ロードロック装置および真空処理システム
【課題】実用的な速度で加熱することができ、かつ加熱後に短時間で降温可能なロードロック装置を提供すること。
【解決手段】ロードロック装置６，７は、真空の搬送室５に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器３１と、搬送室５との間を開閉可能に設けられた第１のゲートバルブＧ１と、大気雰囲気の搬入出室８との間を開閉可能に設けられた第２のゲートバルブＧ２と、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する真空と大気圧に調整する圧力調整機構４８と、容器３１内に設けられウエハＷを載置する載置台３２と、載置台に設けられたウエハＷを加熱する加熱機構６０とを具備し、加熱機構６０は、固体発光素子６４が搭載された加熱源６５を有する。
【解決手段】ロードロック装置６，７は、真空の搬送室５に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器３１と、搬送室５との間を開閉可能に設けられた第１のゲートバルブＧ１と、大気雰囲気の搬入出室８との間を開閉可能に設けられた第２のゲートバルブＧ２と、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する真空と大気圧に調整する圧力調整機構４８と、容器３１内に設けられウエハＷを載置する載置台３２と、載置台に設けられたウエハＷを加熱する加熱機構６０とを具備し、加熱機構６０は、固体発光素子６４が搭載された加熱源６５を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理体に真空処理を施す真空処理装置に用いられるロードロック装置およびこのようなロードロック装置を搭載した真空処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが注目されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック室を設け、このロードロック室を介してウエハが搬送される。
【０００４】
ところで、成膜やエッチング等の真空処理を行う際には、真空処理ユニットにウエハを搬入する前に、スループットを向上させるため、または、水分や有機成分を離脱させるために、加熱処理が必要となる場合があるが、このような加熱をロードロック室で行うことが提案されている（例えば特許文献２）。
【０００５】
このような加熱の加熱源としては、抵抗ヒーターやハロゲンランプが用いられる。しかしながら、抵抗ヒーターの場合には熱伝達で加熱する原理であるため、昇温レートが遅く、ロードロック室での処理時間が長くなり、処理の律速段階がロードロックになってスループットが低下してしまう。一方、ハロゲンランプの場合には、ある程度の昇温レートは確保できるものの、未だ十分とはいえない。また、ロードロック室ではウエハの冷却も行われるが、これらの加熱技術では発熱体自体が高温となるため、温度制御に時間がかかって効率的な処理が困難である。さらに、ハロゲンランプは非常にブロードの光を放射するので、放射温度計によりウエハ温度を測定しようとしてもランプの光とウエハからの熱輻射とが区別できずに温度測定が困難である。
【０００６】
このため、搬送室のポートに加熱のためのチャンバを接続し、成膜やエッチング等の処理に先立って加熱チャンバで加熱する方法が用いられている（例えば特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２０８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２４８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように搬送室のポートに加熱チャンバを接続する技術の場合、処理ユニットを接続するポートをつぶして加熱チャンバを接続することとなるため、その分処理ユニットの搭載数が減少して、システムの処理能力が低下してしまう。この点を考慮すると、ロードロック室での加熱処理のほうが有利であるが、上述のような問題を克服することができないのが現状である。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、実用的な速度で加熱することができ、かつ加熱後に短時間で降温可能なロードロック装置、およびそのようなロードロック装置を搭載した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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、真空に保持された真空室と、大気雰囲気の空間との間で基板を搬送するためのロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記真空室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、前記大気雰囲気の空間との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とするロードロック装置を提供する。
【００１１】
上記第１の観点において、前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有する構成とすることができる。また、前記固体発光素子としては、ＬＥＤ素子またはレーザー素子を好適に用いることができる。さらに、前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有するものであることが好ましい。さらにまた、前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室とすることができる。さらにまた、前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有するものとすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、その中が真空に保持されその中で基板に対して真空処理が施される真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、その中が真空に保持されて前記真空処理ユニットに基板を搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、基板を搬入および搬出するための大気雰囲気に保持された搬入出部と、前記搬送室と前記搬入出部との間で基板を搬送するためのロードロック装置とを具備する処理システムであって、前記ロードロック装置は、前記搬送室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内と前記搬送室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、前記容器内と前記搬入出部との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬送室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記搬送室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬入出部と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とする処理システムを提供する。
【００１３】
