(57)【要約】本発明の実施形態は、一般に、熱処理中に複数の基板に均一な熱プロフィールを与える装置及び方法を提供する。一実施形態では、１つ以上の加熱基板支持体を含むカセットが、ほぼ均一な熱プロフィールをもつ加熱チャンバー内に可動に配置され、基板をより均一に加熱する。
2004527900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱する装置であって、
本体、底部及び蓋を有する絶縁チャンバーと、
上記チャンバー内に配置された熱反射板と、
上記チャンバー内で上記熱反射板に隣接して配置されたヒーターと、
上記チャンバー内に可動に配置されて、少なくとも２枚の基板を支持する複数の加熱支持体と、
を備えた前記装置。
【請求項２】
上記チャンバー、上記熱反射板及び上記加熱支持体は、ニッケルより構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記チャンバーの壁は、上記加熱支持体より若干大きく且つそれに適合する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
上記ヒーターは、上記加熱支持体を実質的に取り巻く、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
真空を維持するためのポンプを更に備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
上記ヒーターは、内面及び外面を備え、上記内面の熱放射率の値は、上記外面の熱放射率の値より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
上記ヒーター内に配置された複数の発熱素子を更に備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記発熱素子は、抵抗性ヒーター、放射ランプ及びその組合せのグループから選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
上記熱反射板は、熱反射面を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
上記熱反射板は、ガラス、セラミック及びその組合せのグループから選択された材料より構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
上記熱反射板は、アルミニウム、ニッケル、スチール及びその組合せのグループから選択された材料より構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
上記熱反射面は、アルミニウム、ニッケル、金及びその組合せのグループから選択される、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
上記チャンバーの周りに配置された少なくとも１つの絶縁層を更に備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
上記絶縁層は、熱伝導率が約０．０５３ワット／ｍ°Ｋ未満の柔軟なセラミックファイバーブランケットである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
上記加熱支持体は、複数の発熱素子を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
上記発熱素子は、抵抗性ヒーター、放射ランプ及びその組合せのグループから選択される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
基板を均一に加熱する方法であって、
基板支持体より若干大きく且つその形状に適合する形状とされたチャンバー内で複数の加熱支持体に複数の基板を支持させるステップと、
約４５０℃から約６００℃の処理温度を与えるステップと、
上記チャンバー内に真空を形成するステップと、
上記基板を均一に加熱するステップと、
を備えた前記方法。
【請求項１８】
上記加熱支持体及び上記チャンバーにニッケル面を設けるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記基板を均一に加熱する上記ステップは、上記基板の熱損失プロフィールに一致する加熱パターンで上記基板を加熱する段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
上記チャンバー内の温度プロフィールを、約４５０℃より高い処理温度において約±５℃に維持するステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
上記チャンバー内の温度プロフィールを、約４５０℃ないし約６００℃の処理温度において約±１０℃に維持するステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
上記チャンバー内で放射熱を反射するように放射熱反射面を設けるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
