JP2014130900A - Heater - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater capable of uniformly heating a substrate mounted on a boat type sample holder and suppressing heating time.SOLUTION: The heater that heats a substrate mounted on a mounting surface of a sample holder having a configuration in which a plurality of substrate plates each having a mounting surface are parallely arranged in a normal direction of the mounting surface includes: a chamber in which the sample holder is stored; and a heater disposed between the periphery of the sample holder and the substrate plates in the chamber.

Description

本発明は、基板の加熱処理を行う半導体製造工程に使用される加熱装置に関する。   The present invention relates to a heating apparatus used in a semiconductor manufacturing process for performing heat treatment of a substrate.

太陽電池などの半導体装置の製造工程では、処理工程前の予備加熱或いは処理工程時のアニール処理などにおいて基板が加熱される。また、時間当たりの基板処理枚数が重要な性能であるため、複数の基板を同時に処理するバッチ式の加熱処理方法が採用される。   In a manufacturing process of a semiconductor device such as a solar cell, the substrate is heated in preheating before the processing process or annealing in the processing process. In addition, since the number of substrates processed per hour is an important performance, a batch-type heat treatment method that simultaneously processes a plurality of substrates is employed.

バッチ式では複数の基板を搭載するサンプルホルダが使用される。このサンプルホルダには、水平な板に基板を水平に配列して配置するカートタイプや、基板を垂直に複数並べるボートタイプなどがある。   In the batch type, a sample holder on which a plurality of substrates are mounted is used. Examples of the sample holder include a cart type in which substrates are arranged horizontally on a horizontal plate, and a boat type in which a plurality of substrates are arranged vertically.

カートタイプのサンプルホルダでは、基板が配置されるサンプルホルダの搭載面に対向してサンプルホルダの上方又は上下方向に配置されたヒータによって、基板が加熱される。しかし、カートタイプのサンプルホルダを使用した場合は、加熱装置の設置面積(フットプリント)が大きいという問題がある。一方、ボートタイプのサンプルホルダを使用すれば、装置の設置面積を抑制できる(例えば特許文献1参照。)。   In the cart type sample holder, the substrate is heated by a heater disposed above or in the vertical direction of the sample holder so as to face the mounting surface of the sample holder on which the substrate is disposed. However, when a cart-type sample holder is used, there is a problem that the installation area (footprint) of the heating device is large. On the other hand, if a boat type sample holder is used, the installation area of an apparatus can be suppressed (for example, refer patent document 1).

特開2002−75884号公報JP 2002-75884 A

しかし、ボートタイプのサンプルホルダに搭載された基板を加熱するためにサンプルホルダの周囲にヒータを配置する構成では、ヒータからの距離が均等でないために加熱の均一性が低下し、加熱時間も長くなるという問題があった。   However, in the configuration in which the heater is arranged around the sample holder in order to heat the substrate mounted on the boat type sample holder, since the distance from the heater is not uniform, the heating uniformity is reduced and the heating time is also increased. There was a problem of becoming.

上記問題点に鑑み、ボートタイプのサンプルホルダに搭載された基板を均一に加熱し、且つ加熱時間を抑制できる加熱装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a heating apparatus that can uniformly heat a substrate mounted on a boat-type sample holder and suppress the heating time.

本発明の一態様によれば、搭載面をそれぞれ有する複数の基板プレートを並行に搭載面の面法線方向に配列した構成のサンプルホルダの搭載面に搭載された基板を加熱する加熱装置であって、サンプルホルダが格納されるチャンバーと、チャンバー内においてサンプルホルダの周囲及び基板プレート間に配置されたヒータとを備える加熱装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a heating apparatus that heats a substrate mounted on a mounting surface of a sample holder having a configuration in which a plurality of substrate plates each having a mounting surface are arranged in parallel in the surface normal direction of the mounting surface. Thus, a heating device is provided that includes a chamber in which the sample holder is stored, and a heater disposed in the chamber around the sample holder and between the substrate plates.

