基板処理装置
【課題】光を用いて基板を処理する基板処理装置において、処理基板の大型化に対応することのできる技術を提供する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内に設けられ基板を載置した状態で水平回転する基板載置部と、基板載置部に載置された基板に対向するように前記処理室外に設けられ処理室内へ光を照射する発光部と、処理室と発光部の間に設けられ処理室と発光部を隔てる仕切り部と、処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、処理室内の雰囲気を排気する排気部とを備えた基板処理装置において、仕切り部は、発光部から処理室内へ照射される光を透過する複数の透過窓と、該透過窓と透過窓との間に設けられ透過窓を固定する窓固定部とを備え、複数の透過窓のうち少なくとも１つの透過窓の面積は、基板の面積よりも小さくなるよう構成する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内に設けられ基板を載置した状態で水平回転する基板載置部と、基板載置部に載置された基板に対向するように前記処理室外に設けられ処理室内へ光を照射する発光部と、処理室と発光部の間に設けられ処理室と発光部を隔てる仕切り部と、処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、処理室内の雰囲気を排気する排気部とを備えた基板処理装置において、仕切り部は、発光部から処理室内へ照射される光を透過する複数の透過窓と、該透過窓と透過窓との間に設けられ透過窓を固定する窓固定部とを備え、複数の透過窓のうち少なくとも１つの透過窓の面積は、基板の面積よりも小さくなるよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理用ガスを紫外光等により励起し基板上に薄膜を形成する薄膜形成技術や、基板に光を照射して熱処理（アニール処理）する熱処理技術等の、光を用いて基板を処理する技術に関するものであり、例えば、半導体集積回路（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）や液晶デバイスが作り込まれる液晶基板、あるいは有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスが作り込まれるＥＬ基板に対して、熱処理又は酸化膜等の堆積（デポジション）処理等を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径が４５０ｍｍの半導体基板の実用化が進められるなど、半導体基板や液晶基板やＥＬ基板等の製造においては、処理基板の大型化が著しく進み、それに伴って、それらの処理基板の製造装置も、大型基板を製造できるよう対応が求められている。光を用いて基板を処理する製造装置においても、処理室と光源とを隔離するための光透過窓の大型化が進んでいる。
【０００３】
従来例における光を用いて基板を処理する基板処理装置の構造について説明する。図５は、従来例における基板処理装置の垂直断面図である。図６は、従来例における基板処理装置の平面構造を示す図である。
図５に示すように、処理室１１内において、基板載置部１３の上に基板１２が載置されている。処理室１１の上方には、透過窓１２３を隔てて、ランプ室２１が設けられている。ランプ室２１内には、図６に示すように、棒状のランプ２２が水平方向に並べて配置されている。
処理室１１を覆う筐体１８の側壁には、処理室１１内へ処理ガスを供給する処理ガス供給管１４と、処理室１１内から処理ガスを排気する処理ガス排気管１５が設けられている。また、ランプ室２１を覆う筐体１８の側壁には、ランプ室２１内へ換気用の不活性ガスを供給する換気ガス供給管２４と、ランプ室２１内の不活性ガスを排気する換気ガス排気管２５が設けられている。
【０００４】
処理室１１内において基板処理を行う際は、基板載置部１３の上に基板１２が載置され、処理室１１内へ処理ガスが処理ガス供給管１４から供給され、処理ガス排気管１５から排気されて、処理室１１内が低圧状態にされる。この状態でランプ２２から光が照射され、基板１２が処理される。このとき、ランプ２２を冷却するため、不活性ガスが、ランプ室２１内へ換気ガス供給管２４から供給され、換気ガス排気管２５から排気される。
【０００５】
図５と図６に示すように、従来例の基板処理装置においては、１つの円形の透過窓１２３を、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に配置しており、この透過窓１２３の面積は、基板１２の面積よりも大きい。
【０００６】
以上説明した従来の基板処理装置において、処理基板が大型化すると、次に示す問題が生じる。
第１の問題は、透過窓の面積が大型化することにより透過窓の厚さが厚くなることである。一般に半導体等を処理する場合、処理室内の圧力が大気圧よりも低く設定されることが多い。一方、ランプ室内の圧力は大気圧で設定されている。そのため、ランプ室内の圧力と処理室側の圧力との間に差が生じ、その結果、透過窓は処理室側へ押され、大きな機械的ストレスを受ける。この機械的ストレスが透過窓材料の機械的な強度限界を超えると、透過窓自体の形状を維持できなくなるため、透過窓を厚くして耐力を持たせることが必要となる。
透過窓を厚くすると、透過窓材料自体の体積が増加し、材料コストが上昇する問題を無視できなくなる。処理基板が主に二次元的に大型化（面積増加）するのに対して、透過窓は、面積と同時に厚さも大きくなり、増加速度が三次元的となる。
【０００７】
第２の問題は、透過窓が厚くなることにより、光源の照射光密度を増加せざるを得ないことである。
どのような波長に対しても透過窓材料の光透過率が１００％であれば、透過窓が厚くなることに対して、処理基板が受ける照度の損失は無視できる。しかし実際には、透過窓材料により波長に応じた有限の光吸収が発生する。このことは、透過窓が厚くなるほど、処理基板が受ける有効な照度の割合が減少していくことを意味する。
これを補償するには、光源自体の照射光密度を増加するしかなく、一般には、光源のランプの本数を増やすか、又は光源への投入電力を増加させる対応を採らざるを得ない。
【０００８】
第３の問題は、透過窓材料の寿命低下を引き起こす危険性が高まることである。透過窓自身の重量や大気側から押される圧力によって生じる機械的ストレスは、透過窓の縁に集中するため、透過窓材料の寿命低下を引き起こす危険性が高まる。これを緩和するような、透過窓端部を支える窓枠の構造設計も容易ではなくなる。
。
以上の理由から、処理基板面積の増大に対する単純な透過窓面積の増加は、性能とコストの両面で、大きな課題を抱えている。
【０００９】
下記の特許文献１には、基板処理室内に導入した有機シリコンガスに、透過窓を介して真空紫外光を照射し、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により基板上にシリコン酸化膜を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−８７４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、光を用いて基板を処理する基板処理装置において、処理基板の大型化に対応することのできる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための、本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ、基板を載置した状態で水平回転する基板載置部と、
前記基板載置部に載置された基板に対向するように前記処理室外に設けられ、前記処理室内へ光を照射する発光部と、
