基板の熱処理装置
【課題】 ガラス基板等の基板全体を処理温度まで迅速に加熱することができる基板の熱処理装置を提供する。
【解決手段】 熱処理炉２の炉口６からプロセスチューブ４内に搬入・搬出されるボート７に保持されたガラス基板Ｗの中央部と、プロセスチューブ４の外側に配置されたヒータ５による輻射熱を断熱する遮熱板１３ａとの間に、輻射熱を吸収する吸熱フィン１４を配置する。
【解決手段】 熱処理炉２の炉口６からプロセスチューブ４内に搬入・搬出されるボート７に保持されたガラス基板Ｗの中央部と、プロセスチューブ４の外側に配置されたヒータ５による輻射熱を断熱する遮熱板１３ａとの間に、輻射熱を吸収する吸熱フィン１４を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ等に使用されるガラス基板や半導体ウェハ等の基板の表面にＣＶＤ処理、酸化処理及び拡散処理等を施すために使用される基板の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ等の表面にＣＶＤ処理を施すために、例えば図３に示す縦型の熱処理装置が使用されている。
この熱処理装置は、縦型の熱処理炉１００と、この熱処理炉１００の下方に設けられたロード空間１１０と、ガラス製の基板Ｗを搬送するための昇降リフト１２０とを備えている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記熱処理炉１００は、加熱ヒータ１０１及び石英製のプロセスチューブ１０３を有しており、その底部には、基板Ｗをプロセスチューブ１０３の内部に対して出し入れするための炉口１０４が設けられている。この炉口１０４は、開閉扉１０５によって開放可能に閉塞されている。
前記昇降リフト１２０は、基板Ｗを保持するためのボート１２１を備えており、このボート１２１に保持された基板Ｗを、前記ロード空間１１０からプロセスチューブ１０３内に搬入するとともに、プロセスチューブ１０３内からロード空間１１０に搬出する。
また、前記昇降リフト１２０には、石英等で形成された基板Ｗよりも外径が大きい複数枚の遮熱板１２２ａからなるヒートバリア１２２が搭載されている。このヒートバリア１２２によってプロセスチューブ１０３内の熱を断熱し、当該プロセスチューブ１０３内の熱がロード空間１１０に逃げるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９７３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の熱処理装置にあっては、基板Ｗの外周外方に加熱ヒータ１０１が配置されているので、基板Ｗの中央部は、その外周部（中央部以外の部分）に比べて処理温度まで加熱するのに時間がかかる。このため、基板の熱処理を効率良く行うことができないという問題があった。
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、基板全体を処理温度まで迅速に加熱することができる基板の熱処理装置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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の基板の熱処理装置は、底部に設けられた炉口を通してプロセスチューブ内に搬入された基板を、当該プロセスチューブの外側に配置されたヒータにより熱処理する熱処理炉と、前記基板を保持した状態で前記炉口から前記プロセスチューブ内に搬入および搬出するためのボートと、前記ボートの下方に配置され、前記ヒータによる輻射熱を断熱するヒートバリアと、前記ボートに保持された基板の中央部と前記ヒートバリアとの間に配置され、前記輻射熱を吸収する吸熱部材と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このような構成の基板の熱処理装置によれば、基板の中央部とヒートバリアとの間に配置された吸熱部材がヒータによる輻射熱を吸収するので、吸熱部材の熱によって基板の中央部を処理温度まで迅速に加熱することができる。このため、基板全体を処理温度まで迅速に加熱することができる。
【０００８】
また、前記熱処理装置は、前記吸熱部材を複数保持するとともに、各吸熱部材をそれぞれ着脱可能に保持する保持部材をさらに備えていることが好ましい。この場合には、基板の処理温度に応じて吸熱部材の個数を変更することができる。したがって、基板の処理温度が異なる場合であっても使用される吸熱部材を共通化することができるので、部品点数を減少させることができ、ひいては吸熱部材のコストを安くすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板の熱処理装置によれば、輻射熱を吸収する吸熱部材によって基板の中央部を処理温度まで迅速に加熱することができるので、基板の熱処理を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
