JP2002289547A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源を交換する際の作業性を向上することが
でき、かつ、光源の受電端子と電力供給線の送電端子と
の接続ミスを有効に防止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。 【解決手段】 熱処理装置は、基板Ｗを支持する基板支
持部２０と、受電端子から得た電力に基づいて基板Ｗに
照射するための光線を射出する多数の光源３１と、光源
保持部３２と、多数の光源３１に各々対応して配設され
光源３１における各受電端子に各々接続する送電端子３
３を有する多数の電力供給線３９と、多数の電力供給線
３９における各送電端子３３のうちの複数個の送電端子
３３を、これと接続すべき複数個の受電端子の配置と対
応する配置で一括して保持する送電端子保持部材３２と
を備える。

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、半導体ウエハや
液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用
マスク基板等の基板に対して熱処理を施す熱処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】このような熱処理装置は、例えば、ＲＴ
Ｐ(Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ)と呼
称される急速加熱処理プロセスで使用されるものであ
り、その熱源としては、ハロゲンランプ等の光源が使用
される。

【０００３】そして、このような熱処理装置により熱処
理を行う際には、基板の上方に配置された多数の光源を
点灯すると共に、窒素ガスや酸素ガス等を処理室内に供
給して処理室９０内をガス雰囲気に保ちつつ、秒オーダ
ーで基板Ｗを所望の温度まで加熱し、数十秒程度の時間
基板をその温度に保持した後、光源を消灯して基板を急
速に冷却する。このような装置は、半導体基板における
薄い酸化膜等の絶縁膜形成など従来の電気炉における長
時間高温熱処理では実現が困難であった工程で広く利用
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような熱処理装置
に使用されるハロゲンランプ等の光源は、その累積点灯
時間が数百時間となった時点で交換する必要がある。

【０００５】このとき、このような熱処理装置に使用さ
れる光源は、その受電端子を電力供給線の端部に設けら
れたコネクタ等の送電端子と接続させることにより電力
の供給を受けている。このため、熱処理装置に使用され
る多数の光源を交換するためには、一旦、光源の受電端
子と電力供給線の送電端子との接続関係を解除し、光源
を光源保持部から取り外すとともに新しい光源を光源保
持部に取り付け、しかる後、新しい光源の受電端子と電
力供給線の送電端子とを接続するという作業を、各光源
毎に行う必要がある。

【０００６】一方、このような熱処理装置においては、
数十個〜百数十個程度の光源が使用されている。そし
て、これらの多数の光源はその位置毎に出射すべき光線
の光量が異なることから、そこに供給される電力も各光
源毎に異なることになる。従って、多数の光源を交換す
る際には、電力供給線の送電端子を、対応する光源の受
電端子と正確に接続することが要求される。

【０００７】従って、熱処理装置における多数の光源を
交換する作業は、極めて煩雑で、かつ、正確さが要求さ
れることから、多大な労力を要しているのが実状であ
る。

【０００８】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、光源を交換する際の作業性を向上する
ことができ、かつ、光源の受電端子と電力供給線の送電
端子との接続ミスを有効に防止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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、多数の光源から出射された光線により基板を加熱す
る熱処理装置であって、基板を支持する基板支持部と、
受電端子を有し、前記受電端子から得た電力に基づいて
前記基板支持部に支持された基板に照射するための光線
を射出する多数の光源と、前記多数の光源を保持する光
源保持部と、前記多数の光源に各々対応して配設され、
前記多数の光源における各受電端子に各々接続する送電
端子を有する多数の電力供給線と、前記多数の電力供給
線における各送電端子のうちの複数個の送電端子を、こ
れと接続すべき複数個の受電端子の配置と対応する配置
で一括して保持する送電端子保持部材と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記基板支持部は、基板をその主面が
水平となる方向に支持し、前記光源保持部は、前記多数
の光源を、その発光部が下方を向きその受電端子が上方
を向く状態で、前記基板支持部に支持された基板の上方
において保持するとともに、前記送電端子保持部材は、
前記複数個の送電端子を、前記複数個の受電端子に対し
てその上方から一括して接続可能に保持する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記基板支持部に支持された基板の温
度を測定するセンサと、前記センサの出力に基づいて前
記多数の光源から出射される光線の光量を制御する制御
部とをさらに備えている。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３いずれかに記載の発明において、前記送電端子保
持部材は各送電端子を微動可能に保持する。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の熱処理装置において、前記光源保持部と前記送電端子
保持部材には、各々、前記光源保持部と前記送電端子保
持部材との配置関係を特定するための表示部材が付設さ
れている。

【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記送電端子保持部材は、前記光源保
持部に対して適切な位置に配置された場合のみ、前記複
数個の送電端子を前記複数個の受電端子に対して接続し
うる形状を有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る熱処理装
置の縦断面図であり、図２はその平面概要図である。

【００１６】この熱処理装置は、基板Ｗを熱処理するた
めの処理室１０と、基板Ｗをその主面が水平となる方向
に支持するための基板支持部２０と、基板Ｗに光線を照
射するための光照射部３０とを備える。