前記処理室と前記発光部との間に設けられ、前記処理室と前記発光部とを隔てる仕切り部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部とを備えた基板処理装置であって、
前記仕切り部は、前記発光部から前記処理室内へ照射される光を透過する複数の透過窓と、前記複数の透過窓を構成する透過窓と透過窓との間に設けられ透過窓を固定する窓固定部とを備え、
前記複数の透過窓のうち少なくとも１つの透過窓の面積は、前記基板の面積よりも小さくなるよう構成された基板処理装置。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、窓固定部（窓枠）があっても、基板上に均一に光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における基板処理装置の垂直断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【図５】従来例における基板処理装置の垂直断面図である。
【図６】従来例における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における基板処理装置の構成例について、図１と図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態における基板処理装置の垂直断面図である。図２は、第１実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
図１において、１１は、その内部で基板を処理する基板処理室（以下、処理室）である。処理室１１内は、後述する真空ポンプ１５ｃにより、１Ｐａ未満の低圧状態に減圧することができる。１２は処理対象の基板であり、第１実施形態では、シリコンウエハであって、１度の処理において１枚の基板が処理される。１３は、基板１２を処理する際に、基板１２を載置する基板載置部である。基板載置部１３は、基板１２の温度を検出する温度検出器（不図示）と、基板１２を加熱するヒータユニット（不図示）を内蔵し、回転軸１６と回転駆動部１７により構成される回転機構により、水平方向に回転するよう構成されている。
【００１６】
２２は、基板１２を加熱処理（アニール処理）するための、あるいはＣＶＤ処理により処理室１１内に導入された材料ガスを分解するための光エネルギーを供給する光源ランプ（以下、ランプ）である。ランプ２２は、材料ガスを励起して分解するためには真空紫外光を発射するランプが用いられるが、基板１２を加熱処理するためには真空紫外光よりも波長の長い赤外光等を発光するランプが用いられる。
例えば、材料ガスを分解するためには、一定値以上の光エネルギーが必要であり、波長域１００ｎｍから４００ｎｍの紫外光等を用いる。この場合、ランプ２２の光源としてエキシマランプを備えるとともに、ランプ２２内には、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスが封入される。これらの希ガスを光源ランプ２２内に封入することにより、紫外光の波長を設定することができる、例えば、Ａｒを封入した場合は波長１２６ｎｍの紫外光、Ｋｒを封入した場合は波長１４６ｎｍの紫外光、Ｘｅを封入した場合は波長１７２ｎｍの紫外光を発生することができる。
【００１７】
図１及び図２に示すように、第１実施形態では、９本の円筒形状（棒状）のランプ２２を、基板１２に対向させて、ランプ室２１内に水平方向に配置しており、この９本のランプ２２により発光部が構成される。
なお、ランプ２２の形状は、例えば電球のような球形状とすることもでき、また、ランプ２２の数は、ランプ２２の形状や大きさ、あるいは基板の大きさにより、適宜変更することが可能である。
【００１８】
ランプ室２１内には、換気ガス供給管２４から、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが供給され、換気ガス排気管２５から処理室１１外へ排気される。このように、ランプ室２１内は大気圧に保たれるとともに、不活性ガスによりランプ２２周囲の雰囲気が換気されて、ランプ２２が冷却されるようになっている。
換気ガス供給管２４には、ガス流れの上流から順に、不活性ガスを供給する不活性ガス源２４ｃ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４ｂ、及び開閉バルブ２４ａが設けられている。ＭＦＣ２４ｂと開閉バルブ２４ａは、後述する制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、ランプ室２１内へ流す不活性ガスの流量が所定のタイミングにて所定の流量となるよう、ＭＦＣ２４ｂ及び開閉バルブ２４ａを制御する。
主に、換気ガス供給管２４、不活性ガス源２４ｃ、ＭＦＣ２４ｂ、開閉バルブ２４ａから換気ガス供給部が構成され、換気ガス排気管２５から換気ガス排気部が構成される。
【００１９】
２３ａは、ランプ２２から発射された光を、処理室１１内に透過させる透過窓であり、例えば石英等から構成される。図１及び図２に示すように、第１実施形態では、３つの長方形板状（直方体）の透過窓２３ａを、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に並べて配置しており、１枚の透過窓２３ａの面積は、基板１２の面積よりも小さい。
このように、透過窓２３ａの面形状を長方形にすることにより、その短辺にかかる応力が小さくなり、処理室１１とランプ室２１との圧力差によって生じる応力歪に対する耐力が向上する。したがって、透過窓２３ａの厚みを薄くすることができ、光の透過率が向上する。光の透過率が向上するので、ランプ２２の数を減らすことも可能である。
【００２０】
２６ａは、透過窓２３ａを支持し固定するための窓枠であり、窓固定部である。窓固定部２６ａは、例えばステンレス等から構成される。図２に示すように、３つの透過窓２３ａのうち、中央の透過窓２３ａは、その長辺を窓固定部２６ａに支持され、その短辺を筐体１８に支持される。両端の透過窓２３ａは、その長辺を窓固定部２６ａと筐体１８に支持され、その短辺を筐体１８に支持される。
透過窓２３ａと窓固定部２６ａは、処理室１１の内と外とを隔てる隔壁の一部として、すなわち、処理室１１とランプ室２１とを仕切る仕切り部として構成され、１Ｐａ未満の低圧に耐えられる機械的強度を有する。
【００２１】
以上説明したように、ランプ２２から発射された光は、透過窓２３ａを透過して、処理室１１内に供給される。処理室１１とランプ室２１とは、透過窓２３ａにより気密に分離されている。したがって、ランプ室２１内のガスは、処理室１１に流出しないようになっている。また、ランプ２２が破損したとしても、ランプ２２を構成する部品が、処理室１１内に暴露することが無く、ランプ２２に封入された希ガスも処理室１１内に流入しないようになっている。また、処理室１１内の材料ガス等が、ランプ室２１内に流入することもない。
【００２２】
次に、処理室１１内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部について説明する。
図１に示すように、処理室１１内へ処理ガスを供給する処理ガス供給管１４には、ガス流れの上流から順に、処理ガスを供給する処理ガス源１４ｃ、流量制御装置としてのＭＦＣ１４ｂ、及び開閉バルブ１４ａが設けられている。処理ガスとしては、アニール処理を行う場合は、例えば窒素ガス等が用いられ、ＣＶＤ処理を行う場合は、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）ガス等が用いられる。
主に、処理ガス供給管１４、処理ガス源１４ｃ、ＭＦＣ１４ｂ、開閉バルブ１４ａ等から、処理ガス供給部が構成される。
【００２３】
ＭＦＣ１４ｂ及び開閉バルブ１４ａは、制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、処理室１１内に供給する処理ガスの流量が所定のタイミングにて所定の流量となるよう、ＭＦＣ１４ｂ及び開閉バルブ１４ａを制御する。
