JP4718989B2 - 真空処理システム及び基板予備加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空処理システムに関し、特に基板を加熱して処理を行う真空処理システムに関する。

基板を、真空雰囲気下、且つ、加熱した状態で処理する真空処理システムが知られている。その真空処理システムとしては、共通搬送室と、その共通搬送室に接続された複数の真空処理室と、共通搬送室にゲート弁を介して接続され、装置外から基板が搬入されてくるロード室と、を備えたものが知られている。このような真空処理システムにおいて、基板は外部からまずロード室へ搬入される。ロード室において、大気圧下から共通搬送室内と同程度の圧力まで減圧される。ロード室内が減圧されると、ゲート弁が開き、基板が共通搬送室へ移される。更に、基板は共通搬送室から真空処理室へ移される。基板は真空処理室内で真空処理を行う温度まで加熱される。そして、基板に対して真空処理が行われる。

真空処理室内における基板の加熱時間を短縮させてスループットを向上させることが望まれる。また、外部から搬入されてきた基板には、表面に水などの異物が吸着していることがある。真空処理室内に基板が搬入される前に、基板表面の異物をベーキングにより除去されていることが望まれる。このため、ロード室または基板予熱室において、基板を予熱することが行われるが、真空室数を低減するためにロード室において基板予熱を行うことが効率的である。しかし基板の大型化に伴い、ロード室が大型化し真空排気に要する時間が延長されるため基板予熱の時間短縮が望まれる。

ロード室での減圧方法としては、大気圧からドライポンプなどによって粗引きを行う粗引きラインと、粗引きラインによって減圧された状態から、更に低い圧力まで本引きを行う高真空排気ラインと、を用いる方法が知られている。その高真空排気ラインとしては、ターボ分子ポンプを用いて排気を行うものが挙げられる。ターボ分子ポンプを用いた高真空排気ラインにおいては、ターボ分子ポンプでは真空排気が難しい水等の成分を予めトラップするために、コールドトラップがターボ分子ポンプの上流側に設けられることがある。コールドトラップは、冷却されたパネル（コールドトラップパネル）により、水等の水分を固体化させて吸着させるものである。しかしながら、コールドトラップパネルは真空排気の抵抗にもなるため、そのサイズ選定は運用から適正な値を見出す必要がある。

一方、ロード室内において基板を予め予熱することで、真空処理室内における加熱時間を短縮させ、且つ、基板表面の異物が除去できることが知られている。ロード室内において基板を予熱するために、ロード室内に真空中で加熱が可能な輻射型ヒータを設けることがある。輻射型ヒータの中でも、赤外線ランプヒータ（以下、ＩＲヒータ）は点灯とともに大きな熱流束を発生して被加熱体である基板を高速に昇温可能であるので、ロード室の基板予熱にはＩＲヒータが設けられることがある。

ロード室内においてＩＲヒータによる予熱が行われる場合、ロード室内に基板が搬入されると、まず、大気圧下から共通搬送室内と同程度の圧力（高真空排気状態）までの減圧が実施される。続いて、ＩＲヒータへ通電し加熱される。ＩＲヒータの加熱により、基板が予熱され、また、水分などの表面付着物がガスとなって離脱・拡散する。この時、ロード室内は離脱した水分などのガス発生により昇圧される。ロード室内のガスが排気され、再び高真空排気状態まで減圧されると、ゲート弁が開かれて基板が共通搬送室へ移される。

ここで、減圧の開始後早々にＩＲヒータへ通電し加熱させると、減圧中にＩＲヒータへの給電ラインの一部で火花放電が起こることがある。ＩＲヒータには通常３相２００Ｖの電圧が印加されるが、減圧の過程で、ＩＲヒータの給電ラインとＩＲヒータを覆うケーシングとの間における電圧差が、火花発生の電圧の範囲に含まれてしまうためである。この火花放電の防止のために、ＩＲヒータの加熱はロード室内が一度高真空排気状態となった後に行われていた。

スループットを更に向上させるために、真空処理室の処理時間の短縮のほかに、ロード室内における処理に要する時間が短縮されることが望まれる。

上記と関連して、特許文献１には、半導体基板の絶縁膜の脱ガスを、脱ガスチャンバの室内圧により真空ポンプを制御し、半導体基板の表面から放出されるガスの脱ガス終了時点で脱ガスを終了することが記載されている。

また、特許文献２には、減圧環境とされる処理室内に、製膜などの処理がなされる基板の全面に渡って加熱を行う加熱部を有する基板加熱手段を備えた真空処理装置において、その加熱部は、基板の両側部に面して基板中央部よりも高い発熱密度を有する高発熱部を有してなり、その処理室内には、その基板を挟んでその基板加熱手段と対向配置されるとともに、その基板の両側部に面して基板中央部よりも高い発熱密度を有する第３の高発熱部が配設された第３の加熱部を有する第３の基板加熱手段が備えられてなることを特徴とする真空処理装置、が開示されている。

