基板の熱処理装置
【課題】 加熱処理後の基板を冷却することができ、かつ構造が簡単で安価な基板の熱処理装置を提供する。
【解決手段】 ウエハＷの熱処理が終了後、一対のウエハ移載アーム２０、２０を退避位置のままで上方位置まで上昇させると、ウエハ移載アーム２０、２０はウエハＷを支持した均熱リング１０の下面を押し上げる。その結果、ウエハＷは、熱処理炉８０内において上部炉壁８０ａに３ｍｍ以内まで近接する位置まで上昇して、低温状態の上部炉壁８０ａと対向することによる熱伝達などにより急速に冷却される。
【解決手段】 ウエハＷの熱処理が終了後、一対のウエハ移載アーム２０、２０を退避位置のままで上方位置まで上昇させると、ウエハ移載アーム２０、２０はウエハＷを支持した均熱リング１０の下面を押し上げる。その結果、ウエハＷは、熱処理炉８０内において上部炉壁８０ａに３ｍｍ以内まで近接する位置まで上昇して、低温状態の上部炉壁８０ａと対向することによる熱伝達などにより急速に冷却される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱処理炉内へ半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を１枚ずつ搬入し光照射等により基板を加熱して熱処理する基板の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、ランプアニール装置やＣＶＤ装置などのように、熱処理炉内へ基板、例えば半導体ウエハを１枚ずつ搬入し基板に光を照射するなどしてウエハを加熱し熱処理する枚葉式の熱処理装置が、各種の工程で広く使用されている。
【０００３】
このような枚葉式の熱処理装置を使用する半導体デバイスの製造工程において、不純物の拡散を防ぐためには、半導体ウエハに対して昇温および降温を高速に行う必要がある。特に加熱速度を高速に行うために、最近では、キセノンフラッシュランプ等を用いて極めて短時間の間に高エネルギーのフラッシュ光を照射して基板を瞬時に高温に加熱するフラッシュランプアニール装置が提案されている。
【０００４】
一方、加熱後の基板を高速で冷却する技術も提案されている。特許文献１には、基板とランプとの間に透明板で冷却用の水路を形成して熱源からの熱輻射を制御することが提案されている。また、特許文献２、特許文献３には、水冷機構により冷却される冷却プレートを設け、基板の加熱終了後に基板の上下に近接配置するように冷却プレートを移動させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−７８１３９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４１３４号公報
【特許文献３】特開２００１−３０８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら各特許文献に記載の装置は、いずれも基板の冷却のための冷却機構を設け、またそれらを移動させる機構を必要とするものであり、構造が複雑で高価なものであった。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、加熱処理後の基板を冷却することができ、かつ構造が簡単で安価な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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、内部に基板が収容される熱処理炉と、この熱処理炉に付設された加熱源と、前記熱処理炉内に配設され、基板を水平姿勢に支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された基板をその表面が前記熱処理炉の炉壁に近接するように移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする基板の熱処理装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板の熱処理装置において、前記移動手段が、前記基板を前記熱処理炉内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該基板を支持するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の基板の熱処理装置において、前記加熱源が、前記熱処理炉の上部炉壁の外側に設けられた発光源であり、前記上部炉壁は前記発光源からの光を透過する材質からなり、前記移動手段は前記基板を前記上部炉壁に近接するように上昇させるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３記載の基板の熱処理装置において、前記基板支持部が、基板を内側に支持する薄板状リングと、該薄板状リングを支持するサセプタとからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の基板の熱処理装置において、前記移動手段が、前記薄板状リングに支持された前記基板の下方に位置して当該基板を持ち上げる動作と、前記薄板状リングの下方に位置して当該薄板状リングを持ち上げる動作とを、選択的に実行可能に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５記載の基板の熱処理装置において、前記基板支持部に支持された基板を前記熱処理炉の炉壁に対して３ｍｍ以内まで近接させることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６記載の基板の熱処理装置において、前記熱処理炉の下部炉壁の外側に設けられた副発光源をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至７に係る発明によれば、加熱処理後の基板を炉壁に近接させることで冷却することができ、かつ構造が簡単で安価な熱処理装置を提供できる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、基板を前記熱処理炉内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該基板を支持する機構を用いて、基板の冷却のための移動を行うことができ、さらに構造が簡単で安価な熱処理装置を提供できる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、熱処理時には移動手段を薄板状リングの下方に待機させてその影響を受けずに熱処理を良好に行えるとともに、熱処理終了後には移動手段を基板の下方に移動させることなく直ちに上昇させることで直ちに冷却することができ、冷却開始時点を早めることができる利点があり、またあるいは、熱処理後に移動手段を基板の下方に位置させて上昇させることで、基板を薄板状リングから分離して基板のみを冷却でき、冷却速度を高めることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施形態の一例のフラッシュランプアニール装置の構成の１例を示す概略側断面図である。