【００２４】
次に、処理室１１内の処理ガスや大気等の雰囲気（ガス）を排気する排気部について説明する。
図１に示すように、処理室１１内の雰囲気を排気する処理ガス排気管１５には、ガス流れの上流から順に、圧力計１５ａ、圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ１５ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ１５ｃが設けられている。真空ポンプ１５ｃは、大気圧からの荒引き用のポンプと高真空に排気するためのターボ分子ポンプとを備え、処理室１１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう、処理室１１内を真空排気するように構成されている。
【００２５】
ＡＰＣバルブ１５ｂおよび圧力計１５ａは、制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、処理室１１内の圧力が所定のタイミングにて所定の圧力となるように、圧力計１５ａにより検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ１５ｂの開度を制御するように構成されている。
主に、処理ガス排気管１５、圧力計１５ａ、ＡＰＣバルブ１５ｂ、真空ポンプ１５により排気部が構成される。
【００２６】
処理室１１に隣接して、基板搬送室（不図示）が設けられている。基板搬送室内には、処理室１１内へ基板１２を搬入し、また、処理室１１内から基板１２を搬出する基板搬送ロボット（不図示）が設けられている。基板搬送ロボットは、搬送アームと基板保持部を備え、基板搬送室内で基板１２を一定時間保持しておくことができる。基板搬送室は、基板搬送室用の真空ポンプ（不図示）に接続されており、大気圧から１００Ｐａ程度まで減圧可能である。また、窒素等の不活性ガスを供給して、任意の圧力に調整できるようになっている。
【００２７】
制御部３０は、図示しない操作部、表示部、入出力部等を備えていて、基板処理装置の各構成部に電気的に接続されており、各構成部を制御する。制御部３０は、レシピ（成膜プロセス等の制御シーケンス）に基づき、処理室１１内の圧力制御、各処理ガス等の流量制御、および処理室１１内への基板搬入等の機械駆動制御等を行う。また、制御部３０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と、ＣＰＵの動作プログラムやレシピ等を格納するメモリとを備えるものである。
【００２８】
次に、本実施形態における基板処理装置の基板処理動作について説明する。本実施形態の基板処理は、半導体装置を製造する複数工程の中の一工程を構成するものである。この基板処理動作は、制御部３０により制御される。
【００２９】
（基板搬入工程）
基板１２を処理室１１に搬入する基板搬入工程において、まず、処理室１１と搬送室との間のゲートバルブを開き、処理室１１と搬送室とを連通させる。次に、処理対象である１枚の基板１２を、基板搬送ロボットにより、搬送室内から処理室１１内へ搬入する。処理室１１内に搬入された基板１２は、基板搬送ロボットにより基板載置部１３の上端に載置される。次に、搬送ロボットが処理室１１内から搬送室内へ戻ると、ゲートバルブが閉じられる。
【００３０】
（窒素ガス置換工程）
次に、後述の加熱処理工程で基板１２に悪影響を及ぼさないよう、処理室１１内を不活性ガス雰囲気に置換する。本例では、不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いる。処理ガス排気管１５から、真空ポンプ１５ｃにより処理室１１内の雰囲気を排出するとともに、処理ガス供給管１４から、Ｎ２ガスを処理室１１内に導入する。このとき、ＡＰＣバルブ１５ｂにより処理室１１内の圧力を所定の値、本実施形態では１Ｐａに調整する。
【００３１】
（加熱処理工程）
次に、回転駆動部１７により基板１２が載置された基板載置部１３を回転させ、所定の回転数に達し、基板１２の回転数が一定の状態になった後、ランプ２２を発光させ、ランプ２２から発射された光を、基板１２の表面に所定時間照射する。仮に、基板１２の回転前、あるいは基板１２が所定の回転数に達する前に、ランプ２２を発光させると、基板１２内の領域により光の照射強度のバラツキが生じるので、基板１２を均一に加熱するうえで好ましくない。
本実施形態では、この光照射により、基板１２を例えば３００℃に加熱し、基板１２に形成された絶縁膜等の改質処理、つまり、緻密化し安定した絶縁体薄膜に改質する処理を行う。このように、基板１２を回転させることで、基板１２をより均一に加熱することができる。
なお、本実施形態では、基板載置部１３に内蔵されたヒータユニットによる基板の加熱を行っていないが、必要に応じて該ヒータユニットをランプ２２と併用して、基板１２を所定の温度に昇温するようにしても良い。
【００３２】
また、加熱処理工程において、制御部３０は開閉バルブ１４ａを開いて、処理室１１内に処理ガス供給管１４からＮ２ガスを導入するとともに、ＡＰＣバルブ１５ｂにより処理室１１内の圧力を所定の値に調整しつつ、処理ガス排気管１５から処理室１１内のＮ２ガスを排出する。このようにして、加熱処理工程において、処理室１１内を所定の圧力値に維持する。本例では、処理室１１内の圧力を１Ｐａとして３分間、加熱処理を行った。
【００３３】
以上のようにして、所定時間、ランプ２２からの光を照射して基板加熱処理を行った後、ランプ２２の発光を停止する。ランプ２２の発光を停止した後、基板１２の回転を停止する。仮に、ランプ２２の発光を停止する前に、基板１２の回転を停止すると、基板１２内の領域によりランプ２２からの光の照射強度のバラツキが生じるので、基板１２を均一に加熱するうえで好ましくない。
【００３４】
本実施形態では、１枚の透過窓２３ａの面積が基板１２の面積よりも小さいので、窓枠２６ａによって、基板１２上に照射される光が遮られる部分が発生するが、基板１２とランプ２２との水平方向における位置関係を規則的に動かすこと、例えば、基板１２を回転させることにより、基板１２上に照射される光を平均化することができる。
なお、円形の基板の場合は、基板上の遮光される部分が偏ることを抑制するうえで、基板を回転させることが有効であるが、正方形や長方形の基板の場合は、水平方向において、Ｘ方向と該Ｘ方向と垂直なＹ方向の成分を組み合わせた平行動作を繰り返すことにより、基板上の遮光される部分が偏ることを抑制できる。
【００３５】
（基板搬出工程）
加熱処理工程が終了すると、処理室１１内にＮ２ガスを導入して処理室１１内を大気圧に戻した後、上述した基板搬入工程に示した手順とは逆の手順により、加熱処理した基板１２を処理室１１から搬送室内へ搬出する。
【００３６】
上述の第１実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（４）の効果を奏することができる。
（１）１枚の透過窓の面積を基板の面積よりも小さくしているので、透過窓の厚みを従来装置よりも薄くすることができ、光の透過率が向上する。
（２）基板を回転させているので、基板上に照射される光の強度を平均化することができる。
（３）基板の回転数が所定の一定状態になった後、光を基板の表面に照射して加熱処理を行い、加熱処理を行った後は、光照射を停止した後、基板の回転を停止するようにしているので、基板面内を均一に加熱することができる。
（４）透過窓の面形状を長方形にして、その短辺にかかる応力が小さくなるようにしているので、透過窓の厚みを薄くすることができる。
【００３７】
ここで、透過窓の厚みを薄くした場合における照度の改善効果について説明する。
例えば、透過窓の厚さが半分になった場合、ある波長における１ｃｍ当たりの透過率が約８０％であるとすると、透過率８０％を吸光度に換算し、吸光度Ａは次のようになる。