上記第２の観点において、前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有する構成とすることができる。また、前記固体発光素子としては、ＬＥＤ素子またはレーザー素子を好適に用いることができる。さらに、前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有するものであることが好ましい。さらにまた、前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有するものとすることができる。さらにまた、前記搬送室に前記処理ユニットが複数接続されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ロードロック装置の容器内の載置台に載置された基板を加熱する加熱機構として固体発光素子を搭載した加熱源を有するものを用いたので、極めて加熱効率が高く、実用的な速度で加熱することができ、しかも加熱後に短時間で降温可能である。すなわち、ＬＥＤ素子やレーザー素子に代表される固体発光素子は、ホールと電子の結合により電磁波（光）を発生させてこれを被加熱体に吸収させることにより被加熱体を加熱するものであり、抵抗体発熱やハロゲンランプ加熱よりも極めて加熱速度が高く、しかもそれ自体の発熱により加熱するものではないため、被加熱体を短時間で降温することが可能である。したがって、真空処理システム、特に真空処理ユニットを複数配置したマルチチャンバタイプの真空処理システムに適用した場合に、ロードロック装置により基板を加熱しつつ、処理のスループットを高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【００１６】
真空処理システムは、４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック装置６、７が設けられている。これらロードロック装置６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック装置６、７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
【００１７】
真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック装置６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。
【００１８】
搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック装置６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００１９】
搬入出室８のキャリアＣ取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のキャリアＣが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。
【００２０】
搬入出室８内には、キャリアＣに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック装置６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端のハンド１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２１】
この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置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２１が接続されている。
【００２２】
また、プロセスコントローラ２０には、処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部２２が接続されている。レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２３】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、処理装置での所望の処理が行われる。
【００２４】
次に、本実施形態に係るロードロック装置６，７について詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係るロードロック装置を示す断面図である。ロードロック装置６（７）は、容器３１を有し、容器３１内にはウエハＷを載置する載置台３２が脚部３３に支持された状態で設けられている。
【００２５】
容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。
【００２６】
容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６と容器３１内にパージガスを導入するためのパージガス導入口３７が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、排気速度調整バルブ４２および真空ポンプ４３が設けられている。また、パージガス導入口３７には、容器３１内にパージガスを導入するパージガス導入配管４５が接続されており、このパージガス導入配管４５はパージガス源４７から延びており、その途中には流量調節バルブ４６が設けられている。
【００２７】
そして、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、流量調節バルブ４６を調節して容器３１内にパージガス源４７からパージガス導入配管４５を介してパージガスを導入してその中の圧力を大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３２と搬入出室８との間を連通する。一方、真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、パージガスの導入を停止し、排気速度調整バルブ４２を調節して真空ポンプ４３により排気管３６を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。
【００２８】
排気速度調整バルブ４２および流量調節バルブ４６は、圧力制御部４８により制御されており、これにより、容器３１内を大気圧と真空との間で変化させるようになっている。この圧力制御部４８はプロセスコントローラ２０からの指令に基づいてこれらバルブの制御を行う。
【００２９】
載置台３２には、ウエハ搬送用の３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン５０が載置台３２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン５０は支持板５１に固定されている。そして、ウエハ支持ピン５０は、エアシリンダ等の駆動機構５３によりロッド５２を昇降することにより、支持板５１を介して昇降される。なお、符号５４はベローズである。
【００３０】
載置台３２には、冷却媒体流路５５が形成されており、この冷却媒体流路５５には冷却媒体導入配管５６および冷却媒体排出配管５７が接続されていて、図示しない冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて載置されたウエハＷを冷却可能となっている。
【００３１】
容器３１の上壁には載置台３２に対応する円形の孔５９が形成されており、孔５９には加熱機構６０が嵌め込まれている。加熱機構６０は銅製の支持部材６１を有し、この支持部材６１はフランジ部６２を有している。フランジ部６２と容器３１の上壁の間はシール部材６２ａを介して密着されている。
【００３２】
