JP2000034570A

JP2000034570A - 基板加熱装置

Info

Publication number: JP2000034570A
Application number: JP10200855A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kajita; 貴裕梶田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: JP2937194B1

Abstract

(57)【要約】【課題】過加熱によるトランジスタ特性の劣化を最小
限に抑え、コストおよび電力消費量を少なく抑えること
のできる基板加熱装置を提供する。【解決手段】基板加熱カセットは、上下二枚の仕切板
の上下方向中間にヒータが設けられ、上側の仕切板と前
記ヒータとの間および該ヒータと下側の仕切板との間に
は、それぞれ基板載置部の設けられた第１のスロットお
よび第２のスロットが形成された加熱処理部が上下方向
に複数段設けられていることを特徴とする。

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、半導体のＳｉウ
ェハや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のガラス基板などの
基板に、化学気相成長（ＣＶＤ）および物理気相成長
（ＰＶＤ）による薄膜の生成、ドライエッチング等の処
理で半導体回路を形成する前処理として基板を予熱処理
するための基板加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の基板加熱装置１は、例えば図３に
示すように、真空槽２とこの真空槽２内部を上下方向に
移動可能な基板加熱カセット３０とを主な要素として構
成されている。基板加熱カセット３０は、上下に二つの
ヒータ３１が設けられ、このヒータ３１とヒータ３１と
の間に基板３２を載置するための基板載置部３３の設け
られた加熱処理部３４が上下方向に６段設けられてい
る。それぞれのヒータ３１は、ヒータ支持枠３５により
それぞれ連結支持されている。また、ヒータ支持枠３５
の下部には、昇降機（図示せず）のロッド３６が連結さ
れており、基板加熱カセット３０が真空槽２内部を上下
方向に移動できるようなっている。

【０００３】次に、基板加熱装置により行われる予熱処
理前後の処理工程について、図４を用いて説明する。Ｃ
ＶＤ，ＰＶＤ，ドライエッチング等のプロセス処理を行
う従来の装置では、室内が真空であるロードロック室２
０内の複数枚の基板を、室内が装置稼働中常に真空であ
る搬送室２１内の真空基板搬送ロボット２２により、ロ
ードロック２０室から搬出し、搬送室２１を介して、室
内が装置稼働中常に真空である基板加熱装置１に搬入す
る。基板加熱装置１の内部にある基板加熱カセット３０
は、複数枚の基板３２を収納し、収納された基板３２は
それぞれ上下のヒータ３１によって加熱される。また、
装置稼働中常に、基板３２を処理温度に加熱しようと加
熱動作を行っている。つまり、基板加熱装置１に搬入さ
れた複数枚の基板３２は、それぞれの搬入直後から加熱
が開始される。基板加熱装置１に搬入された基板３２に
おいて処理温度までの加熱の判断は、温度分布を鑑み
て、予め設定しておいた加熱時間により行う。基板加熱
装置１に搬入後、設定加熱時間を経過するまで基板加熱
装置１内で留まっていた基板３２は、次の処理であるプ
ロセス処理を行う処理室２３のうちプロセス処理基板待
ちの処理室２３があれば、搬送室２１内の真空基板搬送
ロボット２２により搬出され、搬送室２１を介して、処
理室２３に搬入され、プロセス処理が行われる。一方、
処理室２３においてプロセス処理基板待ちの処理室２３
がない場合は、処理室２３がプロセス処理基板待ちとな
るまで、基板３２が基板加熱装置１から搬出されず留ま
ったままとなり、設定加熱時間以上の時間を加熱される
ことになる。次に、プロセス処理完了後の基板３２は、
搬送室２１内の真空基板搬送ロボット２２により搬出さ
れ、搬送室２１を介して、室内が真空であるロードロッ
ク２０室に搬入される。

【０００４】ここで、前述の処理室２３においてプロセ
ス処理基板待ちの処理室２３がない場合に、基板３２が
基板加熱装置１から搬出されず留まったままとなり設定
加熱時間以上の時間を加熱されることにより、すでに基
板３２に作り込まれたＴＦＴの特性を劣化する問題があ
る。これは、基板３２が基板加熱装置１搬入直後から加
熱され、かつ、特に装置への基板投入初期において基板
加熱装置１への複数枚の基板３２の搬入がほぼ同時行わ
れる、つまり、基板加熱装置１へ搬入された複数枚の基
板３２はほぼ同時に加熱が開始され、一方、プロセス処
理を行う処理室２３における基板３２の処理は基板１枚
ずつ行うためである。ここで、基板加熱装置１への複数
枚の基板３２の搬入が「ほぼ同時」といえるのは、基板
加熱装置１への基板３２の搬入間隔時間が処理室２３で
のプロセス処理時間に比べ約１／１０以下と短いからで
ある。加熱され過ぎた時間は、プロセス処理時間とプロ
セス処理を待った基板３２の枚数との積になり、例え
ば、プロセス処理が保護絶縁膜成膜の場合、トランジス
タ特性への影響が大きくなる。結果、装置の生産能力が
プロセス処理室律速の場合、基板３２は基板加熱装置１
において設定加熱時間以上に加熱され続け、トランジス
タ特性に悪影響を与えてしまう。

