JPH09263939A

JPH09263939A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH09263939A
Application number: JP7002496A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Tadera; 孝光田寺; Narimitsu Kakiwaki; 成光垣脇; Toru Okuda; 徹奥田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、搬送車に搭載され搬送中の基板ま
たはウエハなどの加熱を行い、それらを均一に所定の温
度に保つことが可能な基板加熱装置を提供することを目
的とする。【解決手段】基板またはウエハ２を搭載し、前記基板
または前記ウエハ２の搬送を行う搬送手段（搬送車４）
と、搬送中の基板またはウエハ２の加熱を行う加熱手段
とを具備し、加熱手段として長手方向にフラットな出力
特性を持つ管状ヒータ４を用い、該管状ヒータ４を該管
状ヒータ４の軸方向が該基板またはウエハ２の搬送方向
と平行となるように複数配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、真空蒸着、イオ
ンプレーティング、ＣＶＤなどの真空装置において、搬
送中の被加熱物、例えば基板またはウエハの温度を所定
の値となるように加熱の制御を行う加熱装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶ
Ｄなどの真空成膜装置において、成膜を行うために基板
やウエハを所望の温度に加熱する必要がある。基板また
はウエハの加熱の方法としては、帯状、線状またはコイ
ル状の電熱用抵抗材料を一平面内に配し、平面状に加熱
面を形成することにより基板を熱放射によって直接加熱
する方法、また、電熱用抵抗材料を発熱体を内蔵し、加
熱面が平面状に形成された加熱体本体と基板とを接触さ
せて熱伝達する方法、あるいは、ハロゲンランプなどを
用いて赤外線により基板を加熱する方法などがある。

【０００３】搬送中の基板やウエハを加熱するために
は、基板やウエハに接触して熱を与える方法では搬送車
にヒータを設ける必要があり、そのヒータへの電源供給
等に問題がある。特に、真空装置内で用いる場合、移動
体への電源供給であり、その配線の被膜材料の選定、配
線部が装置内を動くため装置内の壁面と配線が摺動する
などの問題がある。以上の点から、非接触で基板の加熱
を行う方法として、赤外線ランプヒータを用いた基板加
熱が有利であると考えられる。

【０００４】赤外線ランプヒータを用いた基板加熱の例
として図７に示すようなもの（例えば、特開平１−９３
１２１号公報参照）がある。ここで、ヒータ部２０は温
度コントローラを備えた管状ランプヒータ２１を平行に
複数本並べて構成され、そのヒータ２１の下部をヒータ
２１と平行にウエハ２３を搬送することによって、ウエ
ハ２３の加熱を行う。ウエハ２３は搬送ローラ２４で連
続的に搬送される。このように従来では、一般に、基板
またはウエハの加熱を行う場合、管状ヒータを基板の進
行方向に垂直に複数本並べ、そのヒータの下部をウエハ
を搬送することによって、ウエハの加熱を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、管
状のランプヒータ２１が発生するランプの軸方向の熱量
分布は、一般に図８に示すように、管状ランプヒータ２
１の発光部２６では全体にわたりフラットな出力特性を
持っている。従って、管状ランプヒータ２１をウエハの
進行方向に垂直に並べたことにより、進行方向に垂直な
方向へのヒータ部の出力特性はフラットとなっている。

【０００６】一方、基板またはウエハの周縁部からの熱
放射、ウエハから接触部材への熱の逃げがあるため、基
板またはウエハ全面に対して均一な熱量を与えても、基
板またはウエハ周縁部の温度が基板またはウエハ中心部
の温度に比べて低くなる。このような温度分布がある状
態で、ガス圧力より基板温度に依存する成膜プロセスを
行うと中央部の膜の方が周縁部の膜よりも厚くなってし
まう。

【０００７】このように、搬送方向と垂直にランプヒー
タを並べた場合、赤外線ランプヒータはその軸方向に出
力を変えることは不可能であり、基板の幅方向の温度分
布を均一化することは不可能である。

