(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体が搬出入される開口部を有するチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、被加熱体を加熱するためのヒータと、
前記チャンバ内に設けられ、前記被加熱体を保持するための保持機構と、
前記ヒータからの熱を前記被加熱体に向けて反射するためのリフレクタと、を備え、
前記リフレクタは、前記ヒータを挟んで前記被加熱体とは反対側に配置され、前記リフレクタにおける前記開口部に近接する位置の面積を他の位置に比べて拡大したことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記開口部が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記リフレクタは、ステンレス鋼又はモリブデンからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記ヒータは、発熱抵抗体からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記ヒータは、ランプを利用した加熱機構であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記リフレクタは、前記被加熱体の上部及び側部に配置された第２及び第３のリフレクタを備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記リフレクタの前記被加熱体側の表面には少なくとも部分的に鏡面処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加熱装置を備える加熱チャンバと、
前記被加熱体としての基板に成膜処理を施す成膜チャンバと、
前記基板を前記加熱チャンバ又は前記成膜チャンバとの間で搬出入する搬送チャンバと、を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱体を加熱するための加熱装置や基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や磁気ヘッド製造装置では、ウエハなどの基板を被加熱体として加熱するために加熱装置が使用されている。この加熱装置による基板の加熱が不均一になされると、結晶性等の膜質が基板面内で不均一になったり、後の工程で基板に形成される薄膜の厚さや抵抗率といった電気的特性が不均一になる場合がある。このため、基板などの被加熱体を均一に加熱する加熱装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１５７５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１７１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように加熱される基板面内の温度分布は均一であることが望ましいが、加熱装置に対して非接触でウエハを加熱する場合、ウエハの中心付近に比べて、外周部の温度が低くなる傾向がある。ウエハの外周側の温度を高くするためには、加熱装置（ヒータ）を複数使用し、内周側と外周側で温度分布を制御する方法（特許文献１）や、前述した複数のヒータに加え、ウエハの周囲に外側に逃げる熱や光を反射させるリフレクタを設置する方法（特許文献２）がある。
【０００５】
しかしながら、複数のヒータを使用する場合には、複数個の電源およびその制御が必要となり、コストの増加と複雑な制御が必要となる。また、上記リフレクタを使用する場合には、ウエハ全面に伝える熱量が増加し、ヒータの熱や光の利用効率を向上させることができるものの、基板面内の温度分布を均一にはできない。また、ウエハの周囲にリフレクタを設置した場合、リフレクタにウエハ搬出入用の開口部を形成する必要があるが、この開口部付近の温度が低くなりやすいため、この開口部付近の温度制御が非常に重要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の加熱装置は、被加熱体が搬出入される開口部を有するチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、被加熱体を加熱するためのヒータと、前記チャンバ内に設けられ、前記被加熱体を保持するための保持機構と、前記ヒータからの熱を前記被加熱体に向けて反射するためのリフレクタと、を備え、前記リフレクタは、前記ヒータを挟んで前記被加熱体とは反対側に配置され、前記リフレクタにおける前記開口部に近接する位置の面積を他の位置に比べて拡大した。
【０００７】
また、本発明の基板処理装置は、上記加熱装置を備える加熱チャンバと、前記被加熱体としての基板に成膜処理を施す成膜チャンバと、前記基板を前記加熱チャンバ又は前記成膜チャンバとの間で搬出入する搬送チャンバと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被加熱体の面内温度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態の基板処理装置の平面図である。
