JPS60125371A - 真空内基板加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は真空内で基板に薄膜を形成する等の真空自処理
に先立って基板に吸着した不純物ガスを除去するために
赤外線ヒータにより真空内で基板を加熱する真空内基板
加熱装置に関する〔発明の背景〕 従来の真空内基板加熱装置を第１図、第２図に示す。第
１１は従来蓄電の断面図、第２１は第１図のＡ−Ａ矢視
図である。

従来の！Ｉ置け、チェンバ１の上部から支持部材１０に
より支持された反射笠２、この反射笠２に支持（支持部
材図示省′ｌ＠）された２本の円管状の赤外線ヒーＩＪ
５、チェンバ１の底面から支持部材１１により支持され
た支持台４、チェンバ１の側壁に設けられ、基板５の出
入口となる２つのゲートバルブ６．７から構成されてい
る。

このように構成しである従来蓄電は次のように動作する
。まず、ゲートパルプ６を開いて搬送手段（図示せず）
により基板５をチェンバ１内の支持台４上に置く。次に
ゲートバルブ６を閉じ、排気手段（図示せず）、さらに
は必要に応じてガス導入手段（図示せず）により通常１
Ｔｏｒｒ以下の真空にする。赤外線ヒータ３に通電し、
基板５を加熱する。次にリーク手段（図示せず）により
チェンバ１内を大気圧にした後、ケートパルプ７を開き
、搬送手段により基板５を搬出し、基板５の加熱処理が
完了する。

しかし、上記のような従来装置は以下のような欠点があ
る。すなわち、基板５には赤外線ヒー〃３からの直接光
ａと反射笠２によって反射された反射光すとが入射する
が、従来装置にあっては、反射光すの基鈑５に対する照
度分布は何ら考慮されておらず、このため基板５の加熱
状態の均一性は直接光ａの照度分布に依存する。

しかしながら、直接光ａの照度分布は、例えば基板５と
赤外線ヒータ３との距離が１に対して２本の赤外線ヒー
タ３の距離が５の場合、基板５の中央部の照度は赤外線
ヒー４３の直下の照度の約１／３と大きく異なり、加熱
の均一性が得らｔ１′＆い。

このため、従来装置では基板５を均一にかつ短時間で加
熱するために例えは、赤外線と−々６と基板５との距離
を大きくすることにより、不均一性を緩和し、同時に昇
温速度を上けるために赤外線ヒータ３の容量を大きくし
ている。

あるいは、上記距離を大青くするかわりに、赤外線ヒー
々を多数配設し温度不均一性を緩和している。ところが
、いずわの場合も赤外線ヒー々３の消費電力が増大し製
造コストが高くなるばかりか、基板５以外のチェンバ１
の構成部材に入射する熱量が増大し不必要に昇温させて
しまう。真空内では上Ｈピ構成部材の表面温度が高くな
ポと該表面に吸着していたガスがチェンバ１内に放出さ
ね、真空の負を低下させてしまう欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、真空の債を低下させることなく、真空
内で基板を均一にかつ効率良く加熱することができる真
空内基板加熱装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明の装置は真空内基板
加熱＃置において、′赤外線ヒータからの直接光と該赤
外線ヒータからの光が反射される反射笠からほぼ平行光
にして反射される反射光を該赤外線ヒータからの直接光
の照度の低い基板部分に反射平行光を照射して基板を均
一に加熱することを％徴とする。

〔発明の実施例〕

第３図、第４図に本発明の第１の実施例を示す。従来装
置と同じ構成、機能をもつチェンバ１、支持台４、ゲー
トパルプ６．７等（第１図）は図示省略してあり、動作
も従来装置と同様である。

本実施例にもいては、赤外線ヒー々８は図示のごとく円
環状をしている。また、反射笠９０反射部断面は実質的
に円形に形成しである。図において、１２は円環状の赤
外線ヒー々８の断面の中心点、Ｃは赤外線ヒータ８の直
接光ａの照度の低い基板５の中央方向すなわち赤外線ヒ
ータ８の中央部１３方向に対応する基板部分１４と、上
記中心Ａ１．２とを通る軸で、この軸Ｃ上に反射笠２の
断面形状の円１５の中心がある。なお、この軸Ｃの傾き
は赤外線、ヒー々８と基板５七の距離等により適宜設定
する。赤外線ヒーｌｉ８の設髄位番すなわち中心点１２
から反射面までの軸Ｃの長さｈは、＃１は０．３〜０．
５×Ｒ（円１５の半径）に設定しである。

