JP2001313269A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP2001313269A
JP2001313269A JP2000129405A JP2000129405A JP2001313269A JP 2001313269 A JP2001313269 A JP 2001313269A JP 2000129405 A JP2000129405 A JP 2000129405A JP 2000129405 A JP2000129405 A JP 2000129405A JP 2001313269 A JP2001313269 A JP 2001313269A
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heat treatment
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ring
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JP2000129405A
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Sadaaki Ito
禎朗 伊藤
Toru Sato
徹 佐藤
Kiyohiro Sasaki
清裕 佐々木
Toshiyuki Kobayashi
俊幸 小林
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板からの放射光強度を正確に検出して高い
精度にて基板温度を計測することができる熱処理装置を
提供する。 【解決手段】 光源から出射された光は基板Wの上方よ
り照射され、基板Wを加熱する。光源から基板Wよりも
下方位置に直接に到達しようとする光は基板サポートリ
ング40および平板遮光リング50によって全て遮光さ
れる。基板サポートリング40と平板遮光リング50と
の隙間から入射した光は円筒遮光リング60によって遮
光される。さらに、基板サポートリング40と円筒遮光
リング60との間には凹凸を組み合わせたラビリンス機
構が形成されており、それらの間から入射しようとする
光も完全に遮光される。これによって、放射温度計37
が基板Wからの放射光のみを受光することとなり、基板
Wからの放射光強度を正確に検出して高い精度にて基板
温度を計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チャンバ内に収容
した半導体基板、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(以下、「基
板」と称する)に光を照射して熱処理を行うランプアニ
ール装置等の熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、基板の製造工程においては、
種々の熱処理が行われている。基板に対して熱処理を行
う熱処理装置としては、例えば、光照射によって基板の
急速加熱を行う急速加熱装置(いわゆるランプアニール
装置)が用いられている。特に、半導体デバイス等の微
細加工に対する要求が厳しくなるにつれ、ランプアニー
ル装置による急速加熱プロセス(RTP; Rapid Thermal P
rocess)が重要なものとなってきている。
【0003】ランプアニール装置は一般に、主として赤
外線ハロゲンランプを加熱源とし、窒素ガス等の所定の
ガス雰囲気中にて当該ランプから光照射を行うことによ
って秒オーダーで基板を所望の温度(〜1200℃)に
まで昇温し、数10秒程度基板をその温度に保持した
後、ランプからの光照射を停止して基板を急速に冷却す
るものである。
【0004】このようなランプアニール装置は、基板に
作り込まれたトランジスタの接合層における熱による不
純物の再拡散防止、薄い酸化膜等の絶縁膜形成等が可能
であり、従来の電気炉による長時間高温熱処理では実現
が困難であった処理を行うことができる。
【0005】ランプアニール装置において熱処理を行う
際には、基板の温度を計測しつつその計測結果に基づい
てランプへの電力供給を制御するようにしている。従っ
て、適切な熱処理を行うためには、被処理基板の温度を
正確に測定することが重要であり、近年、基板からの放
射光の強度を計測することによって当該基板の温度を非
接触にて測定する放射温度計を用いた温度計測が主流に
なりつつある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、基板からの放射光のみならず、加熱源たるラ
ンプから出射された光が乱反射を繰り返した後に放射温
度計に入射する場合があった。このように、基板からの
