JP5410119B2 - Substrate heat treatment equipment - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus used for performing CVD treatment, oxidation treatment, diffusion treatment, and the like on the surface of a substrate such as a glass substrate or a semiconductor wafer used for an organic EL display or the like.

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）。 Conventionally, for example, a vertical heat treatment apparatus shown in FIG. 3 is used to perform a CVD process on the surface of a semiconductor wafer or the like.
The heat treatment apparatus includes a vertical heat treatment furnace 100, a load space 110 provided below the heat treatment furnace 100, and a lift lift 120 for transporting a glass substrate W (for example, Patent Documents). 1).

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。 The heat treatment furnace 100 has a heater 101 and a process tube 103 made of quartz, and a furnace port 104 for taking the substrate W into and out of the process tube 103 is provided at the bottom thereof. . The furnace port 104 is closed by an opening / closing door 105 so as to be openable.
The lift lift 120 includes a boat 121 for holding the substrate W. The substrate W held on the boat 121 is carried into the process tube 103 from the load space 110 and from inside the process tube 103. It is carried out to the load space 110.
The lift lift 120 is equipped with a heat barrier 122 composed of a plurality of heat shield plates 122a having an outer diameter larger than that of the substrate W made of quartz or the like. The heat barrier 122 insulates the heat in the process tube 103 and suppresses the heat in the process tube 103 from escaping to the load space 110.

特開平１１−９７３６０号公報JP-A-11-97360

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。 However, in the heat treatment apparatus, since the heater 101 is disposed outside the outer periphery of the substrate W, the central portion of the substrate W has a processing temperature compared to the outer peripheral portion (portion other than the central portion). It takes time to heat up. For this reason, there was a problem that the heat treatment of the substrate could not be performed efficiently.
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate heat treatment apparatus that can quickly heat the entire substrate to the processing temperature.

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のみ配置され、前記輻射熱を吸収する吸熱部材と、を備え、前記吸熱部材は、外形が前記基板の外形よりも小さく形成された吸熱フィンからなり、前記吸熱フィンは、上下方向に所定間隔をあけて複数配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a substrate heat treatment apparatus according to the present invention includes a heat treatment furnace for heat-treating a substrate carried into a process tube through a furnace port provided at the bottom by a heater disposed outside the process tube. A boat for carrying in and out of the process tube from the furnace port in a state where the substrate is held, a heat barrier that is disposed below the boat and insulates radiant heat from the heater, and is held by the boat An endothermic member that is disposed only between a central portion of the substrate and the heat barrier and absorbs the radiant heat, and the endothermic member comprises an endothermic fin having an outer shape formed smaller than the outer shape of the substrate. A plurality of the endothermic fins are arranged at predetermined intervals in the vertical direction .

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。   According to the substrate heat treatment apparatus having such a configuration, the heat absorbing member disposed between the central portion of the substrate and the heat barrier absorbs the radiant heat generated by the heater. Can be heated quickly. For this reason, the whole substrate can be rapidly heated to the processing temperature.

また、前記熱処理装置は、前記吸熱フィンを複数保持するとともに、各吸熱フィン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。 Moreover, it is preferable that the said heat processing apparatus is further provided with the holding member which hold | maintains each said heat absorption fin so that attachment or detachment is possible while hold | maintaining multiple said heat absorption fins . In this case, the number of heat absorbing members can be changed according to the processing temperature of the substrate. Therefore, even if the substrate processing temperatures are different, the heat absorbing member to be used can be shared, so that the number of parts can be reduced, and the cost of the heat absorbing member can be reduced.

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。   According to the substrate heat treatment apparatus of the present invention, since the central portion of the substrate can be rapidly heated to the processing temperature by the heat absorbing member that absorbs radiant heat, the substrate can be efficiently heat treated.

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。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the heat processing apparatus of the board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 吸熱部材の斜視図である。It is a perspective view of a heat absorption member. 従来の熱処理装置を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the conventional heat processing apparatus.

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。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a substrate heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
In this heat treatment apparatus, a heat treatment furnace 2 that heat-treats a disk-shaped glass substrate W as a substrate is provided inside a housing 1, and a load space 3 is provided below the heat treatment furnace 2. A transfer space A for transferring the glass substrate W to the load space 3 is provided. The load space 3 and the conveyance space A do not necessarily need to be closed spaces, and include cases where they are open spaces.

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。   The heat treatment furnace 2 is a vertical type in which a heater 5 is arranged around a quartz process tube 4 having an open bottom. The process tube 4 has a cylindrical inner tube 4b disposed inside an outer tube 4a having a dome-shaped ceiling. At the bottom of the heat treatment furnace 2, a furnace port 6 is provided for carrying the glass substrate W into the process tube 4 and carrying it out of the process tube 4. A space between the peripheral wall of the outer tube 4a and the peripheral wall of the inner tube 4b is configured as a process gas exhaust path.

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。   A boat 7 for holding the glass substrate W is disposed inside the load space 3, and a lift lift 8 for introducing the boat 7 into the process tube 4 of the heat treatment furnace 2 is disposed. Yes. The boat 7 holds a plurality of glass substrates W horizontally with a gap therebetween, and is supported by a lift table 9 provided on the lift lift 8 via a frame (not shown).