しかしながら、ロード室７１内においてＩＲヒータを加熱させるタイミングについての記載は、上述の何れの文献にもない。
特開平６−２９４１１号 公報 特開２００４−８４０３２号 公報

本発明の目的は、ロード室内における処理に要する時間が短縮させることが可能な基板予熱方法及び真空処理システムを提供することにある。

その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。

本発明に係る真空処理システム（１）は、外部から被処理基板が搬入されると大気圧下から高真空排気雰囲気下まで減圧されるロード室（７１）と、ロード室（７１）内に設けられ、搬入された被処理基板を加熱する輻射型ヒータ（２）と、ロード室（７１）を減圧する真空ポンプ部（３）と、真空ポンプ部（３）及び輻射型ヒータ（２）の動作を制御する制御装置（４）と、を備える。真空ポンプ部（３）は、ロード室（７１）内を大気圧から所定の第１圧力までの減圧を行う粗引きライン（５）と、その第１圧力の雰囲気下からその第１圧力よりも更に低い第２圧力までの減圧を行う高真空排気ライン（６）と、を有している。第１圧力は、６００Ｐａよりも低い圧力であり、制御装置（４）は、ロード室（７１）内の減圧を行うラインを粗引きライン（５）から高真空排気ライン（６）へ切り換える以前に、第３圧力まで減圧された際に輻射型ヒータ（２）の加熱を開始とし、第３圧力は、６００Ｐaから第１圧力までの間の所定の圧力であり、第２圧力になると、輻射型ヒータ（２）の加熱を終了させる。

ロード室内の減圧を行うラインを粗引きライン（５）から高真空排気ライン（５）へ切替える以前に、輻射型ヒータ（２）の加熱を開始する。即ち、一度、基板予熱後に第２圧力まで減圧を行えば、その後に基板付着物の脱ガスによる昇圧が起こらないので、ロード室（７１）内の真空引きに要する時間が短縮できる。なお、輻射型ヒータ（２）の加熱を開始させる際において、制御装置（４）の設定圧力値は、１００Ｐａが用いられることが多い。

本発明に係る真空処理システム（１）において、高真空排気ライン（６）にはコールドトラップ（７）が介装されており、コールドトラップ（７）は、排気方向に対して平行に配置された中が空洞で排気が通気可能な筒型のコールドトラップパネル（９）を有し、熱反射板（８）の投影断面径は、前記コールドトラップパネル（９）の断面径より小さい。

熱反射板（８）を設けることで、輻射型ヒータ（２）からコールドトラップ（７）へ入射する輻射熱の一部が反射される。輻射型ヒータ（２）の加熱に伴なうコールドトラップ（７）の温度上昇が抑制されるので、コールドトラップ（７）の性能低下を防ぐことができる。よって、ロード室（７１）内が減圧される時間が、更に短縮される。熱反射板の直径は、輻射型ヒータからの輻射熱の通過を阻止するために大きいことが望ましいが、コールドトラップパネル（９）の断面径よりも小さいことにより、輻射熱通過を抑制しながら高真空排気ライン（５）の排気容量（コンダクタンス）の低下を抑制することができる。高真空排気ライン（５）のコンダクタンスを低下させないので、高真空排気ライン（５）によって減圧が行われる時間が、更に短縮される。また熱反射板の直径は、輻射型ヒータからの輻射熱の通過抑制のためにコールドトラップパネル（９）の断面径の７０％以上である必要がある。本発明に係る真空処理システム（１）において、コールドトラップパネル（９）の断面径は、コールドトラップ（７）の断面径の５０％〜７０％であることが好ましい。

本発明に係る真空処理システム（１）において、コールドトラップパネル（９）の断面径は、コールドトラップ（７）の断面径の５０％〜７０％であることが好ましい。

コールドトラップパネル（９）の断面径がコールドトラップ（７）の断面径の５０％よりも小さい場合には、ターボ分子ポンプの排気性能を向上させるにあたり、水分などのトラップが不十分となることがある。一方、コールドトラップパネル（９）の断面径がコールドトラップ（７）の断面径の７０％よりも大きい場合には、コンダクタンスが低下しかえって排気が効率良く行われない場合がある。

本発明に係る真空処理システム（１）において、熱反射板（８）は複数の短冊状の板が排気方向に対して傾けられて下流側へ輻射熱が通過しにくいように配置されたルーバー型である。

熱反射板（８）がルーバー型であることにより、短冊状の板間の隙間が大きいのでコンダクタンスを低下させず、更に、輻射型ヒータ（２）からの輻射熱を効率良く反射し輻射熱流束の通過を阻止させることができる。

本発明に係る真空処理システム（１）において、熱反射板（８）は、メッシュ状に開口を有する板である。

熱反射板（８）がメッシュ型であることにより、構造が簡易で低コストに構成でき、コンダクタンスをあまり低下させず、更に、輻射型ヒータ（２）からの輻射熱を効率良く反射させることができる。

