KR20160017059A - 진공 처리 장치 - Google Patents

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마사히로 스기하라
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캐논 아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 진공 처리 장치는, 진공 용기 내에서 기판 지지부(41)에 지지된 기판의 처리면에 대향하여 설치된 가열부(24)와, 기판 지지부(41)에 지지된 기판의 이면에 대향하여 설치된 냉각부(25)와, 가열부(24)에 의해 기판을 가열 처리할 때 기판과 냉각부(25)의 사이의 소정 위치에 배치됨으로써 기판의 중심부와 외주 부분의 온도차를 저감시키기 때문에, 기판의 외주 부분의 온도를 보정하는 온도 보정부(45)와, 온도 보정부(45)를 소정 위치로부터 퇴피시키는 보정부 이동 장치(49)를 구비한다.

Description

진공 처리 장치 {VACUUM TREATMENT DEVICE}
본 발명은 진공 처리 장치에 관한 것이며, 특히 진공 중의 기판을 가열한 후에 기판을 냉각하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.
초고진공 분위기 내에서 기판을 가열하는 진공 처리 장치는, 예를 들어 진공 용기 내에 지지된 기판의 상방에 석영 창을 통하여 적외선 램프를 배치하고, 하방에 승강 가능한 냉각 부재를 배치하고, 가열 후의 기판을 냉각 부재에 밀착시켜 가열 냉각 처리를 하도록 되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 평8-69977호 공보
이러한 기술에서는 기판과 적외선 램프의 사이에 배치되는 석영 창에 의해 적외선 램프를 기판에 접근시켜 배치하는 것이 곤란하기 때문에, 가열 처리시, 기판의 외주부에 중심부와 마찬가지로 적외선을 조사하기 어렵다. 종래에는 기판의 치수보다 큰 램프를 사용하여 기판의 전체면에 적외선을 균일하게 조사함으로써 기판의 면 내 균열성을 도모하였다. 그러나, 큰 치수의 가열 램프를 사용하기 때문에 진공 용기가 대형화되어, 풋프린트의 저감이 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 과제를 해소하여 풋프린트가 작은 장치라도 기판의 균열성을 유지하는 것이 가능한 진공 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 진공 처리 장치는, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 기판을 지지하는 기판 지지 수단과, 상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판의 처리면에 대향하여 설치된 가열 수단과, 상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판의 이면에 대향하여 설치된 냉각 수단과, 상기 가열 수단에 의해 상기 기판을 가열 처리할 때, 상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판과 상기 냉각 수단의 사이의 소정 위치에 배치됨으로써 상기 기판의 중심부와 외주 부분의 온도차를 저감시키기 때문에, 상기 기판의 외주 부분의 온도를 보정하는 온도 보정부와, 상기 온도 보정부를, 상기 소정 위치와, 상기 소정 위치로부터 퇴피된 퇴피 위치의 사이에서 이동하는 보정부 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 진공 처리 장치에 따르면, 풋프린트가 작은 장치라도 기판의 균열성을 유지하는 것이 가능한 진공 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 진공 처리 장치가 설치되는 성막 장치의 대표적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 진공 처리 장치의 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명에 관한 진공 처리 장치의 가열 냉각실의 단면 개략도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면 화살표에서 본 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 동작 설명도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 단면 개략도이다.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 진공 처리 장치의 단면 개략도이다.
이하에, 본 발명의 적합한 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 이하에 설명하는 부재, 배치 등은 발명을 구체화한 일례이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 따라 여러가지로 개변할 수 있는 것은 물론이다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명에 관한 진공 처리 장치가 설치되는 성막 장치(10)의 대표적인 구성을 도시한 평면도이다. 이 성막 장치(10)는 클러스터형이며, 복수의 성막 챔버(12)를 구비하고 있다. 로봇 반송 장치(13)가 구비된 반송 챔버(11)가 중앙 위치에 설치되어 있다. 로봇 반송 장치(13)는 신축 가능한 아암에 설치된 핸드(13a)에 기판을 적재할 수 있다. 아암의 단부는 반송 챔버(11)의 중심부에 회전 가능하게 설치되어 있다.