【図２】図１に示したフラッシュランプアニール装置の熱処理炉内に配設される均熱リングおよびウエハ移載アームの構成を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III矢視断面図である。
【図４】図２に示したウエハ移載アームを水平面内で回動させるとともに上下方向へ移動させるアーム移動機構の構成の１例を示す断面図である。
【図５】図１に示したフラッシュランプアニール装置の動作を示す流れ図である。
【図６】図１に示したフラッシュランプアニール装置の熱処理炉内でウエハを支持する手段の、図１に示した実施形態とは異なる例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の好適な実施形態について図１ないし図６を参照しながら説明する。図１乃至図３は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板の熱処理装置、例えばフラッシュランプアニール装置の概略側断面図、図２は熱処理炉内に配設される均熱リングおよびウエハ移載アームの構成を示す平面図であり、図３は、図２のIII−III矢視断面図である。
【００２０】
＜＜装置の構成＞＞
【００２１】
図１に概略側断面図を示したフラッシュランプアニール装置（以下、単に熱処理装置１と称する）は、半導体ウエハＷ（以下単にウエハＷと称する）の搬入および搬出を行うための開口８２を前部側に有する熱処理炉８０を備えている。熱処理炉８０の炉壁は、光透過性材料、例えば石英ガラスで形成されている。熱処理炉８０の開口８２側には、熱処理炉８０に連接して炉口ブロック８４が設けられている。熱処理炉８０の前端面と炉口ブロック８４との接合面には、Ｏ−リング８６が装着されており、熱処理炉８０の内部の気密性が保たれている。
【００２２】
また、図示していないが、炉口ブロック８４の前面開口は、可動フランジによって開閉自在に閉塞されるようになっており、炉口ブロック８４開放時の前面開口に対向して、ウエハＷを水平姿勢に支持するアームを有し熱処理炉８０内へ処理前のウエハＷを搬入し熱処理炉８０内から処理済みのウエハＷを搬出するウエハ搬出入ロボット（図示せず）が設置されている。
【００２３】
熱処理炉８０の上方には上部炉壁８０ａに対向してキセノンフラッシュランプ９８Ｘが、下方には下部炉壁８０ｂに対向してハロゲンランプ９８Ｈが、それぞれ複数本列設されている。なお、以下の説明においてそれらを総称する場合はランプ９８と称する。
【００２４】
ランプ９８の背後ならびに熱処理炉８０の両側面および後部側にはそれぞれ、内面側に鏡面研磨等が施されたリフレクタ（反射板）１００が熱処理炉８０を取り囲むように配設されている。なお、ランプ９８は、熱処理炉８０の上方側だけに配設するようにしてもよい。
【００２５】
熱処理炉８０の後部側には、ガス導入路１０２が形設されており、ガス導入路１０２は、窒素等の処理ガスの供給源に流路接続されている。また、図示さ
れていないが、炉口ブロック８４には、ガス排気路が形成されている。炉口ブロック８４には、取付部８８が設けられており、取付部８８に石英製のサセプタ１２が固着されている。サセプタ１２は略Ｕ字形をなす石英製であって、サセプタ１２の上面には石英製の支持棒１４が４本植設されている。支持棒１４の上には均熱リング１０が支持されている。均熱リング１０は、高純度ＳｉＣで薄板状リング形状に形成されており、半導体ウエハＷの外径寸法よりわずかに大きい内径寸法を有しており、均熱リング１０の内周縁の下部には、全周にわたって細幅の環状支持面１６が形成され、その環状支持面１６上にウエハＷを水平姿勢で支持しており、ウエハＷの上面と均熱リング１０の上面とは、僅かに高さ位置が異なっているが、ほとんど面一となっている。そしてこの均熱リング１０は、Ｕ字形の石英製サセプタ１２の上面に植設された４本の支持棒１４によってサセプタ１２上に水平姿勢で支持されている。
【００２６】
さらに、炉口ブロック８４の取付部８８には、均熱リング１０の中心を通る線分に対して互いに対称形をなす一対のウエハ移載アーム２０、２０が取り付けられている。各ウエハ移載アーム２０の上面には、複数本、図示例では２本の当接支持ピン２２がそれぞれ植設されている。各ウエハ移載アーム２０は、図３には図示していないが、炉口ブロック８４の取付部８８に設置された図４に示すアーム移動機構２６の取付シャフト７０、７２に基端部の支軸２４がそれぞれ取着され、アーム移動機構２６によって片持ち式に水平姿勢でそれぞれ保持されている。
【００２７】
また、一対のウエハ移載アーム２０、２０は、それぞれ支軸２４を回転中心とし均熱リング１０の中心を通る線分に対して互いに対称にそれぞれ水平面内で回動させられ、図２に二点鎖線で示す移載動作位置と実線と破線で示す退避位置との間で往復移動する。また、一対のウエハ移載アーム２０、２０は、移載動作位置および退避位置において一体的に昇降させられ、図３（Ｂ）に示す下方位置と、図３（Ａ）に示す中間位置と、図３（Ｃ）に示す上方位置との間で往復移動する。そして、ウエハ移載アーム２０は、移載動作位置においてサセプタ１２と干渉することなく上下方向へ移動することができるように、また、退避位置においてウエハＷおよびサセプタ１２と平面視で重ならず、かつ均熱リング１０の下方に位置して上下方向へ移動することができるように、図２に示すような湾曲形状に形成されている。
【００２８】
一対のウエハ移載アーム２０、２０を水平面内で回動させるとともに上下方向へ移動させるアーム移動機構２６は、図４に断面図を示すように、上下駆動用モータ２８、ボールねじ３０、上下駆動用モータ２８の回転軸とボールねじ３０の軸部とを断続可能に連結するカップリング３２、ボールねじ３０の軸部を回転自在に支持するベアリング３４、ボールねじ３０に螺合するナット３６、ナット３６が固定される取付部材３８、取付部材３８に固着された回動用シリンダ４０、回動用シリンダ４０のロッドが連結される作動板４２、作動板４２に取着されたローラガイド４４、ローラガイド４４に係合する板カム４６、板カム４６に連結された第１回転軸４８、第１回転軸４８に固着された扇形駆動ギア５０、第１回転軸４８を回転自在に支持する第１ベアリング５２、第１ベアリング５２が固定される昇降板５４、昇降板５４に固定された第２ベアリング５６、第２ベアリング５６に回転自在に支持される第２回転軸５８、第２回転軸５８に固着され扇形駆動ギア５０と噛合する扇形被動ギア６０、昇降板５４に取着された回り止め・位置決めローラ６２、ならびに、炉口ブロックの取付部８８に固定され第１回転軸４８および第２回転軸５８がそれぞれ摺動自在に挿通される一対のフィードスルー６６、６８から構成されている。各ウエハ移載アーム２０は、各フィードスルー６６、６８の取付シャフト７０、７２に取着される。ベアリング３４は、取付部８８に固定されたハウジング７４に固定され、カップリング３２は、ハウジング７４に固定されたボックス７５内に収容され、上下駆動用モータ２８は、ボックス７５に固定された取付板７６に固定されている。ハウジング７４には、昇降板５４に取着された回り止め・位置決めローラ６２に係合する縦長孔７８が形成されている。