Ａ＝−Ｌｏｇ（８０／１００）＝０．０９６９１
全体の吸光度は、単位厚さの吸光度Ａと厚さの積で与えられるので、４ｃｍの厚さの透過窓全体の吸光度は、Ａ×４＝０．３８７６４となり、２ｃｍの厚さの透過窓全体の吸光度は、Ａ×２＝０．１９３８２となる。
これらを再び透過率に変換し直すと、４ｃｍの厚さの透過窓の透過率は、１×１０（−０．３８７６４）×１００＝４０．９６％となり、２ｃｍの厚さの透過窓の透過率は、１×１０（−０．１９３８２）×１００＝６４％となる。
すなわち、窓を半分の厚さにするだけで照度が２４％も改善されることになる。したがって、窓枠により基板上の照度の１０％分が遮光されたとしても、２４−１０＝１４％ほど基板上の照度が改善される。
なお、照度の改善量は、使用する透過窓の材質や光の波長により変化するものであり、一般的に、波長の短い光には高価な材質の透過窓が必要となる。例えば、波長１２６ｎｍの光を透過できるＭｇＦ（フッ化マグネシウム）は非常に高価であるので、透過窓の厚さ、つまりコストを抑えるうえで本発明の技術が有用となる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における基板処理装置の構成例について、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
第２実施形態の基板処理装置が第１実施形態のそれと異なる点は、透過窓と窓枠（窓固定部）の形状である。透過窓と窓枠（窓固定部）以外の構成や基板処理装置の動作は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
図３に示すように、第２実施形態では、９つの正方形板状（直方体）の透過窓２３ｂを、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に配置しており、１枚の透過窓２３ｂの面積は、基板１２の面積よりも小さい。透過窓２３ｂの材質は、第１実施形態の透過窓２３ａと同様である。
【００４０】
また、窓固定部２６ｂは、格子状に形成されており、透過窓２３ｂを支持し固定する。窓固定部２６ｂの材質は、第１実施形態の窓固定部２６ａと同様である。
透過窓２３ｂと窓固定部２６ｂは、第１実施形態と同様に、処理室１１の内と外とを隔てる隔壁の一部として、すなわち、処理室１１とランプ室２１とを仕切る仕切り部として構成され、１Ｐａ未満の低圧に耐えられる機械的強度を有する。
【００４１】
上述の第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（４）の効果に加え、少なくとも次の（５）の効果を奏することができる。
（５）透過窓の面形状を正方形にすることにより、その辺にかかる応力が第１実施形態の長辺にかかる応力よりも小さくなり、処理室１１とランプ室２１との圧力差によって生じる応力歪に対する耐力が、第１実施形態よりも向上する。したがって、透過窓の厚みを第１実施形態よりも薄くすることができ、光の透過率が向上する。
【００４２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態における基板処理装置の構成例について、図４を用いて説明する。図４は、第３実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
第３実施形態の基板処理装置が第１実施形態のそれと異なる点は、ランプの本数と、透過窓及び窓枠（窓固定部）の形状である。それ以外の構成や基板処理装置の動作は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
図４に示すように、第３実施形態では、１１本の円筒形状（棒状）のランプ２２を、基板１２に対向させて、ランプ室２１内に水平方向に並べて配置している。ランプ２２自体は、第１実施形態と同じものである。
また、４９個の円形板状（薄い円柱）の透過窓２３ｃを、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に配置しており、１枚の透過窓２３ｃの面積は、基板１２の面積よりも小さい。透過窓２３ｃの材質は、第１実施形態の透過窓２３ａと同様である。
また、窓固定部２６ｃは、円形の複数の透過窓２３ｃの隙間を埋めるように形成されており、他の実施形態と同様に、透過窓２３ｃを支持し固定する。窓固定部２６ｂの材質は、第１実施形態の窓固定部２６ａと同様である。
透過窓２３ｃと窓固定部２６ｃは、処理室１１の内と外とを隔てる隔壁の一部として、すなわち、処理室１１とランプ室２１とを仕切る仕切り部として構成され、１Ｐａ未満の低圧に耐えられる機械的強度を有する。
【００４４】
上述の第３実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加え、少なくとも次の（６）〜（８）の効果を奏することができる。
（６）小型の透過窓２３ｃを多数配置することにより、透過窓２３ｃの厚みを薄くすることができるだけでなく、窓固定部２６ｃにより遮光されることによる基板上における光の照度の粗密差を小さくでき、照度をより平均化できる。
（７）透過窓２３ｃが円形であるため、窓を製造する際の加工寸法精度を改善でき、良品率（歩留まり率）が向上する。
（８）透過窓２３ｃが円形であるため、窓の中心から端までの距離が等距離となるので、他の実施形態において四角形の窓の角に大きな応力がかかっていた状態を改善でき、窓の端にかかる応力を緩和できる。
【００４５】
なお、第３実施形態では、透過窓２３ｃを円形とすることにより、透過窓の中心から端までの距離が等距離となるようにしたが、正五角形以上の正多角形とすることもできる。このようにすると、透過窓の中心から頂点までの距離が等しくなるため、第１〜第２実施形態の四角形よりも透過窓にかかる応力を分散することができる。
また、透過窓２３ｃを正六角形とすると、透過窓にかかる応力を分散できるほか、一定の面積中に効率よく多くの透過窓２３ｃを配置することができる。
【００４６】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
前記実施形態では、基板を１枚ずつ処理したが、複数の基板を同時に処理するようにしてもよい。
前記実施形態では、基板のアニール処理について説明したが、基板上への絶縁膜の成膜処理等、他のプロセスにも適用できる。
前記実施形態では、ランプを固定し基板を水平方向に回転させたが、基板を固定しランプを水平方向に回転させてもよく、要するに、基板とランプとの水平方向における位置関係を動かすようにすればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１１…処理室、１２…基板、１３…基板載置部、１４…処理ガス供給管、１４ａ…開閉バルブ、１４ｂ…ＭＦＣ、１４ｃ…処理ガス源、１５…処理ガス排気管、１５ａ…圧力計、１５ｂ…ＡＰＣバルブ、１５ｃ…真空ポンプ、１６…回転軸、１７…回転駆動部、１８…筐体、２１…ランプ室、２２…ランプ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…透過窓、２４…換気ガス供給管、２４ａ…開閉バルブ、２４ｂ…ＭＦＣ、２４ｃ…不活性ガス源、２５…換気ガス排気管、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…窓枠（窓固定部）、３０…制御部、１２３…透過窓。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理用ガスを紫外光等により励起し基板上に薄膜を形成する薄膜形成技術や、基板に光を照射して熱処理（アニール処理）する熱処理技術等の、光を用いて基板を処理する技術に関するものであり、例えば、半導体集積回路（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）や液晶デバイスが作り込まれる液晶基板、あるいは有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスが作り込まれるＥＬ基板に対して、熱処理又は酸化膜等の堆積（デポジション）処理等を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径が４５０ｍｍの半導体基板の実用化が進められるなど、半導体基板や液晶基板やＥＬ基板等の製造においては、処理基板の大型化が著しく進み、それに伴って、それらの処理基板の製造装置も、大型基板を製造できるよう対応が求められている。光を用いて基板を処理する製造装置においても、処理室と光源とを隔離するための光透過窓の大型化が進んでいる。