【０００５】そこで、基板加熱装置１での過加熱による
トランジスタ特性の劣化を回避するための対策として、
基板３２を加熱するヒータ３１をそれぞれの基板３２に
対して別個に独立して加熱動作させることが考えられ
る。

【０００６】しかしながら、ヒータ３１をそれぞれ独立
してオン・オフ動作させたとしても、上下の加熱処理部
３４の基板３２に対してのみならず、その他の基板３２
に対しても熱影響を与えてしまい、過加熱によってトラ
ンジスタ特性に悪影響を与えてしまうという問題点があ
った。また、全ヒータ３１を一度にオン・オフ動作させ
る場合、電流変化値が大きいために装置を構成する他の
機器に大きな影響を与えてしまう。従って、この電流変
化を吸収する機器を追加したり、あるいはこれに耐えう
る特別の機器を使用することにより、装置のコストアッ
プや消費電力の増大を招くという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の事
情に鑑みてなされたもので、過加熱によるトランジスタ
特性の劣化を最小限に抑え、コストおよび電力消費量を
少なく抑えることのできる基板加熱装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の基板加熱装置
では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用し
た。すなわち、請求項１記載の基板加熱装置によれば、
真空槽と該真空槽内部を上下方向に移動可能な基板加熱
カセットとを具備する基板加熱装置において、前記基板
加熱カセットは、上下二枚の仕切板の上下方向中間にヒ
ータが設けられ、上側の仕切板と前記ヒータとの間およ
び該ヒータと下側の仕切板との間には、それぞれ基板載
置部の設けられた第１のスロットおよび第２のスロット
が形成された加熱処理部が上下方向に複数段設けられて
いることを特徴とする。請求項２記載の基板加熱装置に
よれば、前記ヒータの加熱動作と非加熱動作とを制御す
る制御部を有することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面に基づいて説明する。図１に示すように、ヒータ５
の加熱動作と非加熱動作とを時間差をつけて順次自動的
に制御する制御部１０を有する基板加熱装置１におい
て、基板加熱装置１は、真空槽２とこの真空槽２内部を
上下方向に移動可能な基板加熱カセット３とを主な要素
として構成されている。

【００１０】基板加熱カセット３は、上下二枚の仕切板
４の上下方向中間にヒータ５が設けられ、上側の仕切板
４とヒータ５との間およびこのヒータ５と下側の仕切板
４との間には、それぞれ基板載置部６の設けられた第１
のスロットＳ１および第２のスロットＳ２が形成された
加熱処理部７が上下方向に３段設けられている。

【００１１】詳しくは、基板８を１枚収納するスロット
を６段有し、ヒータ５はそれぞれ基板８の間に対して１
つおきに合計３個配置され、ヒータ５の加熱動作はその
ヒータ５の上下の基板８のみに作用するようになってい
る。また、ヒータ５はそれぞれ別個にオン・オフ動作で
き、例えば、上から２番目のヒータ５をオンし、その他
のヒータ５をオフにした場合、２番目のヒータ５の上下
に搬入された基板８のみが輻射熱により加熱され、その
他の基板８への加熱は非常に小さいので、ヒータ５の上
下に搬入された基板８毎別個に基板の加熱することがで
き、そのヒータ５をオフからオンする時刻は、基板８が
基板加熱装置１から搬出される時刻から設定加熱時間を
遡った時刻であり、また、ヒータ５をオンからオフする
時刻は基板８が基板加熱装置１から搬出される時刻であ
る。また、仕切板４は断熱性に優れた材質のものが好ま
しい。このように構成することによって、ヒータ５の数
を従来のほぼ半数とすることができ、また、仕切板４に
より隣接する加熱処理部７の基板３２はもちろん、その
他の加熱処理部７の基板３２への熱影響を最小限に抑え
ながら、それぞれの加熱処理部７ごとにヒータ３１のオ
ン・オフ動作ができるようになっている。