【００２９】
図４に示したアーム移動機構２６により一対のウエハ移載アーム２０、２０を上下方向へ移動させるときは、上下駆動用モータ２８でボールねじ３０を回転させて昇降板５４を昇降させる。これにより、昇降板５４に連結されたフィードスルー６６、６８の取付シャフト７０、７２が上下方向に移動し、取付シャフト７０、７２にそれぞれ取着された一対のウエハ移載アーム２０、２０が一体的に上下方向へ移動する。ウエハ移載アーム２０の上限位置および下限位置は、昇降板５４の回り止め・位置決めローラ６２とハウジング７４の縦長孔７８の上端面および下端面との当接によって決められる。そして、ウエハ移載アーム２０が上限位置または下限位置に達した時に、図示しないセンサからの検出信号により所定時間後に上下駆動用モータ２８が停止する。また、上下駆動用モータ２８が停止するまでの間、上下駆動用モータ２８の回転軸とボールねじ３０の軸部との連結は、カップリング３２のトルクリミット機構により滑りを生じて遮断されるようになっている。また、中間位置での停止は、図示しない位置検出センサによってウエハ移載アーム２０の高さを検出することによりなされる。
【００３０】
アーム移動機構２６により一対のウエハ移載アーム２０、２０を互いに対称にそれぞれ水平面内で回動させるときは、シリンダ４０を駆動させてロッドを伸縮させ、ロッドに連結されローラガイド４４が取着された作動板４２を直線的に往復移動させる。そして、ローラガイド４４に係合した板カム４６により、直線運動を微小角度の変位に変換して第１回転軸４８を回転させ、その回転動作を、第１回転軸４８に固着された扇形駆動ギア５０から扇形被動ギア６０に伝達して、扇形被動ギア６０が固着された第２回転軸５８を第１回転軸４８と反対方向へ回転させる。これにより、フィードスルー６６、６８の取付シャフト７０、７２が互いに反対方向へ回転し、取付シャフト７０、７２にそれぞれ取着された一対のウエハ移載アーム２０、２０が互いに対称に水平面内で回動する。
【００３１】
また、ランプ９８、シリンダ４０、上下駆動用モータ２８や前記センサ等はいわゆるマイクロコンピュータからなる制御装置（図示せず）に接続され、熱処理装置１の動作時におけるそれらの駆動等の制御が実行される。
【００３２】
＜＜装置の動作＞＞
【００３３】
次に、本実施形態の熱処理装置１の動作を、制御装置の制御を示す図５の流れ図に従って説明する。
【００３４】
＜ウエハＷの搬入＞
【００３５】
まず最初に、ウエハ移載アーム２０、２０を図２に二点鎖線で示す移載動作位置でかつ図３（Ｂ）に示す下方位置に位置させる（ステップＳ１）。
次に図示しないウエハ搬出入ロボットのハンド上にウエハＷを支持し、炉口ブロック８４を開放して熱処理炉８０内へウエハＷを搬入し、均熱リング１０の上方に支持する（ステップＳ２）。
【００３６】
次にウエハ移載アーム２０、２０を図３（Ａ）に示す中間位置まで上昇移動させる。この上方移動過程で、図３（Ａ）に示すように、ウエハ搬出入ロボットのハンド上から一対のウエハ移載アーム２０、２０の当接支持ピン２２上へウエハＷが移し替えられる（ステップＳ３）。
【００３７】
ウエハ移載アーム２０、２０が上方位置に達して当接支持ピン２２上にウエハＷが支持されると、ウエハＷと均熱リング１０との間からウエハ搬出入ロボットのハンドを引き出し（ステップＳ４）、その後に、ウエハ移載アーム２０を元の下方位置へ下降移動させる。この下方移動過程で、ウエハ移載アーム２０の当接支持ピン２２上から均熱リング１０の環状支持面１６上へウエハＷが移し替えられて支持され、図３（Ｂ）に示す状態となる（ステップＳ５）。このとき均熱リング１０は、サセプタ１２の上面の４本の支持棒１４によってサセプタ１２上に水平姿勢で保持されている。
【００３８】
そして、一対のウエハ移載アーム２０、２０は、外向きに回動して元の退避位置へ戻される（ステップＳ６）。このウエハ移載アーム２０は、熱処理中においてウエハＷと平面視で重ならない退避位置に保持されるので、ウエハ移載アーム２０の影がウエハＷ面内に投射されることがない。またこのとき、ウエハＷは、均熱リング１０の環状支持面１６により支持され、ウエハＷの外側に均熱リング１０がウエハＷとほぼ同じ高さ位置に配置されるので、ウエハＷの外周縁部での温度均一性が確保されることになる。
【００３９】
＜ウエハＷの熱処理＞
【００４０】
ウエハＷが均熱リング１０の環状支持面１６に支持された図３（Ｂ）に示す状態で、熱処理（加熱処理）が行われる（ステップＳ７）。具体的にはまず熱処理炉８０の下方のハロゲンランプ９８Ｈを点灯させて所定の温度まで予備加熱を行い、次に適当なタイミングで熱処理炉８０の上方のキセノンフラッシュランプ９８Ｘをフラッシュ発光させてウエハＷを瞬時に高温（例えば約１０００乃至１３００℃）に加熱する。
【００４１】
＜ウエハＷの冷却＞
【００４２】
ウエハＷの熱処理が終了すると、続いてウエハＷの冷却処理が行われる。このとき、まず一対のウエハ移載アーム２０、２０を退避位置のままで上方位置まで上昇させる。これにより、ウエハ移載アーム２０、２０は当接支持ピン２２によって均熱リング１０の下面を押し上げ、環状支持面１６にウエハＷを支持したままで図３（Ｃ）に示す状態まで均熱リング１０を上昇させる（ステップＳ８）。このときウエハＷは、熱処理炉８０内において図１に二点鎖線で示す位置まで上昇し、ウエハＷの表面（上面）が上部炉壁８０ａと平行に近接対向する。その距離は十分な冷却速度を得るために３ｍｍ以内が望ましく、さらに望ましくは１ｍｍ以内である。上部炉壁８０ａは、キセノンフラッシュランプ９８Ｘによるフラッシュ発光に対して透明な光透過性材料、例えば石英ガラスで形成されており、その温度はウエハＷと比べると十分低温（例えば約２００乃至３００℃以下）である。従って、その上部炉壁８０ａに近接させられたウエハＷは、ウエハＷからの熱の放射と、ウエハＷが低温の炉壁と近接することによる熱伝達によって急速に冷却される。
【００４３】
＜ウエハＷの搬出＞
【００４４】
ウエハＷの冷却が終了すると、ウエハＷを熱処理炉８０から搬出する。このとき、まず一対のウエハ移載アーム２０、２０を退避位置のままで上方位置から下方位置まで降下させる。これにより、ウエハＷを支持した均熱リング１０は、サセプタ１２の上面の４本の支持棒１４によって支持され図３（Ｂ）に示す状態となる（ステップＳ９）。次に一対のウエハ移載アーム２０、２０は、図１に実線と破線で示す退避位置から内向きに回動して二点鎖線で示す移載動作位置にされる（ステップＳ１０）。次にウエハ移載アーム２０、２０を移載動作位置において中間位置まで上昇移動させる。この上方移動過程で、図３（Ａ）に示すように、ウエハＷは均熱リング１０上から一対のウエハ移載アーム２０、２０の当接支持ピン２２上へ移し替えられる（ステップＳ１１）。次に、炉口ブロック８４を開放してウエハＷと均熱リング１０の間に図示しないウエハ搬出入ロボットのハンドを差し入れ（ステップＳ１２）、その後に、ウエハ移載アーム２０を下方位置へ下降移動させる。この下方移動過程で、ウエハ移載アーム２０の当接支持ピン２２上からウエハ搬出入ロボットのハンド上へウエハＷが移し替えられて支持される（ステップＳ１３）。しかる後に、ウエハ搬出入ロボットのハンドを熱処理炉８０から引き出すことで、ウエハＷの搬出が完了する。（ステップＳ１４）。