【０００３】
従来例における光を用いて基板を処理する基板処理装置の構造について説明する。図５は、従来例における基板処理装置の垂直断面図である。図６は、従来例における基板処理装置の平面構造を示す図である。
図５に示すように、処理室１１内において、基板載置部１３の上に基板１２が載置されている。処理室１１の上方には、透過窓１２３を隔てて、ランプ室２１が設けられている。ランプ室２１内には、図６に示すように、棒状のランプ２２が水平方向に並べて配置されている。
処理室１１を覆う筐体１８の側壁には、処理室１１内へ処理ガスを供給する処理ガス供給管１４と、処理室１１内から処理ガスを排気する処理ガス排気管１５が設けられている。また、ランプ室２１を覆う筐体１８の側壁には、ランプ室２１内へ換気用の不活性ガスを供給する換気ガス供給管２４と、ランプ室２１内の不活性ガスを排気する換気ガス排気管２５が設けられている。
【０００４】
処理室１１内において基板処理を行う際は、基板載置部１３の上に基板１２が載置され、処理室１１内へ処理ガスが処理ガス供給管１４から供給され、処理ガス排気管１５から排気されて、処理室１１内が低圧状態にされる。この状態でランプ２２から光が照射され、基板１２が処理される。このとき、ランプ２２を冷却するため、不活性ガスが、ランプ室２１内へ換気ガス供給管２４から供給され、換気ガス排気管２５から排気される。
【０００５】
図５と図６に示すように、従来例の基板処理装置においては、１つの円形の透過窓１２３を、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に配置しており、この透過窓１２３の面積は、基板１２の面積よりも大きい。
【０００６】
以上説明した従来の基板処理装置において、処理基板が大型化すると、次に示す問題が生じる。
第１の問題は、透過窓の面積が大型化することにより透過窓の厚さが厚くなることである。一般に半導体等を処理する場合、処理室内の圧力が大気圧よりも低く設定されることが多い。一方、ランプ室内の圧力は大気圧で設定されている。そのため、ランプ室内の圧力と処理室側の圧力との間に差が生じ、その結果、透過窓は処理室側へ押され、大きな機械的ストレスを受ける。この機械的ストレスが透過窓材料の機械的な強度限界を超えると、透過窓自体の形状を維持できなくなるため、透過窓を厚くして耐力を持たせることが必要となる。
透過窓を厚くすると、透過窓材料自体の体積が増加し、材料コストが上昇する問題を無視できなくなる。処理基板が主に二次元的に大型化（面積増加）するのに対して、透過窓は、面積と同時に厚さも大きくなり、増加速度が三次元的となる。
【０００７】
第２の問題は、透過窓が厚くなることにより、光源の照射光密度を増加せざるを得ないことである。
どのような波長に対しても透過窓材料の光透過率が１００％であれば、透過窓が厚くなることに対して、処理基板が受ける照度の損失は無視できる。しかし実際には、透過窓材料により波長に応じた有限の光吸収が発生する。このことは、透過窓が厚くなるほど、処理基板が受ける有効な照度の割合が減少していくことを意味する。
これを補償するには、光源自体の照射光密度を増加するしかなく、一般には、光源のランプの本数を増やすか、又は光源への投入電力を増加させる対応を採らざるを得ない。
【０００８】
第３の問題は、透過窓材料の寿命低下を引き起こす危険性が高まることである。透過窓自身の重量や大気側から押される圧力によって生じる機械的ストレスは、透過窓の縁に集中するため、透過窓材料の寿命低下を引き起こす危険性が高まる。これを緩和するような、透過窓端部を支える窓枠の構造設計も容易ではなくなる。
。
以上の理由から、処理基板面積の増大に対する単純な透過窓面積の増加は、性能とコストの両面で、大きな課題を抱えている。
【０００９】
下記の特許文献１には、基板処理室内に導入した有機シリコンガスに、透過窓を介して真空紫外光を照射し、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により基板上にシリコン酸化膜を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−８７４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、光を用いて基板を処理する基板処理装置において、処理基板の大型化に対応することのできる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための、本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ、基板を載置した状態で水平回転する基板載置部と、
前記基板載置部に載置された基板に対向するように前記処理室外に設けられ、前記処理室内へ光を照射する発光部と、
前記処理室と前記発光部との間に設けられ、前記処理室と前記発光部とを隔てる仕切り部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部とを備えた基板処理装置であって、
前記仕切り部は、前記発光部から前記処理室内へ照射される光を透過する複数の透過窓と、前記複数の透過窓を構成する透過窓と透過窓との間に設けられ透過窓を固定する窓固定部とを備え、
前記複数の透過窓のうち少なくとも１つの透過窓の面積は、前記基板の面積よりも小さくなるよう構成された基板処理装置。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、窓固定部（窓枠）があっても、基板上に均一に光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における基板処理装置の垂直断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【図５】従来例における基板処理装置の垂直断面図である。
【図６】従来例における基板処理装置の平面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における基板処理装置の構成例について、図１と図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態における基板処理装置の垂直断面図である。図２は、第１実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
図１において、１１は、その内部で基板を処理する基板処理室（以下、処理室）である。処理室１１内は、後述する真空ポンプ１５ｃにより、１Ｐａ未満の低圧状態に減圧することができる。１２は処理対象の基板であり、第１実施形態では、シリコンウエハであって、１度の処理において１枚の基板が処理される。１３は、基板１２を処理する際に、基板１２を載置する基板載置部である。基板載置部１３は、基板１２の温度を検出する温度検出器（不図示）と、基板１２を加熱するヒータユニット（不図示）を内蔵し、回転軸１６と回転駆動部１７により構成される回転機構により、水平方向に回転するよう構成されている。
【００１６】