上記チャンバーを実質的に取り巻くヒーターを上記チャンバーに設けるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
約４５０℃より高い基板処理温度において約±５℃未満の正規化された基板温度輪郭を与えるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
約４５０℃から約６００℃の基板処理温度において約±１０℃未満の正規化された基板温度輪郭を与えるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
圧力が約０から約０．５Ｔｏｒｒのプロセスガスを上記チャンバー内に与えるステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
上記プロセスガスは窒素である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
基板を加熱する装置であって、
複数の基板を保持するための空洞を有するチャンバーと、
上記複数の基板を支持するように上記空洞内に可動に配置された複数の加熱支持体を有する少なくとも１つのカセットと、
上記空洞内に配置され且つ上記少なくとも１つのカセットに放射熱を与えるように位置された加熱層と、
上記空洞内に配置されて、上記加熱支持体の少なくとも一部分を取り巻き、上記空洞を向いた反射面を形成する熱反射板と、
を備えた前記装置。
【請求項２９】
上記加熱チャンバー、上記加熱支持体、上記熱反射板及び上記加熱層は、ほぼ銅が存在しない、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
上記空洞は、上記加熱支持体にほぼ適合する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
上記加熱層は、上記加熱支持体を実質的に取り巻く、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
上記熱反射板は、熱反射面を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
上記加熱層は、内面及び外面を備え、該内面の熱放射率の値は、該外面の熱放射率の値より大きい、請求項２８に記載の装置。
【請求項３４】
真空を維持するためのポンプを更に備えた、請求項２８に記載の装置。
【請求項３５】
上記加熱支持体は、上記基板にほぼ均一な加熱を与える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３６】
上記加熱支持体は、加熱される上記複数の基板のうちの１つ以上の基板の熱損失プロフィールにほぼ一致する加熱プロフィールを形成するように配置された複数の発熱素子を備えた、請求項３５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願のクロスレファレンス】
【０００１】
本出願は、参考としてここに援用する２０００年１２月２９日出願の米国仮特許出願第６０／２５９，０３５号の利益を請求するものである。
【発明の背景】
【０００２】
発明の分野
本発明の態様は、一般に、基板を熱処理する装置及び方法に係る。
【０００３】
関連技術の背景
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造においては、導体、半導体及び誘電体材料の多数の層をガラス基板に付着したりそこから除去したりすることにより、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び液晶セル、金属相互接続部並びに他の特徴部が形成される。形成された種々の特徴部は、例えば、ＦＰＤの個々のピクセルで表示状態が電気的に作られるアクティブマトリクス表示スクリーンを形成するように集合的に使用されるシステムへと集積される。ＦＰＤの形成に使用される処理技術は、プラズマ・エンハンスト化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、エッチング等を含む。プラズマ処理は、膜の付着に必要な処理温度が比較的低いと共に、プラズマプロセスから得られる膜の品質が良好であるために、フラットパネルディスプレイの製造に特に良く適している。
【０００４】
ＦＰＤの処理中に、基板の全面にわたって膜を適切に熱処理することが、ＦＰＤを適切に機能させる上で重要である。必要な加熱温度は、処理される膜の形式及び実行されるプロセスに基づいて変化する。例えば、ＦＰＤの製造に使用されるＦＰＤ膜の形式の一例は、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）である。ＬＴＰＳ膜処理の一部分として、膜から水素を除去するためにＬＴＰＳ膜を約６００℃まで加熱する必要があり、一方、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）膜に対する同様の熱処理では、４５０℃までの相当に低い温度しか必要とされない。
【０００５】
一般に、膜加熱プロセスは、非常に温度に敏感である。というのは、温度が不均一であると、不必要な汚染物が充分に除去されず、膜の剥離や摩滅を招くからである。温度の不均一さを補償するには、加熱プロセスの時間を延長するしかない。不都合なことに、加熱プロセスの時間を延長すると、製造コストが増加し、プロセスが完了しない場合にはしばしば膜が使用できないものになってしまう。