支持部材６１の下面には、ウエハＷに対応するように、円形の凹部６３が形成されている。この凹部６３内には、支持部材６１に接触するように固体発光素子６４を搭載した加熱源６５が配置されている。
【００３３】
図３に示すように、加熱源６５は、絶縁性を有する高熱伝導性材料、典型的にはＡｌＮセラミックスからなる支持体６６に多数の固体発光素子６４が搭載された複数の固体発光素子アレイ６７からなる。固体発光素子としてはＬＥＤ素子またはレーザー素子が例示され、その中でもより安価なＬＥＤ素子が好ましい。また、ＬＥＤ素子としては、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ等を用いることができる。固体発光素子アレイ６７の裏面は支持部材６１の下面に対し、例えば半田により全面に接触されている。また、固体発光素子アレイ６７の支持体６６と固体発光素子６４との間には銅に金メッキしたもの等の導電性の高い電極６８が全面接触した状態で設けられている。また、一つの固体発光素子６４と隣接する固体発光素子６４の電極６８との間はワイヤ６９にて接続されている。そして、加熱機構６０の上方に設けられた給電部（図示せず）から給電棒（図示せず）および所定の電極６８を介して、またはさらにワイヤ６９を介して多数の固体発光素子６４へ給電される。
【００３４】
支持部材６１のウエハＷと対向する面には、加熱源６５に搭載された固体発光素子６４からの光をウエハＷ側に透過する光透過部材７０がねじ止めされている。光透過部材７０は、固体発光素子６４から射出される光を効率良く透過する材料が用いられ、例えば石英が用いられる。
【００３５】
また、凹部６３と光透過部材７０とで形成される空間には、透明な樹脂７１が充填されている。適用可能な透明な樹脂７１としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂を挙げることができる。
【００３６】
図２に示すように、支持部材６１には冷却媒体流路７２が設けられており、その中に、支持部材６１を０℃以下、例えば−５０℃程度に冷却することができる液体状の冷却媒体、例えばフッ素系不活性液体（商品名フロリナート、ガルデン等）が通流される。支持部材６１の冷却媒体流路７２には冷却媒体供給配管７３と、冷却媒体排出配管７４が接続されている。これにより、冷却媒体を冷却媒体流路７２に循環させて支持部材６１を冷却することが可能となっている。そして、冷却媒体から熱伝導率の高い支持部材６１に高効率で伝達した冷熱が、全面で接触している熱伝導性が高いＡｌＮで構成された支持体６６、およびやはり熱伝導製の高い銅で構成された電極６８を介して固体発光素子６４に到達するので、極めて高効率で固体発光素子６４が冷却され、熱による発光量低下を防止することができる。
【００３７】
容器３１内には、ウエハＷの温度を測定するための放射温度計からなる温度センサー７５が設けられている。この温度センサー７５は、容器３１の外部の計測部７６に接続されており、この計測部からプロセスコントローラ２０に温度検出信号が出力されるようになっている。
【００３８】
次に、以上のように構成されるマルチチャンバタイプの真空処理システムの動作について本実施形態のロードロック装置６、７を中心として説明する。
【００３９】
まず、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、ロードロック装置６（または７）に搬入する。このとき、ロードロック装置６の容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００４０】
このロードロック装置６（７）では、加熱機構６０により所定の温度まで加熱し、ウエハＷに対して所定の加熱処理、例えばウエハの水分や有機成分の除去する処理を行った後、必要に応じて載置台３２の冷却媒体流路５５に冷却媒体、例えば冷却水を流してウエハＷを所定の温度に冷却する。なお、加熱処理としては、真空処理でのスループットを挙げることを目的とするものもあり、その場合には、載置台３２上でのウエハＷの冷却を行わない。
【００４１】
そして、容器３１内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブを開放して搬送装置１２により容器３１内からウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、所定の真空処理を行う。
【００４２】
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、ロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内を真空引きした後、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷを容器３１内に搬入し、第１のゲートバルブＧ１を閉じ、載置台３２の冷却媒体流路５５を通流する冷却媒体によりウエハＷを冷却しつつ、容器３１内にパージガスを導入し、その中を大気圧とする。その状態で、第２のゲートバルブを開け、搬送装置１６により、キャリアＣに処理後のウエハＷを収納する。
【００４３】
なお、２つのロードロック装置６、７について、ロードロック装置６を搬入専用にし、ロードロック装置７を搬出専用にしてもよい。
【００４４】
真空処理ユニット１〜４のいずれかで所定の真空処理、例えば成膜処理を行う場合には、少なくとも、真空引き、コンデショニング、成膜、圧力調整といったように多数のステップが必要とされる。このため、一つの真空処理ユニットのみを設けた場合には、真空処理ユニットが律速となりやすく、スループットが低下してしまう。
【００４５】
そこで、マルチチャンバタイプの真空処理システムを構築し、真空処理ユニット１〜４で同じ処理を行うようにして順次ウエハＷを空いている真空処理ユニットに搬入していく。これにより、複数の真空処理ユニットで処理を並行して行うことができるのでスループットを向上させることができる。ロードロック装置６で加熱を行わない場合には、通常、真空処理ユニットで成膜処理を行う場合の合計処理時間は２００秒程度であるため、律速要素は、
真空処理ユニット＞ロードロック装置＞搬入出室
となり、これにより良好なスループットで処理を行うことができる。
【００４６】
しかしながら、上述のようにロードロック装置６（７）にて加熱処理を行う場合には、従来のような抵抗加熱やランプ加熱では、ロードロック装置６（７）での処理時間が長くなって、ロードロック装置が律速となってしまう。このようにロードロック装置が律速になると、真空処理ユニットへのウエハＷの供給が遅延し、スループットが大きく低下する。このようなことを防止するためには、ロードロック装置６（７）での加熱処理を２０秒程度で行う必要がある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、ロードロック装置６（７）に加熱機構６０の加熱源として固体発光素子６４を用いる。これにより、このような短時間の加熱を実現することができる。すなわち、固体発光素子６４、例えばＬＥＤやレーザー素子を用いる場合には、ホールと電子の結合により電磁波（光）を発生させてこれを被加熱体に吸収させることにより被加熱体を加熱するものであり、抵抗体発熱やハロゲンランプ加熱よりも極めて加熱速度が高く、しかもそれ自体の発熱により加熱するものではないため、加熱したウエハＷを短時間で降温することが可能である。したがって、ロードロック装置６（７）が律速とならず、高スループットで処理を行うことができる。
【００４８】