放射光以外の光が放射温度計に入射すると、その放射温
度計が検出する光強度が不正確なものとなり、その結果
基板の温度を正確に計測することができなくなり、基板
の熱処理に支障をきたすこととなる。
【0007】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、基板からの放射光強度を正確に検出して高い精
度にて基板温度を計測することができる熱処理装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明は、チャンバ内に収容した基板に光
を照射して熱処理を行う熱処理装置において、前記チャ
ンバよりも上方に設けられ、基板の上方から光を照射す
る光源と、前記チャンバ内であって基板よりも下方に設
けられ、基板からの放射光の強度を計測することによっ
て当該基板の温度を計測する放射温度計と、基板を前記
チャンバ内の所定位置に保持するとともに、基板の外周
部分の外側を遮光する基板保持手段と、前記チャンバ内
であって前記基板保持手段よりも上方に設けられ、前記
基板保持手段と前記チャンバの炉壁との間を遮光する第
1遮光部材と、前記基板保持手段の下方であって前記放
射温度計の周囲を覆うように設けられ、前記基板保持手
段と前記第1遮光部材との隙間より入射する迷光を遮光
する第2遮光部材と、を備えている。
【0009】また、請求項2の発明は、請求項1の発明
に係る熱処理装置において、前記基板保持手段と前記第
2遮光部材との間にラビリンス機構を設けている。
【0010】また、請求項3の発明は、請求項1または
請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記基板保
持手段を円環状の基板サポートリングとし、前記第1遮
光部材を円環状の平板遮光リングとし、前記平板遮光リ
ングをその円周方向に沿って複数の箇所にて分割してい
る。
【0011】また、請求項4の発明は、請求項3の発明
に係る熱処理装置において、前記光源より光を照射して
基板を熱処理する際に、前記分割された平板遮光リング
の内径を前記基板サポートリングの外径以下としてい
る。
【0012】また、請求項5の発明は、請求項1の発明
に係る熱処理装置において、前記基板保持手段と前記第
1遮光部材との間にラビリンス機構を設けている。
【0013】また、請求項6の発明は、チャンバ内に収
容した基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置にお
いて、前記チャンバよりも上方に設けられ、基板の上方
から光を照射する光源と、前記チャンバ内であって基板
よりも下方に設けられ、基板からの放射光の強度を計測
することによって当該基板の温度を計測する放射温度計
と、基板を前記チャンバ内の所定位置に保持するととも
に、基板の外周部分の外側を遮光する基板保持手段と、
前記基板保持手段と前記チャンバの炉壁との間から前記
放射温度計に至る光を遮光する遮光手段と、を備えてい
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明に係る熱処理装置の全体構
成を示す図である。図1の熱処理装置は、光照射によっ
て基板Wの急速加熱処理を行ういわゆるランプアニール
装置である。この熱処理装置は、主としてチャンバ20
の上方に加熱源たる光源10を配置して構成されてい
る。
【0016】光源10は、複数のハロゲンランプ(図示
省略)を備えている。各ハロゲンランプは、石英管内に
ハロゲンガスを封入してフィラメントを配置した赤外線
ハロゲンランプである。光源10は、チャンバ20より
も上方に設けられ、チャンバ20に収容されている基板
Wの上方から当該基板Wに向けて光を照射する。
【0017】チャンバ20の上部は、石英窓21によっ
て覆われている。石英窓21は、石英製であって光源1
0から出射された光を下方、すなわちチャンバ20内の
基板Wに向けて透過する。また、石英窓21はチャンバ
20の上部を覆うことによって、チャンバ20内部をシ
ールする機能をも有している。
【0018】また、チャンバ20には、炉口25が形成
されている。炉口25の外側には図示を省略するシャッ
ターが設けられており、炉口25を開放することと閉鎖
することができる。炉口25が開放されている状態にお
いては、図外の搬送機構によって未処理の基板Wを炉口
25からチャンバ20内に搬入することと、処理済みの
基板Wをチャンバ20から搬出することができる。一
方、炉口25が閉鎖されている状態においては、チャン
バ20がシールされることとなり、その内部が密閉空間
となる。
【0019】チャンバ20の炉底30には、回転駆動部
39と反射板35とが設けられている。回転駆動部39