성막 장치(10)의 반송 챔버(11)에는 로드 챔버(14a) 및 언로드 챔버(14b)가 접속되어 있다. 로드 챔버(14a)를 통하여 외부로부터 성막 장치(10)로 피처리재로서의 기판이 반입됨과 함께, 다층막의 성막 처리가 종료된 기판이 언로드 챔버(14b)로부터 성막 장치(10)의 외부로 반출된다.
성막 장치(10)에서는 반송 챔버(11)(반송 용기)의 주위에 3개의 성막 챔버(12)와 클리닝 챔버(15)와 가열 냉각 챔버(17)가 접속되어 있다. 인접하는 2개의 챔버의 사이에는 양쪽 챔버를 격리하고, 또한 개폐 가능한 게이트 밸브가 배치되어 있다.
성막 챔버(12)의 각각은 디바이스에 사용되는 원소의 막을 성막하기 위한 성막 챔버이다. 본 실시 형태에 따르면, 기판 상에 퇴적되는 다층막을 복수의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 속하는 복수의 막을 미리 설정한 어느 하나의 성막 챔버에서 성막시키도록 구성하고 있다. 각각의 성막 챔버(12)에서는 스퍼터링을 이용한 PVD(Physical Vapor Depositon)법에 의해 막을 형성한다. 또한, 동일 그룹에 속하는 막을 성막하는 성막 챔버를 복수 배치함으로써 스루풋을 향상시키는 구성이어도 되는 것은 물론이다. 클리닝 챔버(15)는 이온 빔 에칭 기구나 RF 스퍼터링 에칭 기구에 의해 표면 평탄화가 행해지는 챔버이다.
가열 냉각 챔버(17)는 본 발명의 특징을 갖추는 진공 처리 장치의 진공 용기이며, 3개의 성막 챔버(12) 중 어느 하나에서 성막된 성막층의 열처리를 행하는 진공 용기이다. 가열 냉각 챔버(17)는 기판을 가열한 후에 냉각하여, 스루풋 향상 및 고진공 내에서의 냉각에 의한 불순 가스의 흡장의 저감을 도모하고 있다. 가열 냉각 챔버(17)에 대해서는 후술한다.
성막 장치(10)에 있어서, 로드 챔버(14a)를 통하여 내부에 반입된 기판은, 로봇 반송 장치(13)에 의해 성막 챔버(12)의 각각에 제작 대상인 다층막 디바이스에 따라 미리 정해진 순서로 도입되고, 각 성막 챔버(12)에서는 소정의 성막 처리가 행해진다. 제작 대상의 다층막 디바이스의 예를 들면, LED, LOGIC, DRAM, MRAM, TMR 헤드, 어드밴스드(개량형) GMR 등이다.
또한, 도 1에 있어서, 성막 챔버(12)의 내부를 필요한 진공 상태로 하기 위한 진공 배기 장치, 타깃 전극에 인가되는 전력을 공급하기 위한 급전 장치, 타깃 전극의 각각에 설치되는 타깃, 프로세스 가스 도입 기구 등의 플라즈마를 생성하기 위한 장치 등의 도시는 생략되어 있다.
또한, 산화막 성막 챔버나 건식 에칭 챔버 등 디바이스 구성에 필요한 기능을 갖는 처리 장치를 설치해도 된다. 산화막 성막 챔버는 금속층을 산화하는 표면 화학 반응이 행해지는 챔버이며, 표면 화학 반응에는 플라즈마 산화, 자연 산화, 오존 산화, 자외선-오존 산화, 라디칼 산소 등이 사용된다. 건식 에칭 챔버는 성막 챔버(12) 중 어느 하나에서 성막된 성막층의 일부를 이온 빔으로 에칭하는 챔버이다. 본 실시 형태의 성막 챔버(12)는 모두 동일한 구성이지만, 제작 대상인 다층막 디바이스의 막 구성에 따라 각 성막 챔버의 타깃 전극에 탑재되는 타깃의 종류도 변경되는 것은 물론이다.