【図２】吸熱部材の斜視図である。
【図３】従来の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はこの発明の一実施形態に係る基板の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
この熱処理装置は、筐体１の内部に、基板としての円板状のガラス基板Ｗに熱処理を施す熱処理炉２を設け、その下方にロード空間３を設けているとともに、このロード空間３に隣設させて、ガラス基板Ｗをロード空間３に搬送するための搬送空間Ａを設けている。前記ロード空間３及び搬送空間Ａは、必ずしも閉鎖空間である必要はなく、開放空間である場合も含まれる。
【００１２】
前記熱処理炉２は、底部が開口した石英製のプロセスチューブ４の周囲に、ヒータ５を配置した縦型のものである。前記プロセスチューブ４は、ドーム状の天井部を有するアウターチューブ４ａの内部に、円筒形のインナーチューブ４ｂを配置したものである。この熱処理炉２の底部には、ガラス基板Ｗをプロセスチューブ４内に搬入したり、プロセスチューブ４内から搬出したりするための炉口６が設けられている。なお、前記アウターチューブ４ａの周壁とインナーチューブ４ｂの周壁との間の空間は、プロセスガスの排気路として構成されている。
【００１３】
前記ロード空間３の内部には、ガラス基板Ｗを保持するためのボート７が配置されているとともに、このボート７を熱処理炉２のプロセスチューブ４内に導入するための昇降リフト８が配置されている。前記ボート７は、複数枚のガラス基板Ｗを互いに隙間を設けた状態で水平に保持するものであり、図示しないフレームを介して前記昇降リフト８に設けられた昇降テーブル９に支持されている。
【００１４】
前記昇降テーブル９は、ロード空間３に立設された複数対のボールねじ１０に、ボールナット１１を介して連結されている。この昇降テーブル９は、回転駆動機構１２によって前記ボールねじ１０を回転駆動することにより昇降させることができ、これにより、ボート７に保持されたガラス基板Ｗを、プロセスチューブ７内に搬入したり、プロセスチューブ７内から搬出したりすることができる。
前記昇降テーブル９は、その上昇端において前記熱処理炉２の炉口６を閉塞し、その下降に伴って当該炉口６を開放する開閉扉を兼ねている。
【００１５】
前記昇降テーブル９の上方には、ヒートバリア１３が設けられている。このヒートバリア１３は、石英からなる円板状の遮熱板１３ａを、所定隙間を設けて複数段積み重ねたものであり、ヒータによるプロセスチューブ７内の輻射熱を断熱して当該輻射熱がロード空間３へ伝わるのを抑制している。また、ヒートバリア１３の上方であって、かつボート７の下部領域に保持されたガラス基板Ｗの中央部の下方には、円板状に形成された複数の吸熱フィン１４（吸熱部材）が設けられている。なお、本発明におけるガラス基板Ｗの「中央部」とは、例えば、ガラス基板Ｗの中心軸と同心で、かつ直径がガラス基板Ｗの直径の１／２〜１／３の円形領域をいう。
【００１６】
図２は、吸熱フィン１４を示す斜視図である。吸熱フィン１４は、熱伝導率および熱放射率が高い部材（例えばＳｉ，ＳｉＣ（炭化ケイ素）またはカーボン等）からなり、前記輻射熱を効率良く吸収するものである。また、各吸熱フィン１４は、石英からなる保持部材１５によりそれぞれ着脱可能に保持されている。保持部材１５は、鉛直方向に延びる３本の柱部１５ａと、これらの各柱部１５ａに上下方向に所定間隔をあけて固定された複数（本実施形態では５個）の環状部１５ｂとを備えており、各環状部１５ｂに吸熱フィン１４が着脱可能に載置されている。
【００１７】
前記搬送空間Ａの内部には、カセットストッカや移載ロボットが配置されており（図示せず）、この移載ロボットによって、扉（図示せず）を通してガラス基板Ｗを前記カセットストッカからボート７に移載したり、ボート７から搬送空間Ａへ取り出したりすることができる。
【００１８】
以上の構成の熱処理装置は、昇降リフト８をロード空間３に下降させ、搬送空間Ａからボート７に複数枚のガラス基板Ｗを移載した状態で、昇降リフト８を上昇させることにより、炉口６を通してボート７とともにガラス基板Ｗをプロセスチューブ４内に導入する。このガラス基板Ｗの導入が完了すると同時に、昇降テーブル５１によって炉口６が閉塞されてプロセスチューブ４内が密閉され、この状態でガラス基板ＷにＣＶＤ処理等の熱処理が施される。
【００１９】
熱処理中において、ヒータ５の輻射熱がプロセスチューブ４内のガラス基板Ｗに継続的に供給される。その際、ガラス基板Ｗの中央部の下方に配置された吸熱フィン１４が輻射熱を吸収するため、この吸熱フィン１４の熱によって、ガラス基板Ｗの中央部を迅速に加熱することができる。この結果、ガラス基板Ｗの熱処理を効率良く行うことができる。
