JP2766774B2 - 大面積ガラス基板の冷却および加熱方法とそのための装置 - Google Patents

大面積ガラス基板の冷却および加熱方法とそのための装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大きなガラス基板を加
熱および冷却する方法とこのプロセスを行うために適合
した装置に関する。特に、本発明は膜プロセス中の大き
なガラス基板を加熱および冷却するための方法およびこ
のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタは、これまでに、モニ
ター、フラットパネルディスプレイや太陽電池等に使用
するために大きなガラス基板または板上に作られてき
た。このトランジスタは真空チャンバ内において、非晶
質シリコン、両ドープ性や真性のもの、二酸化珪素、シ
リコンナイトライド等を含む様々な膜を順次堆積するこ
とにより製造される。トランジスタのための薄膜は、例
えば化学的気相成長法（以下、ＣＶＤ法）により堆積す
ることができる。
【０００３】ＣＶＤ法は、３５０℃〜４００℃程度の温
度に基板を保持することが必要である比較的高温のプロ
セスである。ＣＶＤ膜プロセスはシリコンウェハ内の集
積回チャネルの製造に広く用いられている。シリコンは
伝導材料であり、ウェハを破壊したり反らせたりせずに
非常に速く加熱および冷却させられることができる。し
かしながら、ガラスは非常に砕けやすい絶縁材料であ
り、非常に高速に冷却または加熱した場合にはこれは反
ったり亀裂が生じたりしがちである。したがって、熱的
ストレスやこれによるダメージを回避するために大面積
のガラス基板の加熱または冷却の速度（割合）の調整に
は多大な注意を要する。
【０００４】現在、ガラス基板上に薄膜を堆積するため
に使用される装置は、通常、プロセスのためにいくつか
のガラス基板を単一の大きな金属の搬送板（ｃａｒｒｉ
ｅｒｐｌａｔｅ）上に設置している。真空プロセスチャ
ンバは大きく、搬送板およびガラス基板の熱容量（ｔｈ
ｅｒｍａｌ ｍａｓｓ）により、プロセス温度の加熱は
長時間を要する（２０分間以上）。
【０００５】現在半導体産業のための薄膜装置は徐々に
単一の基板プロセスないし枚葉式処理に移行している。
というのは、個々のプロセスチャンバは非常に小さく作
製することができ、プロセスがうまく制御でき、そして
搬送板の必要性は除去されうるからである。さらに、近
年の半導体装置は徐々に真空チャンバからウェハを取り
出すことなくウェハに１以上のプロセス工程を施すこと
ができるシステムに移行しており、この結果、簡単に不
良品としてはねられるデバイスの原因となる微粒子を減
少させる。このようなシステムは、例えばＭａｙｄａｎ
らの米国特許４，９５１，６０１号で述べられているア
プライド マテリアル ５０００シリーズのプロセスチ
ャンバのような、様々なプロセスチャンバに結びつけら
れた中心ロボットチャンバ（ｃｅｎｔｒａｌ ｒｏｂｏ
ｔｉｃ ｃｈａｍｂｅｒ）を含んでいる。
【０００６】大きなガラス基板は同様の方法で処理（ｐ
ｒｏｃｅｓｓ）されることが望ましく、単一枚葉式の基
板膜プロセスチャンバを用いて単一の真空システムにお
いてトランジスタ形成するための多層薄膜を堆積する。
この利点は、小型のプロセスチャンバが利用可能であ
り、真空システムは清浄なシステムとなり、微粒子の汚
染を除去または大幅に減少させ、このプロセスがより制
御可能となり、均一となることである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
基板の温度の加熱および冷却に要する時間の長さのた
め、例えば、大面積のガラス基板を約４００℃まで加熱
したり、プロセス後に再び室温まで冷却するには、基板
の損傷と歪みを回避するために双方に約５分間が必要で
あるため、いくつかのガラス基板はシステムのスループ
ットを改善するために同一の時間で加熱または冷却され
なければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、真空の環境
下で放射の原理を用いて基板を加熱および冷却すること
で、基板の歪みや破壊を回避する均一な手法を用いる斬
新な加熱および／または冷却カセットにおいて、ガラス
基板上の薄膜の堆積のためのガラス基板をプロセス温度
まで加熱することが可能であり、また、プロセスが完了
した後に冷却することができることを見出だした。この
ガラス基板は、本発明に係る一括型（ｂａｔｃｈ−ｔｙ
ｐｅ）の加熱および冷却カセットで加熱および冷却され
る。第１の発明は、複数の基板を収容可能な基板収容装
置であって、（ａ）加熱又は冷却される側壁部と、
（ｂ）前記側壁部を加熱又は冷却する手段と、（ｃ）前
記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的に接続された
複数の熱伝導棚と、（ｄ）前記基板と前記熱伝導棚との
間に間隙を与え、前記基板を支持する不伝導（ｄｉｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ）の支持部とを備える。第２の発明は、第
１の発明において、前記加熱又は冷却手段が、前記側壁
部内に組込まれている。第３の発明は、第１の発明にお
いて、前記加熱手段が、抵抗加熱コイルを備える。第４
の発明は、第１又は第２の発明において、前記冷却手段
が、冷却媒体が流れる冷却チャネルである。第５の発明
は、第１の発明に記載の基板収容装置を有する基板処理
装置であって、前記基板収容装置内の前記基板に接近可
能なロボットと、接近する前記ロボットに与えられる前