本発明によれば、ボートタイプのサンプルホルダに搭載された基板を均一に加熱し、且つ加熱時間を抑制できる加熱装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heating apparatus which can heat the board | substrate mounted in the boat type sample holder uniformly, and can suppress a heating time can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る加熱装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the heating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る加熱装置に格納されるサンプルホルダの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the sample holder stored in the heating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る加熱装置のヒータの配置例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of arrangement | positioning of the heater of the heating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る加熱装置のヒータの特性を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the characteristic of the heater of the heating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 比較例の加熱装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the heating apparatus of a comparative example. 本発明の第1の実施形態に係る加熱装置と比較例の加熱装置の加熱処理による基板温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the substrate temperature by the heat processing of the heating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the heating apparatus of a comparative example. 本発明の第2の実施形態に係る加熱装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the heating apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る加熱装置の他の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structure of the heating apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る加熱装置の加熱処理によるサンプルホルダ及び基板の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the sample holder by the heat processing of the heating apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and a board | substrate. 本発明の第2の実施形態に係る半導体製造装置をインライン式成膜装置の一部に使用した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which used the semiconductor manufacturing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention for a part of in-line type film-forming apparatus. 本発明の第2の実施形態に係る加熱装置により加熱処理された基板に形成された薄膜のキャリアライフタイムを示す表である。It is a table | surface which shows the carrier lifetime of the thin film formed in the board | substrate heat-processed by the heating apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic. Further, the embodiment described below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiment of the present invention has the following structure and arrangement of components. It is not something specific. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る加熱装置1は、図1に示すように、複数の基板プレート11を有するボートタイプのサンプルホルダ10に搭載された複数の基板100を加熱する加熱装置であって、サンプルホルダ10が格納されるチャンバー20と、チャンバー20内においてサンプルホルダ10の周囲及び基板プレート11間に配置されたヒータと30とを備える。
(First embodiment)
The heating apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is a heating apparatus that heats a plurality of substrates 100 mounted on a boat-type sample holder 10 having a plurality of substrate plates 11 as shown in FIG. A chamber 20 in which the sample holder 10 is stored, and a heater 30 disposed around the sample holder 10 and between the substrate plates 11 in the chamber 20.

サンプルホルダ10は、図2に示すように、搭載面110をそれぞれ有する複数の基板プレート11が搭載面110の面法線方向に並行に配列されたボートタイプである。基板プレート11のそれぞれの底部は底板12によって固定されている。搭載面110を複数有するボートタイプのサンプルホルダ10を使用することにより、加熱装置1の設置面積を小さくできる。そして、1回の成膜処理工程で処理できる基板100の枚数を増やすことができ、全体の処理時間を短縮することができる。なお、1つの搭載面110に搭載される基板の枚数は任意に設定できる。   As shown in FIG. 2, the sample holder 10 is a boat type in which a plurality of substrate plates 11 each having a mounting surface 110 are arranged in parallel to the surface normal direction of the mounting surface 110. Each bottom portion of the substrate plate 11 is fixed by a bottom plate 12. By using the boat type sample holder 10 having a plurality of mounting surfaces 110, the installation area of the heating device 1 can be reduced. In addition, the number of substrates 100 that can be processed in one film formation process can be increased, and the overall processing time can be shortened. Note that the number of substrates mounted on one mounting surface 110 can be arbitrarily set.

図3に、搭載面110の面法線方向から見た場合の、加熱装置1内の搭載面110上に配置されたヒータ30の形態例を示す。図3に示した例では、搭載面110上を底板12の主面と並行に延伸する管形状のヒータが配設されている。ヒータ30には、例えばランプヒータなどを採用可能である。図3では図面を分かりやすくするため、1つの搭載面110に配置されたヒータ30のみを図示した。図1は、図3のI−I方向に沿った断面図である。   FIG. 3 shows a form example of the heater 30 arranged on the mounting surface 110 in the heating apparatus 1 when viewed from the surface normal direction of the mounting surface 110. In the example shown in FIG. 3, a tubular heater that extends on the mounting surface 110 in parallel with the main surface of the bottom plate 12 is provided. For example, a lamp heater or the like can be used as the heater 30. In FIG. 3, only the heater 30 arranged on one mounting surface 110 is shown for easy understanding of the drawing. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the II direction of FIG.