２２は、基板１２を加熱処理（アニール処理）するための、あるいはＣＶＤ処理により処理室１１内に導入された材料ガスを分解するための光エネルギーを供給する光源ランプ（以下、ランプ）である。ランプ２２は、材料ガスを励起して分解するためには真空紫外光を発射するランプが用いられるが、基板１２を加熱処理するためには真空紫外光よりも波長の長い赤外光等を発光するランプが用いられる。
例えば、材料ガスを分解するためには、一定値以上の光エネルギーが必要であり、波長域１００ｎｍから４００ｎｍの紫外光等を用いる。この場合、ランプ２２の光源としてエキシマランプを備えるとともに、ランプ２２内には、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスが封入される。これらの希ガスを光源ランプ２２内に封入することにより、紫外光の波長を設定することができる、例えば、Ａｒを封入した場合は波長１２６ｎｍの紫外光、Ｋｒを封入した場合は波長１４６ｎｍの紫外光、Ｘｅを封入した場合は波長１７２ｎｍの紫外光を発生することができる。
【００１７】
図１及び図２に示すように、第１実施形態では、９本の円筒形状（棒状）のランプ２２を、基板１２に対向させて、ランプ室２１内に水平方向に配置しており、この９本のランプ２２により発光部が構成される。
なお、ランプ２２の形状は、例えば電球のような球形状とすることもでき、また、ランプ２２の数は、ランプ２２の形状や大きさ、あるいは基板の大きさにより、適宜変更することが可能である。
【００１８】
ランプ室２１内には、換気ガス供給管２４から、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが供給され、換気ガス排気管２５から処理室１１外へ排気される。このように、ランプ室２１内は大気圧に保たれるとともに、不活性ガスによりランプ２２周囲の雰囲気が換気されて、ランプ２２が冷却されるようになっている。
換気ガス供給管２４には、ガス流れの上流から順に、不活性ガスを供給する不活性ガス源２４ｃ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４ｂ、及び開閉バルブ２４ａが設けられている。ＭＦＣ２４ｂと開閉バルブ２４ａは、後述する制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、ランプ室２１内へ流す不活性ガスの流量が所定のタイミングにて所定の流量となるよう、ＭＦＣ２４ｂ及び開閉バルブ２４ａを制御する。
主に、換気ガス供給管２４、不活性ガス源２４ｃ、ＭＦＣ２４ｂ、開閉バルブ２４ａから換気ガス供給部が構成され、換気ガス排気管２５から換気ガス排気部が構成される。
【００１９】
２３ａは、ランプ２２から発射された光を、処理室１１内に透過させる透過窓であり、例えば石英等から構成される。図１及び図２に示すように、第１実施形態では、３つの長方形板状（直方体）の透過窓２３ａを、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に並べて配置しており、１枚の透過窓２３ａの面積は、基板１２の面積よりも小さい。
このように、透過窓２３ａの面形状を長方形にすることにより、その短辺にかかる応力が小さくなり、処理室１１とランプ室２１との圧力差によって生じる応力歪に対する耐力が向上する。したがって、透過窓２３ａの厚みを薄くすることができ、光の透過率が向上する。光の透過率が向上するので、ランプ２２の数を減らすことも可能である。
【００２０】
２６ａは、透過窓２３ａを支持し固定するための窓枠であり、窓固定部である。窓固定部２６ａは、例えばステンレス等から構成される。図２に示すように、３つの透過窓２３ａのうち、中央の透過窓２３ａは、その長辺を窓固定部２６ａに支持され、その短辺を筐体１８に支持される。両端の透過窓２３ａは、その長辺を窓固定部２６ａと筐体１８に支持され、その短辺を筐体１８に支持される。
透過窓２３ａと窓固定部２６ａは、処理室１１の内と外とを隔てる隔壁の一部として、すなわち、処理室１１とランプ室２１とを仕切る仕切り部として構成され、１Ｐａ未満の低圧に耐えられる機械的強度を有する。
【００２１】
以上説明したように、ランプ２２から発射された光は、透過窓２３ａを透過して、処理室１１内に供給される。処理室１１とランプ室２１とは、透過窓２３ａにより気密に分離されている。したがって、ランプ室２１内のガスは、処理室１１に流出しないようになっている。また、ランプ２２が破損したとしても、ランプ２２を構成する部品が、処理室１１内に暴露することが無く、ランプ２２に封入された希ガスも処理室１１内に流入しないようになっている。また、処理室１１内の材料ガス等が、ランプ室２１内に流入することもない。
【００２２】
次に、処理室１１内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部について説明する。
図１に示すように、処理室１１内へ処理ガスを供給する処理ガス供給管１４には、ガス流れの上流から順に、処理ガスを供給する処理ガス源１４ｃ、流量制御装置としてのＭＦＣ１４ｂ、及び開閉バルブ１４ａが設けられている。処理ガスとしては、アニール処理を行う場合は、例えば窒素ガス等が用いられ、ＣＶＤ処理を行う場合は、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）ガス等が用いられる。
主に、処理ガス供給管１４、処理ガス源１４ｃ、ＭＦＣ１４ｂ、開閉バルブ１４ａ等から、処理ガス供給部が構成される。
【００２３】
ＭＦＣ１４ｂ及び開閉バルブ１４ａは、制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、処理室１１内に供給する処理ガスの流量が所定のタイミングにて所定の流量となるよう、ＭＦＣ１４ｂ及び開閉バルブ１４ａを制御する。
【００２４】
次に、処理室１１内の処理ガスや大気等の雰囲気（ガス）を排気する排気部について説明する。
図１に示すように、処理室１１内の雰囲気を排気する処理ガス排気管１５には、ガス流れの上流から順に、圧力計１５ａ、圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ１５ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ１５ｃが設けられている。真空ポンプ１５ｃは、大気圧からの荒引き用のポンプと高真空に排気するためのターボ分子ポンプとを備え、処理室１１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう、処理室１１内を真空排気するように構成されている。
【００２５】
ＡＰＣバルブ１５ｂおよび圧力計１５ａは、制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、処理室１１内の圧力が所定のタイミングにて所定の圧力となるように、圧力計１５ａにより検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ１５ｂの開度を制御するように構成されている。
主に、処理ガス排気管１５、圧力計１５ａ、ＡＰＣバルブ１５ｂ、真空ポンプ１５により排気部が構成される。
【００２６】
処理室１１に隣接して、基板搬送室（不図示）が設けられている。基板搬送室内には、処理室１１内へ基板１２を搬入し、また、処理室１１内から基板１２を搬出する基板搬送ロボット（不図示）が設けられている。基板搬送ロボットは、搬送アームと基板保持部を備え、基板搬送室内で基板１２を一定時間保持しておくことができる。基板搬送室は、基板搬送室用の真空ポンプ（不図示）に接続されており、大気圧から１００Ｐａ程度まで減圧可能である。また、窒素等の不活性ガスを供給して、任意の圧力に調整できるようになっている。
【００２７】