記熱伝導棚が異なるように、前記基板収容装置を上下移
動させる昇降装置とを備える。第６の発明は、第１の発
明に記載の基板収容装置を有する基板処理装置であっ
て、前記基板を冷却するための別の基板収容装置を備え
る。第７の発明は、ロードロックチャンバ内に配置さ
れ、複数の基板を収容可能なカセットであって、（ａ）
冷却される側壁部と、（ｂ）前記側壁部を冷却する手段
と、（ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的
に接続され、その間に前記基板が配置される複数の熱伝
導棚とを備える。第８の発明は、第７の発明において、
前記冷却手段が、冷却媒体が循環するチャネル手段であ
る。第９の発明は、複数のガラス基板を収容可能なカセ
ットが内部に配置されるチャンバであって、前記カセッ
トは、（ａ）加熱される側壁部と、（ｂ）前記側壁部を
加熱する手段と、（ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記
側壁部に熱的に接続された複数の熱伝導棚と、（ｄ）前
記ガラス基板と前記熱伝導棚との間に間隙を与え、前記
ガラス基板を支持する支持部とを備える。第１０の発明
は、第９の発明において、前記加熱手段が、抵抗加熱コ
イルを備える。第１１の発明は、第９の発明において、
前記チャンバが、前記熱伝導棚の１つの幅で連続的に前
記カセットを上下移動させる昇降装置に取付けられてい
る。第１２の発明は、第９の発明において、前記チャン
バが、前記チャンバを排気する排気手段に接続されてい
る。第１３の発明は、ガラス基板を加熱又は冷却する方
法であって、（ａ）前記ガラス基板を熱伝導棚間に配置
し、不伝導（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）の材料からなる支
持部で前記ガラス基板を支持する工程と、（ｂ）前記熱
伝導棚を間接的に加熱又は冷却し、前記ガラス基板を加
熱又は冷却する工程とを備える。第１４の発明は、ガラ
ス基板上に薄膜を堆積する薄膜堆積方法であって、
（ａ）真空チャンバ内に配置された熱伝導棚間に前記ガ
ラス基板を配置し、支持部で前記ガラス基板を支持し、
前記熱伝導棚を加熱することによって前記ガラス基板を
加熱する工程と、（ｂ）前記ガラス基板を１つずつ膜プ
ロセスチャンバに移動させる工程と、（ｃ）前記膜プロ
セスチャンバ内で前記ガラス基板上に薄膜を堆積する工
程と、（ｄ）前記ガラス基板を冷却チャンバに移動させ
る工程と、（ｅ）前記基板を前記冷却チャンバ内で冷却
する工程とを備える。第１５の発明は、第１４の発明に
おいて、前記工程（ｅ）の後、前記冷却チャンバ内の圧
力を大気圧にする工程を備える。第１６の発明は、第１
４の発明において、前記工程（ｃ）は、化学的気相成長
法によって行われる。第１７の発明は、ガラス基板上の
膜処理を行う方法であって、（ａ）ロードロックチャン
バ内に複数のガラス基板を装填し、前記チャンバを排気
する工程と、（ｂ）複数の基板を上昇した温度まで加熱
するチャンバに、接続用真空搬送チャンバを介して、１
以上のガラス基板を搬送する工程と、（ｃ）前記工程
（ｂ）の加熱された基板の１つを他の基板が加熱されて
いる間に前記搬送チャンバを介して単一基板プロセスチ
ャンバに搬送する工程と、（ｄ）工程（ｃ）の処理され
た基板を冷却チャンバに搬送して冷却する工程とを備え
る。第１８の発明は、ガラス基板上の膜処理を行う方法
であって、（ａ）ロードロック／冷却チャンバ内に複数
のガラス基板を装填し、前記チャンバを排気する工程
と、（ｂ）搬送された基板のそれぞれを個別に支持する
ための複数の棚を有し上昇した温度まで複数基板を加熱
するチャンバに、接続用真空搬送チャンバを介して、前
記ガラス基板を搬送する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）
の加熱された基板の１つを前記搬送チャンバを介して単
一プロセスチャンバに搬送する工程と、（ｄ）工程
（ｃ）の処理された基板を工程（ａ）のロードロック／
冷却チャンバに搬送して冷却する工程とを備える。第１
９の発明は、第１８の発明において、前記プロセスチャ
ンバは単一基板処理チャンバである。第２０の発明は、
排気可能な第１チャンバと、前記第１チャンバに接続さ
れ複数の基板を収容して加熱するための複数の棚を有す
る排気可能な加熱チャンバと、前記第１チャンバに接続
された排気可能なプロセスチャンバと、を有するマルチ
チャンバ真空システムを用いた基板処理方法であって、
（ａ）基板を前記第１チャンバから前記加熱チャンバ内
へ移動させ、前記加熱チャンバ内の隣接する棚間に前記
基板を配置する工程と、（ｂ）前記加熱チャンバ内で前
記基板を加熱する工程と、（ｃ）前記基板を前記加熱チ
ャンバから前記プロセスチャンバ内へ移動させる工程
と、（ｄ）前記基板を前記プロセスチャンバ内で処理す
る工程と、（ｅ）前記プロセスチャンバから前記基板を
取り出す工程とを備え、前記工程（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）において、前記加熱チャンバ内には前記基板とは
異なる１以上の基板が含まれており、他の基板は工程
（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の間に加熱されている。第２
１の発明は、排気可能な第１チャンバと、前記第１チャ
ンバに接続され複数の基板を収容して加熱する排気可能
な加熱チャンバと、前記第１チャンバに接続された排気
可能なプロセスチャンバと、を有するマルチチャンバ真
空システムを用いた基板処理方法であって、（ａ）複数
の基板を前記第１チャンバから前記加熱チャンバ内へ移