【００４５】
なお、複数枚のウエハＷを処理する場合には、続いてステップＳ２にもどればよい。
【００４６】
＜＜効果＞＞
ウエハＷの裏面にはウエハＷを支持する部材があるため、ウエハＷ裏面から冷却するためには冷却部材をウエハＷを近づけることが難しく、十分な冷却速度が得られない。また冷却部材をウエハＷに近づけるために支持する部材の形状を複雑にすると、それだけでコストがかかったり、また温度均一性に問題が生じるなどの不都合が生じる。
本実施形態の熱処理装置１ではウエハＷの表面から冷却するので、ウエハＷを支持する部材との干渉がなく、ぎりぎりまで冷却部材に近接させることができて冷却速度の点でも温度均一性の点でも有利である。また本実施形態では、熱処理炉８０の上部炉壁８０ａ側には、キセノンフラッシュランプ９８Ｘが配置されており、ハロゲンランプ９８Ｈが配置される下部炉壁８０ｂ側よりも温度が低いので、冷却速度の点で有利である。
【００４７】
しかも本実施形態では、ウエハＷを熱処理炉８０内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該ウエハＷを支持するウエハ移載アーム２０、２０を、ウエハＷの冷却のために上部炉壁８０ａに近接させる移動手段として兼用しているので、新たな機構の追加をすることなくウエハＷの冷却をおこなうことができる。
【００４８】
また、加熱当初からウエハＷを上部炉壁８０ａ側に近い位置に置いておくと、予備加熱時のハロゲンランプ９８Ｈからの熱が上部炉壁８０ａ側に逃げてしまって加熱効率が悪いがは、本実施形態の熱処理装置１では、予備加熱における熱が逃げにくく、効率がよい。また、ウエハＷの熱処理炉８０への搬入後、ウエハ移載アーム２０、２０は退避位置すなわち均熱リング１０の下方位置にあるので、ウエハＷの加熱終了後直ちにウエハ移載アーム２０、２０を上方位置まで上昇させるだけで、ウエハＷを均熱リング１０で支持したままで直ちに冷却処理することができ、加熱処理から冷却処理に短時間で移行することができて有利である。
【００４９】
＜＜変形例＞＞
【００５０】
上記実施形態では、加熱処理後の冷却時に、ウエハ移載アーム２０、２０を移載動作位置に回動させることなく、退避位置のままで直ちに上方位置まで上昇させて、ウエハＷを均熱リング１０で支持したままで上部炉壁８０ａに近接させて冷却を開始しており、冷却開始時点を早めることができているが、逆に、加熱処理終了後、ウエハ移載アーム２０、２０を移載動作位置に回動させてから上昇させることもできる。この場合には均熱リング１０を持ち上げず、ウエハＷのみを上部炉壁８０ａに近接させて冷却を開始することができ、熱容量が小さいウエハＷのみを冷却するので、上記実施形態と比べて冷却速度を高めることができる。すなわち、本発明ではそれらいずれかの利点を選択して実現できる。
【００５１】
なお、上記した実施形態では、互いに対称に水平面内で回動する一対のウエハ移載アーム２０、２０により基板移動手段を構成したが、基板移動手段は、
図示例の構成のものに限らない。アーム移動機構２６についても、種々の機構が考えられる。また、上記実施形態では、均熱リング１０の環状支持面１６によりウエハＷを支持するようにしているが、例えば図６（Ａ）に断面図を示すように、均熱リング１０ａの内周縁に複数（例えば３個）の支持突起１６ａを形成し、その支持突起１６ａ上にウエハＷを支持するようにしてもよい。また、円環状の均熱リング１０に代えて、板状の支持体を設けたり、サセプタ自体でウエハＷを支持するようにしてもよい。例えば図６（Ｂ）に断面図を示すように、サセプタ１２ａの基板支持部分１２ｓを円盤状に形成して、その上面に基板支持突起１２ｂと基板位置規制部財１２ｃ（いずれも大きさは誇張して描いてある）を形成するとともに、その円盤部分に当接支持ピン２２が出没する孔１２ｄを形成したものが適用できる。また板状の支持体（上述の図６（Ｂ）の例における円盤部分）は上面が凸面のものでも凹面のものでもよく、またサセプタ１２、１２ａの形状も適宜変更してもよい。
【００５２】
また、上部炉壁８０ａのウエハＷと対向する部分の熱容量は、例えば５倍以上の大きさにして、ウエハＷを十分に冷却できるようにすることが望ましい。また、上部炉壁８０ａのウエハＷと対向する部分を二重構造として、その間に冷却流体を流通させて積極的に冷却する構造としてもよい。冷却流体としては、水、ヘリウムガス、窒素ガスなどの気体、液体が利用できるが、熱伝導率が高くかつフラッシュ光の吸収が少ない物質が望ましい。上記実施形態では上部炉壁８０ａの温度は例えば約２００乃至３００℃以下であったが、このように上部炉壁８０ａを冷却する構造を採用すれば、さらにその温度を下げることができ、ウエハＷをより効果的に冷却することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１０ａ 均熱リング
１２、１２ａ サセプタ
１４ サセプタの支持棒
１６ 均熱リングの環状支持面
１６ａ 均熱リングの支持突起
２０ ウエハ移載アーム
２２ ウエハ移載アームの当接支持ピン
２４ ウエハ移載アームの支軸
２６ アーム移動機構
８０ 熱処理炉
８０ａ 上部炉壁
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱処理炉内へ半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を１枚ずつ搬入し光照射等により基板を加熱して熱処理する基板の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、ランプアニール装置やＣＶＤ装置などのように、熱処理炉内へ基板、例えば半導体ウエハを１枚ずつ搬入し基板に光を照射するなどしてウエハを加熱し熱処理する枚葉式の熱処理装置が、各種の工程で広く使用されている。
【０００３】
このような枚葉式の熱処理装置を使用する半導体デバイスの製造工程において、不純物の拡散を防ぐためには、半導体ウエハに対して昇温および降温を高速に行う必要がある。特に加熱速度を高速に行うために、最近では、キセノンフラッシュランプ等を用いて極めて短時間の間に高エネルギーのフラッシュ光を照射して基板を瞬時に高温に加熱するフラッシュランプアニール装置が提案されている。
【０００４】
一方、加熱後の基板を高速で冷却する技術も提案されている。特許文献１には、基板とランプとの間に透明板で冷却用の水路を形成して熱源からの熱輻射を制御することが提案されている。また、特許文献２、特許文献３には、水冷機構により冷却される冷却プレートを設け、基板の加熱終了後に基板の上下に近接配置するように冷却プレートを移動させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−７８１３９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４１３４号公報