また、各吸熱フィン１４は保持部材１５に着脱可能に取り付けられているので、処理温度を変更する際に、その処理温度に応じて吸熱フィン１４の取り付け枚数を変更することができる。このため、ガラス基板Ｗの処理温度が異なる場合であっても、使用される吸熱フィン１４を共通化することができるので、部品点数を減少させることができ、ひいては吸熱フィン１４のコストを安くすることができる。
【００２０】
ガラス基板Ｗの熱処理が完了すると、昇降リフト８を駆動してボート７とともにガラス基板Ｗをロード空間３に下降させて冷却する。そして、ガラス基板Ｗが所定温度まで冷却すると、移載ロボットにより当該ガラス基板Ｗを搬送空間Ａに移送する。以上により熱処理の１サイクルが完了する。
【００２１】
なお、この発明に係る基板の熱処理装置は、前記実施の形態に限定されるものでない。例えば、吸熱フィン１４やガラス基板Ｗの形状としては、円板に限らず、多角形板であってもよい。この場合、ガラス基板Ｗの「中央部」とは、例えば、ガラス基板Ｗの中心軸と同心で、かつ面積がガラス基板Ｗの面積の１／４〜１／９の外形領域をいう。
また、基板としては、ガラス基板Ｗに限らず、半導体ウェハ等の各種の板状ワークを挙げることができる。さらに、ヒートバリア１３としては、複数枚の遮熱板１３ａに限らず、石英製の容器内に石英ウールを所定密度で充填したものであってもよい。
【符号の説明】
【００２２】
２ 熱処理炉
４ プロセスチューブ
５ ヒータ
６ 炉口
７ ボート
１３ ヒートバリア
１４ 吸熱フィン（吸熱部材）
１５ 保持部材
Ｗ ガラス基板（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ等に使用されるガラス基板や半導体ウェハ等の基板の表面にＣＶＤ処理、酸化処理及び拡散処理等を施すために使用される基板の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ等の表面にＣＶＤ処理を施すために、例えば図３に示す縦型の熱処理装置が使用されている。
この熱処理装置は、縦型の熱処理炉１００と、この熱処理炉１００の下方に設けられたロード空間１１０と、ガラス製の基板Ｗを搬送するための昇降リフト１２０とを備えている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記熱処理炉１００は、加熱ヒータ１０１及び石英製のプロセスチューブ１０３を有しており、その底部には、基板Ｗをプロセスチューブ１０３の内部に対して出し入れするための炉口１０４が設けられている。この炉口１０４は、開閉扉１０５によって開放可能に閉塞されている。
前記昇降リフト１２０は、基板Ｗを保持するためのボート１２１を備えており、このボート１２１に保持された基板Ｗを、前記ロード空間１１０からプロセスチューブ１０３内に搬入するとともに、プロセスチューブ１０３内からロード空間１１０に搬出する。
また、前記昇降リフト１２０には、石英等で形成された基板Ｗよりも外径が大きい複数枚の遮熱板１２２ａからなるヒートバリア１２２が搭載されている。このヒートバリア１２２によってプロセスチューブ１０３内の熱を断熱し、当該プロセスチューブ１０３内の熱がロード空間１１０に逃げるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９７３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の熱処理装置にあっては、基板Ｗの外周外方に加熱ヒータ１０１が配置されているので、基板Ｗの中央部は、その外周部（中央部以外の部分）に比べて処理温度まで加熱するのに時間がかかる。このため、基板の熱処理を効率良く行うことができないという問題があった。
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、基板全体を処理温度まで迅速に加熱することができる基板の熱処理装置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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の基板の熱処理装置は、底部に設けられた炉口を通してプロセスチューブ内に搬入された基板を、当該プロセスチューブの外側に配置されたヒータにより熱処理する熱処理炉と、前記基板を保持した状態で前記炉口から前記プロセスチューブ内に搬入および搬出するためのボートと、前記ボートの下方に配置され、前記ヒータによる輻射熱を断熱するヒートバリアと、前記ボートに保持された基板の中央部と前記ヒートバリアとの間に配置され、前記輻射熱を吸収する吸熱部材と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このような構成の基板の熱処理装置によれば、基板の中央部とヒートバリアとの間に配置された吸熱部材がヒータによる輻射熱を吸収するので、吸熱部材の熱によって基板の中央部を処理温度まで迅速に加熱することができる。このため、基板全体を処理温度まで迅速に加熱することができる。