도 2, 도 3, 도 4에 기초하여, 가열 냉각 챔버(17)의 특징적인 구조에 대하여 설명한다. 도 2는 가열 냉각 챔버(17)를 측면 방향으로부터 본 단면 개략도이다. 가열 냉각 챔버(17)는 가열 냉각실(21)과 펌프실(22)을 갖고 구성된 진공 용기이다. 가열 냉각실(21)은 반송 챔버(11)에 게이트 밸브를 통하여 연결되어 있고, 로봇 반송 장치(13)에 의해 반송 챔버(11)와 가열 냉각실(21)의 사이에서 기판의 이송이 가능하다. 펌프실(22)은 가열 냉각실(21)과 내부가 연통되어 있고, 가열 냉각 챔버(17) 내를 진공 배기하는 진공 펌프(22a)를 포함하는 배기 장치를 구비하고 있다. 또한, 유지 보수시에 대기 개방을 위한 벤트 기구가 펌프실(22)에 접속되어 있다.
도 3은 가열 냉각실(21)의 단면 개략도이다. 도 4는 가열 냉각실(21)의 수평 방향(도 3의 A-A 단면 방향)의 단면 화살표에서 본 도면이다. 가열 냉각실(21)은 기판의 처리면을 가열하는 가열부(24), 기판을 냉각하는 냉각부(기판 홀더(25)), 가열부(24)에 의해 기판을 가열할 때 기판의 외주 부분의 온도 저하를 방지하는 온도 보정부(45), 온도 보정부(45)를 이동시키는 보정부 이동 장치(49), 기판을 지지하면서 중력 방향으로 이동할 수 있는 기판 지지부(41)를 구비하고 있다. 가열 냉각실(21)의 상부에 형성된 개구에는 투명 석영제의 투명 창(31)이 가열 냉각실(21)의 용기(진공 용기)에 기밀하게 설치되어 있다. 가열부(24)는 가열 램프(33)를 갖고 있으며, 투명 창(31)의 대기측에 배치되어 있다. 본 실시 형태의 가열 램프(33)는 적외선 램프로 구성되어 있지만, 투명 창(31)을 통하여 기판을 가열할 수 있는 구성이면 된다.
기판을 냉각하는 냉각부로서 사용되는 기판 홀더(25)는, 기판을 적재하는 기판 적재부(35)와 기판 적재부(35)의 기판 적재면(P)에 지지된 기판(W)을 냉각하는 냉각 장치(37)를 갖고 구성되어 있다. 냉각 장치(37)는 기판 적재부(35)의 기판 적재면(P)과는 반대측에 설치되어, 기판 적재면(P)을 냉각하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태의 냉각 장치(37)는, 내부에 냉각수 등의 냉매를 유통시키기 위한 수로(37a)가 형성된 수냉 블록이다. 냉각 장치(37)에는 수로(37a)에 냉각수를 순환시키는 호스(37b)를 통하여 도시하지 않은 냉각수 순환 장치가 접속되어 있다. 또한, 냉각 장치(37)는 기판 적재부(35)를 냉각할 수 있는 것이라면 기판 적재부(35)와는 별개로 구성된 것이라도 된다. 또한, GM식 냉동기나 스털링식 냉동기, 혹은 펠티에 소자를 사용한 구조의 장치를 사용할 수도 있다.
기판 적재부(35)는 정전 척(ESC: Electro Static Chucking)을 구비하고 있어, 냉각된 기판 적재면(P)에 기판(W)을 밀착시킬 수 있다. 기판 적재면(P)에는 기판(W)의 이면과의 사이에서 냉각 가스를 유통시킬 수 있는 홈이 형성되어 있다. 기판(W)을 기판 적재면(P)에 적재하였을 때, 홈에 흐르는 냉각 가스에 의해 기판(W)의 이면측을 냉각할 수 있다. 기판 적재면(P)은 냉각 장치(37)에 의해 냉각되어 있기 때문에, 기판(W)을 기판 적재부(35)의 기판 적재면(P)에 적재함으로써 냉각 가스를 통하여 기판(W)을 신속하게 냉각할 수 있다. 또한, 기판 적재부(35)와 냉각 장치의 사이에는 카본 시트(36)를 끼워 넣어 이들 부재간의 열저항을 저하시키고 있다.