上記のように、反射笠９、赤外線ヒーｌｉ８、基板５を
構成することにより、反射光すは軸Ｃにほぼ平行にする
ことができる。したがって、直接光ａによる照度の低い
基板５の部分の照度を向上させ、基＠Ｓを均一に加熱す
ることができる。

第５図、第６図に本発明の第２の実軸例を示す。赤外線
ヒー々３は、従来装置（ＩＥｌ、２図）と同じ円管状で
ある。その他の構成は第１の実施例とほぼ同機である。

すなわち、反射笠９の断面形状は実質的に円であり、赤
外線ヒータ３の設慣場所つまり長さｈ４第１の実施例に
おけるのと同様に設定しである。このため、第３図で示
した第１の実施例と同様に、反射光すは軸Ｃにほぼ平行
になり、直接光ａによる照度の低い基板部分すなわち２
本の赤外線ヒー〃３の中央部１３に対応する基板５の中
央部分の照度を向上させることができる。

なお、軍１、第２の実施例では反射笠９の断面形状が実
質的に円であったが、反射笠９の断面形状が実質的に放
物線であってもよい。この場合は、軸Ｃをその放物線の
軸にしζかつ赤外線ヒータ８，３の断面の中心虐１２が
該放物線の焦点にあるようにする。このように反射笠９
０面を放物面とし、赤外線ヒー々８．３を上記位置に設
定することにより、上記実施例と同様に反射光すを軸Ｃ
に平行とすることができ、直接光の照度の低い基板５の
中央部の照度を向上させ、基板５を均一に加熱すること
が可能となるなお、反射笠９の実質的な放物面を得る方
法としては、連続的な放物面を表作すふか、あるいは多
数の平面鏡を放物線上に配設してもよいまた、第５図で
は２本の赤外縁ヒータ３をもつ加熱装置を示したが、基
板５の寸法が大きい場合などはこの加熱装置を複数＠釜
設してもよい。

さらにｔ＄３図、第５図では赤外線と一〃８゜３を真空
中に配設した例を示したが、こねに限らす、チェンバ１
の上面にガラス窓を設けるとともに赤外線ヒータ８．３
と反射笠９を大憚中に設置し、カラス窓を通して基板５
を加熱してもよい。

次に、前記基板加熱装置を用いた連続スパー々装置につ
いて第７図、ｔｓＢ図にもとづいて説―する。第７図は
垂直断面図である。第８回は第７図に示すＤ−Ｄｆｆｌ
による水平断面図であり、同図のＥ−Ｅ面はｌｌｌ１図
の垂穆切断図を示している。

五角形の真空容器３０と中央に円柱状の凹みを有する１
ｋ３１により主真空室３２を構成する。真空容器３０の
壁面３Ｂには、＃１は同一水平面に中心軸をもつ開口３
３が等角度間隔にあけられ、順にローティンゲスｆ−シ
、７７８、ｔＪｃ２〜ｙＪＬ５ステーション７９〜８２
を形状する。またローディングステーション７Ｂの大気
側にはローディング室５１および取入・取出室５２が取
り付けらね、第２〜第５処理ステージ、ンの開口５３の
外側には副真空室３４が形成されている。第７図に示す
如く副真空室３４と主真空室３２とは開口３５の他に排
気口３５により真空的に連通可能である。排気口３５は
エアシリンダ３６で駆動されるバルブ５７により開閉さ
れる。

第８図に示すごとく真空容器３０と蓋３１との間には、
真空容器３０の壁面３８と＃１は平行な複数の平面４０
を有するドラム３９がある。ドラム３９は蓋３１の底面
の中心で回転自在に支持されており、モータ２４、ギア
２５、チェーン２６により回転させられる。