本発明に係る基板予備加熱方法は、外部から被処理基板が搬入されると大気圧下から高真空排気雰囲気下まで減圧されるロード室（７１）と、ロード室（７１）内に設けられ、搬入された被処理基板を加熱する輻射型ヒータ（２）と、ロード室（７１）内を減圧する真空ポンプ部（３）と、を備え、真空ポンプ部（３）は、ロード室（７１）内を大気圧から所定の第１圧力までの減圧を行う粗引きライン（５）と、その第１圧力の雰囲気下からその第１圧力よりも更に低い第２圧力までの減圧を行う高真空排気ライン（６）とを有する、真空処理システム（１）における、前記真空処理室（７７）内で処理される被処理基板をロード室（７１）内において予備加熱する基板予備加熱方法である。本発明に関する基板予備加熱方法は、外部から前記ロード室（７１）へ被処理基板を搬入するステップ（ステップＳ１０）と、前記粗引きライン（５）によって前記ロード室（７１）内を大気圧から前記第１圧力まで減圧する粗引きステップ（ステップＳ２０）と、前記粗引きステップ（Ｓ２０）の後に前記高真空排気ライン（６）によって前記ロード室（７１）内をその第１圧力からその第２圧力まで減圧する高真空排気ステップ（ステップＳ３０）と、輻射型ヒータ（２）の加熱を開始する輻射型ヒータ加熱ステップ（ステップＳ４０）と、を備え、前記第１圧力は、６００Ｐａよりも低い圧力であり、輻射型ヒータ加熱ステップ（Ｓ４０）は、粗引きステップ（Ｓ２０）中においてロード室（７１）内の圧力が第３圧力となった時点で実施され、第３圧力は、６００Ｐａから前記第１圧力までの間の所定の圧力であり、第２圧力になると、輻射型ヒータ（２）の加熱を終了させる。

本発明に依れば、ロード室内における処理に要する時間が短縮させることが可能な基板予熱方法及び真空処理システムが提供される。

（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本実施の形態に係る真空処理システムの斜視図（部分透視図）である。真空処理システム１は、ロード室７１Ａ、アンロード室７２、ローダ７１１、アンローダ７２１、中央室７３Ａ、台車移動待機室７４Ａ〜７４Ｇ、搬送台車７６Ａ〜７６Ｆ、真空処理室７７Ａ〜７７Ｅ、予備室７８、真空ポンプ部３、及び制御装置４を備えている。尚、真空ポンプ部３及び制御装置４は、図１においては図示されていない。

共通搬送室７３は、真空処理システム１の中央に設けられている。５つの真空処理室７７Ａ〜７７Ｅ、ロード室７１、アンロード室７２、及び予備室８０は、共通搬送室７３の周囲を取囲むように、共通搬送室７３に連通されて、配置されている。明確には図示しないが、ロード室７１、アンロード室７２、予備室８０、及び各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅと、共通搬送室７３との接続部分には、ゲート弁が設けられている。

共通搬送室７３は、中央に配置された中央室７３Ａと、中央室７３Ａの周囲に配置された台車移動待機室７４Ａ〜７４Ｇとで形成された空間である。各台車移動待機室７４Ａ〜７４Ｇは、各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅ、ロード室７１、アンロード室７２、及び予備室８０に対応して配置され、ゲート弁を介してこれらの室と接続されている。一方、各台車移動待機室７４Ａ〜７４Ｇと中央室７３Ａとの間にはゲート弁は設けられていない。尚、台車移動待機室７４Ａ〜７４Ｇは、搬送台車７６Ａ〜Ｆが基板を保持した状態で待機していられるだけのスペースを有している。

２台の搬送台車７６Ａ、７６Ｂは、ローダ７１１で基板を受け取り、ロード室７１へ搬送する。２台の搬送台車７６Ｅ、７６Ｆは、ロード室７１で基板を受け取り、共通搬送室７３経由で各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅ（予備室８０）へ基板を搬送する。また、各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅで処理が行われた基板を受け取り、他の各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅ（予備室８０）、又は、アンロード室７２へ搬送する。２台の搬送台車７６Ｃ、７６Ｄは、アンロード室７１Ｂで基板を受け取り、アンローダ７２Ｂへ搬送する。

各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅとしては、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、ドライエッチングなどの、真空雰囲気下で処理を行う機能を有するものが挙げられる。

真空処理システム１において、被処理基板はまずロード室７１に搬入される。そして大気圧下から高真空排気状態（約１０^−２Ｐａ〜１０^−３Ｐａ）まで減圧された後に、ゲート弁を開いて共通搬送室７３へ搬送される。ロード室７１のゲート弁を閉じてベントを行い、大気圧下に戻った後、次の被処理基板がロード室７１へ搬入される。そして再びロード室内７１が減圧される。即ち、基板が搬入されてくるたびに、ロード室７１は大気圧下と減圧下との状態を繰り返す。本実施の形態においては、このロード室７１において減圧に要する時間を短縮するための工夫がなされている。