なお、基板100を透過する波長を放射する赤外線ヒータをヒータ30に使用することが、基板温度のオーバーシュートを考慮する点で好ましい。赤外波長のエネルギー分布を持つ赤外線ヒータを採用した場合、カーボン板の加熱を効率的に行うことができる。一方、シリコン基板の吸収スペクトルは1000nm以下である。本発明者らは、赤外線ヒータからの直接加熱よりも、カーボン材のサンプルホルダ10からの輻射によって、基板温度がオーバーシュートすることなく基板100を加熱できることを確認した。   Note that it is preferable to use an infrared heater that emits a wavelength that passes through the substrate 100 as the heater 30 in view of the substrate temperature overshoot. When an infrared heater having an infrared wavelength energy distribution is employed, the carbon plate can be efficiently heated. On the other hand, the absorption spectrum of the silicon substrate is 1000 nm or less. The present inventors have confirmed that the substrate 100 can be heated without overshooting by the radiation from the sample holder 10 made of carbon material, rather than the direct heating from the infrared heater.

図4に、シリコン基板の吸収率Aと透過率B、及びランプヒータの放射強度Cの波長依存性を示す。図4に示したように、太陽電池などに使用されるシリコン基板は、波長1000nm以上では吸収率Aが低下し、透過率Bが増加する。したがって、図4に示すように放射強度Cの高い1300nm〜2000nm程度の放射波長を有する赤外線ヒータをヒータ30に採用することにより、基板100を透過してサンプルホルダ10を加熱することができる。これにより、基板100が過加熱状態になって特性が劣化することを防止できる。図4に示したように、波長1500nm付近で放射強度Cが最大になるため、好ましくは放射波長が1500nmの赤外線ヒータをヒータ30に使用する。   FIG. 4 shows the wavelength dependence of the absorption rate A and transmittance B of the silicon substrate and the radiation intensity C of the lamp heater. As shown in FIG. 4, in a silicon substrate used for a solar cell or the like, the absorptance A decreases and the transmittance B increases at a wavelength of 1000 nm or more. Therefore, as shown in FIG. 4, the sample holder 10 can be heated through the substrate 100 by adopting an infrared heater having a high radiation intensity C and a radiation wavelength of about 1300 nm to 2000 nm as the heater 30. Thereby, it can prevent that the board | substrate 100 becomes an overheating state and a characteristic deteriorates. As shown in FIG. 4, since the radiation intensity C becomes maximum near the wavelength of 1500 nm, an infrared heater having a radiation wavelength of 1500 nm is preferably used as the heater 30.

図1に示した加熱装置1によれば、基板100間にヒータ30を配置することにより、サンプルホルダ10に搭載された基板100が均一に加熱される。更に、サンプルホルダ10の周囲のみにヒータ30を配置する場合に比べて、基板100とヒータ30間の距離が短いために加熱時間を短縮できる。基板100とヒータ30間の距離は、例えば10mm程度に設定される。また、サンプルホルダ10の周囲にヒータ30を配置することにより、サンプルホルダ10からの放熱が抑制され、加熱効率を向上できる。   According to the heating apparatus 1 shown in FIG. 1, by arranging the heater 30 between the substrates 100, the substrate 100 mounted on the sample holder 10 is uniformly heated. Furthermore, since the distance between the substrate 100 and the heater 30 is short compared to the case where the heater 30 is arranged only around the sample holder 10, the heating time can be shortened. The distance between the substrate 100 and the heater 30 is set to about 10 mm, for example. Moreover, by disposing the heater 30 around the sample holder 10, heat dissipation from the sample holder 10 is suppressed, and heating efficiency can be improved.

以下に、サンプルホルダ10の周囲のみにヒータ30Aが配置された図5に示す比較例の加熱装置1Aによる加熱処理と、図1に示した加熱装置1による加熱処理との比較を示す。比較例1Aのヒータ30Aには電磁誘導の原理を利用した誘導加熱(IH)ヒータを使用した。なお、以下の比較は、加熱装置1及び加熱装置1Aを成膜処理の予備加熱用に使用する場合について行った。   A comparison between the heat treatment by the heating device 1A of the comparative example shown in FIG. 5 in which the heater 30A is arranged only around the sample holder 10 and the heat treatment by the heating device 1 shown in FIG. An induction heating (IH) heater using the principle of electromagnetic induction was used as the heater 30A of Comparative Example 1A. In addition, the following comparison was performed about the case where the heating apparatus 1 and the heating apparatus 1A are used for the preheating of a film-forming process.