またドラム３９の各々の平面４０には、各々１組゛の板
ばね４１により平面４０とｔｌは平行な状態のまま前後
動可能な基板ホルダ４２が取り付けられていて、ブーシ
ャ４３により、真空容器３０の壁面３８と基板ホルタ４
２が密着できる。！に３１の凹み内の中・心にあるエア
シリンダ４４　（ＩＥ　３図）により円錐１カム４５が
下降すると、フックＪＰ４３は中心から外方に向けて力
を受け、カイト４６によりガイドされながら全ステーシ
ョンで同時に基板ホルダ４２を壁面３８に押付ける。円
錐カム４５が上昇すると圧縮はね４７により、ブツシャ
４３は中心方向に力を受け、ブツシャ４３の先端は蓋５
１の凹みの外周面まで稜退し、基板ホルダ４２は板ばね
４１（第４図）により壁５８から離わてドラム３９に接
近する第８図において、第２処理ステージ、ン７９、第
３処理ステーシヨン８０、および第５処理ステージ曹ン
８２についてはブツシャ４３、ガイド４６、基板ホルタ
４２、板ばね４７の図示を省略しであるｗＬＺ図に示す
ごとく、少なくとも一つの１１１１真空室３４には処理
二二、＋ト１９、ガス配管７２、真空バルブ７３、可変
バルブ７４を設ける。

また主真空室３２は、配管４８により真空ポンプ７５に
接続さね、高真空排勿さねる。

また、第８図に示す如くローディングステーション７８
の大気（ＩＩＩにはローディング室５１、さらにその大
女側に取入・取出室５２が設置されている。取入・取出
室５２内に゛は２組の搬送手段５３゜５４が、またロー
ディング室５１内には１組の搬送手段５５が設置されて
いる。

取入ｌＩ取出室５２の両側にはゲートバルブ５６゜５７
が設置されている。ゲートバルブ５６　、５７が−いて
いる時に基板５は大気中の搬送手段（図示せず）により
取入・取出室５２に搬入さ１１、搬送手段５５　、５５
　、５４によりローディング室５１を経て再び大気側に
搬出されることができる。

また取入Φ取出室５２は第７図に示すように真空配管５
８、真空パルプ５９を経由して補助真空ポンプ６０に、
またリーク配管６１、リークパルプ６２ヲ経由してリー
クガス源（図示せず）に接続さねている。

ローディング室５１はバイパス配管６３、配管４８゛を
経由して真空ポンプ７５に接続されている。

またローディング室５１内のローディング位置６４（第
８図）に基板５がある時、第７図に示したエレベー々６
５により基板５は持ちあげら第１、アーム６６（第７図
）にチャックされる（チャック機構は図示省略）。アー
ム６６は（中心線にて示す）軸６７の回りで回転駆動さ
れ、基板５は基板ホルタ−４２に移しかえられる。

なおエレペー々６５は例えばエアシリンダ６８により、
またアーム６６の軸６７はモータ（図示省略）により駆
動される。

次に、以上のように構成した連続スバヴタ装慟の作動に
ついて述べる。

エアシリンダ４４により円錐カム４５を下降させ各ステ
ーションで基板ホルダ４２を、真空容器３０の壁面３８
に押付けておく。エアシリンダ３６によりパルプ３７を
開いた状態で、真空ポンプ７５を動作させるとともに、
真空バルブ７３、可変パルプ７４を協調させてガス配管
７２よりＡｒガスを少なくともひとつの副真空室３４に
導入し、副真空室３４および主真空室３２を各々所定の
低圧雰囲気に保つ；副真空室３４内の圧力は可変パルプ
７４の一度、および排気口３５の径を変えることにより
調節する・。

また取入・取出室５２では両側のゲートパルプ５６　、
５７および真空バルブ５９を閉じた状態で、リークパル
プ６２を開き、リーク配’ｆｊ１６２よりリークガスを
導入し、取入・取出室５２内を大気圧にしておく。