上述のような共通搬送室の周囲に複数の処理室を星型に配置させたクラスタ型の真空処理システム１では、共通搬送室７３や各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅを移動する搬送台車の数を増やすことで、多数枚の基板を共通搬送室及び複数の真空処理室で平行処理することができ、生産性を向上できる。一方で、ロード室７１は１室であるため、この処理時間が基板処理時間の律速工程となりやすい。よって、本発明のように、ロード室７１の処理時間を短縮させる技術は、クラスタ型の真空処理システム１に用いるとスループットを更に向上できるので有利である。

処理が行われる基板としては、太陽電池パネル等に用いられるガラス基板などが挙げられる。太陽電池パネル等に用いられるガラス基板などは大型（例示１．１ｍ×１．４ｍ）もあり、ロード室の構成も大型となる。よって、大気圧から高真空排気状態までに減圧するまでの時間も長くなる。このため、真空排気能力を向上させるとともに、基板予熱のために用いられる時間を削減することが重要となる。よって、本発明のように、ロード室７１の処理時間を短縮させる技術は、ガラス基板等の大型の基板に真空雰囲気下で処理を行うための装置に適用すると、更にスループット向上の点で有利である。

図３は、ロード室７１の構成を示す斜視図である。ロード室７１は真空容器２０、ヒータ部２１、及び均熱板２２を備えている。また、ロード室７１は、真空ポンプ部３（図３では図示されていない）によってその内部が真空排気されるようになっている。また、ヒータ部２１と真空ポンプ部３とは、制御装置４に接続されており、制御装置４によてってその動作を制御される。

真空容器２０は、その内部を減圧することが可能な筐体である。基板２３は、外部から真空容器２０内に搬入される。真空容器２０内には、ヒータ部２１、均熱板２２、及び圧力計（図示せず）が設けられている。基板２３は真空容器２０に搬入されると図示しない基板搬送装置で保持、または均熱板２２に基板を受け渡して一時的に保持され、その間に減圧及び加熱が行われる。

ヒータ部２１は、真空容器２０内に、均熱板２２の第１面２４に対向するように設けられている。ヒータ部２１は、ＩＲヒータ（赤外線ランプヒータ）２を含む。ヒータ部２１は、真空容器２０に搬入された基板を、所望の温度に加熱する。ＩＲヒータ２の加熱開始と終了は、制御装置４によって制御される。

その圧力計は、真空容器２０内の圧力を測定する。その圧力計は、測定した圧力を制御装置４に対して通知する。

均熱板２２は、基板２３を保持し、基板２３の面内温度分布を短時間で均一化する。均熱板２２は、鉛直方向から７〜１２°程度傾いて保持具（図示されず）で保持されている。均熱板２２は、基板２３を保持し、基板２３よりもやや広い第１面２４を有している。第１面２４の下側には基板支持爪２５が設けられている。基板２３は、基板支持爪２５にその下端を支持され、第１面２４上で基板の自重により寝かされて保持されている。これにより、基板４を第１面２４に密接させて保持することができる。均熱板２２の材質としては、熱伝導率の高い材料が用いられる。均熱板２２の材質としては、ステンレス系金属、アルミニウム系金属、Ｎｉメッキなどで酸化防止処理をした銅系金属や鉄系金属が例示される。このように、基板２３の面内温度分布を短時間で均一化できることにより、大型基板で特に問題となるバックリング変形を防止することができる。

図２は、真空ポンプ部３の構成を概略的に示す図である。真空ポンプ部３は、高真空排気ライン６、粗引きライン５、及びドライポンプ１１を備えている。

粗引きライン５は、ロード室７１内の気体をドライポンプ１１に排気可能に接続した経路である。粗引きライン５にはラフバルブ１５が設けられている。ラフバルブ１５を開にすると、ロード室７１からドライポンプ１１を介して外部へ排気が可能となる。粗引きライン５によって、ロード室７１内は大気圧下から第１圧力（約１０Ｐａ）までの減圧が可能である。

高真空排気ライン６には、開閉バルブ１２、熱反射板８、コールドトラップ７、ターボ分子ポンプ１０、及びターボバルブ１３がロード室７１側からこの順で設けられている。また、高真空排気ライン６は、ターボバルブ１３の下流側で、ラフバルブ１５とドライポンプ１１との間の粗引きライン６に接続されている。粗引きライン６のラフバルブ１５を閉とした状態で、開閉バルブ１２及びターボバルブ１３を開とすると、ロード室７１内は高真空排気ライン６によって減圧される。高真空排気ライン６によって、ロード室７１内は、その第１圧力から高真空排気状態（第２圧力；約１０^−２Ｐａ〜１０^−３Ｐａ）まで減圧される。

