(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下に保持可能な容器と、
上面に複数の基板支持ピンを有し、上面との間に隙間を設けた状態で基板を載置する基板載置台と、
前記基板載置台を介して基板に熱を与えるヒーターと、
前記容器内の圧力を調整する圧力調整機構と、
前記ヒーターの出力を制御して前記基板載置台の温度を制御する温度制御部と、
前記圧力調整機構を制御して前記容器内の圧力を制御する圧力制御部と
を具備し、
前記圧力制御部は、前記基板載置台に基板が載置された際に前記容器内を、減圧下であって、熱伝達が可能な第１の圧力に制御し、基板の温度が所定の温度に達した際に、前記容器内のガス圧力をガスによる熱伝達が実質的に生じない第２の圧力に制御し、
前記温度制御部は、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも高くなるように制御することを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】
前記圧力調整機構は、前記容器に圧力調整ガスを導入する圧力調整ガス供給機構と、前記容器を排気する排気機構と、前記容器内への圧力調整ガスの供給を制御する流量制御器と、前記容器の排気を制御する圧力制御バルブと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。
【請求項３】
前記第１の圧力は１Ｔｏｒｒ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板加熱装置。
【請求項４】
前記第２の圧力は１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項５】
前記基板支持ピンは高さ可変に構成されており、前記基板支持ピンの高さを調節することにより、基板下面と前記基板載置台上面との間の距離が調節されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項６】
前記基板支持ピンはねじ部を有し、そのねじ部が前記基板載置台に螺合されており、前記基板支持ピンを回転することにより基板下面と前記基板載置台上面との間の距離が調節されることを特徴とする請求項５に記載の基板加熱装置。
【請求項７】
前記基板載置台を複数有し、複数の基板を一括して加熱することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項８】
前記温度制御部は、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも２０〜３０℃高くなるように制御することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板加熱装置。
【請求項９】
減圧下に保持可能な容器内で、上面に複数の基板支持ピンを有する基板載置台に、基板載置台の上面との間に隙間を設けた状態で基板を載置し、前記基板載置台を介してヒーターにより基板を加熱する基板加熱方法であって、
前記基板載置台に基板が載置された際に前記容器内を、減圧下であって、熱伝達が可能な第１の圧力に制御して基板を昇温し、基板の温度が所定の温度に達した際に、前記容器内のガス圧力をガスによる熱伝達が実質的に生じない第２の圧力に制御して、基板の温度を設定温度に保持し、さらに、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも高くなるようにすることを特徴とする基板加熱方法。
【請求項１０】
前記第１の圧力は１Ｔｏｒｒ以上であることを特徴とする請求項９に記載の基板加熱方法。
【請求項１１】
前記第２の圧力は１００ｍＴｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の基板加熱方法。
【請求項１２】
前記基板支持ピンの高さを調節することにより、基板下面と前記基板載置台上面との間の距離を調節することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の基板加熱方法。
【請求項１３】
前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも２０〜３０℃高くなるようにすることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の基板加熱方法。
【請求項１４】
減圧雰囲気で基板に対して所定の処理を施す複数の処理室と、
前記処理室で処理する基板を収容し、基板を処理室に搬送する前に基板を減圧雰囲気で加熱する請求項１から請求項８のいずれかに記載の基板加熱装置と、
前記処理室で処理する基板を収容し、基板を処理室に搬送する前に基板を減圧雰囲気に保持する真空予備室と、
前記複数の処理室、前記基板加熱装置、前記真空予備室が接続され、前記複数の処理室、前記基板加熱装置、前記真空予備室の間で基板を搬送する基板搬送装置が設けられ、減圧雰囲気に保持される共通搬送室と
を有し、