は、磁気浮上型のモータを有しており、石英サポート3
8(図2参照)を回転させるとともに、それに連動させ
て円筒遮光リング60および基板サポートリング40を
回転させることができる。なお、図1には図示の便宜上
石英サポート38の記載を省略している。
【0020】反射板35は、基板Wからの放射光を反射
することができる。基板Wからの放射光(輻射エネルギ
ー)は、反射板35と基板Wの裏面との間で多重反射を
繰り返し、反射板35に設けられた穴36から放射温度
計37に入射する。放射温度計37は、反射板35の下
側、つまりチャンバ20内であって基板Wよりも下方に
設けられ、上記多重反射によって入射した基板Wからの
放射光の強度を計測することによって当該基板Wの温度
を計測することができる。なお、図1に示すように、本
実施形態においては、3つ放射温度計37および穴36
が設けられているが、これはそれぞれ基板Wの中心部近
傍の温度、周縁部分の温度およびそれらの中間の温度を
計測するためである。
【0021】また、チャンバ20の炉底30は、図示を
省略する昇降機構によって上下動することができる。す
なわち、チャンバ20の上部と炉底30との間には金属
ベローズで構成された伸縮部31が設けられており、昇
降機構によって炉底30が上昇するときには伸縮部31
が収縮し、炉底30が下降するときには伸縮部31が伸
張するようにしてチャンバ20内の密閉状態を維持して
いる。そして、炉底30が昇降すると、それに伴って炉
底30に設けられている反射板35、回転駆動部39、
石英サポート38、円筒遮光リング60、基板サポート
リング40およびそれに保持されている基板Wも昇降す
る。
【0022】次に、図1の熱処理装置のうちの平板遮光
リング50、円筒遮光リング60および基板サポートリ
ング40について図2、図3を用いつつさらに詳細に説
明する。図2は、図1の右側部分を拡大した図であり、
基板サポートリング40、円筒遮光リング60および平
板遮光リング50を示す図である。また、図3は、図1
の熱処理装置の要部を示す鳥瞰図である。基板サポート
リング40および円筒遮光リング60はともに石英サポ
ート38によって支持されている。基板サポートリング
40は、円環形状の板状部材であり、その内周側にて基
板Wの端縁部に接触することによって基板Wをチャンバ
20内の所定位置に保持する。円筒遮光リング60は、
基板サポートリング40の外周部分の下方であって放射
温度計37の周囲を覆うように設けられた円筒状の部材
である。図2に示すように、基板サポートリング40と
円筒遮光リング60とは直接には接触していない(石英
サポート38を介して間接的には繋がっている)。そし
て、基板サポートリング40の下側と円筒遮光リング6
0の上端部との間にはラビリンス機構が形成されてい
る。
【0023】ラビリンス機構とは、非接触型のシール機
構であり、2つの部材の凸凹を組み合わせてそれらの間
を小さな隙間通路とした機構である。本実施形態におい
ては、基板サポートリング40の外周部分の下側に凸部
41と凹部42を形成するとともに、円筒遮光リング6
0の上端部に凸部61と凹部62を形成し、これらを組
み合わせる(凸部41と凹部62とを対向させるととも
に、凸部61と凹部42を対向させる)ことによって隙
間通路49を形成してラビリンス機構としている。
【0024】基板サポートリング40および円筒遮光リ
ング60は石英サポート38によって固定して支持され
ているものであるため、回転駆動部39が石英サポート
38を回転させることによって、円筒遮光リング60、
基板サポートリング40および基板サポートリング40
に保持されている基板Wも回転することとなる。
【0025】平板遮光リング50は、円環形状の板状部
材であり、石英ピン等のスペーサ51を介して直接チャ
ンバ20に固設されている。平板遮光リング50は、チ
ャンバ20内であって基板サポートリング40よりも上
方に設けられ、基板サポートリング40とチャンバ20
の炉壁21との間を覆うように設けられている。なお、
平板遮光リング50はチャンバ20に固設されているも
のであるため、炉底30が昇降しても上下動することな
なく、また回転駆動部39によって回転することもな
い。
【0026】本実施形態において、平板遮光リング50
はその円周方向に沿って4箇所にて分割されている。図
4は、平板遮光リング50の分割の様子を示す図であ
る。図4(a)は分割された平板遮光リング50の平面
図であり、図4(b)は分割部分51の正面図である。
同図に示すように、平板遮光リング50は4箇所の分割
部分51によって分割されており、各分割部分51には
隙間52が形成されている。このような隙間52を設け
ているのは、平板遮光リング50が光照射によって熱膨
張をしたときに、その膨張量を吸収するためである。