また、加熱機構６０による加熱は、加熱源６５の固体発光素子６４に給電し、その時に発生する電磁波を吸収させて加熱するものであり、原理的にそれ自体の発熱により加熱するものではないが、使用により不可避的に熱が発生してしまう。固体発光素子は通常、熱により大きく発光量が低下する。このため、このような熱による発光量の低下を抑制する目的で、支持部材６１を熱伝導性の高い銅で構成し、加熱源６５の支持体６６としてやはり熱伝導性の良好なＡｌＮを用い、これを全面で支持部材６１に接触させ、支持体６６に固体発光素子６４を熱伝導性の高い銅に金メッキした電極６８で接続する構成としたので、支持部材６１の冷却媒体流路７２に冷却媒体を通流させて支持部材６１を冷却部材として機能させることにより、その冷熱が支持体６６、電極６８を介して固体発光素子６４を冷却するので、極めて効率良く冷却することができる。
【００４９】
さらに、上述のように固体発光素子自体は発熱により加熱するものではないため、載置台３２で冷却する際の冷却性能の悪化も生じない。
【００５０】
さらにまた、アニール対象であるウエハＷはシリコン製であり、その放射（吸収）特性は図４に示すようなものであり、固体発光素子６４としてＧａＡｌＡｓ製のＬＥＤ素子を用いた場合には、放射波長である８８０ｎｍ付近で放射率（吸収率）が０．６以上で、効率のよい加熱が行われ、しかも温度センサー７５として用いられる放射温度計の受光素子をＳｉのフォトダイオードとすると、その吸収感度は図４に示すようになり、加熱に使用する波長と温度センサーの波長が完全に異なり、加熱源としてハロゲンランプを用いた場合のような迷光の影響はなく、精度良く温度測定ができる。ＬＥＤ素子としてＧａＮ、ＧａＡｓを用いた場合にも、その放射波長はそれぞれ３６０〜５２０ｎｍ、９５０〜９７０ｎｍ程度であり、精度良く温度測定を行うことができる。また、光透過部材７０として石英を用いることにより、波長が３μｍ程度まではほぼ完全に透過するので、これらＬＥＤ素子の１μｍ以下の放射波長は問題なく透過する。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック装置を２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。また、本発明のロードロック装置は、このようなマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。さらに、固体発光素子としてＬＥＤ素子やレーザー素子を例示したが、これに限らず無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子や、有機ＥＬ素子等の他の固体発光素子を用いることもできる。さらにまた、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムを模式的に示す平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るロードロック装置を示す断面図。
【図３】図２のロードロック装置における加熱源を拡大して示す図。
【図４】シリコンの放射（吸収）特性を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック装置
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
２０；プロセスコントローラ
３１；容器
３２；載置台
３６；排気口
３７；パージガス導入口
４１；排気管
４２；排気速度調整バルブ
４３；真空ポンプ
４５；パージガス導入配管
４６；流量調節バルブ
４７；パージガス源
４８；圧力制御部
５５；冷却媒体流路
６０；加熱機構
６１；支持部材
６４；固体発光素子
６５；加熱源
６６；支持体
６７；固体発光素子アレイ
６８；電極
７０；光透過部材
７１；透明樹脂
７２；冷却媒体流路
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２；ゲートバルブ
Ｗ；ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理体に真空処理を施す真空処理装置に用いられるロードロック装置およびこのようなロードロック装置を搭載した真空処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが注目されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック室を設け、このロードロック室を介してウエハが搬送される。
【０００４】
ところで、成膜やエッチング等の真空処理を行う際には、真空処理ユニットにウエハを搬入する前に、スループットを向上させるため、または、水分や有機成分を離脱させるために、加熱処理が必要となる場合があるが、このような加熱をロードロック室で行うことが提案されている（例えば特許文献２）。
【０００５】
このような加熱の加熱源としては、抵抗ヒーターやハロゲンランプが用いられる。しかしながら、抵抗ヒーターの場合には熱伝達で加熱する原理であるため、昇温レートが遅く、ロードロック室での処理時間が長くなり、処理の律速段階がロードロックになってスループットが低下してしまう。一方、ハロゲンランプの場合には、ある程度の昇温レートは確保できるものの、未だ十分とはいえない。また、ロードロック室ではウエハの冷却も行われるが、これらの加熱技術では発熱体自体が高温となるため、温度制御に時間がかかって効率的な処理が困難である。さらに、ハロゲンランプは非常にブロードの光を放射するので、放射温度計によりウエハ温度を測定しようとしてもランプの光とウエハからの熱輻射とが区別できずに温度測定が困難である。
【０００６】
このため、搬送室のポートに加熱のためのチャンバを接続し、成膜やエッチング等の処理に先立って加熱チャンバで加熱する方法が用いられている（例えば特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２０８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２４８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように搬送室のポートに加熱チャンバを接続する技術の場合、処理ユニットを接続するポートをつぶして加熱チャンバを接続することとなるため、その分処理ユニットの搭載数が減少して、システムの処理能力が低下してしまう。この点を考慮すると、ロードロック室での加熱処理のほうが有利であるが、上述のような問題を克服することができないのが現状である。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、実用的な速度で加熱することができ、かつ加熱後に短時間で降温可能なロードロック装置、およびそのようなロードロック装置を搭載した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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、真空に保持された真空室と、大気雰囲気の空間との間で基板を搬送するためのロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記真空室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、前記大気雰囲気の空間との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とするロードロック装置を提供する。
【００１１】