動させる工程と、（ｂ）前記加熱チャンバで前記基板を
加熱する工程と、（ｃ） 前記加熱チャンバ内に残って
いる基板を加熱しながら１つの基板を前記加熱チャンバ
から取り除いてそれを前記プロセスチャンバ内へ移動さ
せる工程と、（ｄ）前記取り除かれた基板を前記プロセ
スチャンバ内で処理する工程と、（ｅ）前記プロセスチ
ャンバから前記基板を取り出す工程とを備える。第２２
の発明は、真空処理システムであって、（ａ）排気可能
な搬送チャンバと、（ｂ）前記搬送チャンバに直接に接
続され、複数の基板を収容して上昇した温度まで加熱す
る加熱チャンバと、（ｃ）前記搬送チャンバに直接に接
続された少なくとも１つの排気可能なプロセスチャンバ
と、（ｄ）前記真空処理システム内外に前記基板を搬送
するため、前記搬送チャンバに直接に接続された少なく
とも１つのロードロックチャンバと、（ｅ）前記搬送チ
ャンバ内に配置され、前記ロードロックチャンバ、前記
加熱チャンバ及び前記プロセスチャンバに前記基板を移
動させるロボットとを備える。第２３の発明は、第２２
の発明において、前記加熱チャンバが、複数の基板を収
容して上昇した温度まで加熱するための複数の棚を含
む。
【０００９】本発明に係る加熱および冷却は、１群の複
合（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）ガラス基板が熱伝導体の棚に綴
じ込まれる（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）特別に設計され
たカセットにおいて行われる。この棚は、基板の両側部
上の放射および気体の伝導によってガラス基板に熱を
（加熱部／時）に伝導して（冷却部／時）から伝導し、
それゆえ、基板の亀裂や歪みを回避する均一な加熱およ
び冷却を提供する。加熱および冷却の速度（割合）は、
棚の温度、棚の材料の放射率および真空度によって左右
される。ガラス基板は、ガラス基板とガラスの両面上の
棚との間隙を与える棚上の設置台（ｍｏｕｎｔｓ）に支
持される。カセットは、ガラス基板の真空での取扱いお
よび処理を行うスシステムの一部分である加熱／冷却真
空チャンバ内に配置されている。
【００１０】上記発明に利用する高温での薄膜の適用に
適当なシステムは、ＮｏｒｍａｎＴｕｒｎｅｒらの関連
出願、米国特許出願第０８／０１０６８４号、「スルー
プットを改善した真空プロセス装置（ＶＡＣＵＵＭ Ｐ
ＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＨＡＶＩＮ
Ｇ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＴＨＲＯＵＧＨＰＵＴ）」にそ
の詳細が記載されている。
【００１１】
【実施例】本発明に係る加熱／冷却カセットは、それぞ
れが断面図および斜視図である図１および図２を参照し
てさらに説明される。
【００１２】加熱／冷却カセット１０は、側壁部１２お
よび１４と底壁部１６とを備えている。蓋部１８は、カ
セット１０の頂部に固定さている。包囲チャンバ９に設
けられている付加的な側壁部１３および１５（図２に示
されている）は、側壁部１２および１４に対して垂直に
配置されている。側壁部１３（システム４０に隣接して
いる）は、ガラス板をこれを通してカセット１０の内お
よび外へ搬送できるスリットバルブ１１を装備している
（ｉｓ ｆｉｔｔｔｅｄ）。
【００１３】側壁部１２および１４は、電気抵抗加熱コ
イル２０および冷却ガスまたは液体が循環できる冷却チ
ャネル２２を装備している。例えば、ヘリウムのような
冷却ガスや水のような液体は、適当なポンプ（図示せ
ず）によってチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）２２内を可制
御に循環させられる。
【００１４】底壁部１６は、冷却媒体の循環のためのイ
ンレットおよびアウトレットパイプ２４および２６、電
源（図示せず）に接続された加熱コイル２０のための電
線を包含するためチャネル２７をそれぞれ装備してい
る。同じチャネル２４、２６は、加熱コイル２０を囲む
ために、そしてチャネル２２内を冷却ガスや液体を循環
させたりするために用いることも可能である。
【００１５】側壁部１２および１４の内側は、複数の熱
伝導棚２８を装備している。棚２８は、棚２８の温度の
高速かつ均一な制御を確実にするために壁１２および１
４に良好に接触していなくてはならず、壁１２および１
４が加熱されるか冷却されるかに依存している。棚２８
は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼被覆銅などを含ん
だ金属などの良熱伝導体で作られる。
【００１６】棚２８上に位置しているまたはそこへ固定
されている複数の支持部３０は、高温ガラスまたは石英
などの（熱）伝導しない材料で適切に作られる。支持部
３０は、棚２８と基板３２との間に間隙を有するように
プロセスされるガラス基板３２を支持するように機能す
る。この間隙は、確実に、棚のガラスへの直接接触がガ
ラスを歪ませたり亀裂を生じさせたりすることを回避す
る。このガラスは、基板３２と棚２８との直接接触によ
ってではなく、むしろ放射およびガスの伝導により間接
的に加熱および冷却される。さらに、ガラス基板３２と
棚２８との間に間隙を導入することにより、ガラス基板
３２の両側面からの加熱および冷却を提供して、より高
速かつ均一な基板の加熱および冷却をすることができ
る。
【００１７】伝導棚２８の温度は、側壁部１２および１
４にある加熱コイルまたはチャネル２０，２２内の冷却
媒体により調節され、壁には伝導棚２８が接触または取