ターボ分子ポンプ１０は、ロード室７１内を高真空排気状態にまで減圧させる。

コールドトラップ７は、水分などのターボ分子ポンプ１０では排気が難しい成分をトラップすることで、減圧時間を短縮させるために設けられている。図４は、コールドトラップ７の構造を示す概略図である。コールドトラップ７は、内部にコールドトラップパネル９を有している。コールドトラップパネル９は排気ガスが通気できるように中空の筒型であり、排気方向に平行に設けられている。コールドトラップパネル９は内部を冷却流体が流れる循環経路（図示されていない）を有している。循環経路には冷凍液循環器１４から送出された液体ヘリウムが循環する。これにより、コールドトラップパネル９は、８０〜９０Ｋ程度の低温状態に保たれる。水分、窒素などが低温状態のコールドトラップパネル９に吸着されてトラップされる。

コールドトラップパネル９の断面径は、コールドトラップ７の断面径に対して５０〜７５％の範囲であることが好ましい。その断面径が５０％以下である場合には、コールドトラップパネル９の表面積が小さくなり、吸着能力が十分に得られず、７５％以上である場合には排気抵抗が大きくなりすぎて、かえってターボ分子ポンプ１０による排気能力が十分に発揮されないことがある。

熱反射板８は、コールドトラップ７の上流側に配置されている。既述のように、ロード室７１内では、減圧と基板に対する加熱が実施される。高真空排気ライン６によって減圧が行われている最中に、ＩＲヒータ２が基板の加熱を行っている場合がある。このとき、ＩＲヒータ３からの輻射熱がコールドトラップパネル９に入熱することがある。コールドトラップパネル９への入熱により、コールドトラップパネル９の温度が上昇する。コールドトラップパネル９の温度が上昇（特に１３０Ｋ以上）すると、水分や窒素に対する吸着能力が低下する。本実施の形態においては、熱反射板８を設置することで、ＩＲヒータ３からコールドトラップパネル９への輻射熱が抑制される。コールドトラップパネル９への入熱が抑制され、温度が上昇しないので、吸着能力低下も抑制される。コールドトラップパネル９の吸着能力低下が抑制されるので、高真空排気速度を低下させずにＩＲヒータ２を加熱させることができる。

熱反射板８の材質としては表面輻射率の低いものが好ましい。熱反射板８がＩＲヒータの加熱により温度上昇し二次的にコールドトラップパネル９を加熱し温度上昇させないためには、輻射率は０．２より小さいものが好ましい。このようなものとしては表面を磨いたニッケルやアルミニウム合金やステンレスが例示される。

熱反射板８の形状や配置としては、真空排気のコンダクタンスを低下させないように考慮されることが好ましい。このような熱反射板８の形状としては、平板状であり、且つ、投影面積はコールドトラップパネル９の断面径よりも小さい径を持つものが挙げられる。排気方向に対して直交するように配置されることで、コンダクタンスを低下させずに、輻射熱を効率良く反射させることができる。

熱反射板８の他の望ましい形状としては、平板にメッシュ状の開口を有するメッシュ型のものや、複数の短冊状の板が排気方向に対して斜めに配置されたルーバー型のものが挙げられる。ルーバー型の熱反射板８は、図４に示されるように、ＩＲヒータ２の輻射熱が直接透過しにくいように短冊状の板を投影方向に一部重なるように斜めに配置して構成され、熱輻射をプレート型と同程度の熱反射特性を確保した上で、実質の開口率を上げてコンダクタンス低下を抑制することができるので、特に好ましい。

制御装置４はコンピュータ等に例示される機器である。制御装置４はヒータ部２１、真空ポンプ部３、及び圧力計に電気的に接続されている。制御装置４は、圧力計から取得した圧力データに基いて、ヒータ部２１と真空ポンプ部３の動作を制御する。制御装置４は、ロード室７１内の圧力が大気圧から第１圧力まで減圧されると、ラフバルブ１５を閉じ、開閉バルブ１２及びターボバルブ１３を開にして、粗引きライン５から高真空排気ライン６へ切替える。更に制御装置４は、粗引きライン５から高真空排気ラインへの切替えと同時に、ＩＲヒータ２に通電し加熱を開始する。

（動作）
図６は本実施の形態に係る基板予備加熱方法のフローチャートを示す。本実施の形態に係る基板予備加熱方法は、ロード室に基板を搬入するステップ（ステップＳ１０）、粗引きラインにより排気を行うステップ（ステップＳ２０）、高真空排気ラインにより排気を行うステップ（ステップＳ３０）、及びＩＲヒータ加熱ステップ（ステップＳ４０）を備えている。各ステップの動作について以下に詳述する。尚、これらの動作は制御装置４にインストールされた制御プログラムに基いて実現される。