前記基板搬送装置により、前記真空予備室から前記基板加熱装置に基板を搬送して基板を予備加熱し、予備加熱された基板を前記処理室のいずれかに搬送して所定の処理を施すことを特徴とする基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や太陽電池等の基板を加熱する基板加熱装置および基板加熱方法、ならびに基板に対して加熱をともなう処理を行う基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＤや太陽電池等の基板の製造過程においては、成膜処理等の加熱をともなう処理が存在する。このような加熱をともなう処理を効率的に行うものとして、複数の処理ユニットと一つまたは複数の予備加熱ユニットとを備えたマルチチャンバ型の基板処理システムが知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ型の基板処理システムにおいては、予備加熱ユニットにおいて処理温度近傍の温度まで基板を加熱してから各処理ユニットへ搬送する。この場合に、予備加熱ユニットでの昇温にかかる時間は生産性に影響を与えるため、極力高速で昇温することが要求され、また、基板の反り等を防止するために均一に昇温すること、および所定の温度に到達した時点で温度が安定していることが要求される。
【０００４】
基板を急速に加熱して所定の温度にコントロールする手法としては、ランプ等の放射熱を利用した熱源を用いるものが知られている。また、抵抗加熱ヒーターを熱源として設けた載置台上に基板を載置して、熱伝達、熱伝導を利用した加熱手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの加熱手法のうち、ランプ等の放射熱を利用したものの場合、瞬時に熱の伝達の制御を行うことができるため、基板を高速昇温することができるとともに、温度均一性および温度安定性を得ることができるが、ランプ等を熱源とする場合には熱源が非常に高価なものとなり、装置コストの抑制が求められる場合には用いることが困難である。
【０００７】
また、抵抗加熱ヒーターを熱源として用いた加熱手法の場合には、瞬時の熱伝達の制御が難しく、熱源の温度は基板を昇温させたい温度付近にならざるを得ず、また微視的に見て基板には載置台に直接接触している部分と接触していない部分が存在し、それらの間で熱伝達性が異なるため、前者では温度のオーバーシュートにより温度安定性が得難いという問題、後者では熱伝達性が異なることにより温度均一性が確保されず、基板の反りが発生しやすいという問題が生じ、高速で昇温することが困難である。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、装置コストを高くすることなく、基板の面内温度の均一性および温度安定性を確保しつつ高速昇温が可能な基板加熱装置および基板加熱方法を提供することを目的とする。
また、そのような基板加熱装置を用いた、基板に対して加熱をともなう処理を行う基板処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、減圧下に保持可能な容器と、上面に複数の基板支持ピンを有し、上面との間に隙間を設けた状態で基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台を介して基板に熱を与えるヒーターと、前記容器内の圧力を調整する圧力調整機構と、前記ヒーターの出力を制御して前記基板載置台の温度を制御する温度制御部と、前記圧力調整機構を制御して前記容器内の圧力を制御する圧力制御部とを具備し、前記圧力制御部は、前記基板載置台に基板が載置された際に前記容器内を、減圧下であって、熱伝達が可能な第１の圧力に制御し、基板の温度が所定の温度に達した際に、前記容器内のガス圧力をガスによる熱伝達が実質的に生じない第２の圧力に制御し、前記温度制御部は、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも高くなるように制御することを特徴とする基板加熱装置を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記圧力調整機構は、前記容器に圧力調整ガスを導入する圧力調整ガス供給機構と、前記容器を排気する排気機構と、前記容器内への圧力調整ガスの供給を制御する流量制御器と、前記容器の排気を制御する圧力制御バルブとを有するものが用いられる。
【００１１】
また、前記第１の圧力は１Ｔｏｒｒ以上であることが好ましい。また、前記第２の圧力は１００ｍＴｏｒｒ以下であることが好ましい。
【００１２】
前記基板支持ピンは高さ可変に構成されており、前記基板支持ピンの高さを調節することにより、基板下面と前記基板載置台上面との間の距離が調節されることが好ましい。この場合に、前記基板支持ピンはねじ部を有し、そのねじ部が前記基板載置台に螺合されており、前記基板支持ピンを回転することにより基板下面と前記基板載置台上面との間の距離が調節される構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記基板載置台を複数有し、複数の基板を一括して加熱することが好ましい。これにより効率よく基板の加熱を行うことができる。