り付けられている。伝導棚２８は、加熱および冷却の配
置で壁１２および１４に接触していなければならない。
ガラス基板の加熱および冷却の速度（ｒａｔｅ）は棚材
料の放射率、ガラス自体の放射率およびチャンバの真空
度によって決定され、十分に低速にできるので、ガラス
の亀裂を回避することができる。Ｓｔｅｐｈａｎ−Ｂｏ
ｌｔｚｍａｎｎ方程式で記述された熱輸送は、以下の方
程式（１）で与えられる。
【００１８】 （１） Ｅｒ＝｛（σε1 ε2 ）／（ε1 ＋ε2 −ε1 ε2 ）｝・（Ｔ1 4 −Ｔ2 4 ） ここで、 Ｅｒは、Ｗａｔｔ／ｃｍ2 でのエネルギー輸送量、 Ｔ1 は、Ｋ°での棚の温度、 Ｔ2 は、Ｋ°でのガラスの温度、 ε1 は、棚の放射率、 ε2 は、ガラスの放射率、 σは、Ｓｔｅｐｈａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ定数、 であり、ガスの伝導による熱輸送は、ガス圧に比例して
以下の方程式（２）で与えられる。 （２） Ｅｃ＝［｛Λ（Ｔ1 −Ｔ2 ）β｝／（ｄ＋２βｃ）］・Ｐ ここで、 Ｅｃは、Ｗａｔｔ／ｃｍ2 での熱エネルギー、 Λは、Ｋ°での平均伝導度、 ｄは、ｃｍでの板間の間隔、 βは、ガス容量定数、 ｃは、ｍｉｃｒｏｎｓ（μｍ）でのガス平均自由工程、 Ｔ1 およびＴ2 は、上記方程式（１）で与えられる意味
を有する。一括処理される基板の数は、経済的プロセス
を提供するように調整されなければならない。
【００１９】一括型の工程においてガラス基板３２を加
熱および冷却することによって、個々の基板の加熱およ
び冷却のために更なる時間が得られるので、ガラスの歪
みや亀裂を防止することができる。
【００２０】この加熱／冷却チャンバが用いられるシス
テム４０の働きを図３に示す。中心ロボットチャンバ５
０は、ガラス基板３２を加熱／冷却カセット１０からチ
ャンバ５０に隣接した側壁部１３における適当な開口ま
たはスリットバルブ１１を通して搬送するロボット（図
示せず）を含んでいる。ガラス基板がＣＶＤプロセス温
度に達した時には、このロボットは、薄膜をそのウェハ
に堆積するために単一の基板３２をプロセスチャンバ５
２，５４，５６または５８中の一つに搬送する。ロボッ
トは、ガラス基板３２をプロセスチャンバ５２，５４，
５６および５８から他へ矢印５１によって示される所定
の順序で搬送する。プロセスが完了したのち、ロボット
は周囲の温度に冷却するために基板３２をカセット１０
に搬送しなおす。従って、１群のガラス基板３２は本発
明のカセットにおいてプロセス温度まで加熱され、１度
に１つずつ種々の薄膜がＣＶＤプロセスチャンバ内でこ
れらの上に堆積され、そして１群の基板は周囲の温度に
再び冷却される。包囲チャンバ９の側壁部１５における
スリットバルブ５９は、システム４０内へのガラス基板
３２の装填および脱着を許容する。
【００２１】上記ではプロセスチャンバはＣＶＤとした
が、真空システム４０に、例えば物理的気相堆積チャン
バ、エッチチャンバ、前清浄チャンバなど他のプロセス
チャンバが付加されても、また、代わりに使用されるこ
とも可能である。
【００２２】そして、本発明の好適実施例によれば、シ
ステム４０に分離または複合した加熱および冷却チャン
バ４２および４４が提供されることとしてもよい。図４
は加熱チャンバ４２および加熱カセット４３の断面図で
あり、図５は加熱チャンバ４２の斜視図である。加熱チ
ャンバ４２は、側壁部１２および１４において抵抗加熱
コイルのみを含んだ加熱カセット４３を含んでおり、側
壁部１３における単一スリットバルブ１１はロボットチ
ャンバ５０に接続されている。
【００２３】図６および図７は、それぞれ冷却／ロード
ロックチャンバ１４および冷却カセット４５の断面図お
よび斜視図である。冷却カセット４５は、側壁部１２お
よび１４において循環する冷却媒体のためのチャネルの
みを含んでいる。しかしながら、冷却カセット４５はロ
ードロックチャンバーとしても機能し、従って側壁部１
３および１５のそれぞれは、その中にスリットバルブ１
１，５９を有している。１群の基板は側壁部１５内のス
リットバルブ５９（図７）を通して冷却チャンバ４４内
に搬送される。すべての棚が満たされてた場合、スリッ
トバルブ５９が閉められ、チャンバ４４が従来の真空ポ
ンプ（図示せず）によって真空にさせられる。所望の圧
力に到達したときには、ロボットチャンバ５０に隣接し
た側壁部１３内のスリットバルブ１１は基板３２を１度
に１つずつ加熱チャンバ４２に搬送するロボットを受け
入れられるように開く。真空システム４０の最大効率の
ために、２つの冷却／ロードロックチャンバー４４が提
供されているので、１群のガラス基板３２が処理されて
いる時に２番目の群のガラス基板３２がシステム４０内
に大気圧において装填されチャンバ４４Ａにおいて真空
にされる。
【００２４】図８は、大面積ガラス基板プロセスのため
の真空システムに係る好適実施例の平面図であり、同一
部分の部分番号は図１〜７で記載したものと同一であ
る。
【００２５】図２、５および７を再度参照すると、本発
明の加熱および冷却カセットは、昇降装置（ｅｌｅｖａ
ｔｏｒ）６０上に設置されている。この昇降装置はカセ
ット４３および４５を上げたり下げたりするので、ガラ
ス基板３２のそれぞれの搬送後に異なる伝導棚２８がロ
ボットに与えらる。これらの昇降装置の機構は従前のも
のであり、ここでその詳細について説明する必要はな
い。昇降装置の機構自体はシステム４０の外にすること
ができ、システム４０の低壁を通し、シールを介して接
続されている。したがって、カセット４３，４５は矢印
６２の方向に移動し、搬送中においてガラス基板３２は
矢印６４の方向へ移動する。