【０００６】
従来の加熱チャンバーは、気体伝導及び熱放射の組み合せで１つ以上の基板を加熱することにより熱処理を行う。不都合なことに、チャンバーの壁や、その他のチャンバー内部部品が、チャンバー内に熱伝導路を形成し、伝導熱損失を生じさせる。この伝導熱損失は、常時変化する基板加熱環境を生成する。温度が上昇するにつれて、伝導熱損失は、益々顕著になり、基板加熱環境内の熱の非均一さを悪化させる。更に、従来の加熱チャンバーは、基板の周辺を受け入れるためにしばしば非常に大きなものとなり、加熱される面積及び体積を増大することにより加熱の問題を一層悪化させる。例えば、大型のコンピュータディスプレイ、モニタ、フラットスクリーンテレビジョン等の需要が増すにつれて、典型的な基板は、６２０ｍｍｘ７５０ｍｍ又はそれ以上になる。例えば、１ｍｘ１ｍの基板が予想される。通常、大きな基板、大きなチャンバー体積、及びそれに伴う熱損失の増加を補償するために、より多くの発熱素子が使用され、従って、装置のコスト、エネルギー使用量及び温度の非均一性を高めることになる。温度が上昇するに伴い、エネルギーのコストを相殺し、効率的な加熱を与えるために、銅の発熱素子がしばしば使用される。銅のヒーターは、一般に、他の形式の発熱素子よりもエネルギー効率が高い。不都合なことに、温度が上昇するにつれて、銅ヒーターからの銅の原子がしばしば加熱チャンバーへと脱出して、膜を汚染する。従って、従来の加熱チャンバー及び加熱プロセスは、効率的で且つコスト効率の良い基板加熱プロセスとして受け入れられるほど均一で且つ汚染のない基板加熱を与えるものではない。
【０００７】
そこで、汚染のない効率的な熱処理システムにおいて複数の基板を均一に熱処理する方法及び装置が要望される。
【０００８】
発明の概要
本発明の実施形態では、一般に、基板処理システムに使用するための加熱チャンバー内で基板の均一加熱を行う。本発明の１つの態様においては、基板が、本体と底部と蓋とを有する絶縁チャンバー内で均一に加熱される。又、チャンバーは、チャンバー内に配置された熱反射板と、この熱反射板に隣接してチャンバー内に配置されたヒーターと、少なくとも２枚の基板をチャンバー内に支持するためにチャンバー内に可動に配置された複数の加熱支持体を備えている。
【０００９】
本発明の別の態様においては、基板を均一に加熱する方法であって、基板支持体より若干大きく且つ基板支持体の形状に適合する形状のチャンバー内で複数の加熱支持体に複数の基板を支持させるステップと、約４５０℃と約６００℃の間の処理温度を与えるステップと、チャンバー内を真空にするステップと、基板を均一温度に均一加熱するステップとを備えた方法が提供される。
【００１０】
本発明をいかに実施するかを詳細に理解するために、上記で簡単に要約した本発明の更に特定の説明を、添付図面に示されたその実施形態を参照して行う。
【００１１】
しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するものに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく効果的な実施形態も受け入れることに注意されたい。
【００１２】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の実施形態は、半導体業界で一般に使用され且つここに述べる基板加熱チャンバーをサポートするのに良く適したクラスターツールとしても知られているマルチチャンバー処理システムに特に効果的である。クラスターツールとは、基板を加熱し、中心を見出し、更に、配向、アニール、付着及び／又はエッチングを行うことを含む種々の機能を遂行する多数のチャンバーを備えたモジュラーシステムである。多数のチャンバーは、それらのチャンバー間で基板をシャトル運搬するためのロボットを収容する中央移送チャンバーに取り付けられる。この移送チャンバーは、通常、真空状態に維持され、基板をあるチャンバーから別のチャンバーへ、及び／又はクラスターツールの前端に配置されたロードロックチャンバーへシャトル運搬するための中間段を形成する。
【００１３】
図１は、本発明を使用して効果を得るように半導体を処理する典型的な処理システム１００の平面図である。この処理システム１００は、一般に、複数のチャンバー及びロボットを備え、この処理システム１００で行われる種々の処理方法を遂行するようにプログラムされたプロセスシステムコントローラ１０２が設けられるのが好ましい。前端環境１０４は、一対のロードロックチャンバー１０６と選択的に連通するように配置されて示されている。前端環境１０４に配置されたポッドローダ１０８Ａ−Ｂは、ロードロック１０６と、前端環境１０４に取り付けられた複数のポッド１０５との間で基板をシャトル運搬するために、直線運動、回転運動及び垂直運動することができる。
【００１４】
ロードロック１０６は、前端環境１０４と移送チャンバー１１０との間の第１真空インターフェイスを形成する。２つのロードロック１０６は、移送チャンバー１１０及び前端環境１０４と交互に連通することでスループットを高めるために設けられている。従って、一方のロードロック１０６が移送チャンバー１１０と連通する間に、第２のロードロック１０６は、前端環境１０４と連通する。