【図２】図１に示す基板加熱チャンバの側面図である。
【図３】図１に示す基板加熱チャンバの平面図である。
【図４】背面リフレクタの平面図である。
【図５】従来の背面リフレクタの平面図である。
【図６】本実施形態のリフレクタを使用した場合の温度分布図である。
【図７】従来のリフレクタを使用した場合の温度分布図である。
【図８】他の実施形態の基板加熱チャンバの側面図である。
【図９】別の実施形態の基板処理装置の平面図である。
【図１０】図９に示す基板加熱チャンバの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
［実施形態１］
先ず、図１乃至図４を参照して、実施形態１の基板処理装置について説明する。図１に示すように、基板処理装置は、基板基板加熱チャンバ及び基板処理装置について説明する。図１に示すように、クラスタ型の基板処理装置は、基板加熱チャンバ１、成膜処理チャンバ２、基板搬送チャンバ３、基板搬出入チャンバ４を備える。基板加熱チャンバ１、成膜処理チャンバ２、基板搬出入チャンバ４は、基板搬送チャンバ３に接続されている。なお、搬送チャンバ３には、基板の処理手順に応じて１つ又は複数の基板加熱チャンバ１及び成膜処理チャンバ２が接続可能となっている。
【００１２】
基板加熱チャンバ１は、図２及び図３にも示すようなスリットバルブ６により基板搬送チャンバ３に対して開閉可能に仕切られている。基板搬送チャンバ３から基板加熱チャンバ１へ基板Ｗを搬入する場合には、スリットバルブ６を開き、基板搬送チャンバ３に搭載された一対の搬送ロボット２０の基板チャック２１によって基板Ｗを把持し、基板加熱チャンバ１に搬入する。基板加熱チャンバ１から基板Ｗを搬出する場合には、搬送ロボット２０に上記と反対の動作を行わせればよい。なお、一対の搬送ロボット２０は、基板搬送チャンバ３の中央部に設けられた基板載置台上で基板Ｗを両者の基板チャック２１間で受け渡す機能を有する。
【００１３】
図２に示すように、基板加熱チャンバ１は、基板ステージ１５上に加熱装置であるヒータ１０と、石英ガラスなどの耐熱性材料からなり、ヒータ１０からの放熱に対して透過性の高い材料からなるヒータカバー９及びヒータ据付台１３と、基板Ｗを載置するための支持ピン１１を備えている。基板Ｗを支持ピン１１に載置した状態では、基板Ｗの裏面とヒータカバー９は非接触の状態でヒータ１０の熱により基板Ｗが加熱される。なお、ヒータカバー９と基板Ｗは接触させてもよいが、非接触にすることで基板Ｗの側面などに付着した物質による汚染を防止でき、また基板Ｗの加熱ムラの発生を防ぐことができる。ヒータカバー９の表面温度は、基板Ｗとヒータカバー９の間に設置された熱電対１７により測定され、温度が所定値に収束するように測定結果をフィードバックすることによりヒータ１０の発熱状態を制御する。
【００１４】
なお、不図示であるが基板加熱チャンバ１は、ドライポンプなどの排気系に接続され、例えば、チャンバ内部を０．１Ｐａ以下の減圧状態として基板Ｗを加熱することで、酸化等の成膜物質の劣化を防止している。さらに上記排気系に加えてガス導入系を付加し、基板加熱の合間に排気を行い、加熱時にＡｒガス等の不活性ガスを導入するようにしてもよい。
【００１５】
基板加熱チャンバ１はまた、ヒータ１０からの放熱を被加熱体としての基板（ここではウエハ）Ｗへ反射させるための上部リフレクタ７、側面リフレクタ８、背面リフレクタ１４を備える。
【００１６】
側面リフレクタ８は、図３に示すように、ウエハＷの側方を取り囲む形状であるが、ウエハＷを搬送する必要があるため、ウエハＷの搬送路となるスリットバルブ６とウエハＷの間に開口部８ａが形成されている。側面リフレクタ８及び上部リフレクタ７は、ヒータ１０から放射される熱や光（赤外線）を反射可能な材料で形成され、例えば、耐熱性や加工性にも優れるステンレス鋼、Ｍｏ合金などが好適である。
【００１７】
上記開口部８ａを有する側面リフレクタ８は、ヒータ１０から放射された熱が開口部８ａを介してスリットバルブ６から逃げてしまいスリットバルブ６側近傍で効率よく反射されないため、この開口部８ａに近いウエハＷの面内温度は他の面位置と比べて低くなってしまう。
【００１８】
本発明はかかる技術的課題に着目したものであり、図４に示すように、基板加熱チャンバ１におけるウエハＷの背面側及び外周側に対応する位置に背面リフレクタ１４を設けると共に、背面リフレクタ１４におけるウエハＷを搬送するための開口部８ａに近接した位置の面積１４ａを他の位置と比べて拡大している。これにより、ウエハＷの外周側及び開口部８ａに近接した位置のウエハＷの面内温度の低下を抑制することができ、その結果、ウエハＷの温度分布を改善し、薄膜の抵抗率などを改善することができる。
【００１９】