【0027】基板サポートリング40、円筒遮光リング
60および平板遮光リング50はいずれもセラミックに
て構成されており、例えば炭化ケイ素(SiC)や窒化
アルミニウム(AlN)等によって作製すればよい。こ
れらの材料は光源10からの光を透過しないため、基板
サポートリング40、円筒遮光リング60および平板遮
光リング50はいずれも光源10からの光を遮光するこ
とができる。
【0028】本実施形態の熱処理装置には、上述したも
の以外にも例えばガス供給機構や排気機構等の通常の機
構が付設されているのは勿論である。なお、基板サポー
トリング40、円筒遮光リング60および平板遮光リン
グ50のそれぞれの役割についてはさらに後述する。
【0029】また、本実施形態においては、基板サポー
トリング40が基板保持手段に、平板遮光リング50が
第1遮光部材に、円筒遮光リング60が第2遮光部材に
それぞれ相当する。
【0030】次に、上記構成を有する熱処理装置におけ
る処理内容について説明する。まず、炉底30が下降し
て基板サポートリング40を炉口25と同じ高さ位置に
位置させるとともに、炉口25が開放される。次に、開
放された炉口25から未処理の基板Wが搬入され、基板
サポートリング40に載置される。その後、炉口25が
閉鎖されるとともに、炉底30が上昇する。炉底30が
上昇することによって、基板サポートリング40が平板
遮光リング50に近接するとともに、基板サポートリン
グ40に保持された基板Wが光源10に近づく。
【0031】その後、チャンバ20の内部が所定のガス
雰囲気に置換されるとともに、光源10からの光照射が
開始される。光源10から出射された光は石英窓21を
透過して基板Wに照射され、基板Wを急速に加熱する。
加熱処理時においては、回転駆動部39によって基板W
を回転させることにより基板Wの面内温度均一性を確保
するとともに、放射温度計37によって基板Wの温度を
計測し、その計測結果に基づいて光源10への供給電力
を制御することにより基板Wを所定の温度に維持する。
所定時間の加熱処理が終了すると、光源10からの光照
射を停止して基板Wを冷却する。そして、炉底30が下
降するとともに炉口25が開放され、処理済みの基板W
が炉口25から搬出されて一連の熱処理が終了する。
【0032】以上の熱処理において、基板Wへの適切な
加熱処理を行うためには、基板Wからの放射光強度を正
確に検出して高い精度にて基板Wの温度を計測すること
が重要なのは既述した通りである。基板Wからの放射光
強度を正確に検出するためには、光源10から出射され
た光が直接または間接に放射温度計37に入射するのを
防止して、放射温度計37が基板Wからの放射光のみを
受光するようにすることが必要である。このために、光
源10と放射温度計37とを基板Wを挟んで反対側に配
置し、光源10からの光が放射温度計37に直接入射し
ないようにしている。
【0033】しかしながら、従来においては、平板遮光
リング50および円筒遮光リング60が設けられていな
かったため、光源10からの光がチャンバ20の炉壁2
1で反射して、基板Wの下側に回り込んで放射温度計3
7に入射することがあった。
【0034】そこで、本実施形態では、まず平板遮光リ
ング50を設けることによって基板サポートリング40
とチャンバ20の炉壁21との間を遮光するようにして
いる。また、基板サポートリング40は基板Wの外周部
分の外側を遮光する役割を果たしている。よって、光源
10から基板Wよりも下方位置に直接に到達しようとす
る光は基板サポートリング40および平板遮光リング5
0によって全て遮光されるとともに、炉壁21にて反射
された光も相当の比率にて遮光されることとなる。
【0035】ところが、炉壁21等によって乱反射され
た光の一部は基板サポートリング40と平板遮光リング
50との間の隙間(図2および図3参照)から反射を繰
り返しながら入射し、平板遮光リング50の下側に入
る。また、平板遮光リング50の下側においても、炉壁
21等によって乱反射が生じる。なお、本明細書では、
このように乱反射によって生じた光を「迷光」と称して
いる。
【0036】本実施形態の装置では、円筒遮光リング6
0を設けることによって、基板サポートリング40と平
板遮光リング50との隙間より入射した迷光を遮光して
いる。さらに、本実施形態の熱処理装置においては、基
板サポートリング40の下側と円筒遮光リング60の上
端部との間にラビリンス機構を形成することにより、基
板サポートリング40と円筒遮光リング60との間から
基板Wの下側に入射しようとする迷光をほぼ完全に遮光
することができる。これらによって、放射温度計37が
基板Wからの放射光のみを受光することとなり、基板W
からの放射光強度を正確に検出して高い精度にて基板温