また、前記温度制御部は、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも２０〜３０℃高くなるように制御することが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の観点では、減圧下に保持可能な容器内で、上面に複数の基板支持ピンを有する基板載置台に、基板載置台の上面との間に隙間を設けた状態で基板を載置し、前記基板載置台を介してヒーターにより基板を加熱する基板加熱方法であって、前記基板載置台に基板が載置された際に前記容器内を、減圧下であって、熱伝達が可能な第１の圧力に制御して基板を昇温し、基板の温度が所定の温度に達した際に、前記容器内のガス圧力をガスによる熱伝達が実質的に生じない第２の圧力に制御して、基板の温度を設定温度に保持し、さらに、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも高くなるようにすることを特徴とする基板加熱方法を提供する。
【００１５】
上記第２の観点において、前記第１の圧力は１Ｔｏｒｒ以上であることが好ましい。また、前記第２の圧力は１００ｍＴｏｒｒ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、前記基板支持ピンの高さを調節することにより、基板下面と前記基板載置台上面との間の距離を調節するようにすることが好ましい。また、前記基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも２０〜３０℃高くなるようにすることが好ましい。
【００１７】
本発明の第３の観点では、減圧雰囲気で基板に対して所定の処理を施す複数の処理室と、前記処理室で処理する基板を収容し、基板を処理室に搬送する前に基板を減圧雰囲気で加熱する上記第１の観点の基板加熱装置と、前記処理室で処理する基板を収容し、基板を処理室に搬送する前に基板を減圧雰囲気に保持する真空予備室と、前記複数の処理室、前記基板加熱装置、前記真空予備室が接続され、前記複数の処理室、前記基板加熱装置、前記真空予備室の間で基板を搬送する基板搬送装置が設けられ、減圧雰囲気に保持される共通搬送室とを有し、前記基板搬送装置により、前記真空予備室から前記基板加熱装置に基板を搬送して基板を予備加熱し、予備加熱された基板を前記処理室のいずれかに搬送して所定の処理を施すことを特徴とする基板処理システムを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基板を基板載置台の上面から離隔させた状態とし、昇温時には容器内の圧力を第１の圧力にし、ガスによる熱伝達を利用して基板を加熱し、温度保持の際にはガスによる熱伝達が実質的に生じない第２の圧力に制御し、かつ、基板載置台の上面の温度を、基板の設定温度よりも高くなるようにする。このため、基板の温度の面内均一性を確保しつつ基板を迅速に昇温し、かつオーバーシュート等が生じることなく高い温度安定性で設定温度に基板を保持することができる。また、抵抗加熱型のヒーターにより基板を加熱するので、ランプ加熱を用いる場合のような装置コストが高くなる不都合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る予備加熱室（基板加熱装置）が搭載された基板処理システムを概略的に示す平面図である。
【図２】図１の基板処理システムの基板搬送装置を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る予備加熱室（基板加熱装置）を示す垂直断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る予備加熱室（基板加熱装置）を示す水平断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る予備加熱室（基板加熱装置）に用いられる基板載置台の要部を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る予備加熱室（基板加熱装置）における基板の温度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。
図１は、本発明の一実施形態に係る予備加熱室（基板加熱装置）が搭載された基板処理システムを概略的に示す平面図である。この基板処理システム１は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなＦＰＤ用ガラス基板あるいは太陽電池用ガラス基板として用いられる矩形基板に対し所定の膜を成膜する成膜システムとして構成されている。
【００２１】
図１に示すように、基板処理システム１は、共通搬送室１０と、この共通搬送室１０に接続された基板Ｇを予備加熱する予備加熱処理装置を構成する予備加熱室２０、基板Ｇに所定の膜を成膜するための成膜装置を構成する処理室３０ａ、３０ｂ、および大気側に配置された基板収容容器（図示せず）と真空に保持された共通搬送室１０との間で基板Ｇを交換するロードロック室４０と、共通搬送室１０内に設けられた、基板Ｇを搬送する基板搬送装置５０とを備えている。共通搬送室１０は平面形状が矩形状をなし、予備加熱室２０、処理室３０ａ、３０ｂ、ロードロック室４０は、共通搬送室１０の各側面に、それぞれゲートバルブ６１，６２ａ，６２ｂ，６３を介して接続されている。また、ロードロック室４０の大気側にはゲートバルブ６４が設けられている。なお、本例においては共通搬送室１０の平面形状は矩形状として構成されるが、共通搬送室１０の平面形状を多角形、例えば六角形あるいは八角形に構成し、予備加熱室、処理室あるいはロードロック室を追加した構成にしてもよい。
