JP2000036469A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を熱処理炉内に収容し加熱して熱処理す
る場合に、基板面において温度分布を生じてもそれを補
正し、基板面における温度均一性を高めて処理の均一性
を向上させることができる装置を提供する。 【手段】 熱処理炉内に収容された基板の加熱域を平面
的に複数の加熱区域に分割し、各加熱区域ごとに個別
に、基板の温度を測定して、その測定結果に基づいて基
板の温度が所定温度となるように加熱ユニット８ａ〜８
ｆをサイリスタ１６ａ〜１６ｆで制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばランプア
ニール装置などのように、熱処理炉内に基板を収容し、
熱処理炉内へ処理ガスを供給するなどして、熱処理炉内
の基板を光照射等によって加熱することにより、基板に
対しアニール、酸窒化、成膜などの熱処理を施す基板熱
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板熱処理装置、例えばランプ
アニール装置は、図４に概略構成の１例を模式的断面図
で示すように、石英ガラス等によって扁平状に形成され
た熱処理炉１を備えている。熱処理炉１は、紙面と垂直
方向に設けられているために図示されていないが、基板
Ｗの搬出入用の開口を有しており、その開口を閉塞する
ことによって密閉することが可能である。また、熱処理
炉１には、ガス供給口２およびガス排出口３が形設され
ており、図示しないガス供給ユニットから酸素、窒素、
アルゴン、アンモニア、一酸化窒素などの活性または不
活性な処理ガスがガス供給口２を通して熱処理炉１内へ
供給され、熱処理炉１内から処理ガスがガス排出口３を
通って排気されるようになっている。

【０００３】基板Ｗは、１枚ずつサセプタ４によって支
持され、熱処理炉１内へ搬入され熱処理中は水平姿勢に
保持され熱処理終了後に熱処理炉１内から搬出される。
熱処理炉１の外側には、熱処理炉１の上壁面に近接して
基板加熱用の複数本のランプヒータ５が互いに平行にか
つ熱処理炉１内の基板Ｗと平行な方向に設けられてお
り、ランプヒータ５の背面側に水冷反射板６が配設され
ている。また、ランプアニール装置には、基板Ｗの温度
を測定するための温度検出器、例えば放射温度計（図示
せず）が設けられており、その測定プローブ（光ファイ
バ）７の検出端が基板Ｗに対向するように配置されてい
る。そして、放射温度計により測定された基板Ｗの温度
に基づいて、ランプヒータ５の給電回路に設けられたサ
イリスタへのゲート電流を調節してランプヒータ５をオ
ン・オフさせ、基板Ｗの温度が所定温度となるように制
御する温度コントローラ（図示せず）を備えている。

【０００４】このような構成のランプアニール装置にお
いては、基板Ｗは、熱処理炉１内へ開口を通して１枚ず
つ搬入され、開口を閉塞した後、ガス供給ユニットから
処理ガスが熱処理炉１内へ供給され、熱処理炉１内に収
容された基板Ｗが、ランプヒータ５からの光照射により
加熱されて熱処理される。そして、基板Ｗに対して所望
通りの熱処理が施されるようにするため、熱処理中、放
射温度計によって基板Ｗの温度を測定し、その測定結果
に基づいて温度コントローラによりランプヒータ５を制
御して、基板Ｗが所定温度に加熱されるようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のランプアニール
装置では、放射温度計により測定された基板Ｗの温度に
基づいてコントローラにより複数本のランプヒータ５を
一律に制御して、基板Ｗの温度が所定温度となるように
調節していた。このため、基板Ｗの表面において温度分
布を生じても、それを補正することができなかった。従
って、従来のランプアニール装置の構成では、基板Ｗの
面内の温度均一性を高めて処理の均一性を向上させる、
といった要求に応えるのに限界があった。

【０００６】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、基板を熱処理炉内に収容し加熱して
熱処理する場合に、基板面において温度分布を生じても
それを補正して、基板面における温度均一性を高めるこ
とができ、もって処理の均一性の向上を図ることができ
る基板熱処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基板を収容する熱処理炉と、前記熱処理炉内に収容され
た基板を加熱する加熱手段と、前記熱処理炉内に収容さ
れた基板の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測
定手段によって測定された基板の温度に基づいて前記加
熱手段を制御する温度制御手段とを備えた基板熱処理装
置であって、前記加熱手段による基板の加熱域を平面的
に複数の加熱区域に分割し、その各加熱区域ごとに個別
に、前記温度測定手段によって基板の温度を測定し前記
温度制御手段によって前記加熱手段を制御して基板を加
熱するようにしたことを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の基
熱処理装置において、加熱手段が複数本のランプヒータ
を備えており、ランプヒータの単位素線部を加熱区域ご
とに別々のサイリスタによってそれぞれ制御し、かつ、
同一の加熱区域に属する複数のランプヒータの単位素線
部を共通のサイリスタによってそれぞれ制御するように
したことを特徴とする。