度を計測することができる。
【0037】なお、基板サポートリング40と円筒遮光
リング60とを接触させた場合には、迷光を完全に遮光
することができるものの、基板サポートリング40は光
源10からの光を直接受けて相当の高温にまで昇温する
のに対し、円筒遮光リング60は直接に光を受けること
がないためほとんど温度変化が生じない。このため光照
射時における、基板サポートリング40の熱膨張と円筒
遮光リング60の熱膨張とが異なるものとなり、熱ショ
ックにより基板サポートリング40または円筒遮光リン
グ60が割れる場合がある。このような割れを防ぐため
に、基板サポートリング40と円筒遮光リング60とは
非接触としているのであり、それらの間にラビリンス機
構を形成することによって迷光の進入を防止している。
【0038】図6は、光源10に一定の電圧を印加して
基板Wへの光照射を行ったときの放射温度計37の出力
を示す図である。同図の横軸は光源10からの光照射の
時間を示しており、縦軸は放射温度計37の出力温度を
示している。なお、点線L5(その延長上に描く実線を
含む)は基板Wの実際の温度である。また、点線L6は
放射温度計37の検出下限温度である。つまり、実際の
基板Wの温度が点線L6の温度未満であったとしても、
放射温度計37は点線L6の温度を示す。
【0039】図6の実線L1は、基板サポートリング4
0のみを設けた場合、すなわち図1から図3に示した熱
処理装置において平板遮光リング50および円筒遮光リ
ング60が存在しない場合における放射温度計37の出
力温度である。光源10からの光照射が開始された直後
から放射温度計37の出力温度が急激に上昇しており、
特に基板Wが所定の目標温度に至るまでの昇温過程にお
いて実際の基板Wの温度と放射温度計37の出力温度と
の乖離が大きい。これは、平板遮光リング50が存在し
ないために光源10からの直接光が基板サポートリング
40とチャンバ20の炉壁21との間より容易に入射
し、基板Wの高さ位置よりも下側において炉壁21等に
よる乱反射によって多量の迷光が生じるとともに、さら
に円筒遮光リング60が存在しないために、その多量の
迷光が容易に基板Wの下側に回り込んで放射温度計37
に入射することに起因したものである。
【0040】図6の実線L2は、基板サポートリング4
0および平板遮光リング50を設けた場合、すなわち図
1から図3に示した熱処理装置において円筒遮光リング
60が存在しない場合における放射温度計37の出力温
度である。上記の実線L1に比較すると実際の基板Wの
温度との乖離は大幅に小さくなっているものの、依然と
してある程度の乖離が認められる。これは、平板遮光リ
ング50を設けることによって基板サポートリング40
と炉壁21との間を遮光し、基板Wの高さ位置よりも下
側には光源10からの直接光が到達しないようにしたこ
とによるものである。その結果、基板Wの高さ位置より
も下側において発生する迷光の光量は大幅に減少し、放
射温度計37に入射する迷光の光量も減少し、温度測定
の精度が向上したのである。すなわち、実線L1に比較
して実線L2の精度が向上しているのは、平板遮光リン
グ50を設けたことによる効果である。
【0041】但し、基板サポートリング40と平板遮光
リング50との隙間から入射する迷光が存在する。そし
て、円筒遮光リング60を設けていないために、そのよ
うな迷光が容易に基板Wの下側に回り込んで放射温度計
37に入射することとなり、その結果実線L2と実際の
基板Wの温度との間にある程度の乖離が生じたのであ
る。
【0042】図6の実線L3は、基板サポートリング4
0、平板遮光リング50および円筒遮光リング60を全
て設けているものの、基板サポートリング40と円筒遮
光リング60との間にラビリンス機構を形成していない
場合における放射温度計37の出力温度である。上記の
実線L1、L2と比較すると実際の基板Wの温度との乖
離は相当小さくなっているものの、若干の乖離は依然と
して残存している。これは、上述した平板遮光リング5
0による効果に加えて、基板サポートリング40と平板
遮光リング50との隙間から入射した迷光が円筒遮光リ
ング60によって遮光されることによるものである。そ
の結果、基板Wの下側にまで到達する迷光の光量は著し
く減少し、放射温度計37に入射する迷光の光量も大幅
に減少し、温度測定の精度がさらに向上したのである。
すなわち、実線L2に比較して実線L3の精度が向上し
ているのは、円筒遮光リング60を設けたことによる効
果である。
【0043】但し、基板サポートリング40と円筒遮光
リング60とは非接触であって、それらの間にラビリン
ス機構を形成していないため、基板サポートリング40
と円筒遮光リング60との隙間から若干の迷光が基板W