【特許文献３】特開２００１−３０８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら各特許文献に記載の装置は、いずれも基板の冷却のための冷却機構を設け、またそれらを移動させる機構を必要とするものであり、構造が複雑で高価なものであった。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、加熱処理後の基板を冷却することができ、かつ構造が簡単で安価な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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、内部に基板が収容される熱処理炉と、この熱処理炉に付設された加熱源と、前記熱処理炉内に配設され、基板を水平姿勢に支持する基板支持部と、前記基板支持部に支持された基板をその表面が前記熱処理炉の炉壁に近接するように移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする基板の熱処理装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板の熱処理装置において、前記移動手段が、前記基板を前記熱処理炉内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該基板を支持するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の基板の熱処理装置において、前記加熱源が、前記熱処理炉の上部炉壁の外側に設けられた発光源であり、前記上部炉壁は前記発光源からの光を透過する材質からなり、前記移動手段は前記基板を前記上部炉壁に近接するように上昇させるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３記載の基板の熱処理装置において、前記基板支持部が、基板を内側に支持する薄板状リングと、該薄板状リングを支持するサセプタとからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の基板の熱処理装置において、前記移動手段が、前記薄板状リングに支持された前記基板の下方に位置して当該基板を持ち上げる動作と、前記薄板状リングの下方に位置して当該薄板状リングを持ち上げる動作とを、選択的に実行可能に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５記載の基板の熱処理装置において、前記基板支持部に支持された基板を前記熱処理炉の炉壁に対して３ｍｍ以内まで近接させることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６記載の基板の熱処理装置において、前記熱処理炉の下部炉壁の外側に設けられた副発光源をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至７に係る発明によれば、加熱処理後の基板を炉壁に近接させることで冷却することができ、かつ構造が簡単で安価な熱処理装置を提供できる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、基板を前記熱処理炉内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該基板を支持する機構を用いて、基板の冷却のための移動を行うことができ、さらに構造が簡単で安価な熱処理装置を提供できる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、熱処理時には移動手段を薄板状リングの下方に待機させてその影響を受けずに熱処理を良好に行えるとともに、熱処理終了後には移動手段を基板の下方に移動させることなく直ちに上昇させることで直ちに冷却することができ、冷却開始時点を早めることができる利点があり、またあるいは、熱処理後に移動手段を基板の下方に位置させて上昇させることで、基板を薄板状リングから分離して基板のみを冷却でき、冷却速度を高めることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施形態の一例のフラッシュランプアニール装置の構成の１例を示す概略側断面図である。
【図２】図１に示したフラッシュランプアニール装置の熱処理炉内に配設される均熱リングおよびウエハ移載アームの構成を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III矢視断面図である。
【図４】図２に示したウエハ移載アームを水平面内で回動させるとともに上下方向へ移動させるアーム移動機構の構成の１例を示す断面図である。
【図５】図１に示したフラッシュランプアニール装置の動作を示す流れ図である。
【図６】図１に示したフラッシュランプアニール装置の熱処理炉内でウエハを支持する手段の、図１に示した実施形態とは異なる例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の好適な実施形態について図１ないし図６を参照しながら説明する。図１乃至図３は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板の熱処理装置、例えばフラッシュランプアニール装置の概略側断面図、図２は熱処理炉内に配設される均熱リングおよびウエハ移載アームの構成を示す平面図であり、図３は、図２のIII−III矢視断面図である。
【００２０】
＜＜装置の構成＞＞
【００２１】
図１に概略側断面図を示したフラッシュランプアニール装置（以下、単に熱処理装置１と称する）は、半導体ウエハＷ（以下単にウエハＷと称する）の搬入および搬出を行うための開口８２を前部側に有する熱処理炉８０を備えている。熱処理炉８０の炉壁は、光透過性材料、例えば石英ガラスで形成されている。熱処理炉８０の開口８２側には、熱処理炉８０に連接して炉口ブロック８４が設けられている。熱処理炉８０の前端面と炉口ブロック８４との接合面には、Ｏ−リング８６が装着されており、熱処理炉８０の内部の気密性が保たれている。
【００２２】
また、図示していないが、炉口ブロック８４の前面開口は、可動フランジによって開閉自在に閉塞されるようになっており、炉口ブロック８４開放時の前面開口に対向して、ウエハＷを水平姿勢に支持するアームを有し熱処理炉８０内へ処理前のウエハＷを搬入し熱処理炉８０内から処理済みのウエハＷを搬出するウエハ搬出入ロボット（図示せず）が設置されている。
【００２３】
熱処理炉８０の上方には上部炉壁８０ａに対向してキセノンフラッシュランプ９８Ｘが、下方には下部炉壁８０ｂに対向してハロゲンランプ９８Ｈが、それぞれ複数本列設されている。なお、以下の説明においてそれらを総称する場合はランプ９８と称する。
【００２４】
ランプ９８の背後ならびに熱処理炉８０の両側面および後部側にはそれぞれ、内面側に鏡面研磨等が施されたリフレクタ（反射板）１００が熱処理炉８０を取り囲むように配設されている。なお、ランプ９８は、熱処理炉８０の上方側だけに配設するようにしてもよい。