기판 지지부(41)는, 가열부(24)에 가까운 위치에서 기판(W)을 지지하는 제1 지지부(42)와, 냉각부(기판 홀더(25))에 가까운 위치에서 기판을 지지하는 제2 지지부의 2개의 구성을 갖고 있다. 제2 지지부는 3개의 리프트 핀(43a)을 구비하여 구성되어 있다. 3개의 리프트 핀(43a)이 상승한 상태로, 리프트 핀(43a)은 기판(W)의 이면을 지지한다. 리프트 핀(43a)에 의해 기판(W)을 지지한 상태로 리프트 핀(43a)이 강하하여, 기판 적재면(P)보다 리프트 핀(43a)의 선단이 내려가면, 기판(W)은 기판 적재면(P)에 적재된다. 제1 지지부(42)는, 가열부(24)에 의해 기판이 가열되는 위치(가열 위치)에서 지지하는 부재이다. 제1 지지부(42)는, 가열 냉각실(21) 내에서 핸드(13a)의 상하 이동 범위 내의 높이에 설치되어 있기 때문에, 로봇 반송 장치(13)의 핸드(13a)에 적재된 기판을 가열 냉각실(21) 내에서 수취할 수 있다.
제1 지지부(42)는 수평 방향으로 이동할 수 있어, 가열부(24)측으로 이동한 리프트 핀(43a)에 기판(W)을 전달할 수 있다. 본 실시 형태의 제1 지지부(42)는 2개로 분할되어 있어, 리프트 핀(43a)에 지지되어 냉각부(기판 홀더(25))측으로 이동하는 기판(W)에 접촉하지 않도록 서로 이격하는 방향(도 4의 화살표 방향)으로 이동할 수 있다. 또한, 2개로 분할된 각각의 제1 지지부(42)에는, 기판(W)의 성막면의 이면에 접촉하는 볼록부가 형성되어 있다. 볼록부의 수는 1개라도 되며, 복수개(예를 들어, 2개씩) 형성해도 된다. 기판(W)의 이면과 볼록부를 점접촉시킴으로써 기판(W)으로부터 제1 지지부(42)로의 열 릴리프를 방지할 수 있다.
리프트 핀(43a)은 중력 방향으로 이동 가능하게 기판 적재부(35)와 냉각 장치(37)를 관통하여 3개 설치되어 있다. 3개의 리프트 핀(43a)은 동기하여 이동하여, 기판(W)이 가열되는 위치에서 제1 지지부(42)에 지지된 기판을 수취한 후, 기판(W)이 기판 적재부(35)의 기판 적재면(P)에 적재되는 위치까지 중력 방향으로 이동한다. 냉각 장치(37)의 하방측에는 리프트 핀(43a)을 상하 이동시키는 도시하지 않은 승강 장치가 설치되어 있다.
온도 보정부(45)는 SiC를 포함하는 링 형상의 판 형상 부재(축열 링)를 갖고 있어, 가열 램프(33)로부터의 열을 축적할 수 있다. 온도 보정부(45)는, 기판(W)의 이측에 배치됨으로써, 기판의 외주 부분과 중심 부분의 열의 방사 상태에 차이를 내 기판(W)의 외주 부분의 온도 저하를 억제하는 것이다. 특히, 진공 중에서는 방사에 의한 온도 저하가 지배적이 되므로, 기판(W)의 온도 저하를 방지하고자 하는 부분(외주부)의 근처에, 가열시의 기판(W)과의 온도차가 작은 축열 링을 배치함으로써, 기판(W)의 외주 부분과 중심 부분의 온도차를 작게 할 수 있다.