【００２６】ガラス基板は第１に真空にされるロードロ
ック／冷却カセットに装填される。一度に加熱または冷
却されるガラス基板の数に制限はないが、この数は加熱
／冷却カセットの便利な大きさやガラス基板の加熱、搬
送およびプロセスに要する相対的時間量に依存して選択
される。そして、ガラス基板は１つずつプロセス温度
（例えば、約３５０〜４００℃）に放射加熱される本発
明の加熱カセットに搬送される。ロードロックチャンバ
ーが空になった後、再度装填されて真空引きされる場合
には、バルブが閉められて大気に通気させられる。
【００２７】そして、ガラス基板は１度に１つずつ、１
またはこれ以上の薄膜をその上に堆積するための１また
はこれ以上の膜プロセスチャンバに搬送される。全ての
堆積が完了した後、ガラス基板は冷却カセットに搬送し
戻され、新しいガラス基板が加熱カセット内に再設置さ
れる。最後のガラス基板が冷却チャンバカセットにおい
て交換された後、真空側のスリットバルブは閉まってロ
ードロック／冷却チャンバは大気に通気させられる。こ
の間にガラス基板は室温まで冷却させられる。
【００２８】改良されて好適なプロセスにおいては、１
群の大面積ガラス基板は、冷却／ロードロックチャンバ
におけるカセット内に搬送され、ここで板は真空にさ
れ、ＣＶＤまたは他のプロセス温度にされる加熱チャン
バおよび加熱カセット搬送され、１つずつ１またはこれ
以上の基板プロセスチャンバに搬送され、ロードロック
チャンバ内の冷却カセットに搬送しなおされ、ここで周
囲の温度に冷却されて大気圧に通気させられる。この
後、基板は真空システムの外へ搬送される。
【００２９】このように、本発明の真空加熱および／ま
たは冷却カセットはガラス基板を両側からゆっくりと放
射により加熱および冷却することができ、板への損傷を
回避することができる。すなわち、複数の基板を一度に
加熱および冷却させることができ、１度に１つずつの膜
プロセスの利点を維持しつつプロセスの経済性を大幅に
改善する。
【００３０】本発明は特定実施例で記述されたが、本発
明は上記に限られるものでなく、種々の変形が考えら
る。例えば、ここで述べたようなカセット、棚、ガラス
基板支持部などには他の種々の材料が代替可能であり、
カセット棚は上記のように間接的でなくても棚自体内の
適当なチャネル手段によって直接的に加熱および冷却す
ることができる。本発明のカセットは、１またはこれ以
上の一括型ＣＶＤまたは他のプロセスチャンバに接続す
ることができ、また、１つ以上一括型の加熱および／ま
たは冷却チャンバは１またはこれ以上のプロセスチャン
バに接続することができる。また、本発明の加熱および
／または冷却チャンバは、お互いにまたは他のプロセス
チャンバ（例えば、前清浄、エッチまたは物理的気相堆
積チャンバ）に接続することもできる。以上、説明した
ように、第１の発明は、複数の基板を収容可能な基板収
容装置であって、（ａ）加熱又は冷却される側壁部と、
（ｂ）前記側壁部を加熱又は冷却する手段と、（ｃ）前
記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的に接続された
複数の熱伝導棚と、（ｄ）前記基板と前記熱伝導棚との
間に間隙を与え、前記基板を支持する不伝導（ｄｉｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ）の支持部とを備える。第２の発明は、第
１の発明において、前記加熱又は冷却手段が、前記側壁
部内に組込まれている。第３の発明は、第１の発明にお
いて、前記加熱手段が、抵抗加熱コイルを備える。第４
の発明は、第１又は第２の発明において、前記冷却手段
が、冷却媒体が流れる冷却チャネルである。第５の発明
は、第１の発明に記載の基板収容装置を有する基板処理
装置であって、前記基板収容装置内の前記基板に接近可
能なロボットと、接近する前記ロボットに与えられる前
記熱伝導棚が異なるように、前記基板収容装置を上下移
動させる昇降装置とを備える。第６の発明は、第１の発
明に記載の基板収容装置を有する基板処理装置であっ
て、前記基板を冷却するための別の基板収容装置を備え
る。第７の発明は、ロードロックチャンバ内に配置さ
れ、複数の基板を収容可能なカセットであって、（ａ）
冷却される側壁部と、（ｂ）前記側壁部を冷却する手段
と、（ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的
に接続され、その間に前記基板が配置される複数の熱伝
導棚とを備える。第８の発明は、第７の発明において、
前記冷却手段が、冷却媒体が循環するチャネル手段であ
る。第９の発明は、複数のガラス基板を収容可能なカセ
ットが内部に配置されるチャンバであって、前記カセッ
トは、（ａ）加熱される側壁部と、（ｂ）前記側壁部を
加熱する手段と、（ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記
側壁部に熱的に接続された複数の熱伝導棚と、（ｄ）前
記ガラス基板と前記熱伝導棚との間に間隙を与え、前記
ガラス基板を支持する支持部とを備える。第１０の発明
は、第９の発明において、前記加熱手段が、抵抗加熱コ
イルを備える。第１１の発明は、第９の発明において、
前記チャンバが、前記熱伝導棚の１つの幅で連続的に前
記カセットを上下移動させる昇降装置に取付けられてい
る。第１２の発明は、第９の発明において、前記チャン
バが、前記チャンバを排気する排気手段に接続されてい
る。第１３の発明は、ガラス基板を加熱又は冷却する方
法であって、（ａ）前記ガラス基板を熱伝導棚間に配置