上記第１の観点において、前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有する構成とすることができる。また、前記固体発光素子としては、ＬＥＤ素子またはレーザー素子を好適に用いることができる。さらに、前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有するものであることが好ましい。さらにまた、前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室とすることができる。さらにまた、前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有するものとすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、その中が真空に保持されその中で基板に対して真空処理が施される真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、その中が真空に保持されて前記真空処理ユニットに基板を搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、基板を搬入および搬出するための大気雰囲気に保持された搬入出部と、前記搬送室と前記搬入出部との間で基板を搬送するためのロードロック装置とを具備する処理システムであって、前記ロードロック装置は、前記搬送室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内と前記搬送室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、前記容器内と前記搬入出部との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬送室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記搬送室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬入出部と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構とを具備し、前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とする処理システムを提供する。
【００１３】
上記第２の観点において、前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有する構成とすることができる。また、前記固体発光素子としては、ＬＥＤ素子またはレーザー素子を好適に用いることができる。さらに、前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有するものであることが好ましい。さらにまた、前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有するものとすることができる。さらにまた、前記搬送室に前記処理ユニットが複数接続されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ロードロック装置の容器内の載置台に載置された基板を加熱する加熱機構として固体発光素子を搭載した加熱源を有するものを用いたので、極めて加熱効率が高く、実用的な速度で加熱することができ、しかも加熱後に短時間で降温可能である。すなわち、ＬＥＤ素子やレーザー素子に代表される固体発光素子は、ホールと電子の結合により電磁波（光）を発生させてこれを被加熱体に吸収させることにより被加熱体を加熱するものであり、抵抗体発熱やハロゲンランプ加熱よりも極めて加熱速度が高く、しかもそれ自体の発熱により加熱するものではないため、被加熱体を短時間で降温することが可能である。したがって、真空処理システム、特に真空処理ユニットを複数配置したマルチチャンバタイプの真空処理システムに適用した場合に、ロードロック装置により基板を加熱しつつ、処理のスループットを高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【００１６】
真空処理システムは、４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック装置６、７が設けられている。これらロードロック装置６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック装置６、７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
【００１７】
真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック装置６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。
【００１８】
搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック装置６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００１９】
搬入出室８のキャリアＣ取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のキャリアＣが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。
【００２０】
搬入出室８内には、キャリアＣに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック装置６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端のハンド１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２１】
この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置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２１が接続されている。
【００２２】
また、プロセスコントローラ２０には、処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部２２が接続されている。レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００２３】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、処理装置での所望の処理が行われる。
【００２４】
次に、本実施形態に係るロードロック装置６，７について詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係るロードロック装置を示す断面図である。ロードロック装置６（７）は、容器３１を有し、容器３１内にはウエハＷを載置する載置台３２が脚部３３に支持された状態で設けられている。
【００２５】
容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。
【００２６】
容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６と容器３１内にパージガスを導入するためのパージガス導入口３７が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、排気速度調整バルブ４２および真空ポンプ４３が設けられている。また、パージガス導入口３７には、容器３１内にパージガスを導入するパージガス導入配管４５が接続されており、このパージガス導入配管４５はパージガス源４７から延びており、その途中には流量調節バルブ４６が設けられている。
【００２７】