【００１５】
ロボット１１３は、移送チャンバー１１０の中央に配置されて、ロードロック１０６から、種々の処理チャンバー１１４又は保持チャンバー１１６の１つへ基板を移送する。処理チャンバー１１４は、膜の付着、アニール、エッチング等の任意の数のプロセスを実行し、一方、保持チャンバー１１６は、配向、冷却等を実行する。水素除去やアニールのような熱処理中に基板を加熱するのに使用される加熱チャンバー１４０が処理システム１００内に配置される。この加熱チャンバー１４０は、通常、処理システム１００内で最も効率の良い処理位置に配置されるが、処理システム１００内のどこに配置されてもよい。例えば、加熱プロセスステップは、付着プロセスステップの後に行われてもよい。それ故、ロボット１１３の運動を最小にするために、加熱チャンバー１４０は、付着プロセスステップに使用される処理チャンバー１１４の１つに隣接して配置される。
【００１６】
図２は、上部区分２１５（例えば、上部ベルジャ）及び下部区分２１７（例えば、下部ベルジャ）を備え、上部区分２１５が、ロード窓２３５を有する結合本体２３０により下部区分２１７から分離された加熱チャンバー１４０の斜視図である。上部及び下部区分２１５、２１７は、結合本体２３０に密封式に取り付けられ、結合本体２３０に対してほぼ対称的で且つ同軸的である。上部区分２１５及び下部区分２１７は、摩擦嵌合を使用するか、高温に耐えるガスケット又はパテのようなシール剤を使用するか、或いはプロセスに耐え且つ銅のような汚染物のない感圧接着剤、セラミックボンディング、のり等の接着剤を使用して、結合本体２３０に密封することができる。上部区分２１５及び下部区分２１７は、溶接のような従来の手段によるか、或いはボルト、クランプ又はこの技術でよく知られた他の固定具を使用することにより結合本体２３０に結合することができる。
【００１７】
加熱チャンバー１４０は、上部区分２１５及び下部区分２１７を支持するために取り付けフレーム２５５に取り付けられる。１つの態様において、この取り付けフレーム２５５は、加熱チャンバー１４０を移動するために下端に回転取り付けキャスター２４５、２４６及び２４７を含む。取り付けフレーム２５５は、ボルト、クランプ又はこの技術でよく知られた他の固定具を使用することにより加熱チャンバー１４０及び結合本体２３０に取り付けることができる。加熱チャンバー１４０は、フレーム２５５に取り付けられるのが好ましいが、スクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用して移送チャンバー１１０に取り付けられ支持されてもよい。
【００１８】
加熱チャンバー１４０内で基板を搬送するのに使用されるモーター２８５は、スクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用して加熱チャンバー１４０に取り付けることができる。モーター２８５は、リードスクリュー２８８に回転可能に結合される。リードスクリュー２８８は、フレーム２５５にスライド可能に結合された架台２８７に回転可能に結合される。リードスクリュー２８８がモーター２８５によって回転されると、架台２８７が垂直方向に上下される。
【００１９】
一実施形態では、加熱チャンバー１４０からの熱損失を最小にするために、熱絶縁層（図示せず）を使用して加熱チャンバー１４０が包囲又は包装される。この熱絶縁層は、ガラスファイバー、セラミックファイバー、アスベスト、又は熱損失からの絶縁を与える他の材料のような絶縁材より構成される。一実施形態では、この絶縁層は、熱伝導率が約０．０３５ワット／ｍ°Ｋ未満の柔軟な絶縁セラミックファイバーブランケットより構成され、これは、約３０℃の表面温度で安定する。
【００２０】
図３は、基板を熱処理するための本発明の加熱チャンバー１４０の一実施形態の断面図である。加熱チャンバー１４０は、本体３０５と、蓋３３５と、本体３０５に対して配置されて複数の基板３２８を加熱するための空洞３０７を画成する底部３１６とを備えている。１つの態様において、本体３０５は、処理温度に耐えるアルミニウム、スチール、ニッケル等の耐プロセス材料で形成され、銅のような汚染物はほぼ存在しない。本体３０５は、空洞３０７へと延びるガス導入口３６０を備え、これは、加熱チャンバー１４０をプロセスガス供給源（図示せず）に接続し、プロセスガスを送給する。別の態様において、空洞３０７内に真空を維持するために、真空ポンプ３９０が真空ポート３９２を経て空洞３０７に結合される。
【００２１】
基板カセット３１０が空洞３０７内に移動可能に配置され、可動部材３３０の上端に結合される。この可動部材３３０は、処理温度に耐えるアルミニウム、スチール、ニッケル等の耐プロセス材料で形成され、銅のような汚染物はほぼ存在しない。可動部材３３０は、底部３１６を経て空洞３０７に入る。可動部材３３０は、底部３１６を貫通してスライド可能及び密封可能に配置され、架台２８７により上下される。架台２８７は、可動部材３３０の下端を支持し、架台２８７を上下するのに伴い可動部材３３０が垂直方向に上下される。可動部材３３０は、空洞３０７内でカセット３１０を垂直方向に上下し、窓２３５を経て延びる基板移送平面３３２を横切って基板３２８を移動させる。基板移送平面３３２は、それに沿って基板をロボット１１３によりカセット３１０に入れたり出したりする経路である。