【０００８】これらの点から、搬送中の基板の加熱を行
うことができる基板加熱装置を実現するためには以下の
課題を解決する必要がある。

【０００９】まず、基板の幅方向端部には熱を基板中央
より多く与え、基板の幅方向の温度分布を均一化する。
次に幅の異なる基板でも均一な加熱ができる。そして、
基板温度を検出し、フィードバックすることで基板温度
の均一度をさらに上げる。また、基板の温度の検出を非
接触で行う。さらに、基板の幅方向の温度分布をより正
確に検出する。最後に基板が成膜空間内にあるときの基
板温度が、所望の温度となるように制御する。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みて、被加熱物
搬送装置によって搬送中の被加熱物、すなわち基板また
はウエハ等の加熱を行い、基板またはウエハ等の幅方向
の温度を所定の値に均一に保つことが可能な加熱装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の加熱装置は、
被加熱物を搭載し、前記被加熱物の搬送を行う搬送手段
と、搬送中の前記被加熱物を行う加熱手段とを具備し、
前記加熱手段は長手方向に一様な出力特性を持ち、加熱
手段の長手方向が前記被加熱物の搬送方向と平行となる
ように各加熱素体を複数個配設したことを特徴とする。

【００１２】請求項２の加熱装置は、請求項１におい
て、前記加熱素体が管状ヒータであることを特徴とす
る。

【００１３】請求項３の加熱装置は、請求項１におい
て、前記加熱手段はそれぞれの加熱素体が前記被加熱物
のどの部分の加熱を行うかによって前記加熱素体の個々
の出力を前記被加熱物の温度が全体にわたり均一になる
ようされていることを特徴とする。

【００１４】請求項４の加熱装置は、請求項１におい
て、幅の異なる前記被加熱物に対してその幅に応じた加
熱パターンを記憶しておくメモリを具備し、前記メモリ
からの加熱パターンにしたがって前記加熱素体の個々の
出力を調整することにより、前記被加熱物の温度が全体
にわたり均一になるように加熱することを特徴とする。

【００１５】請求項５の加熱装置は、搬送中の被加熱物
の表面温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段
からの情報を基に前記加熱手段の出力を制御する制御回
路とを具備し、前記温度検出手段により前記被加熱物の
表面温度の幅方向の分布を検出し、その情報を基に前記
被加熱物の幅方向の温度分布が均一となるように前記加
熱素体個々の出力を制御することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例を図に
より説明する。

【００１７】本発明の一実施例の正面断面図を図１、上
面断面図を図２にそれぞれ示す。図１は加熱装置１にお
いて基板２の進行方向に垂直な平面での断面図である。
搬送車３は、図示していない駆動系により図１の紙面垂
直方向に直線移動する。基板２を搭載する搬送車３、基
板２を加熱する赤外線ランプヒータ４、反射板５、サセ
プタ６、温度制御回路７で構成される。

【００１８】搬送車３は額縁形状をしており、中央部に
はサセプタ６がはめ込まれており、その上に基板２が置
かれ、基板ホルダ（図示せず）によってサセプタ６に密
着して固定されている。赤外線ランプヒータ４は直管型
でその軸方向を基板の搬送方向と平行に複数配設されて
いる。赤外線ランプヒータ４には温度制御回路９で設定
された電力が供給され、サセプタ６の下面を加熱する。
そして、サセプタ６からの熱伝達で基板２が加熱され、
基板２の温度が上昇する。反射板５は赤外線ランプヒー
タ４から下方への光を上方へ反射し、サセプタ６の下面
を照射する。

【００１９】赤外線ランプヒータ４の軸方向の熱量分布
は、発光部では全体にわたりフラットである。これは、
搬送中の基板３が赤外線ランプヒータ４の発光部上であ
ればどこにいても基板３に対して一定の加熱が可能であ
ることを意味している。また、この赤外線ヒータランプ
４への電力供給量を制御すれば、基板３がどこにあって
も望む加熱を行うことができる。そこで、直管型の赤外
線ランプヒータ４の軸方向を基板３の搬送方向と一致さ
せ、基板３の幅方向に複数平行に配設する。反射板５の
形状とランプ４間の距離を調整することにより幅方向の
赤外線ランプヒータ４の出力を均一化する。

【００２０】ところで、基板２やサセプタ６の端部から
の熱放射、接触部材への熱の逃げがある。そのため、基
板２やサセプタ６全面に対して均一な熱量を与えても、
基板２端部の温度が基板２中心部の温度に比べて低くな
る。よって、基板２の温度を均一化するためには、基板
２の中央部に比べて多くの熱量を加える必要がある。