【０００８】
また、前記熱処理装置は、前記吸熱部材を複数保持するとともに、各吸熱部材をそれぞれ着脱可能に保持する保持部材をさらに備えていることが好ましい。この場合には、基板の処理温度に応じて吸熱部材の個数を変更することができる。したがって、基板の処理温度が異なる場合であっても使用される吸熱部材を共通化することができるので、部品点数を減少させることができ、ひいては吸熱部材のコストを安くすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板の熱処理装置によれば、輻射熱を吸収する吸熱部材によって基板の中央部を処理温度まで迅速に加熱することができるので、基板の熱処理を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
【図２】吸熱部材の斜視図である。
【図３】従来の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はこの発明の一実施形態に係る基板の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
この熱処理装置は、筐体１の内部に、基板としての円板状のガラス基板Ｗに熱処理を施す熱処理炉２を設け、その下方にロード空間３を設けているとともに、このロード空間３に隣設させて、ガラス基板Ｗをロード空間３に搬送するための搬送空間Ａを設けている。前記ロード空間３及び搬送空間Ａは、必ずしも閉鎖空間である必要はなく、開放空間である場合も含まれる。
【００１２】
前記熱処理炉２は、底部が開口した石英製のプロセスチューブ４の周囲に、ヒータ５を配置した縦型のものである。前記プロセスチューブ４は、ドーム状の天井部を有するアウターチューブ４ａの内部に、円筒形のインナーチューブ４ｂを配置したものである。この熱処理炉２の底部には、ガラス基板Ｗをプロセスチューブ４内に搬入したり、プロセスチューブ４内から搬出したりするための炉口６が設けられている。なお、前記アウターチューブ４ａの周壁とインナーチューブ４ｂの周壁との間の空間は、プロセスガスの排気路として構成されている。
【００１３】
前記ロード空間３の内部には、ガラス基板Ｗを保持するためのボート７が配置されているとともに、このボート７を熱処理炉２のプロセスチューブ４内に導入するための昇降リフト８が配置されている。前記ボート７は、複数枚のガラス基板Ｗを互いに隙間を設けた状態で水平に保持するものであり、図示しないフレームを介して前記昇降リフト８に設けられた昇降テーブル９に支持されている。
【００１４】
前記昇降テーブル９は、ロード空間３に立設された複数対のボールねじ１０に、ボールナット１１を介して連結されている。この昇降テーブル９は、回転駆動機構１２によって前記ボールねじ１０を回転駆動することにより昇降させることができ、これにより、ボート７に保持されたガラス基板Ｗを、プロセスチューブ７内に搬入したり、プロセスチューブ７内から搬出したりすることができる。
前記昇降テーブル９は、その上昇端において前記熱処理炉２の炉口６を閉塞し、その下降に伴って当該炉口６を開放する開閉扉を兼ねている。
【００１５】
前記昇降テーブル９の上方には、ヒートバリア１３が設けられている。このヒートバリア１３は、石英からなる円板状の遮熱板１３ａを、所定隙間を設けて複数段積み重ねたものであり、ヒータによるプロセスチューブ７内の輻射熱を断熱して当該輻射熱がロード空間３へ伝わるのを抑制している。また、ヒートバリア１３の上方であって、かつボート７の下部領域に保持されたガラス基板Ｗの中央部の下方には、円板状に形成された複数の吸熱フィン１４（吸熱部材）が設けられている。なお、本発明におけるガラス基板Ｗの「中央部」とは、例えば、ガラス基板Ｗの中心軸と同心で、かつ直径がガラス基板Ｗの直径の１／２〜１／３の円形領域をいう。
【００１６】
図２は、吸熱フィン１４を示す斜視図である。吸熱フィン１４は、熱伝導率および熱放射率が高い部材（例えばＳｉ，ＳｉＣ（炭化ケイ素）またはカーボン等）からなり、前記輻射熱を効率良く吸収するものである。また、各吸熱フィン１４は、石英からなる保持部材１５によりそれぞれ着脱可能に保持されている。保持部材１５は、鉛直方向に延びる３本の柱部１５ａと、これらの各柱部１５ａに上下方向に所定間隔をあけて固定された複数（本実施形態では５個）の環状部１５ｂとを備えており、各環状部１５ｂに吸熱フィン１４が着脱可能に載置されている。
【００１７】
前記搬送空間Ａの内部には、カセットストッカや移載ロボットが配置されており（図示せず）、この移載ロボットによって、扉（図示せず）を通してガラス基板Ｗを前記カセットストッカからボート７に移載したり、ボート７から搬送空間Ａへ取り出したりすることができる。
【００１８】