본 실시 형태의 온도 보정부(45) 및 축열 링은 둥근 링 형상이지만, 온도 보정을 하고자 하는 기판(W)의 온도 분포에 따라 형상을 변경할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 외주 부분의 온도 저하의 정도에 따라 온도 보정부(45) 중심의 개구의 크기나 형상을 변경할 수 있다. 축열 링은 기판(W)의 직경보다 큰 직경을 갖고 있다. 기판(W)이 가열될 때 기판(W)의 이면에 대향하여 배치되기 때문에, 온도 보정부(45)에 의해 가열 중의 기판(W)의 외주 부분의 온도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 기판(W)의 가열 중에 온도 보정부(45)가 배치되는 위치를 소정 위치라고 하기로 한다.
보정부 이동 장치(49)는 온도 보정부(45)를 수평 방향으로 이동하는 장치이며, 냉각부(기판 홀더(25))에서 기판(W)을 냉각할 때, 온도 보정부(45)를 리프트 핀(43a)에 지지된 기판(W)과 냉각부(기판 홀더(25))의 사이로부터 퇴피시킬 수 있다. 보정부 이동 장치(49)는, 기판(W)이 가열될 때 온도 보정부(45)를 기판(W)의 하방에 배치하여, 기판(W)의 가열 처리 종료 후에 온도 보정부(45)를 펌프실(22)측으로 이동시킬 수 있다. 보정부 이동 장치(49)에 의해, 리프트 핀(43a)이 접촉하지 않는 위치에 온도 보정부(45)를 퇴피시킬 수 있기 때문에, 리프트 핀(43a)에 의한 기판(W)의 이동을 방해하지 않는다. 그로 인해, 온도 보정부(45)의 형상은 리프트 핀(43a)으로부터의 제약을 받지 않는다. 또한, 온도 보정부(45)가 리프트 핀(43a)이나 기판(W)과 접촉하지 않는 위치를 퇴피 위치라고 하기로 한다. 도 4의 파선으로 나타내는 온도 보정부(45)는, 보정부 이동 장치(49)의 이동에 의해 온도 보정부(45)가 퇴피한 위치를 나타내고 있다.
도 5에 온도 보정부의 확대 단면도를 도시한다. 도 5 중의 C는 온도 보정부의 중심선이다. 본 실시 형태의 온도 보정부(45)의 단면도를 도 5의 a에 도시한다. SiC제 링 형상의 축열 부재(45a)와, 축열 부재(45a)를 지지함과 함께 보정부 이동 장치(49)에 연결하는 연결 부재(45b)를 주요 구성 요소로 하고 있다.
온도 보정부의 다른 구성예 1을 도 5의 b에 도시한다. 온도 보정부의 다른 구성예인 온도 보정부(46)는, 예비 가열시, 축열 링의 중앙 개구를 통과하는 가열 램프(33)로부터의 적외선을 차폐하는 원판 형상의 차열판(46a)을 구비하고 있다. 이 경우, 온도 보정부(46)는 2층 구조가 되며, 가열 램프(33)에 가까운 측에 축열 부재(45a)가 배치되고, 축열 부재(45a)의 냉각부측에 차열판(46a)을 설치하면 된다. 차열판(46a)은 가열 램프(33)로부터 조사되는 열을 차폐한다. 차열판(46a)에 의해, 예비 가열시 냉각부(기판 홀더(25))에 적외선이 조사되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 냉각부(기판 홀더(25))의 온도 관리가 용이해진다. 또한, 축열 부재(45a)와 차열판(46a)의 사이에는 스페이서(46b)를 설치하면, 축열 부재(45a)로부터 차열판(46a)으로의 열의 유입을 저감할 수 있다.
또한, 가열 처리시 기판(W)으로부터의 열을 릴리프하기 위한 개구를 차열판(46a)에 형성해도 된다. 예를 들어, 가열 처리시 기판(W) 일부의 온도가 높은 경우에는, 기판(W)의 고온부의 하방에 위치하는 차폐판의 일부를 절결함으로써, 가열 처리 중의 기판(W)의 고온부의 이면으로부터 열을 릴리프할 수 있으므로, 기판(W)의 온도 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
온도 보정부의 다른 구성예 2를 도 5의 c에 도시한다. 온도 보정부의 다른 구성예인 온도 보정부(47)는, 기판 가열시, 기판 외주 부분의 이면을 직접 가열할 수 있는 보조 히터(히터)로서의 가열 램프(47a)를 구비하고 있다. 가열 램프(47a)는 링 형상이며, 기판 외주 부분의 이면을 직접 가열하기 때문에, 출력을 제어함으로써 기판(W)의 온도 분포를 보다 균일하게 할 수 있다. 또한, 가열 램프(47a)의 냉각부측에 축열 부재(45a)를 배치해도 된다. 가열 램프(47a)의 냉각부측에 축열 부재(45a)를 배치하면, 예비 가열을 펌프실(22) 내에서 행할 수 있다.