【００２２】
カセット３１０は、フレーム３２５により支持された複数の基板加熱棚３３６を備えている。１つの態様において、図３はカセット３１０内に１２の基板加熱棚３３６を示しているが、いかなる数の棚を使用してもよいことが意図される。各基板加熱棚３３６は、ブラケット３１７によりフレーム３２５に結合された加熱基板支持体３４０（例えば、加熱プレート）を備えている。ブラケット３１７は、加熱基板支持体３４０の縁をフレーム３２５に結合するためのもので、感圧接着剤、セラミックボンディング、のり等の接着剤を使用するか、或いはプロセスに耐えるもので銅のような汚染物のないスクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用して、フレーム３２５及び加熱基板支持体３４０の両方に取り付けられる。フレーム３２５及びブラケット３１７は、プロセスに耐え且つ銅のような汚染物がほぼ存在しないセラミック、アルミニウム、スチール、ニッケル等の耐プロセス材料で形成される。フレーム３２５及びブラケット３１７は、個別の品目であるが、ブラケット３１７をフレーム３２５と一体にして、加熱基板支持体３４０の支持部材を形成することも意図される。１つの態様において、大半の熱を基板３２８に当てることにより加熱効率を最大にするために、加熱基板支持体３４０は、基板３２８に適合し且つそれより若干大きいものであるが、加熱支持体３４０は、希望の基板加熱を与えるいかなる形状のものでもよいことが意図される。例えば、一実施形態では、加熱支持体３４０は、基板３２８が支持体３４０からの熱に完全に露出されるよう確保するために、基板３２８より相当大きくてもよい。或いは又、加熱支持体３４０は、種々のサイズの基板３２８を受け入れるように形成されてもよい。
【００２３】
基板加熱棚３３６は、カセット３１０内で垂直方向に平行に離間されて、複数の基板加熱スペース３２２を画成する。各基板加熱スペース３２２は、複数の支持ピン３４２に支持された少なくとも１つの基板３２８を加熱するように構成される。各基板３２８の上下の基板加熱棚３３６は、基板加熱スペース３２２の上下の境界を確立し、基板３２８の上面及び下面が熱に曝されるようにする。一実施形態では、基板３２８の両面を確実に均一加熱するために、上下の境界は、基板３２８から等距離にある。カセット３１０の最も上の基板３２８を確実に加熱するために、最も上の加熱スペース３２２の上部境界は、空の加熱基板支持体３４０により確立される。別の実施形態では、アニール、水素除去等の異なるプロセスに対する異なる加熱要件を受け入れるように、間隔及び基板位置が調整される。加熱スペース３２２の上下境界の間隔は、加熱の速度及び各基板面に当てられる熱の量を増減するように調整される。例えば、加熱スペース３２２の上下境界の間隔は、加熱基板支持体３４０からの放射エネルギーを増加して温度及び加熱速度を上げるように狭い間隔にすることもできるし、又は入射する放射エネルギーを減少して基板温度を下げ、基板３２８の加熱速度を下げるように広い間隔にすることもできる。更に、基板３２８の各面に異なる量の熱を与えるように、基板３２８を上下のいずれかの境界に接近して配置することもできる。１つの態様において、生産効率を高めるために、カセット３１０ができるだけ多数の基板加熱棚３３６を保持するのを許しながら、基板３２８を希望の速度及び温度で加熱するように、加熱スペース３２２の上下の境界の間隔を調整することができる。１つの態様において、上下境界の間隔は、約４５ｍｍである。本発明者は、上下境界の間隔が約４５ｍｍあれば、基板３２８を受け入れて、均一に基板を加熱するに充分なスペースがあり、且つ基板加熱棚３３６の数を最大にするようにチャンバー３０７内の空間を効率的に利用できると考える。
【００２４】
図４は、加熱チャンバー１４０及び移送チャンバー１１０の断面図である。加熱チャンバー１４０は、移送チャンバー１１０の側壁に形成された開口１０９に窓２３５が整列するように配置される。このような位置では、移送チャンバーの開口１０９と窓２３５が基板移送アパーチャー３７２を画成し、これを通して基板３２８をロボット１１３で移送することができる。基板移送アパーチャー３７２は、ゲートバルブやスリットバルブ（図示せず）のような密封装置により選択的に密封される。運転中に、ロボット１１３は、アーム１１１に支持されたブレード１１８に基板３２８を載せて、処理システム１００から基板移送アパーチャー３７２を通り移送チャンバー１１０を経て受け取る。ブレード１１８は、基板移送アパーチャー３７２を経て加熱チャンバー１４０へ基板３２８を送給するように配置される。カセット３１０は、垂直に上下に移動されて、空の加熱スペース３２２を基板移送平面３３２と一線に配置し、基板３２８を受け取る。アーム１１１は、基板移送アパーチャー３７２を経て伸ばされて、基板３２８を加熱チャンバー１４０内に配置し、その後、基板３２８をカセット３１０内に配置する。アーム１１１は、基板３２８を加熱スペース３２２へ伸ばし、基板３２８をピン３４２の上に配置する。一実施形態では、カセット３１０は、ピン３４２が基板面に接触して基板３２８をブレード１１８から持ち上げるまで垂直方向に移動する。その後、アーム１１１及びブレード１１８は、移送チャンバー１１０へと引っ込められる。別の実施形態では、アーム１１１及びピン１１８は、基板３２８がピン３４２に接触するまで垂直方向下方に移動する。アーム１１１及びピン１１８は、基板３２８がピン３４２によって完全に支持されるまで下方に移動し続ける。