し、不伝導（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）の材料からなる支
持部で前記ガラス基板を支持する工程と、（ｂ）前記熱
伝導棚を間接的に加熱又は冷却し、前記ガラス基板を加
熱又は冷却する工程とを備える。第１４の発明は、ガラ
ス基板上に薄膜を堆積する薄膜堆積方法であって、
（ａ）真空チャンバ内に配置された熱伝導棚間に前記ガ
ラス基板を配置し、支持部で前記ガラス基板を支持し、
前記熱伝導棚を加熱することによって前記ガラス基板を
加熱する工程と、（ｂ）前記ガラス基板を１つずつ膜プ
ロセスチャンバに移動させる工程と、（ｃ）前記膜プロ
セスチャンバ内で前記ガラス基板上に薄膜を堆積する工
程と、（ｄ）前記ガラス基板を冷却チャンバに移動させ
る工程と、（ｅ）前記基板を前記冷却チャンバ内で冷却
する工程とを備える。第１５の発明は、第１４の発明に
おいて、前記工程（ｅ）の後、前記冷却チャンバ内の圧
力を大気圧にする工程を備える。第１６の発明は、第１
４の発明において、前記工程（ｃ）は、化学的気相成長
法によって行われる。第１７の発明は、ガラス基板上の
膜処理を行う方法であって、（ａ）ロードロックチャン
バ内に複数のガラス基板を装填し、前記チャンバを排気
する工程と、（ｂ）複数の基板を上昇した温度まで加熱
するチャンバに、接続用真空搬送チャンバを介して、１
以上のガラス基板を搬送する工程と、（ｃ）前記工程
（ｂ）の加熱された基板の１つを他の基板が加熱されて
いる間に前記搬送チャンバを介して単一基板プロセスチ
ャンバに搬送する工程と、（ｄ）工程（ｃ）の処理され
た基板を冷却チャンバに搬送して冷却する工程とを備え
る。第１８の発明は、ガラス基板上の膜処理を行う方法
であって、（ａ）ロードロック／冷却チャンバ内に複数
のガラス基板を装填し、前記チャンバを排気する工程
と、（ｂ）搬送された基板のそれぞれを個別に支持する
ための複数の棚を有し上昇した温度まで複数基板を加熱
するチャンバに、接続用真空搬送チャンバを介して、前
記ガラス基板を搬送する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）
の加熱された基板の１つを前記搬送チャンバを介して単
一プロセスチャンバに搬送する工程と、（ｄ）工程
（ｃ）の処理された基板を工程（ａ）のロードロック／
冷却チャンバに搬送して冷却する工程とを備える。第１
９の発明は、第１８の発明において、前記プロセスチャ
ンバは単一基板処理チャンバである。第２０の発明は、
排気可能な第１チャンバと、前記第１チャンバに接続さ
れ複数の基板を収容して加熱するための複数の棚を有す
る排気可能な加熱チャンバと、前記第１チャンバに接続
された排気可能なプロセスチャンバと、を有するマルチ
チャンバ真空システムを用いた基板処理方法であって、
（ａ）基板を前記第１チャンバから前記加熱チャンバ内
へ移動させ、前記加熱チャンバ内の隣接する棚間に前記
基板を配置する工程と、（ｂ）前記加熱チャンバ内で前
記基板を加熱する工程と、（ｃ）前記基板を前記加熱チ
ャンバから前記プロセスチャンバ内へ移動させる工程
と、（ｄ）前記基板を前記プロセスチャンバ内で処理す
る工程と、（ｅ）前記プロセスチャンバから前記基板を
取り出す工程とを備え、前記工程（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）において、前記加熱チャンバ内には前記基板とは
異なる１以上の基板が含まれており、他の基板は工程
（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の間に加熱されている。第２
１の発明は、排気可能な第１チャンバと、前記第１チャ
ンバに接続され複数の基板を収容して加熱する排気可能
な加熱チャンバと、前記第１チャンバに接続された排気
可能なプロセスチャンバと、を有するマルチチャンバ真
空システムを用いた基板処理方法であって、（ａ）複数
の基板を前記第１チャンバから前記加熱チャンバ内へ移
動させる工程と、（ｂ）前記加熱チャンバで前記基板を
加熱する工程と、（ｃ） 前記加熱チャンバ内に残って
いる基板を加熱しながら１つの基板を前記加熱チャンバ
から取り除いてそれを前記プロセスチャンバ内へ移動さ
せる工程と、（ｄ）前記取り除かれた基板を前記プロセ
スチャンバ内で処理する工程と、（ｅ）前記プロセスチ
ャンバから前記基板を取り出す工程とを備える。第２２
の発明は、真空処理システムであって、（ａ）排気可能
な搬送チャンバと、（ｂ）前記搬送チャンバに直接に接
続され、複数の基板を収容して上昇した温度まで加熱す
る加熱チャンバと、（ｃ）前記搬送チャンバに直接に接
続された少なくとも１つの排気可能なプロセスチャンバ
と、（ｄ）前記真空処理システム内外に前記基板を搬送
するため、前記搬送チャンバに直接に接続された少なく
とも１つのロードロックチャンバと、（ｅ）前記搬送チ
ャンバ内に配置され、前記ロードロックチャンバ、前記
加熱チャンバ及び前記プロセスチャンバに前記基板を移
動させるロボットとを備える。第２３の発明は、第２２
の発明において、前記加熱チャンバが、複数の基板を収
容して上昇した温度まで加熱するための複数の棚を含
む。
【００３１】
【発明の効果】本発明の真空加熱および／または冷却カ
セットはガラス基板を両側からゆっくりと放射により加
熱および冷却することができ、板への損傷を回避するこ
とができる。すなわち、複数の基板を一度に加熱および
冷却させることができ、１度に１つずつの膜プロセスの
利点を維持しつつプロセスの経済性を大幅に改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】大きなガラス基板の加熱および冷却に適したカ