制御部３０は、図示しない操作部、表示部、入出力部等を備えていて、基板処理装置の各構成部に電気的に接続されており、各構成部を制御する。制御部３０は、レシピ（成膜プロセス等の制御シーケンス）に基づき、処理室１１内の圧力制御、各処理ガス等の流量制御、および処理室１１内への基板搬入等の機械駆動制御等を行う。また、制御部３０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と、ＣＰＵの動作プログラムやレシピ等を格納するメモリとを備えるものである。
【００２８】
次に、本実施形態における基板処理装置の基板処理動作について説明する。本実施形態の基板処理は、半導体装置を製造する複数工程の中の一工程を構成するものである。この基板処理動作は、制御部３０により制御される。
【００２９】
（基板搬入工程）
基板１２を処理室１１に搬入する基板搬入工程において、まず、処理室１１と搬送室との間のゲートバルブを開き、処理室１１と搬送室とを連通させる。次に、処理対象である１枚の基板１２を、基板搬送ロボットにより、搬送室内から処理室１１内へ搬入する。処理室１１内に搬入された基板１２は、基板搬送ロボットにより基板載置部１３の上端に載置される。次に、搬送ロボットが処理室１１内から搬送室内へ戻ると、ゲートバルブが閉じられる。
【００３０】
（窒素ガス置換工程）
次に、後述の加熱処理工程で基板１２に悪影響を及ぼさないよう、処理室１１内を不活性ガス雰囲気に置換する。本例では、不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いる。処理ガス排気管１５から、真空ポンプ１５ｃにより処理室１１内の雰囲気を排出するとともに、処理ガス供給管１４から、Ｎ２ガスを処理室１１内に導入する。このとき、ＡＰＣバルブ１５ｂにより処理室１１内の圧力を所定の値、本実施形態では１Ｐａに調整する。
【００３１】
（加熱処理工程）
次に、回転駆動部１７により基板１２が載置された基板載置部１３を回転させ、所定の回転数に達し、基板１２の回転数が一定の状態になった後、ランプ２２を発光させ、ランプ２２から発射された光を、基板１２の表面に所定時間照射する。仮に、基板１２の回転前、あるいは基板１２が所定の回転数に達する前に、ランプ２２を発光させると、基板１２内の領域により光の照射強度のバラツキが生じるので、基板１２を均一に加熱するうえで好ましくない。
本実施形態では、この光照射により、基板１２を例えば３００℃に加熱し、基板１２に形成された絶縁膜等の改質処理、つまり、緻密化し安定した絶縁体薄膜に改質する処理を行う。このように、基板１２を回転させることで、基板１２をより均一に加熱することができる。
なお、本実施形態では、基板載置部１３に内蔵されたヒータユニットによる基板の加熱を行っていないが、必要に応じて該ヒータユニットをランプ２２と併用して、基板１２を所定の温度に昇温するようにしても良い。
【００３２】
また、加熱処理工程において、制御部３０は開閉バルブ１４ａを開いて、処理室１１内に処理ガス供給管１４からＮ２ガスを導入するとともに、ＡＰＣバルブ１５ｂにより処理室１１内の圧力を所定の値に調整しつつ、処理ガス排気管１５から処理室１１内のＮ２ガスを排出する。このようにして、加熱処理工程において、処理室１１内を所定の圧力値に維持する。本例では、処理室１１内の圧力を１Ｐａとして３分間、加熱処理を行った。
【００３３】
以上のようにして、所定時間、ランプ２２からの光を照射して基板加熱処理を行った後、ランプ２２の発光を停止する。ランプ２２の発光を停止した後、基板１２の回転を停止する。仮に、ランプ２２の発光を停止する前に、基板１２の回転を停止すると、基板１２内の領域によりランプ２２からの光の照射強度のバラツキが生じるので、基板１２を均一に加熱するうえで好ましくない。
【００３４】
本実施形態では、１枚の透過窓２３ａの面積が基板１２の面積よりも小さいので、窓枠２６ａによって、基板１２上に照射される光が遮られる部分が発生するが、基板１２とランプ２２との水平方向における位置関係を規則的に動かすこと、例えば、基板１２を回転させることにより、基板１２上に照射される光を平均化することができる。
なお、円形の基板の場合は、基板上の遮光される部分が偏ることを抑制するうえで、基板を回転させることが有効であるが、正方形や長方形の基板の場合は、水平方向において、Ｘ方向と該Ｘ方向と垂直なＹ方向の成分を組み合わせた平行動作を繰り返すことにより、基板上の遮光される部分が偏ることを抑制できる。
【００３５】
（基板搬出工程）
加熱処理工程が終了すると、処理室１１内にＮ２ガスを導入して処理室１１内を大気圧に戻した後、上述した基板搬入工程に示した手順とは逆の手順により、加熱処理した基板１２を処理室１１から搬送室内へ搬出する。
【００３６】
上述の第１実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（４）の効果を奏することができる。
（１）１枚の透過窓の面積を基板の面積よりも小さくしているので、透過窓の厚みを従来装置よりも薄くすることができ、光の透過率が向上する。
（２）基板を回転させているので、基板上に照射される光の強度を平均化することができる。
（３）基板の回転数が所定の一定状態になった後、光を基板の表面に照射して加熱処理を行い、加熱処理を行った後は、光照射を停止した後、基板の回転を停止するようにしているので、基板面内を均一に加熱することができる。
（４）透過窓の面形状を長方形にして、その短辺にかかる応力が小さくなるようにしているので、透過窓の厚みを薄くすることができる。
【００３７】
ここで、透過窓の厚みを薄くした場合における照度の改善効果について説明する。
例えば、透過窓の厚さが半分になった場合、ある波長における１ｃｍ当たりの透過率が約８０％であるとすると、透過率８０％を吸光度に換算し、吸光度Ａは次のようになる。
Ａ＝−Ｌｏｇ（８０／１００）＝０．０９６９１
全体の吸光度は、単位厚さの吸光度Ａと厚さの積で与えられるので、４ｃｍの厚さの透過窓全体の吸光度は、Ａ×４＝０．３８７６４となり、２ｃｍの厚さの透過窓全体の吸光度は、Ａ×２＝０．１９３８２となる。
これらを再び透過率に変換し直すと、４ｃｍの厚さの透過窓の透過率は、１×１０（−０．３８７６４）×１００＝４０．９６％となり、２ｃｍの厚さの透過窓の透過率は、１×１０（−０．１９３８２）×１００＝６４％となる。
すなわち、窓を半分の厚さにするだけで照度が２４％も改善されることになる。したがって、窓枠により基板上の照度の１０％分が遮光されたとしても、２４−１０＝１４％ほど基板上の照度が改善される。
なお、照度の改善量は、使用する透過窓の材質や光の波長により変化するものであり、一般的に、波長の短い光には高価な材質の透過窓が必要となる。例えば、波長１２６ｎｍの光を透過できるＭｇＦ（フッ化マグネシウム）は非常に高価であるので、透過窓の厚さ、つまりコストを抑えるうえで本発明の技術が有用となる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における基板処理装置の構成例について、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
第２実施形態の基板処理装置が第１実施形態のそれと異なる点は、透過窓と窓枠（窓固定部）の形状である。透過窓と窓枠（窓固定部）以外の構成や基板処理装置の動作は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
図３に示すように、第２実施形態では、９つの正方形板状（直方体）の透過窓２３ｂを、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に配置しており、１枚の透過窓２３ｂの面積は、基板１２の面積よりも小さい。透過窓２３ｂの材質は、第１実施形態の透過窓２３ａと同様である。
【００４０】
また、窓固定部２６ｂは、格子状に形成されており、透過窓２３ｂを支持し固定する。窓固定部２６ｂの材質は、第１実施形態の窓固定部２６ａと同様である。