加熱装置1と加熱装置1Aによる加熱処理の結果を図6に示す。図6の横軸は処理時間であり、縦軸は処理対象の基板100の基板温度である。なお、チャンバー20内を5Pa以下程度の真空状態にして、基板100の加熱処理を行った。図6において、加熱装置1の加熱処理による基板温度T1を実線で示し、加熱装置1Aの加熱処理による基板温度T2を破線で示した。   The result of the heat treatment by the heating device 1 and the heating device 1A is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 6 is the processing time, and the vertical axis is the substrate temperature of the substrate 100 to be processed. Note that the substrate 100 was heated in a vacuum state of about 5 Pa or less in the chamber 20. In FIG. 6, the substrate temperature T1 due to the heat treatment of the heating device 1 is indicated by a solid line, and the substrate temperature T2 due to the heat treatment of the heating device 1A is indicated by a broken line.

プラズマ化学気相成長(CVD)成膜装置などの処理装置の予備加熱装置として加熱装置1が使用される場合などでは、加熱装置1及び処理装置を用いた一連の工程に要する処理時間が予め「仕様」として設定されることが多い。例えば、基板温度を200℃から450℃まで上昇するのに要する時間の仕様が53秒に設定される。これに対して、図6に示すように、加熱装置1による加熱処理の場合に基板温度を200℃から450℃まで上昇させるのに要した時間tは41秒であり、仕様を十分に満足する。この間の加熱装置1による昇温レートは6.1℃/秒であり、5.0℃/秒以上という仕様を満たす。また、プラズマCVD成膜装置における成膜処理開始時t10における基板100の基板温度の面内分布は490℃〜505℃であり、温度差は15℃である。これは、仕様を5%以内とした場合の温度差22.5℃以下という条件を満足する。   When the heating apparatus 1 is used as a preheating apparatus for a processing apparatus such as a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) film forming apparatus, the processing time required for a series of processes using the heating apparatus 1 and the processing apparatus is preliminarily “ It is often set as “specification”. For example, the specification of the time required to raise the substrate temperature from 200 ° C. to 450 ° C. is set to 53 seconds. On the other hand, as shown in FIG. 6, the time t required to raise the substrate temperature from 200 ° C. to 450 ° C. in the case of the heat treatment by the heating apparatus 1 is 41 seconds, which sufficiently satisfies the specifications. . During this time, the heating rate by the heating device 1 is 6.1 ° C./second, which satisfies the specification of 5.0 ° C./second or more. Further, the in-plane distribution of the substrate temperature of the substrate 100 at the start of film formation process t10 in the plasma CVD film formation apparatus is 490 ° C. to 505 ° C., and the temperature difference is 15 ° C. This satisfies the condition that the temperature difference is 22.5 ° C. or less when the specification is within 5%.

これに対し、IHヒータを使用した比較例の加熱装置1Aによる加熱処理では、加熱時間の仕様の53秒では基板温度が250℃までしか上昇しなかった。また、基板温度が450℃のタイミングで成膜処理を開始する場合に、成膜処理開始時t20における基板温度の面内分布は310℃〜440℃であり、温度差は130℃と大きかった。   In contrast, in the heat treatment by the heating apparatus 1A of the comparative example using the IH heater, the substrate temperature increased only to 250 ° C. in 53 seconds of the heating time specification. Further, when the film formation process was started at the timing when the substrate temperature was 450 ° C., the in-plane distribution of the substrate temperature at the start of the film formation process t20 was 310 ° C. to 440 ° C., and the temperature difference was as large as 130 ° C.

上記のように、比較例の加熱装置1Aと比較して、図1に示した加熱装置1は加熱時間が短く、基板温度の面内分布が小さいことが確認された。更に、図6に示したように加熱装置1による加熱処理では基板温度のオーバーシュートが抑制されており、温度分布の向上と合わせて、リーク電流の小さい良質な薄膜が成膜されることが確認された。   As described above, it was confirmed that the heating apparatus 1 shown in FIG. 1 has a shorter heating time and a smaller in-plane distribution of the substrate temperature compared to the heating apparatus 1A of the comparative example. Furthermore, as shown in FIG. 6, it is confirmed that the substrate temperature overshoot is suppressed in the heat treatment by the heating apparatus 1, and a high-quality thin film with a small leakage current is formed together with the improvement of the temperature distribution. It was done.

以上に説明したように、本発明の第1の実施形態に係る加熱装置1によれば、基板100間にヒータ30を配置することにより、ボートタイプのサンプルホルダ10に搭載された基板100を均一に加熱し、且つ加熱時間を抑制できる。   As described above, according to the heating apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, the heaters 30 are arranged between the substrates 100 so that the substrate 100 mounted on the boat-type sample holder 10 is even. The heating time can be suppressed.