の下側に進入することとなる。このような迷光が放射温
度計37に入射することによって、実線L3と実際の基
板Wの温度との間に若干の乖離が生じたのである。
【0044】図6の実線L6は、基板サポートリング4
0、平板遮光リング50および円筒遮光リング60を全
て設け、さらに基板サポートリング40の下側と円筒遮
光リング60の上端部との間にラビリンス機構を形成し
た場合、すなわち図1から図3に示した熱処理装置にお
ける放射温度計37の出力温度である。上記の実線L
1、L2、L3と比較すると明らかなように、実際の基
板Wの温度が放射温度計37の検出下限温度未満である
ときを除いて、放射温度計37は実際の基板Wの温度を
正確に出力している。これは基板サポートリング40の
下側と円筒遮光リング60の上端部との間にラビリンス
機構を設けることによって、非接触状態とせざるを得な
い基板サポートリング40と円筒遮光リング60との隙
間から進入しようとする迷光をも完全に遮光することに
よるものである。その結果、基板Wの下側にまで到達す
る迷光は皆無となり、放射温度計37が基板Wからの放
射光のみを受光することとなり、基板Wの温度を正確に
測定することができるのである。
【0045】このように、本実施形態の熱処理装置で
は、基板サポートリング40、平板遮光リング50およ
び円筒遮光リング60を全て設け、さらに基板サポート
リング40の下側と円筒遮光リング60の上端部との間
にラビリンス機構を形成することによって、光源10か
ら出射された光が直接または間接に放射温度計37に入
射するのを防止して放射温度計37が基板Wからの放射
光のみを受光するようにしている。その結果、基板Wか
らの放射光強度を正確に検出して高い精度にて基板温度
を計測することができるのである。
【0046】ところで、基板Wの加熱処理を行う際に、
平板遮光リング50は光源10から出射された光を直接
受けることとなるため、相当な高い温度にまで昇温する
こととなる。しかも、チャンバ20の炉壁21が水冷さ
れていることおよび平板遮光リング50が回転しないこ
とに起因して平板遮光リング50の温度分布が悪化する
ことがある。このような平板遮光リング50の温度分布
の悪化は、不均一な熱膨張による熱応力に起因した平板
遮光リング50の割れに繋がるため、本実施形態におい
ては、平板遮光リング50をその円周方向に沿って4箇
所にて分割している(図4参照)。図4に示すように平
板遮光リング50を分割すれば、平板遮光リング50の
温度分布が悪化して不均一な熱膨張が生じたとしても隙
間52を有する分割部分51において熱応力が緩和さ
れ、平板遮光リング50の割れを防止することができ
る。その結果、平板遮光リング50の耐久性を向上させ
ることができるのである。なお、平板遮光リング50の
分割箇所は4箇所に限定されるものではなく、複数の箇
所にて分割するようにすれば平板遮光リング50の耐久
性を向上させることができる。
【0047】平板遮光リング50を円周方向に沿って分
割すれば、その分割片が熱処理時に膨張して半径が増大
する。図5は、平板遮光リング50の分割片50aの内
径増大を説明する図である。光源10からの光照射が行
われておらず、平板遮光リング50の分割片50aの温
度が室温のとき(図5中実線にて示す)には、その内周
側半径(内径の1/2)がR1である。光源10からの
光照射が行われて平板遮光リング50が加熱されると、
その分割片50aの温度が上昇して膨張し(図5中一点
鎖線にて示す)、内周側半径がR2となる。なお、R2
>R1である。
【0048】本実施形態においては、光源10からの光
照射が行われて平板遮光リング50が加熱されるときの
分割された平板遮光リング50(分割片50a)の内径
を基板サポートリング40の外径以下としている。これ
は、平板遮光リング50を構成する材料の熱膨張係数か
ら予め内径増大率を計算し、加熱処理時における分割片
50aの内径が基板サポートリング40の外径以下とな
るように平板遮光リング50を設計することにより実現
される。なお、平板遮光リング50の素材が炭化ケイ素
(SiC)である場合の熱膨張係数は4.6×10-6
-1であり、窒化アルミニウム(AlN)である場合の熱
膨張係数は4.4×10-6-1である。
【0049】このようにすれば、加熱処理時に平板遮光
リング50が昇温して、分割片50aの内径が増大した
としても、平板遮光リング50が基板サポートリング4
0と炉壁21との間を覆うことができ、その間隔を遮光
することができる。従って、加熱処理時においても、基
板サポートリング40と炉壁21との間から光源10の
光が入射して放射温度計37による放射光計測に影響を
与えるのを防止することができる。