도 6 내지 도 12에 기초하여, 가열 냉각 챔버의 동작에 대하여 설명한다. 도 6 내지 도 12의 각각에 있어서, a도는 가열 냉각실의 수평 방향의 단면 개략도이고, b도는 도 3의 A-A 단면 화살표에서 본 도면이다. 도 6은 가열 냉각 챔버(17) 내에 기판(W)이 반입될 때의 각 부의 상태를 도시하고 있다. 로봇 반송 장치(13)의 핸드(13a) 상에 열처리 전의 기판(W)이 적재되어 있다. 제1 지지부(42)는 기판(W)을 지지하는 위치에 있어, 로봇 반송 장치(13)의 핸드(13a)가 중력 방향으로 이동하면, 제1 지지부(42) 상에 기판(W)이 전달된다. 온도 보정부(45)는 제1 지지부(42)의 하방에 위치하고 있다. 리프트 핀(43a)은 하한 위치에 있고, 리프트 핀(43a)의 선단은 기판 적재면(P)의 하방측에 위치하고 있다.
도 7은 반입된 기판(W)이 가열부에서 가열될 때의 각 부의 상태를 도시하고 있다. 제1 지지부(42)는 핸드(13a)로부터 기판(W)을 수취한 위치로부터 이동하지 않고 있다. 또한, 기판(W)이 가열부(24)에서 가열되는 위치를 기판 가열 위치(가열 위치)라고 한다. 가열부(24)의 가열 램프(33)에 의해, 기판(W)의 성막면측이 가열 램프(33)에 의해 가열된다. 이때, 승온된 온도 보정부(45)가 기판(W)의 외주 부분의 이측에 배치되어, 기판 외주 부분으로부터 열 릴리프를 경감한다. 온도 보정부(45)는, 제1 지지부(42)에 지지된 기판(W)과 냉각부(기판 홀더(25))의 사이의 소정 위치에 배치됨으로써 기판의 중심부와 외주 부분의 온도차를 저감시키기 때문에, 기판의 외주 부분의 온도를 보정한다. 온도 보정부(45)의 보정에 의해, 기판(W)의 외주 부분의 온도 저하를 방지하고, 기판(W)의 중심부와 외주부의 온도차를 저감하여 기판(W)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다. 도 8은 기판(W)의 가열 처리가 종료된 후의 각 부의 상태를 도시하고 있다. 보정부 이동 장치(49)에 의해 온도 보정부(45)는 펌프실(22) 내로 퇴피되어 있다.
도 9 내지 도 11은 온도 보정부(45)가 기판(W)의 하방으로부터 퇴피한 후의 각 부의 상태를 도시하고 있다. 리프트 핀(43a)이 기판(W)의 이면을 밀어올려 지지한다(도 9). 그리고, 제1 지지부(42)가 기판(W)의 이면으로부터 퇴피하고(도 10), 그 후, 기판(W)을 지지한 리프트 핀(43a)이 중력 방향으로 이동하여, 기판(W)을 기판 적재부(35)의 기판 적재면(P)에 적재한다(도 11). 기판(W)이 기판 적재면(P)에 적재된 위치가 기판 냉각 위치(냉각 위치)이다. 이 냉각 위치에서 기판(W)의 냉각 처리가 행해진다.