ステップＳ１０；ロード室に基板を搬入
まず２台の搬送台車７６Ａ、７６Ｂは、ローダ７１１で基板を受け取り、ロード室７１へ搬送する。基板は、均熱板２２に受け渡されて保持される。ローダ７１１との間のゲート弁を閉めてロード室７１内部が密閉さて、次のステップ２０へ進む。

ステップＳ２０；粗引きラインによる排気
続いて、ラフバルブ１５が開にされる。これにより、ロード室７１内の気体がドライポンプ１１によって排気される。粗引きライン５による減圧は、大気圧から第１圧力（約１０Ｐａ）となるまで行われる。ロード室７１内の圧力がその第１圧力まで減圧されると、次のステップＳ３０、及びステップＳ４０へ進む。

ステップＳ３０；高真空排気ラインに切替え
ロード室７１内が第１圧力まで減圧されると、ラフバルブ１５が閉じられる。更に、開閉バルブ１２及びターボバルブ１３を開にして、高真空排気ライン６による排気を可能とする。

ステップＳ４０；ＩＲヒータ加熱開始
ステップＳ３０における高真空排気ラインへの切替えと同時に、ＩＲヒータ２へ通電し加熱が開始される。これにより、ＩＲヒータ２が加熱して、基板２３が加熱される。

続いて、ロード室７１が第２圧力（約１０^−２Ｐａ〜１０^−３Ｐａ）まで減圧されて、高真空排気状態になると、ＩＲヒータ２の加熱が終了する。ロード室７１と共通搬送室７３との間のゲート弁が開かれる。２台の搬送台車７６Ｅ、Ｆがロード室７１で基板を受け取り、共通搬送室７３経由で各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅへ搬送する。

ロード室７１ではゲート弁が閉じるられた後、Ｎ_２ガスなどでロード室７１をベントして、再び高真空排気状態から大気圧下まで昇圧される。次の基板が搬入されてくると、再びステップＳ１０〜４０までの処理を繰り返す。

（作用・効果）
図５Ａは、従来例として、一度高真空排気状態とした後にＩＲヒータを加熱開始した場合における、時間とロード室内圧力との関係を示すグラフである。時刻ゼロにおいて、粗引きラインによる減圧が開始され、時間の経過とともに、圧力が低下している。時刻ｔ_Ｂにおいて第１圧力まで減圧され、高真空排気ラインへ切り替わる。高真空排気ラインにより、時刻ｔ_Ｄ〜ｔ_Ｅ間において始めの高真空排気状態（第２圧力）となる。ここで、ＩＲヒータ２が加熱開始される。基板表面に付着した水分などが熱によってロード室７１内に脱ガスとなって拡散し、圧力が上昇する。この高真空雰囲気では真空排気ポンプの排気能力も低下しているので、脱ガスを排気することに時間を要し、最終的に基板の予熱が完了した上で、高真空排気状態となるのは時刻ｔ_Ｇ〜ｔ_Ｈ間である。

図５Ｂは、本実施の形態に係る真空処理システム１における、ロード室内圧と時間との関係を示すグラフである。図５Ａと同様に、時刻ゼロにおいて、粗引きラインによる減圧が開始される。時間の経過とともに減圧され、第１圧力（約１０Ｐａ）になった時点で、高真空排気ラインへ切り替わる。この時、ＩＲヒータ２も同時に加熱が開始される。ここで、高真空排気状態となるまでの間に基板に付着した水分などは脱ガスとなって除去されるが高真空排気状態までの低圧下ではないので、真空ポンプが十分な排気能力を発揮できる真空圧雰囲気になり、脱ガスの真空排気が同時に行われて、ロード室内の昇圧は起こらない。最終的に基板の予熱が完了した上で、高真空排気状態（第２圧力；１０^−２Ｐａ〜１０^−３Ｐａ）となるのは時刻ｔ_Ｄ〜時刻ｔ_Ｅ間である。即ち、ＩＲヒータの加熱開始を、高真空排気ラインへの切替えと同時に行うことで、図５Ａに示される従来例と比較して、ロード室７１内を高真空排気状態にするまでの時間が短縮されることが示される。即ち、ロード室７１内における処理に要する時間が短縮され、スループットを向上させることができる。

尚、高真空排気ラインへの切替え時には、約１０Ｐａ程度の圧力となっているが、このような圧力下では火花放電は生じないことも確認された。

更に、本実施の形態に依れば、制御装置４がＩＲヒータを加熱にする指令と、高真空排気ラインへ切替える指令と、を共通にすることができるので、制御装置４の構成を簡略化することができる。

（第２の実施形態）
（構成）
本発明の第２の実施の形態に係る真空処理システム１に関して説明する。本実施の形態に係る真空処理システム１は、制御装置４の制御動作に係る部分で第１の実施の形態と異なっている。それ以外の構成に関しては、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略される。