【００１２】次に、上記の構成からなる基板加熱装置１
の作用について、再び図４を用いて説明する。室内が真
空であるロードロック室２０内にある基板を、室内が装
置稼働中常に真空である搬送室２１内の真空基板搬送ロ
ボット２２により、ロードロック室２０から搬出し、搬
送室２１を介して、室内が装置稼働中常に真空である基
板加熱装置１に１枚ずつ搬入し、前述と同様の動作を繰
り返し、合計６枚の基板を基板加熱装置１に搬入する。
基板加熱装置１の内部にあるヒータは基板が搬入される
とき加熱をオフにしており、第１スロットと第２スロッ
トにそれぞれ１枚目と２枚目の基板が搬入し終えた時点
で第１スロットと第２スロットとの間の第１ヒータをオ
ンにする。次に、第３スロットと第４スロットにそれぞ
れ搬入された３枚目と４枚目の基板は、第１スロットと
第２スロットにそれぞれ搬入された１枚目と２枚目の基
板とは異なり、その３枚目と４枚目の基板が搬出される
までの時間と、基板の設定加熱時間との差から加熱が開
始されるまで時間を算出し、加熱開始時間になった後、
第３スロットと第４スロットとの間の第２ヒータをオン
する。第３スロットと第４スロットにそれぞれ搬入され
た３枚目と４枚目の基板と同様に、第５スロットと第６
スロットにそれぞれ５枚目と６枚目の基板が搬入され、
加熱開始時間になった後、第５スロットと第６スロット
との間の第３ヒータ５をオンにする。設定時間だけ加熱
した第１スロットと第２スロットにそれぞれある１枚目
と２枚目の基板は、前述の搬送室２１内の真空基板搬送
ロボット２２により、基板加熱装置１から搬出され、前
記搬送室２１を介して、基板をプラズマＣＶＤ処理する
処理室２３にそれぞれ１枚ずつ搬入され、一方、基板が
搬出された第１スロットと第２スロットのと間にある第
１ヒータはオフにされる。スロット内に基板が存在しな
い空スロットとなった第１スロットと第２スロットに対
し、７枚目と８枚目の基板が、第３スロットと第４スロ
ットに搬入された３枚目と４枚目の基板と同様に、第１
スロットと第２スロットに搬入され、加熱開始時間にな
った後、第１スロットと第２スロットとの間の第１ヒー
タをオンにする。以降、空スロットが発生する度に同様
の動作が繰り返し行われる。次に、プロセス処理完了後
の前記基板は、前記搬送室２１内の真空基板搬送ロボッ
ト２２により搬出され、搬送室２１を介して、室内が真
空であるロードロック室２０に１枚ずつ搬入される。

【００１３】以上の動作をタイムチャートにすると図２
のようになる。縦軸にそれぞれの基板の位置、横軸に時
間をとり、それぞれの基板について、ある時間における
位置を示している。ここで位置を示す縦軸上のＬはロー
ドロック室２０、Ｈは基板加熱装置１、Ｐは処理室２３
に基板が存在していることを示し、ＬからＨまでの２枚
の基板の搬送時間をＴ１、Ｈでの加熱オフ時間つまりヒ
ータオンによる加熱を開始するまでの時間を第１スロッ
トと第２スロットとの間の第１ヒータ，第３スロットと
第４スロットとの間の第２ヒータ，第５スロットと第６
スロットとの間の第３ヒータでそれぞれＣ１（ｔ），Ｃ
２（ｔ），Ｃ３（ｔ）とし、加熱オン時間つまり設定加
熱時間をＴｈ、ＨからＰへの２枚の基板の搬送時間をＴ
２、ＰでのプラズマＣＶＤプロセス処理時間をＴｐ、Ｐ
からＬへの２枚の基板の搬送時間をＴ３とする。Ｃ１
（ｔ）の初期値を０としておき、１枚目と２枚目の基板
がそれぞれ第１スロットと第２スロットに搬入された直
後から加熱されるようにする。１枚目と２枚目の基板が
それぞれ第１スロットと第２スロットに搬入され即加熱
が開始された時点から時間Ｔ１後に、３枚目と４枚目の
基板それぞれの第３スロットと第４スロットへの搬送が
完了し、加熱を開始するまでの時間Ｃ２（ｔ）は図２か
らも明らかなように、Ｔｈ＋Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３−Ｔｈ−
Ｔ１＝Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３−Ｔ１となり、さらに、第１ス
ロットと第２スロットで基板の加熱を開始した後も、Ｃ
１（ｔ）をカウントし続けるようにすれば、Ｃ２（ｔ）
＝Ｃ１（ｔ）＋Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３となる。第３スロット
と第４スロットの加熱開始時間Ｃ２（ｔ）と同様に、第
５スロットと第６スロットの加熱開始時間Ｃ３（ｔ）
は、図２から明らかなように、Ｃ２（ｔ）＋Ｔｈ＋Ｔ２
＋Ｔｐ＋Ｔ３−Ｔｈ＝Ｃ２（ｔ）＋Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３と
なり、さらに、第１スロットと第２スロットの加熱開始
時間Ｃ１（ｔ）はＣ３（ｔ）＋Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３とな
る。各スロットに搬入された基板は、各スロット毎に上
記の加熱開始時間Ｃ１（ｔ），Ｃ２（ｔ），Ｃ３（ｔ）
を経て、加熱が開始され、設定加熱時間Ｔｈ後、次の処
理のＣＶＤプロセス処理装置での処理のため搬出され、
一方、そのスロットは加熱動作が停止し、次の基板が搬
入され、以後この動作が繰り返されることになる。