【００２１】そこで、軸方向を基板２の搬送方向と一致
させた複数の赤外線ランプヒータ４の個々の出力を調整
し、ヒータ全体として図３に示すような出力を持つ加熱
パターンにする。図３に示すように各赤外線ランプヒー
タ４への投入電力を個々に調整することにより、基板２
の端部での熱の逃げ分を考慮し、基板２の端部では基板
赤外線ランプヒータ４が発生する熱量を多くする。これ
により、基板２やサセプタ６の端部からの熱放射、接触
部材への熱の逃げ分多くの熱量が供給されるので基板２
の温度を均一化することができる。これは、温度制御装
置７に加熱パターンを記憶しておくメモリを具備するこ
とによって達成でき、基板２の幅に従って読み出すパタ
ーンを変化すればよい。

【００２２】また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように幅
の異なる基板２（ａ），２（ｂ）についても、基板サイ
ズに合わせた加熱パターンを用意する。そして、基板２
の幅に合わせて加熱パターンも変更することによって、
幅の異なる基板２についても装置の変更なしに均一な温
度分布となるように基板を加熱することができる。これ
は温度制御装置７に加熱パターンを記憶しておくメモリ
を具備することによって達成でき、基板の幅に従って読
み出すパターンを変化すればよい。

【００２３】さらに基板２の表面温度を均一化し、所望
の温度にするためには、基板２の幅方向の温度分布を検
出し、赤外線ランプヒータ４の個々の出力を制御すれば
よい。そこで、図１の一点鎖線で囲まれた部分を追加す
る。それは、基板２の幅方向各部の温度を検出する赤外
線放射温度計８と基板２の幅方向の温度分布検出回路９
である。

【００２４】スポット型の赤外線放射温度計８は、加熱
すべき基板２およびサセプタ６を挟んで赤外線ランプヒ
ータ４の対向側に複数個設置される。各赤外線放射温度
計８は温度計下部にある基板２またはサセプタ６の表面
温度を測定し、その結果を温度分布検出回路９に伝え
る。その情報を基に温度分布検出回路９は基板２の幅方
向の温度分布を計算し、その結果を温度制御回路７へ送
る。温度制御回路７はその検出結果を基に基板２の表面
温度を均一化するような個々の赤外線ランプヒータ４へ
の投入電力を計算し、個々の赤外線ランプヒータ４への
投入電力を制御する。

【００２５】これで、基板の表面温度をさらに均一化
し、所望の温度にすることが可能となる。このとき、最
も基板２の表面温度が所望の温度に近く、均一化されて
いるのは、温度分布を検出している付近である。つま
り、最も基板２の表面温度が所望の温度に近く、均一化
されていて欲しい部分で基板の温度分布を検出するとよ
い。

【００２６】成膜装置の場合、成膜空間内で基板２の温
度分布が均一であることが最も望ましい。よって、基板
温度分布の検出部は成膜空間内に設置するのが最も望ま
しい。しかし、赤外線放射温度計用の窓にも成膜される
ことが考えられ、正確な測定が困難になる場合が考えら
れる。そのような場合、温度計用の窓の前方にシャッタ
を設け、温度測定時のみシャッタを開くこととし、窓へ
の成膜成分の付着等を防止するなどの対策が望ましい。

【００２７】また、この構成で基板の幅方向の表面温度
の分布をより正確に検出するためには、赤外線放射温度
計の数を増やせばよい。ただし、赤外線放射温度計の数
を増やし、温度分布の検出精度をむやみに上げても意味
はない。加熱用赤外線ランプヒータによる温度分布の制
御が可能な範囲も考慮に入れる必要がある。逆に、赤外
線放射温度計の数を極端に減らし、例えば赤外線放射温
度計の個数が２個となっても、本発明の効果があること
はいうまでもない。

【００２８】また、サセプタの温度を熱電対等を用いて
検出することによって、基板の温度を推定する方法もあ
る。さらに、実施例では赤外線ランプヒータを用いた
が、これは長手方向に一様な出力特性を持つヒータであ
ればよい。よって、誘導加熱、電熱加熱等によっても実
現することができる。

【００２９】つぎに、本発明の第２の実施例について説
明する。第１の実施例とは基板の幅方向の温度分布を検
出する部分のみが異なる。そこで、第１の実施例と異な
る基板の幅方向の温度分布検出部についてのみ示し、説
明する。図５に第２の実施例を示す。

【００３０】図５は基板２の進行方向に垂直な平面での
断面図である。スポット型の赤外線放射温度計１０が、
スキャニング装置（図示せず）に取り付けられている。
スキャニング装置は、赤外線放射温度計１０の光軸を図
中のａまたはｂの方向に回転させるものである。