기판(W)의 냉각 처리 종료 후, 리프트 핀(43a)으로 처리 후의 기판(W)을 상방으로 이동하여 제1 지지부(42)에 전달한다. 처리 후의 기판(W)은 리프트 핀(43a)으로부터 핸드(13a)로 이동 탑재된다. 또한, 제1 지지부(42)를 통하여 리프트 핀(43a)으로부터 핸드(13a)로 처리 후의 기판(W)을 이동 탑재해도 된다. 로봇 반송 장치(13)에 의해 가열 냉각 챔버(17)로부터 반송 챔버(11)로 이동한 처리 후의 기판(W)은, 성막 장치(10)로부터 취출되거나, 성막 챔버(12) 등에서 다음의 진공 처리가 이루어진다.
또한, 도 12는 온도 보정부(45)를 예비 가열할 때의 각 부의 배치를 도시하고 있다. 처리 후의 기판(W)이 가열 냉각 챔버(17)로부터 취출되어, 다음에 처리되는 기판이 가열 냉각 챔버(17)에 반입될 때까지의 동안에, 온도 보정부(45)의 예비 가열이 행해진다. 즉, 리프트 핀(43a)으로부터 제1 지지부(42)로 처리 후의 기판(W)이 전달되고, 리프트 핀(43a)이 강하한 후, 온도 보정부(45)를 가열 램프(33)의 하방으로 이동하여 가열 램프(33)로 가열해 둠으로써, 온도 보정부(45)의 SiC제의 축열 링에 열을 축적해 두어, 다음 기판의 가열 처리를 보다 신속하게 행할 수 있다.
본 발명에 관한 가열 냉각 챔버(17)를 사용함으로써, 기판을 가열한 후에 냉각하여 스루풋 향상 및 고진공 내에서의 냉각에 의한 불순 가스의 흡장의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 가열 냉각 챔버(17)에 의한 열처리에 의해 성막층의 결정 상태를 제어함과 함께, 기판과 막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 13의 a, b에 제2 실시 형태에 관한 가열 냉각 챔버의 단면도를 도시한다. 상술한 제1 실시 형태에 관한 가열 냉각 챔버(17)는 일체로 형성된 링 형상의 온도 보정부(45)를 구비하고 있지만, 본 실시 형태의 가열 냉각 챔버는 2개의 세그먼트(65a, 65b)로 분할된 온도 보정부(45)를 구비하고 있다. 축열 부재도 분할되어 세그먼트(65a, 65b)에 설치되어 있다. 세그먼트(65a, 65b)에는 절결부(66)가 설치되어 있어, 리프트 핀(43a)과 간섭하지 않도록 되어 있다. 또한, 세그먼트(65a, 65b)에는 기판(W)을 지지하는 볼록부를 설치해도 된다. 이 경우, 제1 지지부(42)는 온도 보정부에 설치되어 있게 된다. 온도 보정부는 제1 지지부(42)와 마찬가지로 기판(W)을 지지하는 것이 가능하기 때문에, 제1 지지부(42)는 불필요하게 된다.
(제3 실시 형태)
도 14에 제3 실시 형태에 관한 가열 냉각 챔버의 단면도를 도시한다. 본 실시 형태는 온도 보정부(45) 대신에 램프 히터를 사용한 실시 형태이다. 온도 보정부(45) 대신에 사용하는 램프 히터를 보조 히터(57)라고 한다. 보조 히터(57)는 가열 냉각실(21)에 고정되어 있어, 기판(W)의 가열시에 출력을 ON으로 함으로써, 가열 중의 기판(W)의 외주 부분의 이면을 가열하여 기판(W)의 중심부와 외주 부분의 온도차를 저감시킨다. 본 실시 형태는 축열 부재를 구비하고 있지 않으므로 예비 가열에 상당하는 조작은 필요로 하지 않는다.
(제4 실시 형태)
상술한 각 실시 형태에 관한 가열 냉각 챔버(17)는 냉각부의 위치가 고정되어 있지만, 냉각부가 진퇴 이동 가능하게 구성해도 된다. 본 실시 형태의 가열 냉각 챔버에서는, 기판(W)을 냉각할 때, 기판(W)은 제1 지지부(42) 혹은 기판(W)을 지지하는 볼록부를 갖는 온도 보정부에 지지된 상태로, 냉각부(기판 홀더(25))가 기판(W)의 이면에 접하는 위치까지 상승 이동한다. 냉각부가 상승 이동하는 것이 가능하기 때문에 리프트 핀은 반드시 필요한 것은 아니다. 또한, 기판(W)의 가열시, 냉각부(기판 홀더(25))는 기판(W)으로부터 이격되어 하방으로 강하 이동한다.