(第2の実施形態)
図1に示した加熱装置1については、チャンバー20内を真空状態にして基板100を加熱する方法を説明した。本発明の第2の実施形態に係る加熱装置1では、一定の圧力になるようにチャンバー20内に気体を導入した状態で、基板100を加熱する。チャンバー20内に導入する気体は、例えば窒素(N2)ガスや空気などである。また、チャンバー20内の圧力は10000Pa以上に設定される。チャンバー20内を大気圧にしてもよい。
(Second Embodiment)
With respect to the heating apparatus 1 shown in FIG. 1, the method of heating the substrate 100 by evacuating the chamber 20 has been described. In the heating apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention, the substrate 100 is heated in a state where a gas is introduced into the chamber 20 so as to have a constant pressure. The gas introduced into the chamber 20 is, for example, nitrogen (N 2 ) gas or air. Moreover, the pressure in the chamber 20 is set to 10,000 Pa or more. The inside of the chamber 20 may be at atmospheric pressure.

例えば、図7に示すように、第2の実施形態に係る加熱装置1は、ガス導入機構40及びガス排出機構50を備える。図7に示した矢印は、チャンバー20に導入され、その後に排気される気体の流れを示す。その他の構成については、図1に示す第1の実施形態と同様である。   For example, as shown in FIG. 7, the heating device 1 according to the second embodiment includes a gas introduction mechanism 40 and a gas discharge mechanism 50. The arrows shown in FIG. 7 indicate the flow of gas introduced into the chamber 20 and then exhausted. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

具体的には、基板100を搭載したサンプルホルダ10がチャンバー20内に搬入された後、ガス排出機構50によってチャンバー20の内部を真空状態にする。その後、ガス導入機構40によって、所定の圧力になるまで所定のガス、例えば窒素ガスがチャンバー20の内部に導入される。そして、チャンバー20内において、ヒータ30によって窒素雰囲気中で基板100が加熱される。基板100が所望の温度に達するまで一定時間加熱した後、基板100の加熱を終了する。その後、ガス排出機構によりチャンバー20内の窒素ガスが排気され、基板100の加熱工程は完了する。   Specifically, after the sample holder 10 on which the substrate 100 is mounted is loaded into the chamber 20, the inside of the chamber 20 is evacuated by the gas discharge mechanism 50. Thereafter, the gas introduction mechanism 40 introduces a predetermined gas, for example, nitrogen gas, into the chamber 20 until a predetermined pressure is reached. In the chamber 20, the substrate 100 is heated by the heater 30 in a nitrogen atmosphere. After heating the substrate 100 for a predetermined time until the substrate 100 reaches a desired temperature, the heating of the substrate 100 is finished. Thereafter, the nitrogen gas in the chamber 20 is exhausted by the gas exhaust mechanism, and the heating process of the substrate 100 is completed.

なお、チャンバー20内に空気を導入して大気圧にした状態で、基板100を加熱してもよい。この場合には、加熱装置1にガス導入機構40及びガス排出機構50を設置しなくてもよい。   Note that the substrate 100 may be heated in a state in which air is introduced into the chamber 20 to be at atmospheric pressure. In this case, the gas introduction mechanism 40 and the gas discharge mechanism 50 may not be installed in the heating device 1.

チャンバー20内に気体を充填することにより、真空中よりもヒータ30の放射する熱が基板100に効率よく伝導され、基板100の加熱時間を短縮することができる。また、ヒータ30を基板100の直近に配置しているため、チャンバー20内の気体の対流による熱移動により、真空状態で加熱するよりも早く、均一に基板100を加熱することができる。   By filling the chamber 20 with gas, the heat radiated from the heater 30 is more efficiently conducted to the substrate 100 than in a vacuum, and the heating time of the substrate 100 can be shortened. In addition, since the heater 30 is disposed in the immediate vicinity of the substrate 100, the substrate 100 can be uniformly heated faster than it is heated in a vacuum state due to heat transfer by convection of the gas in the chamber 20.