【００２５】
図５は、加熱チャンバー１４０の断面上面図で、本発明の一実施形態を示す図である。空洞３０７は複数の基板３２８を保持するので、空洞３０７は、通常１枚の基板３２８しか保持しない処理チャンバー１１４及び保持チャンバー１１６のようなチャンバーより体積が大きい。空洞３０７の体積が大きいために、真空状態のチャンバー１４０にかかる外部大気圧は、かなりのものとなる。構造強度を与えると共に、空洞の体積を最小にするために、空洞３０７は、半円形の形状で、カセット３１０に合致し、それより若干大きいのが好ましい。他の実施形態では、空洞３０７の形状が、丸いか、方形か、或いは基板３２８を受け入れ且つ外部大気圧に耐えるに充分な構造完全性をもつ任意の形状でよいことが意図される。
【００２６】
図６は、加熱チャンバー１４０の部分断面図である。熱反射板３２０が空洞３０７内に配置されて、本体３０５の内面３１１に間隔をあけて隣接し、空洞３０７内に反射面を形成する。熱反射板３２０は、空洞３０７と内面３１１との間に放射熱絶縁を与えることにより、本体３０５による伝導熱損失を最小にする。熱反射板３２０は、空洞３０７内の放射熱を、内面３１１から離れて空洞３０７の中心へ向うように反射する。熱反射板３２０は、単一の層である。或いは又、熱反射板３２０は、多数の層であってもよいし、多数の部片を合成して単一本体を形成するようにしてもよい。熱反射板３２０は、通常、プロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないアルミニウム、ニッケル、スチール等の熱伝導体より構成される。空洞３０７と内面３１１との間に付加的な絶縁が望まれる場合には、熱反射板３２０は、プロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しない金属メッキのセラミック、ガラス等の絶縁材より構成される。熱反射板３２０は、プロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないアルミニウム、ニッケル、金でメッキされた熱反射内面３２７又は熱を反射する他の面を含む。熱反射板３２０は、感圧接着剤、セラミックボンディング、のり等を使用するか或いはプロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないスクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用することにより内面３１１へ接合する等の多数の方法を用いて内面３１１に取り付けることができる。更に、熱反射板３２０は、電気メッキ、スパッタリング、陽極酸化等の技術を使用して内面３１１に付着することができる。一実施形態では、熱反射板３２０は、絶縁されたスクリュー、ボルト、クリップ等の絶縁された固定具を使用して内面３１１から離間され、内面３１１と熱反射板３２０との間にギャップが形成される。
【００２７】
空洞３０７内には熱反射板３２０とカセット３１０との間にヒーター３１５が配置される。このヒーター３１５は、カセット３１０に合致しそれを取り巻く加熱部材を形成する。ヒーター３１５は、抵抗性ヒーター、加熱ランプ等の１つ以上の発熱素子が、熱を放射するニッケル、スチール、アルミニウム等の熱伝導性材料の１つ又は複数の層内に配置されたものより構成される。ヒーター３１５の内面３３１は、高い熱放射率を与えて空洞３０７内の放射熱の伝達を改善するためにビードブラスト又は陽極酸化処理されるのが好ましいが、大きな表面放射率を与えるための他の形式の表面コンディショニングを使用してもよい。ヒーター３１５の外面３３３は、低い放射率を与えるように研磨され、チャンバー本体３０５への放射熱の伝達が最小にされる。その後の熱処理中に、ヒーター３１５は、電源（図示せず）により作動され、所望の温度に加熱される。１つの態様では、伝導による熱反射板３２０への熱伝達を最小にするためにヒーター３１５と熱反射板３２０との間にギャップが形成されるが、ヒーター３１５を熱反射板３２０に直接接触してもよい。
【００２８】
図７及び図８は、効果的に使用できるヒーター３１５の一実施形態を示す。ヒーター３１５は、プロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在せず且つ空洞３０７内に均一に熱を放射するアルミニウム、ニッケル、スチール等の熱伝導性材料より構成されるジャケット３１９を備えている。ジャケット３１９内に形成されたスロット３１４内には、連続的な発熱素子３１７が配置される。この連続的な発熱素子３１７は、ジャケット３１９内に熱を放射する。連続的な発熱素子３１７は、摩擦嵌合によるか、溶接によるか、銅及び／又は銀のような汚染物がほぼ存在しない充填剤３１３を使用するか、又は感圧接着剤、セラミックボンディング、のり等の接着剤を使用するか、或いはプロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないスクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用することにより、スロット３１４内に固定される。一実施形態では、ジャケット３１９と連続的な発熱素子３１７をぴったり嵌合させるために、連続的な発熱素子３１７は、その膨張係数がジャケット３１９より高いものとされる。１つの態様では、連続的な発熱素子３１７の熱膨張係数は、約α＝１７であり、一方、ジャケット３１９の熱膨張係数は、約α＝１３であるが、他の熱膨張係数も効果的に使用できる。