透過窓２３ｂと窓固定部２６ｂは、第１実施形態と同様に、処理室１１の内と外とを隔てる隔壁の一部として、すなわち、処理室１１とランプ室２１とを仕切る仕切り部として構成され、１Ｐａ未満の低圧に耐えられる機械的強度を有する。
【００４１】
上述の第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（４）の効果に加え、少なくとも次の（５）の効果を奏することができる。
（５）透過窓の面形状を正方形にすることにより、その辺にかかる応力が第１実施形態の長辺にかかる応力よりも小さくなり、処理室１１とランプ室２１との圧力差によって生じる応力歪に対する耐力が、第１実施形態よりも向上する。したがって、透過窓の厚みを第１実施形態よりも薄くすることができ、光の透過率が向上する。
【００４２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態における基板処理装置の構成例について、図４を用いて説明する。図４は、第３実施形態における基板処理装置の平面構造を示す図である。
第３実施形態の基板処理装置が第１実施形態のそれと異なる点は、ランプの本数と、透過窓及び窓枠（窓固定部）の形状である。それ以外の構成や基板処理装置の動作は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
図４に示すように、第３実施形態では、１１本の円筒形状（棒状）のランプ２２を、基板１２に対向させて、ランプ室２１内に水平方向に並べて配置している。ランプ２２自体は、第１実施形態と同じものである。
また、４９個の円形板状（薄い円柱）の透過窓２３ｃを、ランプ２２と基板１２の間に水平方向に配置しており、１枚の透過窓２３ｃの面積は、基板１２の面積よりも小さい。透過窓２３ｃの材質は、第１実施形態の透過窓２３ａと同様である。
また、窓固定部２６ｃは、円形の複数の透過窓２３ｃの隙間を埋めるように形成されており、他の実施形態と同様に、透過窓２３ｃを支持し固定する。窓固定部２６ｂの材質は、第１実施形態の窓固定部２６ａと同様である。
透過窓２３ｃと窓固定部２６ｃは、処理室１１の内と外とを隔てる隔壁の一部として、すなわち、処理室１１とランプ室２１とを仕切る仕切り部として構成され、１Ｐａ未満の低圧に耐えられる機械的強度を有する。
【００４４】
上述の第３実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加え、少なくとも次の（６）〜（８）の効果を奏することができる。
（６）小型の透過窓２３ｃを多数配置することにより、透過窓２３ｃの厚みを薄くすることができるだけでなく、窓固定部２６ｃにより遮光されることによる基板上における光の照度の粗密差を小さくでき、照度をより平均化できる。
（７）透過窓２３ｃが円形であるため、窓を製造する際の加工寸法精度を改善でき、良品率（歩留まり率）が向上する。
（８）透過窓２３ｃが円形であるため、窓の中心から端までの距離が等距離となるので、他の実施形態において四角形の窓の角に大きな応力がかかっていた状態を改善でき、窓の端にかかる応力を緩和できる。
【００４５】
なお、第３実施形態では、透過窓２３ｃを円形とすることにより、透過窓の中心から端までの距離が等距離となるようにしたが、正五角形以上の正多角形とすることもできる。このようにすると、透過窓の中心から頂点までの距離が等しくなるため、第１〜第２実施形態の四角形よりも透過窓にかかる応力を分散することができる。
また、透過窓２３ｃを正六角形とすると、透過窓にかかる応力を分散できるほか、一定の面積中に効率よく多くの透過窓２３ｃを配置することができる。
【００４６】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
前記実施形態では、基板を１枚ずつ処理したが、複数の基板を同時に処理するようにしてもよい。
前記実施形態では、基板のアニール処理について説明したが、基板上への絶縁膜の成膜処理等、他のプロセスにも適用できる。
前記実施形態では、ランプを固定し基板を水平方向に回転させたが、基板を固定しランプを水平方向に回転させてもよく、要するに、基板とランプとの水平方向における位置関係を動かすようにすればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１１…処理室、１２…基板、１３…基板載置部、１４…処理ガス供給管、１４ａ…開閉バルブ、１４ｂ…ＭＦＣ、１４ｃ…処理ガス源、１５…処理ガス排気管、１５ａ…圧力計、１５ｂ…ＡＰＣバルブ、１５ｃ…真空ポンプ、１６…回転軸、１７…回転駆動部、１８…筐体、２１…ランプ室、２２…ランプ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…透過窓、２４…換気ガス供給管、２４ａ…開閉バルブ、２４ｂ…ＭＦＣ、２４ｃ…不活性ガス源、２５…換気ガス排気管、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…窓枠（窓固定部）、３０…制御部、１２３…透過窓。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ、基板を載置した状態で水平回転する基板載置部と、
前記基板載置部に載置された基板に対向するように前記処理室外に設けられ、前記処理室内へ光を照射する発光部と、
前記処理室と前記発光部との間に設けられ、前記処理室と前記発光部とを隔てる仕切り部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部とを備えた基板処理装置であって、
前記仕切り部は、前記発光部から前記処理室内へ照射される光を透過する複数の透過窓と、前記複数の透過窓を構成する透過窓と透過窓との間に設けられ透過窓を固定する窓固定部とを備え、
前記複数の透過窓のうち少なくとも１つの透過窓の面積は、前記基板の面積よりも小さくなるよう構成された基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載された基板処理装置であって、
前記透過窓は、該透過窓の中心点から端部までの距離が等しくなるよう構成された基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ、基板を載置した状態で水平回転する基板載置部と、
前記基板載置部に載置された基板に対向するように前記処理室外に設けられ、前記処理室内へ光を照射する発光部と、
前記処理室と前記発光部との間に設けられ、前記処理室と前記発光部とを隔てる仕切り部と、
前記処理室内へ処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部とを備えた基板処理装置であって、
前記仕切り部は、前記発光部から前記処理室内へ照射される光を透過する複数の透過窓と、前記複数の透過窓を構成する透過窓と透過窓との間に設けられ透過窓を固定する窓固定部とを備え、
前記複数の透過窓のうち少なくとも１つの透過窓の面積は、前記基板の面積よりも小さくなるよう構成された基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載された基板処理装置であって、
前記透過窓は、該透過窓の中心点から端部までの距離が等しくなるよう構成された基板処理装置。
【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２０１３−５５１４１（Ｐ２０１３−５５１４１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０９２７（Ｐ２０１１−１９０９２７）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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