができ、装置製作が容易になり、装置製作コストを安くすることができるようになる。

なお、上記光学レンズのサイズは、入射光が基板全面を照射できるように、基板サイズと同等またはそれ以上とするのが好ましい。

本発明の第２の実施例においては、図２に示すように第１の実施例における真空チャンバの窓１１の光学レンズの屈折率を変えて、真空チャンバ１内のレーザ光を集光光１５とする。

この第２の実施例においては、上記真空チャンバ１内の上記レーザ光は集光光であるので、上記真空チャンバ１の上部窓１１と上記基板２との距離を変えることにより、上記基板２のレーザ照射面積の大きさを自由に設定することができ、必要に応じて上記基板２の所望の面積を加熱できる。

なお、上記真空チャンバ１内でレーザ光の焦点位置を越えた位置に上記基板２を配置した場合には、上記真空チャンバ１の上部の窓１１と上記基板２との距離を大きくとることができるので、装置製作の自由度が増し、装置製作コストを安くすることができるようになる。

なお、上記凸レンズのサイズは、入射光が基板全面を照射できるように、基板サイズと同等以上とするのが好ましい。

本発明の第３の実施例においては、図３に示すように第１の実施例における真空チャンバの窓１１の光学レンズとしてシリンドリカル凹レンズを用い、上記真空チャンバ１内のレーザ光９を拡散光１６とする。

この第３の実施例においては、上記光学レンズ１０を通したレーザ光９よりも上記真空チャンバ１内の拡散光９の広がりを大きくすれば、４インチ、８インチなどの大面積基板を加熱することができるので、装置製作の自由度が増し、装置製作コストを安くすることができるようになる。

また、上記凹レンズのサイズは、基板サイズより小さくすることが可能となる。

なお、本発明の上記各実施例において真空チャンバ１の窓１１の凸レンズ、凹レンズは単体のレンズでもよく、複数組み合わせたレンズであってもよい。

また、上記レンズの表面には反射防止膜処理をするのが好ましい。

また、上記レンズは交換可能であることが望ましい。

本発明で用いるレーザは、連続発振の高出力半導体レーザ装置で、１ｋＷ以上の高出力のもので、広域に亘ってレーザ光強度が均一なものである。

本発明の基板加熱装置の縦断側面図である。本発明の基板加熱装置の他の実施例の縦断側面図である。本発明の基板加熱装置の更に他の実施例の縦断側面図である。従来基板加熱装置の縦断側面図である。

符号の説明

１真空チャンバ
２基板
３基板載置部
４プロセスウインドウ
５マスフロー
６排気ポンプ
７圧力制御バルブ
８連続発振高出力半導体レーザ発振器
９レーザ光
１０光学レンズ部
１１窓
１２平行光
１３赤外線透過窓
１４放射温度計
１５集光光
１６拡散光

Claims

真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を平行光としたことを特徴とする基板加熱装置。
真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を集光光としたことを特徴とする基板加熱装置。
真空チャンバ内に基板を取り付け、真空チャンバの外部から真空チャンバの窓を通して、高出力半導体レーザ光を基板に直接照射して基板を加熱し、基板上に膜を形成する成膜装置のための基板加熱装置であって、上記真空チャンバの窓を光学レンズとし、上記光学レンズにより上記レーザ光を拡散光としたことを特徴とする基板加熱装置。
上記真空チャンバが放射温度計用の赤外線透過窓を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の基板加熱装置。