【００２５】
熱処理炉８０の後部側には、ガス導入路１０２が形設されており、ガス導入路１０２は、窒素等の処理ガスの供給源に流路接続されている。また、図示さ
れていないが、炉口ブロック８４には、ガス排気路が形成されている。炉口ブロック８４には、取付部８８が設けられており、取付部８８に石英製のサセプタ１２が固着されている。サセプタ１２は略Ｕ字形をなす石英製であって、サセプタ１２の上面には石英製の支持棒１４が４本植設されている。支持棒１４の上には均熱リング１０が支持されている。均熱リング１０は、高純度ＳｉＣで薄板状リング形状に形成されており、半導体ウエハＷの外径寸法よりわずかに大きい内径寸法を有しており、均熱リング１０の内周縁の下部には、全周にわたって細幅の環状支持面１６が形成され、その環状支持面１６上にウエハＷを水平姿勢で支持しており、ウエハＷの上面と均熱リング１０の上面とは、僅かに高さ位置が異なっているが、ほとんど面一となっている。そしてこの均熱リング１０は、Ｕ字形の石英製サセプタ１２の上面に植設された４本の支持棒１４によってサセプタ１２上に水平姿勢で支持されている。
【００２６】
さらに、炉口ブロック８４の取付部８８には、均熱リング１０の中心を通る線分に対して互いに対称形をなす一対のウエハ移載アーム２０、２０が取り付けられている。各ウエハ移載アーム２０の上面には、複数本、図示例では２本の当接支持ピン２２がそれぞれ植設されている。各ウエハ移載アーム２０は、図３には図示していないが、炉口ブロック８４の取付部８８に設置された図４に示すアーム移動機構２６の取付シャフト７０、７２に基端部の支軸２４がそれぞれ取着され、アーム移動機構２６によって片持ち式に水平姿勢でそれぞれ保持されている。
【００２７】
また、一対のウエハ移載アーム２０、２０は、それぞれ支軸２４を回転中心とし均熱リング１０の中心を通る線分に対して互いに対称にそれぞれ水平面内で回動させられ、図２に二点鎖線で示す移載動作位置と実線と破線で示す退避位置との間で往復移動する。また、一対のウエハ移載アーム２０、２０は、移載動作位置および退避位置において一体的に昇降させられ、図３（Ｂ）に示す下方位置と、図３（Ａ）に示す中間位置と、図３（Ｃ）に示す上方位置との間で往復移動する。そして、ウエハ移載アーム２０は、移載動作位置においてサセプタ１２と干渉することなく上下方向へ移動することができるように、また、退避位置においてウエハＷおよびサセプタ１２と平面視で重ならず、かつ均熱リング１０の下方に位置して上下方向へ移動することができるように、図２に示すような湾曲形状に形成されている。
【００２８】
一対のウエハ移載アーム２０、２０を水平面内で回動させるとともに上下方向へ移動させるアーム移動機構２６は、図４に断面図を示すように、上下駆動用モータ２８、ボールねじ３０、上下駆動用モータ２８の回転軸とボールねじ３０の軸部とを断続可能に連結するカップリング３２、ボールねじ３０の軸部を回転自在に支持するベアリング３４、ボールねじ３０に螺合するナット３６、ナット３６が固定される取付部材３８、取付部材３８に固着された回動用シリンダ４０、回動用シリンダ４０のロッドが連結される作動板４２、作動板４２に取着されたローラガイド４４、ローラガイド４４に係合する板カム４６、板カム４６に連結された第１回転軸４８、第１回転軸４８に固着された扇形駆動ギア５０、第１回転軸４８を回転自在に支持する第１ベアリング５２、第１ベアリング５２が固定される昇降板５４、昇降板５４に固定された第２ベアリング５６、第２ベアリング５６に回転自在に支持される第２回転軸５８、第２回転軸５８に固着され扇形駆動ギア５０と噛合する扇形被動ギア６０、昇降板５４に取着された回り止め・位置決めローラ６２、ならびに、炉口ブロックの取付部８８に固定され第１回転軸４８および第２回転軸５８がそれぞれ摺動自在に挿通される一対のフィードスルー６６、６８から構成されている。各ウエハ移載アーム２０は、各フィードスルー６６、６８の取付シャフト７０、７２に取着される。ベアリング３４は、取付部８８に固定されたハウジング７４に固定され、カップリング３２は、ハウジング７４に固定されたボックス７５内に収容され、上下駆動用モータ２８は、ボックス７５に固定された取付板７６に固定されている。ハウジング７４には、昇降板５４に取着された回り止め・位置決めローラ６２に係合する縦長孔７８が形成されている。
【００２９】
図４に示したアーム移動機構２６により一対のウエハ移載アーム２０、２０を上下方向へ移動させるときは、上下駆動用モータ２８でボールねじ３０を回転させて昇降板５４を昇降させる。これにより、昇降板５４に連結されたフィードスルー６６、６８の取付シャフト７０、７２が上下方向に移動し、取付シャフト７０、７２にそれぞれ取着された一対のウエハ移載アーム２０、２０が一体的に上下方向へ移動する。ウエハ移載アーム２０の上限位置および下限位置は、昇降板５４の回り止め・位置決めローラ６２とハウジング７４の縦長孔７８の上端面および下端面との当接によって決められる。そして、ウエハ移載アーム２０が上限位置または下限位置に達した時に、図示しないセンサからの検出信号により所定時間後に上下駆動用モータ２８が停止する。また、上下駆動用モータ２８が停止するまでの間、上下駆動用モータ２８の回転軸とボールねじ３０の軸部との連結は、カップリング３２のトルクリミット機構により滑りを生じて遮断されるようになっている。また、中間位置での停止は、図示しない位置検出センサによってウエハ移載アーム２０の高さを検出することによりなされる。
【００３０】
アーム移動機構２６により一対のウエハ移載アーム２０、２０を互いに対称にそれぞれ水平面内で回動させるときは、シリンダ４０を駆動させてロッドを伸縮させ、ロッドに連結されローラガイド４４が取着された作動板４２を直線的に往復移動させる。そして、ローラガイド４４に係合した板カム４６により、直線運動を微小角度の変位に変換して第１回転軸４８を回転させ、その回転動作を、第１回転軸４８に固着された扇形駆動ギア５０から扇形被動ギア６０に伝達して、扇形被動ギア６０が固着された第２回転軸５８を第１回転軸４８と反対方向へ回転させる。これにより、フィードスルー６６、６８の取付シャフト７０、７２が互いに反対方向へ回転し、取付シャフト７０、７２にそれぞれ取着された一対のウエハ移載アーム２０、２０が互いに対称に水平面内で回動する。
【００３１】
また、ランプ９８、シリンダ４０、上下駆動用モータ２８や前記センサ等はいわゆるマイクロコンピュータからなる制御装置（図示せず）に接続され、熱処理装置１の動作時におけるそれらの駆動等の制御が実行される。
【００３２】
＜＜装置の動作＞＞
【００３３】
次に、本実施形態の熱処理装置１の動作を、制御装置の制御を示す図５の流れ図に従って説明する。
【００３４】
＜ウエハＷの搬入＞
【００３５】
まず最初に、ウエハ移載アーム２０、２０を図２に二点鎖線で示す移載動作位置でかつ図３（Ｂ）に示す下方位置に位置させる（ステップＳ１）。
次に図示しないウエハ搬出入ロボットのハンド上にウエハＷを支持し、炉口ブロック８４を開放して熱処理炉８０内へウエハＷを搬入し、均熱リング１０の上方に支持する（ステップＳ２）。