ローディング室５１ではエレベータ６５を下降の状態に
しておくとともにバイパス配管６３により例えば１０　
Ｔｏｒｒ台に真空排気しておく。

以上の状態から運転サイクルを開始する。

取入・取出室５２のゲートバルブ５６を開いた後大気側
搬−送手段（図示せず）と搬送手段５３との％ＪＪ調に
より基板５を搬入位＠６９に搬入した後ゲートパルプ５
６を閉じる。

次に補助真空ポンプ６０を作動させ、真空バルブ５９を
開を、取入・取出室５２内を例えば０．Ｉ　Ｔｏｒに排
ｚした後、ゲートバルブ５７を開く。搬送手段５３　、
５５の協調により、基板５をローディング位＄６４に搬
送した後、エレベー々６５、アーム６６・の協調により
、基板５を基板ホルダ４２に装着する。

次にエアシリンダ４４により円錐カム４５を上昇・させ
ると、ブツシャ４３は圧縮はね４７により基板ホルダ４
２は板はね４１により、それぞれ中心方向。

に移動する。次にモータ２４、ギア２５、チェーン２６
にヨリ、ドラム３９を１ステージ、ン分回転さ、せた後
、エアシリンダ４４、円錐カム４５、プツシ。

＊４５により、書ひ基板ホルダ４２を真空容器５０の壁
面３８に押付ける。ローディングステーション７Ｂでは
基板ホルダ４２に装着されている処理ずみ基板５ｔ−、
アーム６６、エレベータ６５の協調により、搬送手段５
５上に移しかえる。ゲートバルブ５７を開いた後、搬送
手段５５　、５４の協調により基板５を取入・取出室５
２内の搬出位１ｔ７０に搬送するとともに、未処理の基
板５を搬入位ａ１６９からローディング位＠６４に搬送
した後、ゲートバルブ５７を閉じる。

前述のごとく取入・取出室内を大気圧にし、ゲートバル
ブ５６を開いた後、次に処理する未処理基板５の搬入と
、搬出位ｆ１７０にある処理すみ基板５の搬出とを同時
に行なう。

以上のローディングステーション７８での取入県゛取出
し処理と並行して、第２〜第５ステーシヨンでは基板５
に各々所定の処理を施す。

なお、第２〜第５処理ステージ、ンでは、ウェーハ表面
に吸ルした汚染ガスを除去するりエーハペーク処理、ス
バータ前のウェーハ表面の酸化物層を除去するスバッタ
エーチ処理、あるいは薄膜を形成するスバータ処理を任
意に組合せて処理を行なうが、標準的には第２ステーシ
ヨンでウェーハベーク処理、第３ステーシヨンでスバ、
Ｖタエ〜チ処理、第４．第５ステーシヨンでスバ、・々
処理を行々う。その場合、各ステーションの処理二二、
、ト１８は、第２ステー　ジョンはウェーハベークユニ
ーｈ、第３ステーションはユバ０．タエ、Ｖチングユニ
ート、第４．第５ステーシヨンはスパーカ処理ユニート
である。

本実施例における各室の圧力は次の如くである。

主真空室＝１ミリメートル、 第２処理ステーシヨンの副真空室：１ミリメートル、 第６処理ステーシヨンの副真空室：　８４１１メートル
、 第４．第５処理ステーシヨンの副真空室＝２ミリメート
ル 前述の作動を繰返すことにより、多数の基板５がそわそ
れ連続的にスバ〜り処理を施されるｂまた消耗品である
スバ・・タ処理ユニ９トのターゲルトの交換は以下のよ
うに行なう。

エアシリンダ４４、円錐カム４５、ブヅシャ４３の協調
により基板ホルダ５コを壁面３８に押付けさラニｉ−ケ
、、ト交換を行なうステーションのエアシリンダ３６に
よりそのステーションのパルプ３７を閉めることにより
該副真空室３４と主真空室３２とを真空シールする。次
にその副真空室３４のリーク手段（図示せず）により、
副真空室３４を大久圧にした後、そのステーションに取
付けられている処理ユニット１８のスパヴタ電極を外し
てターゲ、トを交換する。再びユバ９夕電極を組付けた
後、該当する副真空室３４を粗引き排気手段（１ソ示ぜ
ず）により粗引き排気する。次に基板ホルダを後退させ
、副真空室６４内を為真空排気する。