そして、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、流量調節バルブ４６を調節して容器３１内にパージガス源４７からパージガス導入配管４５を介してパージガスを導入してその中の圧力を大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３２と搬入出室８との間を連通する。一方、真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、パージガスの導入を停止し、排気速度調整バルブ４２を調節して真空ポンプ４３により排気管３６を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。
【００２８】
排気速度調整バルブ４２および流量調節バルブ４６は、圧力制御部４８により制御されており、これにより、容器３１内を大気圧と真空との間で変化させるようになっている。この圧力制御部４８はプロセスコントローラ２０からの指令に基づいてこれらバルブの制御を行う。
【００２９】
載置台３２には、ウエハ搬送用の３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン５０が載置台３２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン５０は支持板５１に固定されている。そして、ウエハ支持ピン５０は、エアシリンダ等の駆動機構５３によりロッド５２を昇降することにより、支持板５１を介して昇降される。なお、符号５４はベローズである。
【００３０】
載置台３２には、冷却媒体流路５５が形成されており、この冷却媒体流路５５には冷却媒体導入配管５６および冷却媒体排出配管５７が接続されていて、図示しない冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて載置されたウエハＷを冷却可能となっている。
【００３１】
容器３１の上壁には載置台３２に対応する円形の孔５９が形成されており、孔５９には加熱機構６０が嵌め込まれている。加熱機構６０は銅製の支持部材６１を有し、この支持部材６１はフランジ部６２を有している。フランジ部６２と容器３１の上壁の間はシール部材６２ａを介して密着されている。
【００３２】
支持部材６１の下面には、ウエハＷに対応するように、円形の凹部６３が形成されている。この凹部６３内には、支持部材６１に接触するように固体発光素子６４を搭載した加熱源６５が配置されている。
【００３３】
図３に示すように、加熱源６５は、絶縁性を有する高熱伝導性材料、典型的にはＡｌＮセラミックスからなる支持体６６に多数の固体発光素子６４が搭載された複数の固体発光素子アレイ６７からなる。固体発光素子としてはＬＥＤ素子またはレーザー素子が例示され、その中でもより安価なＬＥＤ素子が好ましい。また、ＬＥＤ素子としては、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ等を用いることができる。固体発光素子アレイ６７の裏面は支持部材６１の下面に対し、例えば半田により全面に接触されている。また、固体発光素子アレイ６７の支持体６６と固体発光素子６４との間には銅に金メッキしたもの等の導電性の高い電極６８が全面接触した状態で設けられている。また、一つの固体発光素子６４と隣接する固体発光素子６４の電極６８との間はワイヤ６９にて接続されている。そして、加熱機構６０の上方に設けられた給電部（図示せず）から給電棒（図示せず）および所定の電極６８を介して、またはさらにワイヤ６９を介して多数の固体発光素子６４へ給電される。
【００３４】
支持部材６１のウエハＷと対向する面には、加熱源６５に搭載された固体発光素子６４からの光をウエハＷ側に透過する光透過部材７０がねじ止めされている。光透過部材７０は、固体発光素子６４から射出される光を効率良く透過する材料が用いられ、例えば石英が用いられる。
【００３５】
また、凹部６３と光透過部材７０とで形成される空間には、透明な樹脂７１が充填されている。適用可能な透明な樹脂７１としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂を挙げることができる。
【００３６】
図２に示すように、支持部材６１には冷却媒体流路７２が設けられており、その中に、支持部材６１を０℃以下、例えば−５０℃程度に冷却することができる液体状の冷却媒体、例えばフッ素系不活性液体（商品名フロリナート、ガルデン等）が通流される。支持部材６１の冷却媒体流路７２には冷却媒体供給配管７３と、冷却媒体排出配管７４が接続されている。これにより、冷却媒体を冷却媒体流路７２に循環させて支持部材６１を冷却することが可能となっている。そして、冷却媒体から熱伝導率の高い支持部材６１に高効率で伝達した冷熱が、全面で接触している熱伝導性が高いＡｌＮで構成された支持体６６、およびやはり熱伝導製の高い銅で構成された電極６８を介して固体発光素子６４に到達するので、極めて高効率で固体発光素子６４が冷却され、熱による発光量低下を防止することができる。
【００３７】
容器３１内には、ウエハＷの温度を測定するための放射温度計からなる温度センサー７５が設けられている。この温度センサー７５は、容器３１の外部の計測部７６に接続されており、この計測部からプロセスコントローラ２０に温度検出信号が出力されるようになっている。
【００３８】
次に、以上のように構成されるマルチチャンバタイプの真空処理システムの動作について本実施形態のロードロック装置６、７を中心として説明する。
【００３９】
まず、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、ロードロック装置６（または７）に搬入する。このとき、ロードロック装置６の容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００４０】
このロードロック装置６（７）では、加熱機構６０により所定の温度まで加熱し、ウエハＷに対して所定の加熱処理、例えばウエハの水分や有機成分の除去する処理を行った後、必要に応じて載置台３２の冷却媒体流路５５に冷却媒体、例えば冷却水を流してウエハＷを所定の温度に冷却する。なお、加熱処理としては、真空処理でのスループットを挙げることを目的とするものもあり、その場合には、載置台３２上でのウエハＷの冷却を行わない。
【００４１】
そして、容器３１内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブを開放して搬送装置１２により容器３１内からウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、所定の真空処理を行う。
【００４２】
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、ロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内を真空引きした後、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷを容器３１内に搬入し、第１のゲートバルブＧ１を閉じ、載置台３２の冷却媒体流路５５を通流する冷却媒体によりウエハＷを冷却しつつ、容器３１内にパージガスを導入し、その中を大気圧とする。その状態で、第２のゲートバルブを開け、搬送装置１６により、キャリアＣに処理後のウエハＷを収納する。
【００４３】
なお、２つのロードロック装置６、７について、ロードロック装置６を搬入専用にし、ロードロック装置７を搬出専用にしてもよい。
【００４４】
真空処理ユニット１〜４のいずれかで所定の真空処理、例えば成膜処理を行う場合には、少なくとも、真空引き、コンデショニング、成膜、圧力調整といったように多数のステップが必要とされる。このため、一つの真空処理ユニットのみを設けた場合には、真空処理ユニットが律速となりやすく、スループットが低下してしまう。