【００３６】
次にウエハ移載アーム２０、２０を図３（Ａ）に示す中間位置まで上昇移動させる。この上方移動過程で、図３（Ａ）に示すように、ウエハ搬出入ロボットのハンド上から一対のウエハ移載アーム２０、２０の当接支持ピン２２上へウエハＷが移し替えられる（ステップＳ３）。
【００３７】
ウエハ移載アーム２０、２０が上方位置に達して当接支持ピン２２上にウエハＷが支持されると、ウエハＷと均熱リング１０との間からウエハ搬出入ロボットのハンドを引き出し（ステップＳ４）、その後に、ウエハ移載アーム２０を元の下方位置へ下降移動させる。この下方移動過程で、ウエハ移載アーム２０の当接支持ピン２２上から均熱リング１０の環状支持面１６上へウエハＷが移し替えられて支持され、図３（Ｂ）に示す状態となる（ステップＳ５）。このとき均熱リング１０は、サセプタ１２の上面の４本の支持棒１４によってサセプタ１２上に水平姿勢で保持されている。
【００３８】
そして、一対のウエハ移載アーム２０、２０は、外向きに回動して元の退避位置へ戻される（ステップＳ６）。このウエハ移載アーム２０は、熱処理中においてウエハＷと平面視で重ならない退避位置に保持されるので、ウエハ移載アーム２０の影がウエハＷ面内に投射されることがない。またこのとき、ウエハＷは、均熱リング１０の環状支持面１６により支持され、ウエハＷの外側に均熱リング１０がウエハＷとほぼ同じ高さ位置に配置されるので、ウエハＷの外周縁部での温度均一性が確保されることになる。
【００３９】
＜ウエハＷの熱処理＞
【００４０】
ウエハＷが均熱リング１０の環状支持面１６に支持された図３（Ｂ）に示す状態で、熱処理（加熱処理）が行われる（ステップＳ７）。具体的にはまず熱処理炉８０の下方のハロゲンランプ９８Ｈを点灯させて所定の温度まで予備加熱を行い、次に適当なタイミングで熱処理炉８０の上方のキセノンフラッシュランプ９８Ｘをフラッシュ発光させてウエハＷを瞬時に高温（例えば約１０００乃至１３００℃）に加熱する。
【００４１】
＜ウエハＷの冷却＞
【００４２】
ウエハＷの熱処理が終了すると、続いてウエハＷの冷却処理が行われる。このとき、まず一対のウエハ移載アーム２０、２０を退避位置のままで上方位置まで上昇させる。これにより、ウエハ移載アーム２０、２０は当接支持ピン２２によって均熱リング１０の下面を押し上げ、環状支持面１６にウエハＷを支持したままで図３（Ｃ）に示す状態まで均熱リング１０を上昇させる（ステップＳ８）。このときウエハＷは、熱処理炉８０内において図１に二点鎖線で示す位置まで上昇し、ウエハＷの表面（上面）が上部炉壁８０ａと平行に近接対向する。その距離は十分な冷却速度を得るために３ｍｍ以内が望ましく、さらに望ましくは１ｍｍ以内である。上部炉壁８０ａは、キセノンフラッシュランプ９８Ｘによるフラッシュ発光に対して透明な光透過性材料、例えば石英ガラスで形成されており、その温度はウエハＷと比べると十分低温（例えば約２００乃至３００℃以下）である。従って、その上部炉壁８０ａに近接させられたウエハＷは、ウエハＷからの熱の放射と、ウエハＷが低温の炉壁と近接することによる熱伝達によって急速に冷却される。
【００４３】
＜ウエハＷの搬出＞
【００４４】
ウエハＷの冷却が終了すると、ウエハＷを熱処理炉８０から搬出する。このとき、まず一対のウエハ移載アーム２０、２０を退避位置のままで上方位置から下方位置まで降下させる。これにより、ウエハＷを支持した均熱リング１０は、サセプタ１２の上面の４本の支持棒１４によって支持され図３（Ｂ）に示す状態となる（ステップＳ９）。次に一対のウエハ移載アーム２０、２０は、図１に実線と破線で示す退避位置から内向きに回動して二点鎖線で示す移載動作位置にされる（ステップＳ１０）。次にウエハ移載アーム２０、２０を移載動作位置において中間位置まで上昇移動させる。この上方移動過程で、図３（Ａ）に示すように、ウエハＷは均熱リング１０上から一対のウエハ移載アーム２０、２０の当接支持ピン２２上へ移し替えられる（ステップＳ１１）。次に、炉口ブロック８４を開放してウエハＷと均熱リング１０の間に図示しないウエハ搬出入ロボットのハンドを差し入れ（ステップＳ１２）、その後に、ウエハ移載アーム２０を下方位置へ下降移動させる。この下方移動過程で、ウエハ移載アーム２０の当接支持ピン２２上からウエハ搬出入ロボットのハンド上へウエハＷが移し替えられて支持される（ステップＳ１３）。しかる後に、ウエハ搬出入ロボットのハンドを熱処理炉８０から引き出すことで、ウエハＷの搬出が完了する。（ステップＳ１４）。
【００４５】
なお、複数枚のウエハＷを処理する場合には、続いてステップＳ２にもどればよい。
【００４６】
＜＜効果＞＞
ウエハＷの裏面にはウエハＷを支持する部材があるため、ウエハＷ裏面から冷却するためには冷却部材をウエハＷを近づけることが難しく、十分な冷却速度が得られない。また冷却部材をウエハＷに近づけるために支持する部材の形状を複雑にすると、それだけでコストがかかったり、また温度均一性に問題が生じるなどの不都合が生じる。
本実施形態の熱処理装置１ではウエハＷの表面から冷却するので、ウエハＷを支持する部材との干渉がなく、ぎりぎりまで冷却部材に近接させることができて冷却速度の点でも温度均一性の点でも有利である。また本実施形態では、熱処理炉８０の上部炉壁８０ａ側には、キセノンフラッシュランプ９８Ｘが配置されており、ハロゲンランプ９８Ｈが配置される下部炉壁８０ｂ側よりも温度が低いので、冷却速度の点で有利である。
【００４７】
しかも本実施形態では、ウエハＷを熱処理炉８０内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該ウエハＷを支持するウエハ移載アーム２０、２０を、ウエハＷの冷却のために上部炉壁８０ａに近接させる移動手段として兼用しているので、新たな機構の追加をすることなくウエハＷの冷却をおこなうことができる。
【００４８】
また、加熱当初からウエハＷを上部炉壁８０ａ側に近い位置に置いておくと、予備加熱時のハロゲンランプ９８Ｈからの熱が上部炉壁８０ａ側に逃げてしまって加熱効率が悪いがは、本実施形態の熱処理装置１では、予備加熱における熱が逃げにくく、効率がよい。また、ウエハＷの熱処理炉８０への搬入後、ウエハ移載アーム２０、２０は退避位置すなわち均熱リング１０の下方位置にあるので、ウエハＷの加熱終了後直ちにウエハ移載アーム２０、２０を上方位置まで上昇させるだけで、ウエハＷを均熱リング１０で支持したままで直ちに冷却処理することができ、加熱処理から冷却処理に短時間で移行することができて有利である。
【００４９】
＜＜変形例＞＞
【００５０】
上記実施形態では、加熱処理後の冷却時に、ウエハ移載アーム２０、２０を移載動作位置に回動させることなく、退避位置のままで直ちに上方位置まで上昇させて、ウエハＷを均熱リング１０で支持したままで上部炉壁８０ａに近接させて冷却を開始しており、冷却開始時点を早めることができているが、逆に、加熱処理終了後、ウエハ移載アーム２０、２０を移載動作位置に回動させてから上昇させることもできる。この場合には均熱リング１０を持ち上げず、ウエハＷのみを上部炉壁８０ａに近接させて冷却を開始することができ、熱容量が小さいウエハＷのみを冷却するので、上記実施形態と比べて冷却速度を高めることができる。すなわち、本発明ではそれらいずれかの利点を選択して実現できる。