【００２２】
本例においては、共通搬送室１０、予備加熱室２０、処理室３０ａ、３０ｂは真空チャンバとして構成され、所定の減圧雰囲気に保持されるようになっている。また、真空予備室であるロードロック室４０は、大気側に配置された基板収容容器（図示せず）と、真空に保持された共通搬送室１０との間で基板Ｇを交換するためのものであり、大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能となっている。
【００２３】
この基板処理システム１は、一度に複数枚、例えば３枚の基板Ｇを高さ方向に水平に載置して処理するように構成されており、外部の基板収容容器から図示しない大気側搬送装置によりゲートバルブ６４を介してロードロック室４０に複数枚の基板Ｇが搬入され、搬入された基板Ｇはロードロック室４０からゲートバルブ６３を介して共通搬送室１０へ、この共通搬送室１０からゲートバルブ６１を介して予備加熱室２０へ、この予備加熱室２０からゲートバルブ６２ａまたは６２ｂを介して処理室３０ａまたは３０ｂへと搬送される。そして、処理室３０ａまたは３０ｂにおいて処理が終了した基板Ｇは、処理室３０ａまたは３０ｂからゲートバルブ６２ａまたは６２ｂを介して共通搬送室１０へ、この共通搬送室１０からゲートバルブ６３を介してロードロック室４０へと搬送され、処理が終了した基板Ｇがロードロック室４０から搬出される。なお、本例においては、処理室３０ａおよび処理室３０ｂは同一の成膜処理を行う処理室であるが、異なる成膜処理を行う処理室として構成してもよい。すなわち、処理室３０ａにおいて第一成膜工程を処理し、引き続き行われる第二成膜工程を処理室３０ｂにおいて連続して処理するという構成でもよい。
【００２４】
基板搬送装置５０は、共通搬送室１０と、予備加熱室２０、処理室３０ａ，３０ｂ、およびロードロック室４０との相互間で複数枚、例えば３枚の基板Ｇを一括して搬送するためのものであり、図２に示すように、垂直方向に配列された３つの基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃが旋回可能なベース部材５２上を直線走行可能に構成されており、これによる進出退避動作および旋回動作により予備加熱室２０、処理室３０ａ，３０ｂ、およびロードロック室４０にアクセス可能となっている。なお、符号５３は、ベース部材５２の旋回動作等を実現するための駆動系である。
【００２５】
基板処理システム１の各構成部は、制御部（コンピュータ）７０により制御される。制御部７０はマイクロプロセッサを備えたプロセスコントローラ７１を有しており、このプロセスコントローラ７１には、オペレータが基板処理システム１を管理するためのコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース７２と、基板処理システム１で実行される各種処理をプロセスコントローラ７１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理システム１に所定の処理を実行させるための制御プログラムやレシピが格納された記憶部７３とが接続されている。記憶部７３は記憶媒体を有しており、レシピ等はその記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。レシピ等は、必要に応じてユーザーインターフェース７２からの指示等にて記憶部７３から読み出し、プロセスコントローラ７１に実行させることで、プロセスコントローラ７１の制御下で、基板処理システム１での所望の処理が行われる。
【００２６】
以上のように構成される基板処理システム１においては、まず、ゲートバルブ６４を開けて大気側基板搬送装置（図示せず）により複数枚、例えば３枚の未処理の基板Ｇを大気雰囲気のロードロック室４０に搬入し、ゲートバルブ６４を閉じてロードロック室４０内を減圧雰囲気とする。そして、ゲートバルブ６３を開け、基板搬送装置５０の基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを一括してロードロック室４０内に進出させ、ロードロック室４０内に搬入された未処理の基板Ｇを受け取る。次いで、基板搬送装置５０の基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６３を閉じる。次いで、基板搬送装置５０のベース部材５２を旋回させ、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを予備加熱室２０に相対するようにさせる。次いで、ゲートバルブ６１を開け、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを予備加熱室２０に進出させ、未処理の基板Ｇを予備加熱室２０へ搬送する。次いで、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６１を閉じた後、予備加熱室２０にて基板Ｇの予備加熱を開始する。