【００２９】
一対のカップリング３１８が外部電源のような電源（図示せず）に接続されて、連続的な発熱素子３１７へ電力を供給する。連続的な発熱素子３１７は、一体的な均質な発熱部材として形成されて、ジャケット３１９全体にわたって均一な発熱を与えるのが好ましいが、抵抗性ヒーター、ランプ等の複数の個々の発熱素子を一緒に接続して連続的な発熱素子３１７を形成してもよい。更に、ジャケット３１９は、ジャケット３１９全体にわたって分散されて別々に接続された複数の個々のヒーターにより加熱されてもよい。
【００３０】
ヒーター３１５は、多数の方法のいずれかを使用することにより空洞３０７内に固定される。例えば、ヒーター３１５は、感圧接着剤、セラミックボンディング、のり等の接着剤、或いはプロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないスクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用して接合するといった取り付け方法を用いて内面３１１に取り付けられる。特定の実施形態では、ヒーター３１５は、これを本体３０５に取り付けるための取り付けフランジ３１２を有する上部を含む。この取り付けフランジ３１２は、ヒーター３１５と一体であるのが好ましいが、個別部品であってもよい。取り付けフランジ３１２は、感圧接着剤、セラミックボンディング、のり等の接着剤、或いはプロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないスクリュー、ボルト、クリップ等の固定具を使用して本体３０５に取り付けられる。
【００３１】
図９は、加熱基板支持体３４０及び支持ピン３４２が基板３２８を離間支持して加熱スペース３２２の下部を形成する本発明の一実施形態を示す。１つの態様では、支持ピン３４２の数が少なくとも６本であり、図５に示すように、そのうちの４本の支持ピン３４２は、基板の外周においてほぼ均一に離間されて縁を完全に支持し、更に、２本の支持ピン３４２は、基板３２８の中央付近にある。或いは又、基板３２８を支持するための任意の構成においていかなる数の支持ピン３４２が使用されてもよい。支持ピン３４２は、ポリマー、セラミック等の絶縁材より成り、その断面は基板３２８との接触を最小にし、且つ加熱基板支持体３４０と基板３２８との間の伝導を防止するものであるのが好ましい。付加的な支持強度を得るために、支持ピン３４２は、伝導を最小にするに充分なほど表面積が小さく且つプロセスに耐えるものであって銅のような汚染物がほぼ存在しないスチール、アルミニウム、ニッケル等の導体より成ってもよい。１つの態様では、支持ピン３２４は、基板３２８との接触を最小にするためにとがった尖端を含むが、基板３２８を支持するための任意の尖端断面及びプロフィール、例えば、加熱基板支持体３４０への熱伝導を最小にするための丸い尖端、方形の尖端、フラットな尖端等を有してもよい。
【００３２】
図１０は、ガラスファイバー、ガラス、セラミック、アスベスト等の熱及び電気絶縁材料の層内に複数のプレートヒーター３４７が配置された加熱基板支持体３４０の上面図である。プレートヒーター３４７は、抵抗性ヒーター、放射ランプ等である。プレートヒーター３４７は、コネクタ３４５を経て接続された外部電源のような電源（図示せず）により供給される電力により作動される。通常、基板表面の温度は、チャンバー１４０内の対流及び伝導による基板本体の熱移動と、加熱基板支持体３４０、支持ピン３４２及びヒーター３１５への接近度と、空洞３０７内の全体的な熱プロフィールとに基づいて変化する。一実施形態では、プレートヒーター３４７は、基板の熱損失、即ち基板の熱損失プロフィールに適合し且つそれを補償する放射加熱プロフィールを与えるようにパターン化される。例えば、図１０に示したプレートヒーター３４７は、相当量の伝導及び／又は放射熱損失が生じる基板３２８の角及び縁に熱をより集中的に与えるように、加熱基板支持体３４０の中央部よりもその角付近の方が互いの間隔がより狭くなっている。熱は、通常、基板の縁から放射する傾向があるが、パターン化された加熱プロフィールは、基板の熱損失プロフィールの変化を包含することも意図される。例えば、プレートヒーター３４７は、基板の熱損失プロフィールに厳密に適合するようにそのサイズ、間隔、抵抗率、照射、入力電力等を変化することにより可変量の熱出力を発生することができる。更に、加熱基板支持体３４０は、図３、４及び６に示すように、支持ピン３４２によって基板３２８から離間されて、基板３２８の下面と加熱支持体の上面との間の放射熱を混合することができる。１つの態様において、加熱基板支持体３４０と基板３２８との間隔は、約２０ｍｍであるが、他の間隔も意図される。加熱基板支持体３４０からの放射熱は、基板３２８を加熱する前に混合されて、プレートヒーター構成により形成されるホットスポットを最小にすると考えられるが、プレートヒーターを基板熱損失プロフィールに実質的に合致させた状態で基板３２８を加熱基板支持体３４０上に直接配置することも意図される。