【0050】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、この発明は上記の例に限定されるものではない。
例えば、本発明に係る熱処理装置の構成を図7に示すよ
うな形態としても良い。図7において、上記実施形態に
おいて説明したのと同じ部材については同じ符号を付し
ている。
【0051】図7に示す熱処理装置が上記実施形態と相
違するのは、平板遮光リング50と基板サポートリング
40との間にラビリンス機構を形成している点および円
筒遮光リング60を設けていない点である。上記実施形
態においては、基板サポートリング40と平板遮光リン
グ50との隙間から入射した迷光を円筒遮光リング60
によって遮光し、迷光が放射温度計37に入射しないよ
うにしていた。これに対して図7に示す装置において
は、平板遮光リング50と基板サポートリング40との
間にラビリンス機構を形成し、その間から迷光が入射す
るのを防止している。基板サポートリング40と平板遮
光リング50との隙間から迷光が入射することがないた
め、円筒遮光リング60を設けずとも迷光が基板Wの下
側に回り込んで放射温度計37に入射することがなくな
り、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0052】また、上記実施形態におけるラビリンス機
構を例えば図8に示すような形態にしても良い。図8で
は、円筒遮光リング60の上端部に凸部61、63と凹
部62とを形成し、その凹部62に基板サポートリング
40の凸部41を接触させることなくはめ込むことによ
って隙間通路49を形成してラビリンス機構としてい
る。このようにしても、基板サポートリング40と円筒
遮光リング60との隙間から進入しようとする迷光を遮
光することができ、上記実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。すなわち、ラビリンス機構としては、上記
実施形態や図8に示した形態以外にも、2つの部材の凸
凹を組み合わせてそれらの間を小さな隙間通路とした機
構であれば良いのである。
【0053】また、上記実施形態においては、熱処理装
置をランプアニール装置としていたが、本発明に係る熱
処理装置はランプアニール装置に限定されるものではな
く、光照射によって基板を加熱し、その基板からの放射
光強度を計測して基板温度の測定を行う装置であればよ
い。
【0054】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の発明
によれば、基板の外周部分の外側を遮光する基板保持手
段と、その基板保持手段とチャンバの炉壁との間を遮光
する第1遮光部材と、を備えているため、基板の高さ位
置よりも下側には光源からの直接光が到達しなくなり、
放射温度計に入射する基板からの放射光以外の光の光量
が減少し、基板からの放射光強度を正確に検出して高い
精度にて基板温度を計測することができる。また、基板
保持手段と第1遮光部材との隙間より入射する迷光を遮
光する第2遮光部材を備えているため、放射温度計に入
射する基板からの放射光以外の光の光量がさらに減少
し、基板からの放射光強度をより正確に検出して高い精
度にて基板温度を計測することができる。
【0055】また、請求項2の発明によれば、基板保持
手段と第2遮光部材との間にラビリンス機構を設けてい
るため、放射温度計に入射する基板からの放射光以外の
光はほとんどなく、基板からの放射光強度をより正確に
検出して高い精度にて基板温度を計測することができ
る。
【0056】また、請求項3の発明によれば、平板遮光
リングをその円周方向に沿って複数の箇所にて分割して
いるため、熱処理時の熱膨張による熱応力が緩和され、
平板遮光リングの耐久性を向上させることができる。
【0057】また、請求項4の発明によれば、光源より
光を照射して基板を熱処理する際に、分割された平板遮
光リングの内径を基板サポートリングの外径以下として
いるため、熱処理時においても平板遮光リングが確実に
基板保持手段とチャンバの炉壁との間を遮光することと
なり、請求項1の発明の効果を確実に得ることができ
る。
【0058】また、請求項5の発明によれば、基板保持
手段と第1遮光部材との間にラビリンス機構を設けてい
るため、放射温度計に入射する基板からの放射光以外の
光はほとんどなくなり、基板からの放射光強度を正確に
検出して高い精度にて基板温度を計測することができ
る。
【0059】また、請求項6の発明によれば、基板の外
周部分の外側を遮光する基板保持手段と、基板保持手段
とチャンバの炉壁との間から放射温度計に至る光を遮光
する遮光手段と、を備えているため、放射温度計に入射
する基板からの放射光以外の光はほとんどなくなり、基
板からの放射光強度を正確に検出して高い精度にて基板