なお、サンプルホルダ10に搭載されたすべての基板100の温度均一性を向上するために、サンプルホルダ10の周囲を断熱材で覆うことが好ましい。図8に、チャンバー20の内壁に配置した断熱材60で、サンプルホルダ10の周囲を覆った例を示す。断熱材60には、例えば石膏材やカーボンフェルトなどを採用可能である。   In order to improve the temperature uniformity of all the substrates 100 mounted on the sample holder 10, it is preferable to cover the periphery of the sample holder 10 with a heat insulating material. FIG. 8 shows an example in which the periphery of the sample holder 10 is covered with a heat insulating material 60 arranged on the inner wall of the chamber 20. For the heat insulating material 60, for example, a gypsum material or carbon felt can be used.

図9に、加熱装置1によって加熱された、サンプルホルダ10の基板プレート11とその基板プレート11上に配置した基板100の温度の変化を示す。図9において、符号P1〜P3は基板プレート11の上部、中央部、下部における温度である。また、符号S1〜S4は基板100の裏面中央部、裏面下部、表面中央部、表面上部における温度である。なお、ヒータ30に対向する面を基板100の表面とした。ヒータ30には、基板100を透過する波長を放射する赤外線ヒータを使用した。また、チャンバー20内に空気を導入して、基板100を加熱した。   FIG. 9 shows changes in the temperature of the substrate plate 11 of the sample holder 10 and the substrate 100 disposed on the substrate plate 11 heated by the heating device 1. In FIG. 9, symbols P <b> 1 to P <b> 3 are temperatures at the upper part, the central part, and the lower part of the substrate plate 11. Reference numerals S <b> 1 to S <b> 4 are temperatures at the center of the back surface, the bottom of the back surface, the center of the front surface, and the top of the surface. The surface facing the heater 30 was the surface of the substrate 100. As the heater 30, an infrared heater that emits a wavelength that passes through the substrate 100 was used. Further, air was introduced into the chamber 20 to heat the substrate 100.

図9に示したように、加熱開始から10分経過した時点でも、基板プレート11の各位置と基板100の各位置の温度差は小さい。つまり、基板100は過加熱状態になっていない。また、基板100の各位置における温度差は約20℃以内に収まっている。したがって、加熱装置1による加熱処理時間が少なくとも10分を経過するまで、基板100の温度分布は均一であり、過加熱状態にならないことが確認された。   As shown in FIG. 9, the temperature difference between each position of the substrate plate 11 and each position of the substrate 100 is small even when 10 minutes have passed since the start of heating. That is, the substrate 100 is not overheated. Further, the temperature difference at each position of the substrate 100 is within about 20 ° C. Therefore, it has been confirmed that the temperature distribution of the substrate 100 is uniform and does not enter an overheated state until at least 10 minutes of the heat treatment time by the heating apparatus 1 elapses.

加熱装置1は、例えばインライン式成膜装置の予備加熱用の加熱装置としても使用可能である。例えば太陽電池反射防止膜の成膜処理などでは、処理対象の基板100の温度を予め決められた設定温度にした状態で、基板100に膜を形成する。このため、インライン式成膜装置で成膜処理する場合には、成膜装置の成膜用チャンバーに搬入される前に、基板100は予備加熱される。そして、設定温度に達した基板100が成膜用チャンバーに搬入され、成膜処理が行われる。   The heating device 1 can also be used as a heating device for preheating of, for example, an inline film forming apparatus. For example, in the film formation process of the solar cell antireflection film, the film is formed on the substrate 100 in a state where the temperature of the substrate 100 to be processed is set to a predetermined temperature. For this reason, in the case where a film formation process is performed using an in-line film formation apparatus, the substrate 100 is preheated before being carried into the film formation chamber of the film formation apparatus. Then, the substrate 100 that has reached the set temperature is carried into the film formation chamber and a film formation process is performed.

図10に、加熱装置1と成膜装置2の2室からなるインライン式成膜装置の例を示す。加熱装置1に格納されたサンプルホルダ10に搭載された基板100が、ヒータ30によって所定の温度まで予備加熱される。その後、搬送装置3によってサンプルホルダ10が成膜装置2に搬送されて、成膜装置2において基板100に薄膜が形成される。   FIG. 10 shows an example of an in-line film forming apparatus including two chambers, a heating apparatus 1 and a film forming apparatus 2. The substrate 100 mounted on the sample holder 10 stored in the heating apparatus 1 is preheated to a predetermined temperature by the heater 30. Thereafter, the sample holder 10 is transferred to the film forming apparatus 2 by the transfer apparatus 3, and a thin film is formed on the substrate 100 in the film forming apparatus 2.