【００４５】
そこで、マルチチャンバタイプの真空処理システムを構築し、真空処理ユニット１〜４で同じ処理を行うようにして順次ウエハＷを空いている真空処理ユニットに搬入していく。これにより、複数の真空処理ユニットで処理を並行して行うことができるのでスループットを向上させることができる。ロードロック装置６で加熱を行わない場合には、通常、真空処理ユニットで成膜処理を行う場合の合計処理時間は２００秒程度であるため、律速要素は、
真空処理ユニット＞ロードロック装置＞搬入出室
となり、これにより良好なスループットで処理を行うことができる。
【００４６】
しかしながら、上述のようにロードロック装置６（７）にて加熱処理を行う場合には、従来のような抵抗加熱やランプ加熱では、ロードロック装置６（７）での処理時間が長くなって、ロードロック装置が律速となってしまう。このようにロードロック装置が律速になると、真空処理ユニットへのウエハＷの供給が遅延し、スループットが大きく低下する。このようなことを防止するためには、ロードロック装置６（７）での加熱処理を２０秒程度で行う必要がある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、ロードロック装置６（７）に加熱機構６０の加熱源として固体発光素子６４を用いる。これにより、このような短時間の加熱を実現することができる。すなわち、固体発光素子６４、例えばＬＥＤやレーザー素子を用いる場合には、ホールと電子の結合により電磁波（光）を発生させてこれを被加熱体に吸収させることにより被加熱体を加熱するものであり、抵抗体発熱やハロゲンランプ加熱よりも極めて加熱速度が高く、しかもそれ自体の発熱により加熱するものではないため、加熱したウエハＷを短時間で降温することが可能である。したがって、ロードロック装置６（７）が律速とならず、高スループットで処理を行うことができる。
【００４８】
また、加熱機構６０による加熱は、加熱源６５の固体発光素子６４に給電し、その時に発生する電磁波を吸収させて加熱するものであり、原理的にそれ自体の発熱により加熱するものではないが、使用により不可避的に熱が発生してしまう。固体発光素子は通常、熱により大きく発光量が低下する。このため、このような熱による発光量の低下を抑制する目的で、支持部材６１を熱伝導性の高い銅で構成し、加熱源６５の支持体６６としてやはり熱伝導性の良好なＡｌＮを用い、これを全面で支持部材６１に接触させ、支持体６６に固体発光素子６４を熱伝導性の高い銅に金メッキした電極６８で接続する構成としたので、支持部材６１の冷却媒体流路７２に冷却媒体を通流させて支持部材６１を冷却部材として機能させることにより、その冷熱が支持体６６、電極６８を介して固体発光素子６４を冷却するので、極めて効率良く冷却することができる。
【００４９】
さらに、上述のように固体発光素子自体は発熱により加熱するものではないため、載置台３２で冷却する際の冷却性能の悪化も生じない。
【００５０】
さらにまた、アニール対象であるウエハＷはシリコン製であり、その放射（吸収）特性は図４に示すようなものであり、固体発光素子６４としてＧａＡｌＡｓ製のＬＥＤ素子を用いた場合には、放射波長である８８０ｎｍ付近で放射率（吸収率）が０．６以上で、効率のよい加熱が行われ、しかも温度センサー７５として用いられる放射温度計の受光素子をＳｉのフォトダイオードとすると、その吸収感度は図４に示すようになり、加熱に使用する波長と温度センサーの波長が完全に異なり、加熱源としてハロゲンランプを用いた場合のような迷光の影響はなく、精度良く温度測定ができる。ＬＥＤ素子としてＧａＮ、ＧａＡｓを用いた場合にも、その放射波長はそれぞれ３６０〜５２０ｎｍ、９５０〜９７０ｎｍ程度であり、精度良く温度測定を行うことができる。また、光透過部材７０として石英を用いることにより、波長が３μｍ程度まではほぼ完全に透過するので、これらＬＥＤ素子の１μｍ以下の放射波長は問題なく透過する。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック装置を２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。また、本発明のロードロック装置は、このようなマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。さらに、固体発光素子としてＬＥＤ素子やレーザー素子を例示したが、これに限らず無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子や、有機ＥＬ素子等の他の固体発光素子を用いることもできる。さらにまた、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムを模式的に示す平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るロードロック装置を示す断面図。
【図３】図２のロードロック装置における加熱源を拡大して示す図。
【図４】シリコンの放射（吸収）特性を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック装置
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
２０；プロセスコントローラ
３１；容器
３２；載置台
３６；排気口
３７；パージガス導入口
４１；排気管
４２；排気速度調整バルブ
４３；真空ポンプ
４５；パージガス導入配管
４６；流量調節バルブ
４７；パージガス源
４８；圧力制御部
５５；冷却媒体流路
６０；加熱機構
６１；支持部材
６４；固体発光素子
６５；加熱源
６６；支持体
６７；固体発光素子アレイ
６８；電極
７０；光透過部材
７１；透明樹脂
７２；冷却媒体流路
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２；ゲートバルブ
Ｗ；ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空に保持された真空室と、大気雰囲気の空間との間で基板を搬送するためのロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記真空室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、
前記大気雰囲気の空間との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、
前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、
前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とするロードロック装置。
【請求項２】
前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のロードロック装置。
【請求項３】
前記固体発光素子は、ＬＥＤ素子またはレーザー素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロードロック装置。
【請求項４】
前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有す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項に記載のロードロック装置。
【請求項５】
前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室であ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項に記載のロードロック装置。