【００３１】１個のスポット型赤外線放射温度計１０を
スキャニング装置により、赤外線放射温度計４０の光軸
を図中のａからｂまたｂからａの方向に回転させること
により、基板２の幅方向の温度分布を検出するものであ
る。

【００３２】さらに、本発明の第３の実施例について説
明する。図６に第３の実施例を示す。

【００３３】図６は基板２の進行方向に平行な側面図で
ある。図６中の斜線部１１は成膜空間を示している。基
板２を所定の温度に加熱し、この成膜空間１１を貫通さ
せることにより、基板２の表面に成膜される。この成膜
空間１１の前後の温度計１２、１３をそれぞれ配設す
る。温度計１２、１３はそれぞれ成膜空間１１に入る
前、後の基板２の表面温度を検出窓１６、１７を通して
検出する。温度計１２、１３からの検出信号は温度分布
検出回路１４へ送られ、成膜空間１１内での基板２の幅
方向の温度分布を計算する。そして、その結果を温度制
御回路１５に送り、その計算結果を基に基板２の表面温
度を均一化するような個々の赤外線ランプヒータ４への
投入電力を計算し、個々の赤外線ランプヒータ４への投
入電力を制御する。

【００３４】この場合、基板温度分布の検出部が成膜空
間１１外に設置されており、温度計用の検出窓１６、１
７に成膜されることがない。かつ、成膜空間１１内での
基板２の幅方向の表面温度の分布を推定しているため、
望ましい基板温度分布の検出部である。さらに、この実
施例は、成膜装置以外でも最も温度を均一にしたい空間
で基板の温度検出が不可能な装置等に有効である。

【００３５】以上、実施例では矩形型の基板について説
明を行ったが、帯状の基板、つまりロールツウロールに
より搬送を行うような連続的な基板に対しても本発明は
有効である。

【００３６】

【発明の効果】以上本発明によれば、真空蒸着、イオン
プレーティング、ＣＶＤなどの真空装置において、搬送
中の被加熱物、例えば基板またはウエハの温度を所定の
値に均一に保つことが可能な加熱装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す正面断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例を示す上面断面図であ
る。

【図３】基板に対する加熱パターンを説明する示す図で
ある。

【図４】基板の幅が異なる場合の加熱パターンを説明す
る図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す正面断面図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施例を示す側面断面図であ
る。

【図７】従来例を示す側面断面図である。

【図８】赤外線ランプヒータの軸方向の熱量分布を示す
特性図である。

【符号の説明】

１加熱装置２基板３搬送車４赤外線ランプヒータ６サセプタ７温度制御回路８赤外線放射温度計９温度分布検出回路１０赤外線放射温度計１１成膜空間１２、１３赤外線放射温度計１４温度分布検出回路１５温度制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｄ 21/31 21/324 Ｄ 21/324 21/26 Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱物を搭載し、前記被加熱物の搬送
を行う搬送手段と、搬送中の前記被加熱物を行う加熱手
段とを具備し、前記加熱手段は長手方向に一様な出力特性を持ち、加熱
手段の長手方向が前記被加熱物の搬送方向と平行となる
ように各加熱素体を複数個配設したことを特徴とする加
熱装置。
【請求項２】前記加熱素体は管状ヒータであることを特
徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】前記加熱手段はそれぞれの加熱素体が前記
被加熱物のどの部分の加熱を行うかによって前記加熱素
体の個々の出力を前記被加熱物の温度が全体にわたり均
一になるようにすることを特徴とする請求項１記載の加
熱装置。
【請求項４】幅の異なる前記被加熱物に対してその幅に
応じた加熱パターンを記憶しておくメモリを具備し、前記メモリからの加熱パターンにしたがって前記加熱素
体の個々の出力を調整することにより、前記被加熱物の
温度が全体にわたり均一になるように加熱することを特
徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】搬送中の被加熱物の表面温度を検出する温
度検出手段と、該温度検出手段からの情報を基に前記加熱手段の出力を
制御する制御回路とを具備し、前記温度検出手段により前記被加熱物の表面温度の幅方
向の分布を検出し、その情報を基に前記被加熱物の幅方
向の温度分布が均一となるように前記加熱素体個々の出
力を制御することを特徴とする請求項１記載の加熱装
置。