【００５１】
なお、上記した実施形態では、互いに対称に水平面内で回動する一対のウエハ移載アーム２０、２０により基板移動手段を構成したが、基板移動手段は、
図示例の構成のものに限らない。アーム移動機構２６についても、種々の機構が考えられる。また、上記実施形態では、均熱リング１０の環状支持面１６によりウエハＷを支持するようにしているが、例えば図６（Ａ）に断面図を示すように、均熱リング１０ａの内周縁に複数（例えば３個）の支持突起１６ａを形成し、その支持突起１６ａ上にウエハＷを支持するようにしてもよい。また、円環状の均熱リング１０に代えて、板状の支持体を設けたり、サセプタ自体でウエハＷを支持するようにしてもよい。例えば図６（Ｂ）に断面図を示すように、サセプタ１２ａの基板支持部分１２ｓを円盤状に形成して、その上面に基板支持突起１２ｂと基板位置規制部財１２ｃ（いずれも大きさは誇張して描いてある）を形成するとともに、その円盤部分に当接支持ピン２２が出没する孔１２ｄを形成したものが適用できる。また板状の支持体（上述の図６（Ｂ）の例における円盤部分）は上面が凸面のものでも凹面のものでもよく、またサセプタ１２、１２ａの形状も適宜変更してもよい。
【００５２】
また、上部炉壁８０ａのウエハＷと対向する部分の熱容量は、例えば５倍以上の大きさにして、ウエハＷを十分に冷却できるようにすることが望ましい。また、上部炉壁８０ａのウエハＷと対向する部分を二重構造として、その間に冷却流体を流通させて積極的に冷却する構造としてもよい。冷却流体としては、水、ヘリウムガス、窒素ガスなどの気体、液体が利用できるが、熱伝導率が高くかつフラッシュ光の吸収が少ない物質が望ましい。上記実施形態では上部炉壁８０ａの温度は例えば約２００乃至３００℃以下であったが、このように上部炉壁８０ａを冷却する構造を採用すれば、さらにその温度を下げることができ、ウエハＷをより効果的に冷却することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１０ａ 均熱リング
１２、１２ａ サセプタ
１４ サセプタの支持棒
１６ 均熱リングの環状支持面
１６ａ 均熱リングの支持突起
２０ ウエハ移載アーム
２２ ウエハ移載アームの当接支持ピン
２４ ウエハ移載アームの支軸
２６ アーム移動機構
８０ 熱処理炉
８０ａ 上部炉壁
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板が収容される熱処理炉と、
この熱処理炉に付設された加熱源と、
前記熱処理炉内に配設され、基板を水平姿勢に支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された基板をその表面が前記熱処理炉の炉壁に近接するように移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記基板を前記熱処理炉内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該基板を支持するものであることを特徴とする請求項１記載の基板の熱処理装置。
【請求項３】
前記加熱源は、前記熱処理炉の上部炉壁の外側に設けられた発光源であり、
前記上部炉壁は前記発光源からの光を透過する材質からなり、
前記移動手段は前記基板を前記上部炉壁に近接するように上昇させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板の熱処理装置。
【請求項４】
前記基板支持部は、基板を内側に支持する薄板状リングと、該薄板状リングを支持するサセプタとからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項５】
前記移動手段は、前記薄板状リングに支持された前記基板の下方に位置して当該基板を持ち上げる動作と、前記薄板状リングの下方に位置して当該薄板状リングを持ち上げる動作とを、選択的に実行可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の基板の熱処理装置。
【請求項６】
前記基板支持部に支持された基板を前記熱処理炉の炉壁に対して３ｍｍ以内まで近接させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項７】
前記熱処理炉の下部炉壁の外側に設けられた副発光源をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項１】
内部に基板が収容される熱処理炉と、
この熱処理炉に付設された加熱源と、
前記熱処理炉内に配設され、基板を水平姿勢に支持する基板支持部と、
前記基板支持部に支持された基板をその表面が前記熱処理炉の炉壁に近接するように移動させる移動手段と、
を備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記基板を前記熱処理炉内に搬入および／または搬出する際に一時的に当該基板を支持するものであることを特徴とする請求項１記載の基板の熱処理装置。
【請求項３】
前記加熱源は、前記熱処理炉の上部炉壁の外側に設けられた発光源であり、
前記上部炉壁は前記発光源からの光を透過する材質からなり、
前記移動手段は前記基板を前記上部炉壁に近接するように上昇させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板の熱処理装置。
【請求項４】
前記基板支持部は、基板を内側に支持する薄板状リングと、該薄板状リングを支持するサセプタとからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項５】
前記移動手段は、前記薄板状リングに支持された前記基板の下方に位置して当該基板を持ち上げる動作と、前記薄板状リングの下方に位置して当該薄板状リングを持ち上げる動作とを、選択的に実行可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の基板の熱処理装置。
【請求項６】
前記基板支持部に支持された基板を前記熱処理炉の炉壁に対して３ｍｍ以内まで近接させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項７】
前記熱処理炉の下部炉壁の外側に設けられた副発光源をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９５３４２（Ｐ２０１２−１９５３４２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６３７４（Ｐ２０１１−５６３７４）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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