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。 The lifting table 9 is connected to a plurality of pairs of ball screws 10 erected in the load space 3 via ball nuts 11. The elevating table 9 can be moved up and down by rotationally driving the ball screw 10 by the rotation drive mechanism 12, thereby bringing the glass substrate W held in the boat 7 into the process tube 7, It can be carried out from within the process tube 7.
The elevating table 9 also serves as an open / close door that closes the furnace port 6 of the heat treatment furnace 2 at its rising end and opens the furnace port 6 as it descends.

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。   A heat barrier 13 is provided above the lifting table 9. The heat barrier 13 is a disk-shaped heat shield plate 13a made of quartz, which is stacked in a plurality of stages with a predetermined gap, and insulates the radiant heat in the process tube 7 by the heater so that the radiant heat is loaded into the load space 3. It is restrained from being transmitted to. A plurality of heat-absorbing fins 14 (heat-absorbing members) formed in a disk shape are provided above the heat barrier 13 and below the central portion of the glass substrate W held in the lower region of the boat 7. It has been. The “central portion” of the glass substrate W in the present invention refers to, for example, a circular region that is concentric with the central axis of the glass substrate W and has a diameter that is ½ to ３ of the diameter of the glass substrate W.

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。   FIG. 2 is a perspective view showing the heat absorbing fins 14. The endothermic fin 14 is made of a member having high thermal conductivity and thermal emissivity (for example, Si, SiC (silicon carbide) or carbon), and efficiently absorbs the radiant heat. Each heat absorption fin 14 is detachably held by a holding member 15 made of quartz. The holding member 15 includes three column portions 15a extending in the vertical direction, and a plurality (five in the present embodiment) of annular portions 15b fixed to the respective column portions 15a at predetermined intervals in the vertical direction. The heat absorption fin 14 is detachably mounted on each annular portion 15b.

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。   Inside the transfer space A, a cassette stocker and a transfer robot are arranged (not shown). The transfer robot moves the glass substrate W from the cassette stocker to the boat 7 through a door (not shown). It can be transferred or taken out from the boat 7 to the transport space A.

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。   The heat treatment apparatus having the above configuration lowers the lift lift 8 to the load space 3 and raises the lift lift 8 in a state where a plurality of glass substrates W are transferred from the transfer space A to the boat 7. The glass substrate W is introduced into the process tube 4 together with the boat 7 through 6. At the same time as the introduction of the glass substrate W is completed, the furnace port 6 is closed by the lifting table 51 and the process tube 4 is sealed, and in this state, the glass substrate W is subjected to a heat treatment such as a CVD process.

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。 During the heat treatment, the radiant heat of the heater 5 is continuously supplied to the glass substrate W in the process tube 4. At this time, since the heat absorbing fins 14 disposed below the central portion of the glass substrate W absorb radiant heat, the heat of the heat absorbing fins 14 can quickly heat the central portion of the glass substrate W. As a result, the heat treatment of the glass substrate W can be performed efficiently.
Moreover, since each heat sink fin 14 is attached to the holding member 15 so that attachment or detachment is possible, when changing process temperature, the number of attachment of the heat sink fin 14 can be changed according to the process temperature. For this reason, even if the processing temperature of the glass substrate W is different, the heat-absorbing fins 14 to be used can be shared, so that the number of parts can be reduced, and the cost of the heat-absorbing fins 14 is reduced. be able to.

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。   When the heat treatment of the glass substrate W is completed, the lift lift 8 is driven, and the glass substrate W is lowered into the load space 3 together with the boat 7 to be cooled. And when the glass substrate W cools to predetermined temperature, the said glass substrate W will be transferred to the conveyance space A by the transfer robot. Thus, one heat treatment cycle is completed.

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。 The substrate heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the shape of the endothermic fins 14 and the glass substrate W is not limited to a circular plate but may be a polygonal plate. In this case, the “central portion” of the glass substrate W is, for example, an outer region that is concentric with the central axis of the glass substrate W and has an area that is ¼ to 1/9 of the area of the glass substrate W.
Moreover, as a board | substrate, not only the glass substrate W but various plate-shaped workpieces, such as a semiconductor wafer, can be mentioned. Furthermore, the heat barrier 13 is not limited to the plurality of heat shield plates 13a, but may be a quartz container filled with quartz wool at a predetermined density.

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） 2 Heat treatment furnace 4 Process tube 5 Heater 6 Furnace port 7 Boat 13 Heat barrier 14 Endothermic fin (endothermic member)
15 Holding member W Glass substrate (substrate)

Claims (2)

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のみ配置され、前記輻射熱を吸収する吸熱部材と、を備え、
前記吸熱部材は、外形が前記基板の外形よりも小さく形成された吸熱フィンからなり、
前記吸熱フィンは、上下方向に所定間隔をあけて複数配置されていることを特徴とする基板の熱処理装置。 A heat treatment furnace for heat-treating a substrate carried into the process tube through a furnace port provided at the bottom by a heater disposed outside the process tube;
A boat for carrying in and out of the process tube from the furnace port while holding the substrate;
A heat barrier that is disposed below the boat and insulates radiant heat from the heater;
A heat absorbing member that is disposed only between the center portion of the substrate held by the boat and the heat barrier, and absorbs the radiant heat ;
The heat absorbing member is composed of a heat absorbing fin whose outer shape is smaller than the outer shape of the substrate,
A plurality of the heat-absorbing fins are arranged at predetermined intervals in the vertical direction . 前記吸熱フィンを複数保持するとともに、各吸熱フィン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。 Wherein with holding a plurality of heat absorbing fin, the heat treatment apparatus of the substrate according to claim 1 that each absorbing fin further comprising a holding member for detachably holding respectively.
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