複数のサンプルホルダ10を用いてインライン式成膜装置により成膜処理を行う場合、成膜装置2内で基板100の成膜処理を行っている間に、次に成膜処理する基板100を加熱装置1で予備加熱することができる。つまり、成膜処理の待ち時間の間に基板100を予備加熱することにより、インライン式成膜装置のスループットが向上する。   When a film forming process is performed by an inline film forming apparatus using a plurality of sample holders 10, the substrate 100 to be subjected to the next film forming process is heated while the film forming process is performed on the substrate 100 in the film forming apparatus 2. The apparatus 1 can be preheated. In other words, by preheating the substrate 100 during the waiting time of the film formation process, the throughput of the in-line film formation apparatus is improved.

また、加熱装置1によって例えば大気圧で基板100が既に加熱された状態で成膜装置2に格納される場合には、成膜装置2において成膜前に真空状態で基板100を加熱する際の加熱開始時の基板温度が高い。このため、昇温しにくい真空状態での加熱時間を短縮することができる。実験により、予備加熱することによって、成膜装置2内において50秒で150℃から250℃まで基板温度が上昇することが確認された。   In addition, when the substrate 100 is stored in the film forming apparatus 2 in a state where the substrate 100 has already been heated, for example, at atmospheric pressure by the heating apparatus 1, when the substrate 100 is heated in a vacuum state before film formation in the film forming apparatus 2. The substrate temperature at the start of heating is high. For this reason, it is possible to shorten the heating time in a vacuum state where it is difficult to raise the temperature. The experiment confirmed that the substrate temperature increased from 150 ° C. to 250 ° C. in 50 seconds in the film forming apparatus 2 by preheating.

図11に、加熱装置1を予備加熱装置に用いたインライン式成膜装置によって基板100上に成膜した膜に関して、キャリアライフタイムを測定した結果を示す。キャリアライフタイムは、予備加熱を行わなかった場合と大気圧で300℃の予備加熱を行った場合それぞれについて測定した。なお、図11の「アニール無し」は、成膜装置2内で基板100を加熱せず、成膜のみ行った場合であり、「アニール有り」は、成膜前に成膜装置2内で基板100を700℃に加熱した場合である。キャリアライフタイムは、レーザが照射されたサンプルに発生するキャリアの量を測定するμ−PCD法により測定した。   FIG. 11 shows the result of measuring the carrier lifetime for a film formed on the substrate 100 by an in-line film forming apparatus using the heating apparatus 1 as a preheating apparatus. The carrier lifetime was measured when no preheating was performed and when 300 ° C preheating was performed at atmospheric pressure. Note that “no annealing” in FIG. 11 is a case where only the film formation is performed without heating the substrate 100 in the film formation apparatus 2, and “with annealing” is a case where the substrate is formed in the film formation apparatus 2 before film formation. In this case, 100 is heated to 700 ° C. The carrier lifetime was measured by the μ-PCD method for measuring the amount of carriers generated in the sample irradiated with the laser.

図11に示すように、成膜装置2内でのアニールの有無に関わらず、少なくとも300℃までは、予備加熱によりキャリアライブタイムが向上することが確認された。なお、基板100が過加熱状態になるとキャリアライフタイムが短くなると考えられる。   As shown in FIG. 11, it was confirmed that the carrier live time was improved by the preliminary heating at least up to 300 ° C. regardless of the presence or absence of annealing in the film forming apparatus 2. Note that it is considered that the carrier lifetime is shortened when the substrate 100 is overheated.

加熱装置1と成膜装置2との間のサンプルホルダ10の移動は、例えば、加熱装置1のチャンバー20や成膜装置2の成膜用チャンバーを上昇させ、或いはサンプルホルダ10を降下させて、サンプルホルダ10をチャンバーから取り出した状態にして行う。或いは、加熱装置1と成膜装置2間に開閉式のゲートを設置し、このゲートを介してサンプルホルダ10を移動させてもよい。   The movement of the sample holder 10 between the heating apparatus 1 and the film forming apparatus 2 is performed by, for example, raising the chamber 20 of the heating apparatus 1 or the film forming chamber of the film forming apparatus 2 or lowering the sample holder 10. It carries out in the state which took out the sample holder 10 from the chamber. Alternatively, an openable / closable gate may be installed between the heating apparatus 1 and the film forming apparatus 2 and the sample holder 10 may be moved through the gate.