以上の構成の熱処理装置は、昇降リフト８をロード空間３に下降させ、搬送空間Ａからボート７に複数枚のガラス基板Ｗを移載した状態で、昇降リフト８を上昇させることにより、炉口６を通してボート７とともにガラス基板Ｗをプロセスチューブ４内に導入する。このガラス基板Ｗの導入が完了すると同時に、昇降テーブル５１によって炉口６が閉塞されてプロセスチューブ４内が密閉され、この状態でガラス基板ＷにＣＶＤ処理等の熱処理が施される。
【００１９】
熱処理中において、ヒータ５の輻射熱がプロセスチューブ４内のガラス基板Ｗに継続的に供給される。その際、ガラス基板Ｗの中央部の下方に配置された吸熱フィン１４が輻射熱を吸収するため、この吸熱フィン１４の熱によって、ガラス基板Ｗの中央部を迅速に加熱することができる。この結果、ガラス基板Ｗの熱処理を効率良く行うことができる。
また、各吸熱フィン１４は保持部材１５に着脱可能に取り付けられているので、処理温度を変更する際に、その処理温度に応じて吸熱フィン１４の取り付け枚数を変更することができる。このため、ガラス基板Ｗの処理温度が異なる場合であっても、使用される吸熱フィン１４を共通化することができるので、部品点数を減少させることができ、ひいては吸熱フィン１４のコストを安くすることができる。
【００２０】
ガラス基板Ｗの熱処理が完了すると、昇降リフト８を駆動してボート７とともにガラス基板Ｗをロード空間３に下降させて冷却する。そして、ガラス基板Ｗが所定温度まで冷却すると、移載ロボットにより当該ガラス基板Ｗを搬送空間Ａに移送する。以上により熱処理の１サイクルが完了する。
【００２１】
なお、この発明に係る基板の熱処理装置は、前記実施の形態に限定されるものでない。例えば、吸熱フィン１４やガラス基板Ｗの形状としては、円板に限らず、多角形板であってもよい。この場合、ガラス基板Ｗの「中央部」とは、例えば、ガラス基板Ｗの中心軸と同心で、かつ面積がガラス基板Ｗの面積の１／４〜１／９の外形領域をいう。
また、基板としては、ガラス基板Ｗに限らず、半導体ウェハ等の各種の板状ワークを挙げることができる。さらに、ヒートバリア１３としては、複数枚の遮熱板１３ａに限らず、石英製の容器内に石英ウールを所定密度で充填したものであってもよい。
【符号の説明】
【００２２】
２ 熱処理炉
４ プロセスチューブ
５ ヒータ
６ 炉口
７ ボート
１３ ヒートバリア
１４ 吸熱フィン（吸熱部材）
１５ 保持部材
Ｗ ガラス基板（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に設けられた炉口を通してプロセスチューブ内に搬入された基板を、当該プロセスチューブの外側に配置されたヒータにより熱処理する熱処理炉と、
前記基板を保持した状態で前記炉口から前記プロセスチューブ内に搬入および搬出するためのボートと、
前記ボートの下方に配置され、前記ヒータによる輻射熱を断熱するヒートバリアと、
前記ボートに保持された基板の中央部と前記ヒートバリアとの間に配置され、前記輻射熱を吸収する吸熱部材と、
を備えていることを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】
前記吸熱部材を複数保持するとともに、各吸熱部材をそれぞれ着脱可能に保持する保持部材をさらに備えている請求項１に記載の基板の熱処理装置。
【請求項１】
底部に設けられた炉口を通してプロセスチューブ内に搬入された基板を、当該プロセスチューブの外側に配置されたヒータにより熱処理する熱処理炉と、
前記基板を保持した状態で前記炉口から前記プロセスチューブ内に搬入および搬出するためのボートと、
前記ボートの下方に配置され、前記ヒータによる輻射熱を断熱するヒートバリアと、
前記ボートに保持された基板の中央部と前記ヒートバリアとの間に配置され、前記輻射熱を吸収する吸熱部材と、
を備えていることを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】
前記吸熱部材を複数保持するとともに、各吸熱部材をそれぞれ着脱可能に保持する保持部材をさらに備えている請求項１に記載の基板の熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２０５８２０（Ｐ２０１０−２０５８２０Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７８９３（Ｐ２００９−４７８９３）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００１６７２００）光洋サーモシステム株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００１６７２００）光洋サーモシステム株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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