予備加熱が終了したら、ゲートバルブ６１を開け、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを予備加熱室２０に進出させ、予備加熱済みの基板Ｇを受け取る。次いで、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６１を閉じる。次いで、ベース部材５２を旋回させ、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを処理室３０ａまたは３０ｂに相対するようにさせる。次いで、ゲートバルブ６２ａまたは６２ｂを開け、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを処理室３０ａまたは３０ｂに進出させ、予備加熱済みの基板Ｇを処理室３０ａまたは３０ｂへ搬送する。次いで、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６２ａまたは６２ｂを閉じ、処理室３０ａまたは３０ｂにおける処理を開始する。処理が終了したら、ゲートバルブ６２ａまたは６２ｂを開け、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを処理室３０ａまたは３０ｂに進出させ、処理済みの基板Ｇを受け取る。次いで、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６２ａまたは６２ｂを閉じる。次いで、ベース部材５２を旋回させ、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃをロードロック室４０に相対するようにさせる。次いで、ゲートバルブ６３を開け、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃをロードロック室４０に進出させ、処理済みの基板Ｇをロードロック室４０へ搬送する。次いで、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６３を閉じ、ロードロック室４０内を大気雰囲気にする。この後、ゲートバルブ６４を開けて大気側基板搬送装置（図示せず）により処理済みの基板Ｇをロードロック室４０から搬出する。
【００２７】
次に、予備加熱室（基板加熱装置）２０について詳細に説明する。図３は予備加熱室２０を示す垂直断面図、図４はその水平断面図である。
【００２８】
予備加熱室２０は、容器８１を有し、容器８１の側壁には真空に保持された共通搬送室１０と連通可能な開口８２が設けられている。そして、開口８２はゲートバルブ６１により開閉可能となっている。
【００２９】
容器８１内には、３枚の基板Ｇを載置して加熱するための３つの基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃが垂直方向に等間隔で配置されている。
【００３０】
基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、平面形状が基板Ｇに対応する矩形状をなし、基板Ｇが載置される金属製の基板載置台８６を有している。基板載置台８６は水平方向に２分割されており、これら分割片の間にヒーター８７が設けられている。各分割片の厚さは、ヒーター８７の熱により基板載置台８６自体が反らない厚さ、例えば１５ｍｍ程度とされる。基板載置台８６の上面には、基板Ｇを基板載置台８６の上面から離隔した状態で載置するための、基板支持ピン８６ａが複数、例えば図４に示すように１３個設けられている。この基板支持ピン８６ａは、例えば、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）のような樹脂からなっており、例えばＭ３のサイズを有している。また、この基板支持ピン８６ａは、図５に示すように、雄ねじ部８６ｂを有し、この雄ねじ部８６ｂが基板載置台８６の上面に形成された雌ねじ部８６ｃに螺合され、基板支持ピン８６ａを回転することにより基板Ｇと基板載置台８６の上面との間の距離（ギャップ）Ｄ（図５参照）を調整可能となっている。距離Ｄは例えば０．８ｍｍに設定される。
【００３１】
基板載置台８６に設けられたヒーター８７には、ヒーター電源１０１が接続されており、ヒーター電源１０１からヒーター８７に給電されることによりヒーター８７が発熱し、基板載置台８６上の基板Ｇが所定温度に加熱されるようになっている。基板載置台８６の上面近傍には熱電対１０２が埋設されている。熱電対１０２の信号はヒーターコントローラ１０３に伝送されるようになっている。そして、ヒーターコントローラ１０３は熱電対１０２の信号に応じてヒーター電源１０１に指令を送信し、ヒーター８７の加熱を制御して基板載置台８６を所定の温度に制御するようになっている。
【００３２】
基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃの基板載置台８６は、連結部材８９により垂直に延びる複数のフレーム９０に連結されている。フレーム９０は、容器８１の底部に取り付けられている。
【００３３】