본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위하여, 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은 2013년 6월 11일에 제출된 일본 특허 출원 제2013-122527호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 모두를 여기에 원용한다.
10: 성막 장치
11: 반송 챔버
12: 성막 챔버
13: 로봇 반송 장치
13a: 핸드
14: 로드/언로드 챔버
15: 클리닝 챔버
17: 가열 냉각 챔버
21: 가열 냉각실
22: 펌프실
22a: 진공 펌프
24: 가열부
25: 냉각부
31: 투명 창
33: 가열 램프
35: 기판 적재부
37: 냉각 장치
41: 기판 지지부
42: 제1 지지부
43a: 리프트 핀(제2 지지부)
45, 46, 47: 온도 보정부
46a: 차열판
46b: 스페이서
57: 보조 히터
49: 보정부 이동 장치
65a, 65b: 세그먼트
66: 절결부

Claims (13)

  1. 진공 용기와,
    상기 진공 용기 내에 기판을 지지하는 기판 지지 수단과,
    상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판의 처리면에 대향하여 설치된 가열 수단과,
    상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판의 이면에 대향하여 설치된 냉각 수단과,
    상기 가열 수단에 의해 상기 기판을 가열 처리할 때, 상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판과 상기 냉각 수단 사이의 소정 위치에 배치됨으로써 상기 기판의 중심부와 외주 부분의 온도차를 저감시키기 때문에, 상기 기판의 외주 부분의 온도를 보정하는 온도 보정부와,
    상기 온도 보정부를, 상기 소정 위치와, 상기 소정 위치로부터 퇴피된 퇴피 위치 사이에서 이동하는 보정부 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지 수단은,
    상기 가열 수단에 의해 상기 기판이 가열 처리되는 가열 위치, 및 상기 냉각 수단에 의해 상기 기판이 냉각 처리되는 냉각 위치에 상기 기판을 이동 가능하게 설치하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지 수단은,
    상기 가열 위치에서 상기 기판을 지지하는 제1 지지부와,
    상기 가열 위치에서 상기 제1 지지부에 지지된 상기 기판을 수취하여 상기 냉각 위치로 이동시키는 제2 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공 용기는, 상기 진공 용기 내에 상기 기판을 반송하는 반송 장치를 구비한 반송 용기에 기밀하게 연결되어 있고,
    상기 제1 지지부는, 상기 반송 장치와의 사이에서 상기 기판의 전달을 행하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 보정부 이동 수단은, 상기 제2 지지부가 상기 제1 지지부로부터 상기 기판을 수취하기 전에, 상기 온도 보정부를 상기 퇴피 위치로 퇴피시키는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보정부는, 상기 기판보다 큰 직경을 갖는 링 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 지지부는, 상기 온도 보정부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보정부는 복수의 세그먼트로 구성되어 있고,
    상기 보정부 이동 수단은, 상기 복수의 세그먼트를 상이한 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 보정부는, 상기 기판 지지 수단에 접촉하지 않도록 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 수단은, 상기 기판을 냉각할 때, 상기 기판 지지 수단에 지지된 상기 기판의 이면에 접하는 위치까지 이동 가능하고, 상기 기판의 가열시에는 상기 기판으로부터 이격되어 하방으로 이동하는 것이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보정부는, 상기 가열 수단으로부터 조사된 열을 축적하는 축열 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보정부는,
    상기 가열 수단으로부터 조사된 열을 축적하는 축열 부재와,
    상기 축열 부재와 상기 냉각 수단 사이에 설치되어, 상기 가열 수단으로부터 조사되는 열을 차폐하는 차열판을 구비하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 온도 보정부는, 상기 기판의 외주 부분을 가열하는 히터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
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