【００１４】また、この発明の他の実施の形態として、
上述の実施の形態においては、基板加熱装置１を１室、
この基板加熱装置１内のスロット数を６段、ＣＶＤプロ
セス処理室２３を２室としたが、このスロット数は６段
のみならず、基板加熱装置１を１室、この基板加熱装置
１内のスロット数を（２×ｓ）段、ＣＶＤプロセス処理
室を２室としても、第（２×ｎ−１）スロットと第（２
×ｎ）スロットの間の第ｎヒータにより基板が加熱を開
始するまでの時間は、２≦ｎ≦ｓのスロットではＣｎ
（ｔ）＝Ｃｎ−１（ｔ）＋Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３、ｎ＝１つ
まり第１スロットと第２スロットの間の第１ヒータでは
Ｃ１（ｔ）＝Ｃｓ（ｔ）＋Ｔ２＋Ｔｐ＋Ｔ３となる。加
えて、ＣＶＤプロセス処理室２３がさらに多数の場合で
も、実施可能である。

【００１５】上記の基板加熱装置によれば、隣接する加
熱処理室７からのヒータ５熱の影響が仕切板４により極
めて小さく抑えられるので、過加熱によるトランジスタ
特性の劣化を最小限に抑えることができる。また、ヒー
タ５が各加熱処理室７に対して一つずつ配置されること
により、ヒータ５の数が少なくてすむ。従って、全ヒー
タ５を一度にオン・オフ動作させても、その電流変化が
小さいので、装置を構成する他の機器に対しても影響を
与えるがなく、しかもコストおよび電力消費量を少なく
抑えることができる。さらに、基板加熱カセット３の最
上段スロット上側と最下段スロット下側には、ヒータ５
が配置されていないので、基板加熱装置１全体を小型化
できる。さらにまた、ヒータ５の加熱動作と非加熱動作
とを時間差を設けて順次自動的に制御する制御部１０を
有しているので、作業効率を飛躍的に向上させることが
できる。

【００１６】

【発明の効果】この発明の基板加熱装置によれば、以下
の効果が得られる。請求項１記載の基板加熱装置によれ
ば、基板加熱カセットは、上下二枚の仕切板の上下方向
中間にヒータが設けられ、上側の仕切板とヒータとの間
およびこのヒータと下側の仕切板との間には、それぞれ
基板載置部の設けられた第１のスロットおよび第２のス
ロットが形成された加熱処理部が上下方向に複数段設け
られているので、過加熱によるトランジスタ特性の劣化
を最小限に抑えると共に、コストおよび電力消費量も少
なく抑えることができるという優れた効果を得ることが
できる。

【００１７】請求項２記載の基板加熱装置によれば、ヒ
ータの加熱動作と非加熱動作とを制御する制御部を有す
るので、基板加熱装置内での待機時間を最小にし、作業
効率を向上させることができるという優れた効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す図であって、
基板加熱装置の概略的な構成を示す配置図である。

【図２】同各加熱処理部で熱処理される基板のプロセ
ス処理工程のタイムチャートである。

【図３】従来の基板加熱装置の概略的な構成を示す配
置図である。

【図４】プロセス処理装置全体の概略的な配置図であ
る。

【符号の説明】

１基板加熱装置２真空槽３基板加熱カセット４仕切板５ヒータ６基板載置部７加熱処理部１０制御部Ｓ１第１のスロットＳ２第２のスロット

フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 AA06 AA09 AA24 BD00 BD01 DA08 FA06 KA02 4K030 CA04 CA06 CA12 CA17 DA02 GA02 GA04 KA23 KA41 LA15 LA18 5F004 AA06 AA16 BC05 BC06 BD04 CA04 DB01 DB03 FA01 5F045 AF01 AF07 BB08 BB16 EB08 EN04 GB15 HA06 5F103 AA01 AA10 HH03 PP03 RR04 RR08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽と該真空槽内部を上下方向に移動
可能な基板加熱カセットとを具備する基板加熱装置にお
いて、前記基板加熱カセットは、上下二枚の仕切板の上下方向
中間にヒータが設けられ、上側の仕切板と前記ヒータと
の間および該ヒータと下側の仕切板との間には、それぞ
れ基板載置部の設けられた第１のスロットおよび第２の
スロットが形成された加熱処理部が上下方向に複数段設
けられていることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】前記ヒータの加熱動作と非加熱動作とを
制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記
載の基板加熱装置。