セットの断面図である。
【図２】本加熱／冷却カセットの斜視図である。
【図３】本加熱／冷却カセットが一部分をなすガラス基
板プロセスシステムの平面図である。
【図４】本発明の加熱カセットの断面図である。
【図５】図３の加熱カセットの斜視図である。
【図６】本発明のロードロック／冷却カセットの断面図
である。
【図７】図４のロードロック／冷却カセットの斜視図で
ある。
【図８】本発明の分割加熱および冷却カセットのを含む
ガラス基板プロセスシステムの変形例の平面図である。
【符号の説明】
１０…カセット、１２，１４…側壁部、１６…底壁部、
１８…蓋部、２０…抵抗加熱コイル、２２…冷却チャネ
ル、２４…インレットパイプ、２６…アウトレットパイ
プ、２７…チャネル、２８…棚、３０…支持部、３２…
ガラス基板。
フロントページの続き (72)発明者 ジョン マックネイル ホワイト アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94541， ヘイワード， コロニー ヴ ュー プレイス 2811 (72)発明者 デイヴィッド バークストレッサー アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95030， ロス ガトス， ベアー ク リーク ロード 19311 (56)参考文献 特開 平５−306133（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−22318（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−32264（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4979464（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03B 32/00 C03B 25/02 C03C 17/245 C23C 16/46

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の基板を収容可能な基板収容装置で
    あって、 （ａ）加熱又は冷却される側壁部と、 （ｂ）前記側壁部を加熱又は冷却する手段と、 （ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的に接
    続された複数の熱伝導棚と、 （ｄ）前記基板と前記熱伝導棚との間に間隙を与え、前
    記基板を支持する不伝導の支持部と、 を備える基板収容装置。
  2. 【請求項２】 前記加熱又は冷却手段は、前記側壁部内
    に組込まれている請求項１に記載の基板収容装置。
  3. 【請求項３】 前記加熱手段は、抵抗加熱コイルを備え
    る請求項１に記載の基板収容装置。
  4. 【請求項４】 前記冷却手段は、冷却媒体が流れる冷却
    チャネルである請求項１又は２に記載の基板収容装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の基板収容装置を有する
    基板処理装置であって、 前記基板収容装置内の前記基板に接近可能なロボット
    と、 接近する前記ロボットに与えられる前記熱伝導棚が異な
    るように、前記基板収容装置を上下移動させる昇降装置
    と、 を備える基板処理装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の基板収容装置を有する
    基板処理装置であって、 前記基板を冷却するための別の基板収容装置を備える基
    板処理装置。
  7. 【請求項７】 ロードロックチャンバ内に配置され、複
    数の基板を収容可能なカセットであって、 （ａ）冷却される側壁部と、 （ｂ）前記側壁部を冷却する手段と、 （ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的に接
    続され、その間に前記基板が配置される複数の熱伝導棚
    と、 を備えるカセット。
  8. 【請求項８】 前記冷却手段は、冷却媒体が循環するチ
    ャネル手段である請求項７に記載のカセット。
  9. 【請求項９】 複数のガラス基板を収容可能なカセット
    が内部に配置されるチャンバであって、前記カセット
    は、 （ａ）加熱される側壁部と、 （ｂ）前記側壁部を加熱する手段と、 （ｃ）前記側壁部間に設けられ、前記側壁部に熱的に接
    続された複数の熱伝導棚と、 （ｄ）前記ガラス基板と前記熱伝導棚との間に間隙を与
    え、前記ガラ又基板を支持する支持部と、 を備えるチャンバ。
  10. 【請求項１０】 前記加熱手段は、抵抗加熱コイルを備
    える請求項９に記載のチャンバ。
  11. 【請求項１１】 前記チャンバは、前記熱伝導棚の１つ
    の幅で連続的に前記カセットを上下移動させる昇降装置
    に取付けられている請求項９に記載のチャンバ。
  12. 【請求項１２】 前記チャンバは、前記チャンバを排気
    する排気手段に接続されている請求項９に記載のチャン
    バ。
  13. 【請求項１３】 ガラス基板を加熱又は冷却する方法で
    あって、 （ａ）前記ガラス基板を熱伝導棚間に配置し、支持部で
    前記ガラス基板を支持する工程と、 （ｂ）前記熱伝導棚を間接的に加熱又は冷却し、前記ガ
    ラス基板を加熱又は冷却する工程と、 を備えるガラス基板の加熱又は冷却方法。
  14. 【請求項１４】 ガラス基板上に薄膜を堆積する薄膜堆
    積方法であって、 （ａ）真空チャンバ内に配置された熱伝導棚間に前記ガ