【０００９】請求項１に係る発明の基板熱処理装置にお
いては、複数に分割されたそれぞれの加熱区域ごとに温
度測定手段によって基板の温度が測定され、それぞれの
測定結果に基づいて、温度制御手段によりそれぞれの加
熱区域ごとに加熱手段が制御され、個々の加熱区域の何
れにおいても、基板の温度が所定温度となるように調節
される。このため、熱処理中に基板面において温度分布
を生じても、全ての加熱区域において基板の温度が所定
温度となるように制御される結果、基板面における温度
均一性が高まることとなる。

【００１０】請求項２に係る発明の装置では、加熱区域
ごとに測定された基板の温度に基づいて温度制御手段に
より、加熱区域ごとに設けられたサイリスタがそれぞれ
制御される。そして、それぞれの加熱区域に対応するサ
イリスタにより、当該加熱区域に属する、ランプヒータ
の単位素線部が制御され、かつ、同一の加熱区域に属す
るランプヒータの単位素線部が複数あるときは、それら
複数の単位素線部が共通のサイリスタによって制御され
る。このようにして、各加熱区域ごとに、基板の温度が
所定温度となるように制御され、この結果、基板面にお
ける温度均一性が高まることとなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について、基板熱処理装置の１種であるランプアニール
装置に適用した場合を例にとり、図１ないし図３を参照
しながら説明する。なお、ランプアニール装置の基本的
構成自体は、図４に示した従来の装置と同様であり、以
下では、重複する説明を省略する。

【００１２】このランプアニール装置では、図２に概念
図を示すように、複数本のランプヒータによる基板Ｗの
加熱域が平面的に複数、図示例では６つの加熱区域Ａ〜
Ｆに分割される。そして、それぞれの加熱区域Ａ〜Ｆご
とに、放射温度計（図示せず）の測定プローブ７ａ〜７
ｆの検出端がそれぞれ基板Ｗに対向するように配置され
ている。また、複数本のランプヒータから構成されるヒ
ータ群は、図１に模式図を示すように、加熱区域Ａ〜Ｆ
に対応して６つの加熱ユニット８ａ〜８ｆに分かれてい
る。

【００１３】それぞれの加熱ユニット８ａ〜８ｆは、ラ
ンプヒータの、１つもしくは複数の単位素線（コイル）
部から構成されている。すなわち、図３に示すように
（図３は、単純化して解り易くするために、ヒータ群が
４本のランプヒータから構成された場合を例示してお
り、図３では、左右対称の配置であるヒータ群のうちの
左半分の２本のランプヒータのみを図示している）、そ
れぞれのランプヒータ９、１２は、２つの単位素線部１
０、１１および３つの単位素線部１３、１４、１５を備
えている。そして、加熱ユニット８ａは、ランプヒータ
９の単位素線部１０と別のランプヒータ１２の単位素線
部１３とから構成され、加熱ユニット８ｂは、ランプヒ
ータ９の単位素線部１１と別のランプヒータ１２の単位
素線部１５とから構成されている。また、加熱ユニット
８ｃは、ランプヒータ１２の単位素線部１４だけから構
成されている。１つの加熱ユニット８ａを構成している
２つの単位素線部１０、１３は、互いに並列接続されて
いて、それら２つの単位素線部１０、１３のコイル抵抗
は互いに同一とされ、１つの加熱ユニット８ｂを構成し
ている２つの単位素線部１１、１５は、互いに並列接続
されていて、それら２つの単位素線部１１、１５のコイ
ル抵抗は互いに同一とされている。また、各単位素線部
１０、１１、１３〜１５のコイル抵抗は、それぞれの加
熱ユニット８ａ〜８ｃから照射される単位面積当りのラ
ンプ出力が基板Ｗの加熱域全体にわたって一定となるよ
うに、それぞれ設定される。

【００１４】ランプヒータ９、１２の単位素線部１０、
１１、１３〜１５に対するスイッチング動作を行うサイ
リスタ１６ａ〜１６ｆは、加熱ユニット８ａ〜８ｆごと
に別々に設けられており、同一の加熱ユニット８ａ；８
ｂを構成する単位素線部１０、１３；１１、１５が共通
のサイリスタ１６ａ；１６ｂによってそれぞれ制御され
るようになっている。各サイリスタ１６ａ〜１６ｆは、
図示していないが、それぞれゲートユニットを介して温
度コントローラに接続されている。温度コントローラに
は、加熱区域Ａ〜Ｆごとにそれぞれ測定プローブ７ａ〜
７ｆが配置された６つの放射温度計が接続されている。
そして、温度コントローラにより、各加熱区域Ａ〜Ｆご
とにそれぞれ測定された基板Ｗの温度に基づいて、各加
熱区域Ａ〜Ｆごとにそれぞれ各サイリスタ１６ａ〜１６
ｆへのゲート電流を調節し、それぞれの加熱ユニット８
ａ〜８ｆを構成する単位素線部への電力供給を加熱ユニ
ット８ａ〜８ｆごとに個別に制御するようになってい
る。