制御装置４は、第１の実施の形態と同様に、ＩＲヒータの加熱開始と終了の制御を行う。また、粗引きラインから高真空排気ラインへの切替えのタイミングの制御も行う。

制御装置４は、ロード室７１内の圧力が第１の圧力（約１０Ｐａ）まで減圧されると、粗引きラインから高真空排気ラインへの切替えを行う。

一方、制御装置４は、ロード室７１内の圧力が１００Ｐａまで減圧された段階でＩＲヒータ２に通電し加熱する様に設定されている。ＩＲヒータ２に通電をする際の圧力としては、第１の圧力より高く、６００Ｐａ以下であればよい。６００Ｐａより高い圧力下でＩＲヒータ２へ通電すると、火花電圧が起こる可能性がある。実際に制御装置４に設定される値としては、１００Ｐａを用いることが好ましい。１０^２Ｐａ台は真空ポンプの排気により急速にロード室７１内の圧力が低下する領域にあり、制御装置４の設定値と、実際にＩＲヒータ２へ通電する際の圧力値とは、ずれが生じる場合がある。制御装置４の設定値として、１００Ｐａを用いることで、確実に６００Ｐａ以下でＩＲヒータ２への通電を開始することができる。

ＩＲヒータ２の点灯を第１圧力よりも高圧である１００Ｐａで行うことにより、高真空排気状態となる前に、より確実に基板の加熱が行われる。

また、６００ＰａでＩＲヒータ２に通電し点灯しても給電部分には火花放電は発生しないことが確認された。

（動作）
図７は本実施の形態に係る基板予備加熱方法のフローチャートを示す。本実施の形態に係る基板予備加熱方法は、ロード室へ基板を搬入するステップ（ステップＳ１０）、粗引きラインにより排気するステップ（ステップＳ２０）、高真空排気ラインにより排気するステップ（ステップＳ３０）、及びＩＲヒータ加熱ステップ（ステップＳ４０）を備えている。第１の実施形態に係る基板予備加熱方法と比較して、ＩＲヒータ加熱ステップ（Ｓ４０）が実施される順番が異なっている。第１の実施の形態と同様、これらの動作は、制御装置４にインストールされた制御プログラムによって実現される。

ステップＳ１０；ロード室に基板を搬入
まず２台の搬送台車７６Ａ、７６Ｂは、ローダ７１１で基板を受け取り、ロード室７１へ搬送する。基板は、均熱板２２に受け渡されて保持される。ロード室７１内部が密閉さて、次のステップ２０へ進む。

ステップＳ２０；粗引きラインによる排気
続いて、ラフバルブ１５が開にされる。これにより、ロード室７１内の気体がドライポンプ１１によって排気される。粗引きライン５による減圧は、大気圧から第１圧力（約１０Ｐａ）となるまで行われる。ここで１００Ｐａになると次のステップＳ４０が実施される。

ステップＳ４０；ＩＲヒータ加熱開始
ステップＳ２０における粗引きラインによる減圧によって、１００Ｐａ台まで減圧が行われると、ＩＲヒータの加熱開始れる。これにより、ＩＲヒータ２が加熱して、基板２３が加熱される。

ステップＳ３０；高真空排気ラインに切替え
ロード室７１内が第１圧力まで減圧されると、ラフルバルブ１５が閉じられる。更に、開閉バルブ１２及びターボバルブ１３を開にして、高真空排気ライン６による排気を可能とする。

高真空排気ライン６によって、ロード室７１が第２圧力（約１０^−２Ｐａ〜１０^−３Ｐａ）まで減圧されて、高真空排気状態になると、ＩＲヒータの加熱が終了される。ロード室７１と共通搬送室７３との間のゲート弁が開かれる。２台の搬送台車７６Ｅ、Ｆがロード室７１で基板を受け取り、共通搬送室７３経由で各真空処理室７７Ａ〜７７Ｅへ搬送する。

ロード室７１ではゲート弁が閉じるられた後、Ｎ_２ガスなどでロード室７１をベントして、再び高真空排気状態から大気圧下まで昇圧される。次の基板が搬入されてくると、再びステップＳ１０〜４０の処理を繰り返す。

（作用・効果）
本実施の形態に依れば、第１の実施形態と同様に、ロード室７１内の減圧に要する時間を短縮させることができるに加え、ＩＲヒータ２の加熱開始を第１圧力よりも高圧である１００Ｐａで行うことにより、高真空排気状態となる前により確実に基板の加熱を行うことができる。

なお、輻射型ヒータとしては赤外線ランプヒータ（ＩＲヒータ）に限定したものではなく、熱流束が大きく高速加熱が可能なものであれば、カーボンヒータや遠赤外線ヒータなども使用可能である。また本実施形態のロード室を適用する真空処理装置はクラスタ構造に限らず、ロード室の処理時間短縮が望まれるパラレル配置型やインライン型の真空処理装置にも適用して有効な効果を得ることができる。