【００３３】
運転中に、ロボット１１３が窓２３５を経て空洞３０７内の加熱基板支持体３４０に基板３２８を載せることにより、加熱チャンバー１４０の加熱プロセスが開始される。窒素のような不活性プロセスガスがガス導入口３６０を経て空洞３０７に流入され、真空ポンプ３９０により所要のチャンバー圧力に維持される。或いは又、プロセスガスは、特定プロセスのためのフッ素のような活性プロセスガスでもよい。空洞３０７は、ヒーター３１５及び加熱基板支持体３４０によるか又はヒーター３１５のみによる放射熱で、熱反射板３２０と協働して、均一基板加熱プロフィールを与えるに充分な所要周囲レベルまで加熱される。個々の基板３２８は、約３５０℃ないし約６００℃の基板本体温度まで均一に加熱される。基板本体の温度を基準とする温度変動（即ち正規化された温度変動）は、約±５℃から約±１０℃である。
【００３４】
例えば、本発明による１つの運転方法では、ロボット１１３が窓２３５を経て空洞３０７内の加熱基板支持体３４０に基板３２８を載せることにより、加熱チャンバー１４０の加熱プロセスが開始される。空洞３０７内には、真空ポンプ３９０により約０から約０．５Ｔｏｒｒの真空が形成される。窒素のようなプロセスガスがガス導入口３６０を経て空洞３０７に流入され、真空ポンプ３９０により約０．０Ｔｏｒｒから約０．５Ｔｏｒｒのチャンバー圧力に維持される。ヒーター３１５及び加熱支持体３４０により基板に熱を付与して、各基板を約４５０℃から約６００℃の温度まで均一に加熱する。各基板は、約４５０℃の基板本体温度で約±５℃から、約６００℃の基板本体温度で約±１０℃までの正規化された加熱プロフィールを維持する。例えば、図１１は、基板３２８の温度輪郭マップを例示するもので、約５００℃の熱処理中に、正規化値として周辺温度を使用して、基板３２８の本体にわたる正規化された温度変動を示している。領域３５０Ａは、基準領域であるから、温度変動は０である。領域３５０Ｂは、約±１℃の正規化された温度変動を有する。領域３５０Ｃは、約±２℃の正規化された温度変動を有する。領域３５０Ｄは、約±３℃の正規化された温度変動を有する。領域３５０Ｅは、約±５℃の正規化された温度変動を有する。従って、基板３２８にわたる正規化された温度変動は、約±５℃である。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の基本的な範囲を逸脱せずに本発明の他の及び更に別の実施形態も案出できるから、その範囲は、特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の加熱チャンバーを含む処理システムの平面図である。
【図２】図１の加熱チャンバーの一実施形態の斜視図である。
【図３】図１の加熱チャンバーの部分断面図で、上部及び下部ベルジャ構成を示す図である。
【図４】図１の加熱チャンバー及び移送チャンバーの部分断面図である。
【図５】図１の加熱チャンバーの部分断面図で、本体、熱反射板及びヒーターを示す図である。
【図６】図５の加熱チャンバーの上部断面図である。
【図７】図５の加熱チャンバーに使用されるヒーターの側面図である。
【図８】図５の加熱チャンバーに使用されるヒーターの部分断面図である。
【図９】図５の加熱チャンバーに使用される加熱基板支持体の斜視図である。
【図１０】図５の加熱チャンバーに使用される加熱基板支持体の上面図である。
【図１１】図５の加熱チャンバー内で熱処理を受ける基板の温度輪郭を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・処理システム、１０２・・・プロセスシステムコントローラ、１０５・・・ポッド、１０６・・・ロードロックチャンバー、１０８Ａ、Ｂ・・・ポッドローダ、１１０・・・移送チャンバー、１１１・・・アーム、１１３・・・ロボット、１１４・・・処理チャンバー、１１６・・・保持チャンバー、１１８・・・ブレード、１４０・・・加熱チャンバー、２１５・・・上部区分（上部ベルジャ）、２１７・・・下部区分（下部ベルジャ）、２３０・・・結合本体、２３５・・・ロード窓、２５５・・・取り付けフレーム、２８５・・・モーター、２８７・・・架台、２８８・・・リードスクリュー、３０５・・・本体、３０７・・・空洞、３１０・・・基板カセット、３１５・・・ヒーター、３１６・・・底部、３１７・・・発熱素子、３１９・・・ジャケット、３２０・・・熱反射板、３２２・・・基板加熱スペース、３２５・・・フレーム、３２８・・・基板、３３０・・・可動部材、３３２・・・基板移送平面、３３５・・・蓋、３３６・・・基板加熱棚、３４０・・・加熱基板支持体、３４２・・・支持ピン、３４５・・・コネクタ、３４７・・・プレートヒーター、３６０・・・ガス導入口、３７２・・・基板移送アパーチャー、３９０・・・真空ポンプ
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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