【請求項６】
前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロードロック装置。
【請求項７】
その中が真空に保持されその中で基板に対して真空処理が施される真空処理ユニットと、
前記真空処理ユニットが接続され、その中が真空に保持されて前記真空処理ユニットに基板を搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、
基板を搬入および搬出するための大気雰囲気に保持された搬入出部と、
前記搬送室と前記搬入出部との間で基板を搬送するためのロードロック装置と
を具備する処理システムであって、
前記ロードロック装置は、
前記搬送室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内と前記搬送室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、
前記容器内と前記搬入出部との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、
前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬送室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記搬送室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬入出部と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、
前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とする真空処理システム。
【請求項８】
前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
【請求項９】
前記固体発光素子は、ＬＥＤ素子またはレーザー素子であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空処理システム。
【請求項１０】
前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の真空処理システム。
【請求項１１】
前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の真空処理システム。
【請求項１２】
前記搬送室に前記処理ユニットが複数接続されていることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の真空処理システム。
【請求項１】
真空に保持された真空室と、大気雰囲気の空間との間で基板を搬送するためのロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記真空室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、
前記大気雰囲気の空間との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、
前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、
前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とするロードロック装置。
【請求項２】
前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のロードロック装置。
【請求項３】
前記固体発光素子は、ＬＥＤ素子またはレーザー素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロードロック装置。
【請求項４】
前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有す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項に記載のロードロック装置。
【請求項５】
前記真空室は、真空処理室に基板を搬送する搬送機構を備えた搬送室であ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項に記載のロードロック装置。
【請求項６】
前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロードロック装置。
【請求項７】
その中が真空に保持されその中で基板に対して真空処理が施される真空処理ユニットと、
前記真空処理ユニットが接続され、その中が真空に保持されて前記真空処理ユニットに基板を搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、
基板を搬入および搬出するための大気雰囲気に保持された搬入出部と、
前記搬送室と前記搬入出部との間で基板を搬送するためのロードロック装置と
を具備する処理システムであって、
前記ロードロック装置は、
前記搬送室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内と前記搬送室との間を開閉可能に設けられた第１の開閉機構と、
前記容器内と前記搬入出部との間を開閉可能に設けられた第２の開閉機構と、
前記第１の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬送室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記搬送室に対応する圧力に調整し、前記第２の開閉機構が開けられて前記容器内が前記搬入出部と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内に設けられ基板を載置する載置台と、
前記載置台に設けられた基板を加熱する加熱機構と
を具備し、
前記加熱機構は、固体発光素子が搭載された加熱源を有することを特徴とする真空処理システム。
【請求項８】
前記加熱機構は、前記加熱源と前記載置台との間に設けられた光透過部材をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
【請求項９】
前記固体発光素子は、ＬＥＤ素子またはレーザー素子であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空処理システム。
【請求項１０】
前記加熱機構は、固体発光素子を冷却する冷却機構をさらに有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の真空処理システム。
【請求項１１】
前記載置台は、載置された基板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の真空処理システム。
【請求項１２】
前記搬送室に前記処理ユニットが複数接続されていることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の真空処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−７６７０５（Ｐ２００９−７６７０５Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４６２２（Ｐ２００７−２４４６２２）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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