図10では加熱装置1と成膜装置2からなるインライン式成膜装置の例を示したが、成膜装置以外の、例えばエッチング装置やアッシング装置と加熱装置1を組み合わせてインライン式装置を構成してもよい。また、上記では2室からなるインライン式装置の例を示したが、3室以上で構成されるインライン式装置に加熱装置1を使用してもよい。   FIG. 10 shows an example of an in-line type film forming apparatus including the heating apparatus 1 and the film forming apparatus 2. However, an in-line type apparatus other than the film forming apparatus, for example, an etching apparatus or an ashing apparatus and the heating apparatus 1 is configured. May be. Moreover, although the example of the in-line type apparatus which consists of two chambers was shown above, you may use the heating apparatus 1 for the in-line type apparatus comprised from three or more rooms.

以上に説明したように、本発明の第2の実施形態に係る加熱装置1によれば、短時間で、且つ均一に基板100を加熱することができる。更に、インライン式処理装置の予備加熱装置として加熱装置1を使用することにより、予備加熱後の処理装置内での基板100の加熱時間を短縮することができる。他は、第1の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。   As described above, according to the heating apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention, the substrate 100 can be uniformly heated in a short time. Furthermore, the heating time of the substrate 100 in the processing apparatus after the preheating can be shortened by using the heating apparatus 1 as the preheating apparatus of the inline processing apparatus. Others are substantially the same as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.

上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. That is, it goes without saying that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

1…加熱装置
2…成膜装置
3…搬送装置
10…サンプルホルダ
11…基板プレート
12…底板
20…チャンバー
30…ヒータ
40…ガス導入機構
50…ガス排出機構
60…断熱材
100…基板
110…搭載面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heating apparatus 2 ... Film-forming apparatus 3 ... Conveyance apparatus 10 ... Sample holder 11 ... Substrate plate 12 ... Bottom plate 20 ... Chamber 30 ... Heater 40 ... Gas introduction mechanism 50 ... Gas discharge mechanism 60 ... Heat insulation material 100 ... Substrate 110 ... Installation surface

Claims (6)

搭載面をそれぞれ有する複数の基板プレートを並行に前記搭載面の面法線方向に配列した構成のサンプルホルダの前記搭載面に搭載された基板を加熱する加熱装置であって、
前記サンプルホルダが格納されるチャンバーと、
前記チャンバー内において前記サンプルホルダの周囲及び前記基板プレート間に配置されたヒータと
を備えることを特徴とする加熱装置。
A heating device for heating a substrate mounted on the mounting surface of a sample holder having a configuration in which a plurality of substrate plates each having a mounting surface are arranged in parallel in a surface normal direction of the mounting surface,
A chamber in which the sample holder is stored;
A heating device comprising: a heater disposed around the sample holder and between the substrate plates in the chamber.
前記ヒータが前記基板を透過する波長を放射する赤外線ヒータであり、前記ヒータによって加熱された前記サンプルホルダを伝導した熱により前記基板が加熱されることを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 1, wherein the heater is an infrared heater that emits a wavelength that passes through the substrate, and the substrate is heated by heat conducted through the sample holder heated by the heater. . 前記チャンバー内が10000Pa以上の圧力に設定されて前記基板が加熱されることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 1 or 2, wherein the inside of the chamber is set to a pressure of 10,000 Pa or more and the substrate is heated. 前記チャンバー内に空気が導入され、大気圧に設定されることを特徴とする請求項3に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 3, wherein air is introduced into the chamber and set to atmospheric pressure. 前記チャンバーに窒素ガスを導入するガス導入機構と、
前記チャンバーから前記窒素ガスを排出することにより、前記チャンバー内の圧力を設定するガス排出機構と
を更に備え、窒素雰囲気中で前記基板を加熱することを特徴とする請求項3に記載の加熱装置。
A gas introduction mechanism for introducing nitrogen gas into the chamber;
The heating apparatus according to claim 3, further comprising: a gas discharge mechanism that sets a pressure in the chamber by discharging the nitrogen gas from the chamber, and heating the substrate in a nitrogen atmosphere. .
前記チャンバーの内壁が断熱材で覆われていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 1, wherein an inner wall of the chamber is covered with a heat insulating material.
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