詳細には、背面リフレクタ１４は、ヒータ１０からの放熱に対する反射率が基板ステージ１５よりも高い部材で構成される。ここでは、基板ステージ１５のウエハＷ側の表面は成形時のままであるが、背面リフレクタ１４のウエハＷ側の表面に鏡面処理を施すことで反射率を高めることができる。また、背面リフレクタ１４はヒータ１０からの熱や光を反射可能な材料で構成されており、例えば、耐熱性や加工性にも優れるステンレス鋼、Ｍｏ合金などが使用される。なお、背面リフレクタ１４を基板ステージ１５よりも反射率の高い材料で構成することで、ウエハＷの外周側で受ける熱量を増加するようにしてもよい。
【００２０】
以上のように、側面リフレクタ８の開口部８ａに近接する位置における背面リフレクタ１４の面積１４ａを他の位置に比べて拡大することで、開口部８ａ近傍から逃げる熱や光が従来より多く反射され、開口部８ａに対応する位置のウエハＷの温度の低下を抑制でき、基板面内の温度を均一にすることができる。
【００２１】
他の実施形態として、図８に示すように、ヒータ１０をウエハＷの上部に配置する構成としてもよい。この場合、背面リフレクタ１４はヒータ１０の上部に配置される。
【００２２】
また、図９に示すように、基板加熱チャンバ１における基板搬送チャンバ３とは反対側にもチャンバ３０がスリットバルブ６を介して接続されている場合、側面リフレクタ８は、図１０に示すように開口部８ａが相反する２箇所に形成されているので、熱や光が逃げる経路が増加して、更に基板面内の温度分布が悪化してしまう。よって、図１０に示すように、各開口部８ａに近接する位置１４ａにおける側面リフレクタ８の面積を拡大することで、温度分布を改善できる。つまり、複数の開口部８ａに対応する１つ以上の箇所の背面リフレクタ１４の面積を拡大すればよい。
【００２３】
背面リフレクタ１４の反射面の形状は、上述した円弧形状のみに制限されるものではない。また、厚さ方向の形状も均一なものに限定されず、例えば、高温になるウエハＷの径方向内方ほど薄くなるような反射量の微調整を行ってもよい。同様に、反射率の異なる材料を使用して背面リフレクタを構成したり、鏡面処理を部分的に施すなどして、例えば、径方向内方ほど反射量が少なくなるような微調整を行ってもよい。
【００２４】
なお、本発明を適用するにあたり、必ずしも上部リフレクタや側面リフレクタを設ける必要はないが、これらと背面リフレクタを共用することで熱の利用効率に優れたものとなる。
【００２５】
上記実施形態において、上部リフレクタ７及び側面リフレクタ８は、ウエハＷに入射しなかった照射角の大きい、あるいは、ウエハＷによる散乱を受けた熱や光を反射するものであり、伝熱量は大きいものの、反射角の大きさやばらつきも大きく、ウエハＷの特定部分への反射を行わせるのには不向きであり、ウエハＷの周囲全体に設け、全体として反射量を向上させるのに好適である。
【００２６】
これに対し、背面リフレクタ１４は、ウエハＷの内周側よりも外周側への熱や光の反射量を大きくする。つまり背面リフレクタ１４には、散乱等をほとんど受けていない放射光が入射するため、反射角が小さく、反射位置が特定される。このため、精度よく温度差の面内分布を改善可能である。ヒータ１０の発熱を内周側と外周側で別個にコントロールしたりする場合と比べても、部分的な調整が容易で、低コストに構成可能であり、低消費電力である。
【００２７】
さらに、リフレクタをウエハＷの表面または裏面側に対向するように配置し、かつ開口部８ａに近接する位置の面積を拡大することで、熱の逃げ易い基板搬送用の開口部８ａに対応する位置のウエハ面内温度を高くする。これにより、定常的に温度差が発生する部分の調整に特に好適である。
【００２８】
［試験結果］
本実施形態の背面リフレクタ１４によって、ウエハＷの面内温度分布を均一にできるという本発明の効果を確認するための試験を行った。
【００２９】
図５に示す周縁部の幅が一定の環状の背面リフレクタ１６を使用した場合の試験結果を図７に、図４に示す開口部８ａに近接する位置１４ａの面積を拡大した背面リフレクタ１４を使用した場合の試験結果を図６にそれぞれ示す。図５に示す背面リフレクタ１６を使用した場合、スリットバルブ６側に近接する位置の温度が低いのに対し、図４に示す背面リフレクタ１４を使用した場合にはウエハ面内でほぼ均一な温度分布となっている。例えば、４００℃に加熱したとき、分布＝（最大温度−最低温度）／２で定義される分布値は、図７で４．５℃、図６で２．８℃となり、ウエハ面内の温度分布が改善していることが分かる。
【図１】
0005468895.tif 000002
【図２】
0005468895.tif 000003
【図３】
0005468895.tif 000004
【図４】
0005468895.tif 000005
【図５】
0005468895.tif 000006
【図８】
0005468895.tif 000007
【図９】
0005468895.tif 000008
【図１０】
0005468895.tif 000009
【図６】
0005468895.tif 000010
【図７】
0005468895.tif 000011