基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃには、基板載置台８６の上部の両方の長辺端部に、櫛形をなし基板Ｇを支持して昇降させる一対の基板昇降部材８８が基板載置台８６に載置された状態で基板載置台８６の一部をなすように設けられている。そして、基板昇降部材８８の上面と基板載置台８６の上面とは同一高さの面を構成している。なお、本例においては基板載置台８６を金属製としたが、セラミックス製としてもよい。
【００３４】
基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃの各基板昇降部材８８は、図４に示すように、２個ずつの支持棒９３に支持されるようになっており、これら支持棒９３は連結部材９４に連結されている。そして、３段に配置された基板昇降部材８８に対応する２つの連結部材９４の各々は、垂直方向に延びる２本の連結シャフト９５にそれぞれ連結されている。両側２本ずつ合計４本の連結シャフト９５は容器８１の底部を突き抜けて下方に延びており、水平に設けられた支持プレート９６に支持されている。そして、支持プレート９６は２つのシリンダ機構９７により昇降可能となっており、この支持プレート９６の昇降にともなって、基板昇降部材８８が昇降するようになっている。
【００３５】
容器８１の底壁にはガス導入口１１１が形成されており、そこにガス供給配管１１２が接続されている。このガス供給配管１１２には圧力調整ガス供給源１１３が接続されている。ガス供給配管１１２にはガス流量を制御する流量制御器であるマスフローコントローラ１１４と、その前後の開閉バルブ１１５とが設けられている。そして、圧力調整ガス供給源１１３からガス供給配管１１２を介して容器８１内にＡｒガス、Ｎ２ガス等の圧力調整ガスが供給されるようになっている。
【００３６】
また、容器８１の天壁には容器８１内を排気するための排気口１２１が設けられており、この排気口１２１には排気配管１２２が接続されている。排気配管１２２には自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１２３と排気装置１２４が設けられており、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１２３により容器８１内の圧力を制御しつつ排気装置１２４により容器８１内が排気されるようになっている。
【００３７】
容器８１には、その中の圧力を検出する圧力計１３１が設けられており、この圧力計１３１の検出値は圧力コントローラ１３２に出力される。そして、圧力コントローラ１３２は、マスフローコントローラ１１４、バルブ１１５、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１２３に制御信号を送信し、排気および圧力調整ガスの供給を制御して、容器８１内の圧力が所定の減圧状態になるように制御する。
【００３８】
なお、ヒーターコントローラ１０３および圧力コントローラ１３２は、基板処理システム１全体の制御部７０により制御されるようになっている。
【００３９】
このように構成される予備加熱室２０においては、ヒーターコントローラ１０３によりヒーター電源１０１を制御して、基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃ基板載置台８６をヒーター８７により所定温度に加熱しておき、ゲートバルブ６１を開いて、基板搬送装置５０の基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃに支持された基板Ｇを開口８２から搬入する。
【００４０】
そして、シリンダ機構９７により、基板載置機構８４ａ，８４ｂ，８４ｃの基板昇降部材８８を上昇させ、基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃから基板Ｇを基板昇降部材８８上に受け取り、基板搬送装置５０の基板支持アーム５１ａ，５１ｂ，５１ｃを共通搬送室１０に退避させ、ゲートバルブ６１を閉じた後、基板Ｇを支持した基板昇降部材８８を基板載置台８６上に降下させ、基板Ｇを基板支持ピン８６ａ上に載置する。これにより、室温に保持されていた基板Ｇが、基板載置台８６により加熱される。
【００４１】
一方、ゲートバルブ６１を閉じた後、上記基板Ｇの載置動作と並行して、圧力コントローラ１３２により、マスフローコントローラ１１４を制御しつつ、圧力調整ガス供給源１１３から圧力調整ガスを容器８１内に供給し、容器８１内の圧力をガスによる熱伝達が可能な第１の圧力Ｐ１に制御する。第１の圧力Ｐ１は、１Ｔｏｒｒ以上、好ましくは３Ｔｏｒｒ以上、より好ましくは、１０〜２０Ｔｏｒｒ、例えば１０Ｔｏｒｒである。
【００４２】
このとき、基板Ｇの裏面と基板載置台８６の上面との間には、基板支持ピン８６ａにより、距離Ｄの隙間（ギャップ）が設けられており、しかもガスの圧力が１Ｔｏｒｒ以上であるから、基板Ｇは、基板載置台８６からの放射熱に加えてギャップに存在するガスによる熱伝達でも加熱されることとなり、比較的高速で昇温する。また、基板Ｇが基板載置台８６に直接載置されている場合には、基板載置台８６表面の微視的な凹凸により、基板Ｇの基板載置台８６に直接接触している部分と接触していない部分とで熱伝達が異なるため、基板Ｇを均一に加熱することは困難であるが、基板Ｇの裏面と基板載置台８６の表面との間に隙間（ギャップ）を設けることにより、ガスによる熱伝達が基板Ｇの全面で均一に進行し、基板Ｇが均一に昇温されていく。