【００１５】以上のように構成されたランプアニール装
置により基板をアニール処理するときは、その処理中に
おいて、加熱区域Ａ〜Ｆごとに基板Ｗの温度がそれぞれ
測定され、それぞれの測定結果に基づいて、温度コント
ローラによりそれぞれの加熱区域Ａ〜Ｆごとに個別に各
サイリスタ１６ａ〜１６ｆへのゲート電流が調節され
る。そして、各加熱区域Ａ〜Ｆに対応した各加熱ユニッ
ト８ａ〜８ｆを構成するランプヒータ９、１２の単位素
線部１０、１３；１１、１５；１４への電力供給が、加
熱ユニット８ａ〜８ｆごとに個別にそれぞれ制御され
る。このように、アニール処理中に基板Ｗの面内におい
て温度分布を生じたとしても、加熱区域Ａ〜Ｆごとに温
度測定されて、基板Ｗの温度が所定温度となるように制
御されるので、全ての加熱区域Ａ〜Ｆにおいて基板Ｗの
温度が所定温度となり、基板Ｗ面における温度均一性が
高まることとなる。

【００１６】なお、上記した実施形態では、基板の上面
側だけに対向するようにランプヒータを配設したが、基
板の下面側にも対向するようにランプヒータを配設し
て、基板の上・下両面を加熱するようにしてもよく、そ
の場合に、上面側のランプヒータと下面側のランプヒー
タとを直交させるように配置するようにしてもよい。ま
た、基板を加熱する手段は、ランプヒータに限定されな
いし、基板の温度を測定する手段も、放射温度計に限ら
ない。さらに、加熱区域の分割数や平面的な分割の仕方
も、図示例のものに限定されず、種々に設計し得る。

【００１７】

【発明の効果】請求項１に係る発明の基板熱処理装置を
使用すると、熱処理炉内に収容されて加熱される基板の
面内において温度分布を生じても、それが補正されて、
基板面内における温度均一性が高まることとなり、この
結果、処理の均一性を向上させることができる。

【００１８】請求項２に係る発明の基板熱処理装置で
は、ランプヒータにより基板を加熱する場合において、
基板面において温度分布を生じても、それが補正され
て、基板面内における温度均一性がさらに高まることと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施形態を示し、基板熱処理装置
の１つであるランプアニール装置の加熱手段である複数
本のランプヒータから構成されるヒータ群を６つの加熱
ユニットに分割した状態を示す模式図である。

【図２】同じく、ランプアニール装置における基板の加
熱域を６つの加熱区域に分解した状態を示す概念図であ
る。

【図３】同じく、ランプアニール装置における加熱ユニ
ットの構成の１例を示す模式図である。

【図４】従来のランプアニール装置の概略構成の１例を
示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１ 熱処理炉 ２ ガス供給口 ３ ガス排出口 ４ サセプタ ５、９、１２ ランプヒータ ６ 水冷反射板 ７、７ａ〜７ｆ 放射温度計の測定プローブ Ｗ 基板 Ａ〜Ｆ 加熱区域 ８ａ〜８ｆ 加熱ユニット １０、１１、１３、１４、１５ 単位素線部 １６ａ〜１６ｆ サイリスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を収容する熱処理炉と、 前記熱処理炉内に収容された基板を加熱する加熱手段
   と、 前記熱処理炉内に収容された基板の温度を測定する温度
   測定手段と、 前記温度測定手段によって測定された基板の温度に基づ
   いて前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備えた基
   板熱処理装置であって、 前記加熱手段による基板の加熱域を平面的に複数の加熱
   区域に分割し、その各加熱区域ごとに個別に、前記温度
   測定手段によって基板の温度を測定し前記温度制御手段
   によって前記加熱手段を制御して基板を加熱するように
   したことを特徴とする基板熱処理装置。
2. 【請求項２】 加熱手段が複数本のランプヒータをそな
   えており、ランプヒータの単位素線部を加熱区域ごとに
   別々のサイリスタによってそれぞれ制御し、かつ、同一
   の加熱区域に属する複数のランプヒータの単位素線部を
   共通のサイリスタによってそれぞれ制御するようにした
   請求項１記載の基板熱処理装置。