以上のように本発明によねＦ！〃−ゲート交換を行なう
場合には、主真空室３２を烏真空排気したまま、ターゲ
ートを交換を行なうステーションの副真空室のみを大気
にすれはよい。

上述の実施例においてはローディングステーション１個
と処理ステーション４個と、計５個のステーションを設
けたが、本発明を実施する場合、設置するステーション
の個数は任意１と設定し得る。

また本実施例ではローディンゲス子−ジョン７８にロー
ディング室５１と、取入・取出室５２七を設けたが、こ
ねに限らずローディング室５１を省略し、取入・取出室
５２を主真空室５２に直接に取付け、さらに取入・取出
室５２内にエレベータ６５′、ローディング用のアーム
６６を設けることによっても同様の効果が得られる。

本実施例においては、以上に述べた構造機能。

から明らかなように、みかけ上−組の真空システムより
成るスバ、νり装備において、各処理ス゛チージョン毎
に副真空室を設けることにより各副真空室の圧力を独立
に制御でき、各処理に最適な圧力に設定することにより
処理速度の向上膜ηの向上をはかることができる。また
、べ一り処理ステーション、スバ、Ｖタエヴチステーシ
ョンより発生した不純物ガスは、各ステージ。

ンの排気口より主真空室に出て真空ポンプに達する。こ
の場合、一度主真空室に出た不純物ガスが他のステーシ
ョンの排気口から副真空室に入りこむ確率は実用上無視
できる程小さい。そノ結果、ベークステーション、スバ
ツタエ、チステーションより発生した不純物ガスがスバ
ッ々処理ステーションに入り込んでスバヴタ処理に悪影
響を与える虞れは実用上無視し得る。

また主真空室内では基板は水平面内を回動するため、基
板の上方から異物が落下し基板に異物が付着することを
防止できる。

さらに本実施例によりは、主真空室内の機構は大りにふ
わることがないため、ベーク処理ス□チージョンで高温
にされる基板ホルダなどが常温の大気により冷却されす
、加熱と冷却のくり返しにより基板ホルダに付着した膜
材料のはがねを防止できるとともに、スバータ処理に好
ましくない大気中のガスが主真空室へ入りこむのを低減
で浅る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によｔｌは反射笠からの反
射光を基板の直接光の照度の低い部分に該基板に対して
所定の角度傾けて照射するので、基板上での照度分布が
より均一になり、温度不均一が緩和さね、高速基板加熱
時の温度分布の向上が実現でをる。また、反射光を有効
に利用できるので赤外線ヒー々の消費電力を低減できる
結果、チェンバを構成する部材篩を不必要に昇温させる
ことを防止し、チェンバ内の真空の個を良好に維持でき
る。したがって、真空処理を行なう基板の歩留りを向上
できる。さらに、消費電力の減少が図ねるため製造コス
トを低減できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装泗の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢
視図、第５図は本発明の＃Ｅ１の実施例の装置の要部断
面図、第４図は１１！５図のＢ　−Ｂ矢視図、ｗＬ５図
は本発明の第２の実施例の装置の要部断面図、第６図は
第５図のＣ−Ｃ矢視図、９７図は本発明を適用した連続
スバ＃り装置の正面図、＃ｔ８図は第７図のＤ−Ｄ矢視
図である。 １・・・チェンバ、　２．９・・・反射笠、５．８・・
・赤外線ヒータ、 ４・・・支持台、　５・・・基板、 ６．７・・・ゲートバルブ、 １３・・・中央部、　ａ・・・直接光、ｂ・・・反射光
。 代理人升理士　高　橘　明　大−・・ 第　１１ 第　、５　Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空内に書かねた基板を、赤外線ヒー〃からの直接光と
   その近傍に置かれた反射笠からの反射光との協調により
   加熱する真空内基板加熱装置において、該反射笠は、反
   射光が実質的に平行になる鏡面を有し、かつ該赤外線ヒ
   ー〃から基板への直接光と、該反射笠からの反射光との
   合成入射熱量分布が均一になる方向に皺反射光を照射す
   ることを特徴とする真空内基板加熱装置。