【００４３】
そして、基板Ｇが所定温度に達した時点で、容器８１内の圧力をガスによる熱伝達が実質的にない圧力である第２の圧力まで低下させる。第２の圧力は、１００ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは１〜１００ｍＴｏｒｒ、例えば１００ｍＴｏｒｒまで低下させ、ガスによる熱伝達が実質的にない状態として、基板Ｇの温度が上記所定温度に維持されるようにする。このとき、基板Ｇの設定温度Ｔ１は、基板載置台８６の上面の温度をＴ２とすると、Ｔ１＝Ｔ２−ΔＴと基板載置台８６の上面の温度Ｔ２よりもΔＴだけ低い温度とする。ΔＴは例えば２０〜３０℃程度に設定される。このように容器８１内の圧力をガスによる熱伝達が実質的にない程度にまで低下させることにより、基板Ｇの温度をオーバーシュートを生じさせることなく、均一な温度分布を保ったまま、設定温度であるＴ１に保持することが可能となる。
【００４４】
すなわち、基板Ｇを基板載置台８６の上面から離隔させた状態として、昇温時には容器８１内の圧力を高くしてガスによる熱伝達を利用して基板Ｇを加熱し、温度保持の際にはガスによる熱伝達が実質的に生じない圧力に制御するので、基板Ｇの温度の面内均一性を確保しつつ基板を迅速に昇温し、かつオーバーシュート等が生じることなく高い温度安定性で設定温度であるＴ１に基板Ｇを保持することができる。
【００４５】
また、抵抗加熱型のヒーター８７により基板Ｇを加熱するので、ランプ加熱を用いる場合のような装置コストが高くなる不都合を回避することができる。
【００４６】
この際の基板Ｇの温度プロファイル例を図６に示す。基板Ｇの温度プロファイルは、例えば、基板に熱電対を取り付けることにより把握することができる。所望の温度プロファイルは、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、基板載置台温度Ｔ２、基板Ｇの裏面と基板載置台８６の上面との間の隙間の距離Ｄを適宜制御することにより実現することができる。特に、隙間の距離Ｄを調整することができるので、これにより温度プロファイルの微調整を行うことが可能となる。また、雄ねじ部８６ｂを有する基板支持ピン８６ａを回転させるだけで隙間の調整を行えるので、隙間の調整による温度プロファイルの微調整を極めて簡易に行うことができる。
【００４７】
実際の基板Ｇの加熱処理の際には、基板Ｇの温度を直接検出することができないため、予め、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、基板Ｇの裏面と基板載置台８６の上面との間の隙間の距離Ｄに応じて、基板載置台温度Ｔ２と基板温度Ｔ１の関係を把握しておき、基板温度Ｔ１を得るための基板載置台温度Ｔ２を予め設定する。また、第１の圧力Ｐ１から第２の圧力Ｐ２に切り替えるタイミングについても、実際の基板温度から把握することができないので、予め、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、基板Ｇの裏面と基板載置台８６の上面との間の隙間の距離Ｄに応じて、圧力切替までの時間を把握しておき、この時間が経過した時点で圧力を切り替えるようにする。
【００４８】
また、このように容器８１内の圧力を低下させることにより基板Ｇの温度を所定の温度に保持することができるので、搬送の都合等で予備加熱室２０に基板Ｇを入れてから取り出すまでの時間が、処理室３０ａの場合と処理室３０ｂの場合とで異なっても、ほぼ同じ条件で成膜を行うことができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、３枚の基板を一括して搬送し、処理する処理システムを示したが、これに限らず１枚であってもよいし、３枚以外の複数枚であってもよい。また、処理システムの形態についても図１のものに限らず、例えば、処理室は２つに限らず、３つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…基板処理システム
１０…共通搬送室
２０…予備加熱室（基板処理装置）
３０ａ、３０ｂ…処理室
４０…ロードロック室
５０…基板搬送装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…基板支持アーム
６１，６２，６３，６４…ゲートバルブ
７０…制御部
８１…容器
８４ａ，８４ｂ，８４ｃ…基板載置機構
８６…基板載置台
８７…ヒーター
８８…基板昇降機構
１０１…ヒーター電源
１０２…熱電対
１０３…ヒーターコントローラ
１１２…ガス供給配管
１１３…圧力調整ガス供給源
１１４…マスフローコントローラ
１２２…排気配管
１２３…自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）
１２４…排気装置
１３１…圧力計
１３２…圧力コントローラ
Ｇ…基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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