真空処理システム全体の構成を示す斜視図である。 真空ポンプ部３の構成を示すブロック図である。 ロード室の構成を示す斜視図である。 コールドトラップの構成を示す斜視図である。 従来例における、ロード室内圧力と、真空排気時間との関係を示すグラフである。 第１の実施形態における、ロード室内圧力と、真空排気時間との関係を示すグラフである。 第１の実施形態における動作の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 真空処理システム
２ ＩＲヒータ
３ 真空ポンプ部
４ 制御装置
５ 粗引きライン
６ 高真空排気ライン
７ コールドトラップ
８ 熱反射板
９ コールドトラップパネル
１１ ドライポンプ
１２ 開閉バルブ
１３ ターボバルブ
１４ 冷凍液循環器
１５ ラフバルブ
２０ 真空容器
２１ ヒータ部
２２ 均熱板
２３ 基板
２４ 第１面
２５ 基板支持爪
７１ ロード室
７１１ ローダ
７２ アンロード室
７２１ アンローダ
７３ 共通搬送室
７４ 台車移動待機室
７６ 搬送台車
７７ 真空処理室
７８ 予備室
８０ ゲート弁

Claims (6)

1. 外部から被処理基板が搬入されると大気圧下から高真空排気雰囲気下まで減圧されるロード室と、
   前記ロード室内に設けられ、搬入された被処理基板を加熱する輻射型ヒータと、
   前記ロード室を減圧する真空ポンプ部と、
   前記真空ポンプ部及び前記輻射型ヒータの動作を制御する制御装置と、
   を具備し、
   前記真空ポンプ部は、前記ロード室内を大気圧から所定の第１圧力までの減圧を行う粗引きラインと、
   前記第１圧力の雰囲気下から前記第１圧力よりも更に低い第２圧力までの減圧を行う高真空排気ラインと、を有し
   前記第１圧力は、６００Ｐａよりも低い圧力であり、
   前記制御装置は、前記ロード室内の減圧を行うラインを前記粗引きラインから前記高真空排気ラインへ切り換える以前に、第３圧力まで減圧された際に前記輻射型ヒータの加熱を開始とし、
   前記第３圧力は、６００Ｐaから前記第１圧力までの間の所定の圧力であり、
   前記第２圧力になると、前記輻射型ヒータの加熱を終了させる真空処理システム。
2. 請求項１に記載された真空処理システムであって、
   前記高真空排気ラインにはコールドトラップが介装されており、
   前記コールドトラップは、排気方向に対して平行に配置された筒型のコールドトラップパネルを有し、
   前記コールドトラップの上流側には熱反射板が設けられ、
   前記熱反射板の投影断面径は、前記コールドトラップパネルの断面径より小さい真空処理システム。
3. 請求項２に記載された真空処理システムであって、
   前記コールドトラップパネルの断面径は、前記コールドトラップの断面径の５０％〜７０％である真空処理システム。
4. 請求項２に記載された真空処理システムであって、
   前記熱反射板は複数の短冊状の板が排気方向に対して傾けられて配置されたルーバー型である真空処理システム。
5. 請求項２に記載された真空処理システムであって、
   前記熱反射板は、メッシュ状に開口を有する板である真空処理システム。
6. 外部から被処理基板が搬入されると大気圧下から高真空排気雰囲気下まで減圧されるロード室と、
   前記ロード室内に設けられ、搬入された被処理基板を加熱する輻射型ヒータと、
   前記ロード室内を減圧する真空ポンプ部と、を具備し、
   前記真空ポンプ部は、前記ロード室内を大気圧から所定の第１圧力までの減圧を行う粗引きラインと、
   前記第１圧力の雰囲気下から前記第１圧力よりも更に低い第２圧力までの減圧を行う高真空排気ラインとを有する、真空処理システムにおいて、
   前記真空処理室内で処理される被処理基板を前記ロード室内において予備加熱する基板予備加熱方法であって、
   外部から前記ロード室へ被処理基板を搬入するステップと、
   前記粗引きラインによって前記ロード室内を大気圧から前記第１圧力まで減圧する粗引きステップと、
   前記粗引きステップの後に前記高真空排気ラインによって前記ロード室内を前記第１圧力から前記第２圧力まで減圧する高真空排気ステップと、
   前記輻射型ヒータの加熱を開始する輻射型ヒータ加熱ステップと、
   を具備し、
   前記第１圧力は、６００Ｐａよりも低い圧力であり、
   前記輻射型ヒータ加熱ステップは、前記粗引きステップ中において前記ロード室内の圧力が第３圧力となった時点で実施され、
   前記第３圧力は、６００Ｐａから前記第１圧力までの間の所定の圧力であり
   前記第２圧力になると、前記輻射型ヒータの加熱を終了させる基板予備加熱方法。
   

Images