温度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る熱処理装置の全体構成を示す図で
ある。
【図2】図1の熱処理装置における基板サポートリン
グ、円筒遮光リングおよび平板遮光リングを示す図であ
る。
【図3】図1の熱処理装置の要部を示す鳥瞰図である。
【図4】平板遮光リングの分割の様子を示す図である。
【図5】平板遮光リングの分割片の内径増大を説明する
図である。
【図6】基板への光照射時における放射温度計の出力を
示す図である。
【図7】本発明に係る熱処理装置の他の構成を示す図で
ある。
【図8】ラビリンス機構の他の形態を示す図である。
【符号の説明】
10 光源 20 チャンバ 21 炉壁 37 放射温度計 40 基板サポートリング 50 平板遮光リング 60 円筒遮光リング W 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 徹 京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神 北町1番地の1 大日本スクリーン製造株 式会社内 (72)発明者 佐々木 清裕 京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神 北町1番地の1 大日本スクリーン製造株 式会社内 (72)発明者 小林 俊幸 京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神 北町1番地の1 大日本スクリーン製造株 式会社内 Fターム(参考) 5F045 DP28 EB02 EB03 EK12 EM02 EM10 GB05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバ内に収容した基板に光を照射し
    て熱処理を行う熱処理装置であって、 前記チャンバよりも上方に設けられ、基板の上方から光
    を照射する光源と、 前記チャンバ内であって基板よりも下方に設けられ、基
    板からの放射光の強度を計測することによって当該基板
    の温度を計測する放射温度計と、 基板を前記チャンバ内の所定位置に保持するとともに、
    基板の外周部分の外側を遮光する基板保持手段と、 前記チャンバ内であって前記基板保持手段よりも上方に
    設けられ、前記基板保持手段と前記チャンバの炉壁との
    間を遮光する第1遮光部材と、 前記基板保持手段の下方であって前記放射温度計の周囲
    を覆うように設けられ、前記基板保持手段と前記第1遮
    光部材との隙間より入射する迷光を遮光する第2遮光部
    材と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の熱処理装置において、 前記基板保持手段と前記第2遮光部材との間にラビリン
    ス機構を設けることを特徴とする熱処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の熱処理
    装置において、 前記基板保持手段は、円環状の基板サポートリングであ
    り、 前記第1遮光部材は、円環状の平板遮光リングであっ
    て、 前記平板遮光リングをその円周方向に沿って複数の箇所
    にて分割していることを特徴とする熱処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の熱処理装置において、 前記光源より光を照射して基板を熱処理する際に、前記
    分割された平板遮光リングの内径を前記基板サポートリ
    ングの外径以下とすることを特徴とする熱処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の熱処理装置において、 前記基板保持手段と前記第1遮光部材との間にラビリン
    ス機構を設けることを特徴とする熱処理装置。
  6. 【請求項6】 チャンバ内に収容した基板に光を照射し
    て熱処理を行う熱処理装置であって、 前記チャンバよりも上方に設けられ、基板の上方から光
    を照射する光源と、 前記チャンバ内であって基板よりも下方に設けられ、基
    板からの放射光の強度を計測することによって当該基板
    の温度を計測する放射温度計と、 基板を前記チャンバ内の所定位置に保持するとともに、
    基板の外周部分の外側を遮光する基板保持手段と、 前記基板保持手段と前記チャンバの炉壁との間から前記
    放射温度計に至る光を遮光する遮光手段と、を備えるこ
    とを特徴とする熱処理装置。
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