    ラス基板を配置し、支持部で前記ガラス基板を支持し、
    前記熱伝導棚を加熱することによって前記ガラス基板を
    加熱する工程と、 （ｂ）前記ガラス基板を１つずつ膜プロセスチャンバに
    移動させる工程と、 （ｃ）前記膜プロセスチャンバ内で前記ガラス基板上に
    薄膜を堆積する工程と、 （ｄ）前記ガラス基板を冷却チャンバに移動させる工程
    と、 （ｅ）前記基板を前記冷却チャンバ内で冷却する工程
    と、を備える薄膜堆積方法。
  15. 【請求項１５】 前記工程（ｅ）の後、前記冷却チャン
    バ内の圧力を大気圧にする工程を備える請求項１４に記
    載の薄膜堆積方法。
  16. 【請求項１６】 前記工程（ｃ）は、化学的気相成長法
    によって行われる請求項１４に記載の薄膜堆積方法。
  17. 【請求項１７】 ガラス基板上の膜処理を行う方法であ
    って、 （ａ）ロードロックチャンバ内に複数のガラス基板を装
    填し、前記チャンバを排気する工程と、 （ｂ）複数の基板を上昇した温度まで加熱するチャンバ
    に、接続用真空搬送チャンバを介して、１以上のガラス
    基板を搬送する工程と、 （ｃ）前記工程（ｂ）の加熱された基板の１つを他の基
    板が加熱されている間に前記搬送チャンバを介して単一
    基板プロセスチャンバに搬送する工程と、 （ｄ）工程（ｃ）の処理された基板を冷却チャンバに搬
    送して冷却する工程と、を備える方法。
  18. 【請求項１８】 ガラス基板上の膜処理を行う方法であ
    って、 （ａ）ロードロック／冷却チャンバ内に複数のガラス基
    板を装填し、前記チャンバを排気する工程と、 （ｂ）搬送された基板のそれぞれを個別に支持するため
    の複数の棚を有し上昇した温度まで複数基板を加熱する
    チャンバに、接続用真空搬送チャンバを介して、前記ガ
    ラス基板を搬送する工程と、 （ｃ）前記工程（ｂ）の加熱された基板の１つを前記搬
    送チャンバを介して単一プロセスチャンバに搬送する工
    程と、 （ｄ）工程（ｃ）の処理された基板を工程（ａ）のロー
    ドロック／冷却チャンバに搬送して冷却する工程と、 を備える方法。
  19. 【請求項１９】 前記プロセスチャンバは単一基板処理
    チャンバである請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 排気可能な第１チャンバと、前記第１
    チャンバに接続され複数の基板を収容して加熱するため
    の複数の棚を有する排気可能な加熱チャンバと、前記第
    １チャンバに接続された排気可能なプロセスチャンバ
    と、を有するマルチチャンバ真空システムを用いた基板
    処理方法であって、 （ａ）基板を前記第１チャンバから前記加熱チャンバ内
    へ移動させ、前記加熱チャンバ内の隣接する棚間に前記
    基板を配置する工程と、 （ｂ）前記加熱チャンバ内で前記基板を加熱する工程
    と、 （ｃ）前記基板を前記加熱チャンバから前記プロセスチ
    ャンバ内へ移動させる工程と、 （ｄ）前記基板を前記プロセスチャンバ内で処理する工
    程と、 （ｅ）前記プロセスチャンバから前記基板を取り出す工
    程と、を備え、 前記工程（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、前記加熱
    チャンバ内には前記基板とは異なる１以上の基板が含ま
    れており、他の基板は工程（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の
    間に加熱されている基板処理方法。
  21. 【請求項２１】 排気可能な第１チャンバと、前記第１
    チャンバに接続され複数の基板を収容して加熱する排気
    可能な加熱チャンバと、前記第１チャンバに接続された
    排気可能なプロセスチャンバと、を有するマルチチャン
    バ真空システムを用いた基板処理方法であって、 （ａ）複数の基板を前記第１チャンバから前記加熱チャ
    ンバ内へ移動させる工程と、 （ｂ）前記加熱チャンバで前記基板を加熱する工程と、 （ｃ）前記加熱チャンバ内に残っている基板を加熱しな
    がら１つの基板を前記加チャンバから取り除いてそれを
    前記プロセスチャンバ内へ移動させる工程と、 （ｄ）前記取り除かれた基板を前記プロセスチャンバ内
    で処理する工程と、 （ｅ）前記プロセスチャンバから前記基板を取り出す工
    程と、 を備える基板処理方法。
  22. 【請求項２２】 真空処理システムであって、 （ａ）排気可能な搬送チャンバと、 （ｂ）前記搬送チャンバに直接に接続され、複数の基板
    を収容して上昇した温度まで加熱する加熱チャンバと、 （ｃ）前記搬送チャンバに直接に接続された少なくとも
    １つの排気可能なプロセスチャンバと、 （ｄ）前記真空処理システム内外に前記基板を搬送する
    ため、前記搬送チャンバに直接に接続された少なくとも
    １つのロードロックチャンバと、 （ｅ）前記搬送チャンバ内に配置され、前記ロードロッ
    クチャンバ、前記加熱チャンバ及び前記プロセスチャン
    バに前記基板を移動させるロボットと、 を備える真空処理システム。
  23. 【請求項２３】 前記加熱チャンバは、複数の基板を収
    容して上昇した温度まで加熱するための複数の棚を含む
    請求項２２に記載の真空処理システム。
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