【００１７】処理室１０は、有底円筒状の炉体１１と、
この炉体１１の上方の開口部を覆う透光性の石英ガラス
板１２とを備える。炉体１１の側面には炉口１３が形成
されており、この炉口１３にはシャッタ１４が取り付け
られている。基板Ｗの加熱処理の際には、図示しない外
部搬送装置により、この炉口１３を介して基板Ｗの搬入
および搬出が行われる。

【００１８】また、炉体１２には熱処理に使用される処
理ガス(例えば窒素ガスや酸素ガス)を供給するガス導入
口１５および、処理後のガスを排出する排気口１６が設
けられている。基板Ｗの熱処理の際には、処理室１０内
には予めガス導入口１５から処理ガスが供給され、処理
後は排気口１６から処理ガスを含む内部雰囲気が排気さ
れる。

【００１９】この処理室１０の下方には、３個の放射温
度計１７、１８、１９が配設されている。これらの放射
温度計１７、１８、１９は、基板Ｗからの熱放射の多重
反射を考慮した放射強度（放射エネルギー）を計測し、
この計測値に基づいて基板Ｗの温度を求めるために使用
される。そして、計測値に基づいて求められた基板Ｗの
温度に基づき、後述する多数の光源３１の光量が制御さ
れる。

【００２０】基板支持部２０は、基板Ｗをその下方より
支持する支持台２１と、炉体１１の底部を挟んで所定の
磁界を形成することにより互いに磁気的に連結された磁
気カップリング２２、２３を備える。この基板支持部２
０においては、図示しないモータ等の回転駆動機構で磁
気カップリング２３を回転させることにより、この磁気
カップリング２３と磁気的に連結された磁気カップリン
グ２２が支持台２１とともに回転し、これにより基板Ｗ
が水平面内で回転する構成となっている。

【００２１】光照射部３０は、多数（９５個）の光源３
１を保持するための光源保持部３２と、各光源３１の受
電端子３５と接続する複数個の送電端子３３をその先端
に備える電力供給線３９と、送電端子３３を保持するた
めの送電端子保持部材３４とを備える。

【００２２】多数の光源３１は、いわゆるハニカム配置
である。ここでは基板支持部２０に支持された基板Ｗの
中央と対向する位置に配置された光源３１をその周囲の
６方向から次の光源３１で囲み、さらに次の光源３１を
その周囲の６方向から別の光源３１で囲むということを
繰り返すことにより、基板Ｗの外径より大きな略円形の
光源群を構成する。言い換えれば、基板Ｗの中央と対向
する位置にその中心を持つ第１正６角形の中央および、
その頂点に光源３１を配し、さらに、第１正６角形と同
じ中心を持ち、かつ第１正６角形を取り囲む第ｎ正６角
形の頂点に光源３１を配している。

【００２３】またさらに、第１正６角形と同じ中心を持
ち、第ｎ正６角形を取り囲む第（ｎ＋１）正６角形の頂
点に光源３１を配する。そして、ｎに2以上の整数を順
次代入していき各第（ｎ＋１）正６角形の頂点に光源３
１を配していくことで光源群を構成する。なお、光源３
１の直径によっては前記光源群の第１正６角形の中央に
配した光源３１を省略してもよい。

【００２４】この光照射部３０における多数の光源３１
から出射された光線は、石英ガラス板１２を介して、基
板支持部２０に支持された基板Ｗに照射され、この光線
の作用により基板Ｗが加熱される。そして、各光源３１
から出射される光線の光量は、上述した放射温度計１
７、１８、１９による放射強度の計測値に基づいて制御
される。なお、この光照射部３０の構成については、後
程詳細に説明する。

【００２５】図３は、この発明に係る熱処理装置の主要
な電気的構成を示すブロック図である。

【００２６】この熱処理装置は、装置の制御に必要な動
作プログラムが格納されたＲＯＭ７１と、制御時にデー
タ等が一時的にストアされるＲＡＭ７２と、論理演算を
実行するＣＰＵ７３とからなる制御部７０を備える。こ
の制御部７０は、上述した放射温度計１７、１８、１９
と、インターフェース７４を介して接続されている。ま
た、この制御部７０は、多数の光源３１を駆動する光源
駆動部７５と、インターフェース７４を介して接続され
ている。さらに、この制御部７０は、上述した回転駆動
機構やシャッタ１４を駆動するためのその他の駆動部７
６と、インターフェース７４を介して接続されている。

【００２７】このような構成を有する熱処理装置により
基板Ｗの熱処理を行う際には、図示しない搬送機構を利
用して処理すべき基板Ｗを炉口１３を通じて処理室１０
内に搬入し、基板支持部２０における支持台２１上に載
置する。そして、処理室１０内に処理ガスを充満させた
状態で、基板Ｗを水平面内で回転させながら、光源３１
から光を照射する。この状態において所定の時間が経過
し、基板Ｗに対する熱処理が完了すれば、光源３１を消
灯し、基板Ｗを処理室１０内で適当な温度まで冷却した
後、炉口１３から外部に搬出する。

【００２８】次に、この発明の特徴部分たる光照射部３
０の構成について説明する。

【００２９】図４はこの光照射部３０で使用される光源
３１の正面図であり、図５は光源３１の受電端子３５と
電力供給線３９の先端に配設された送電端子３３とを接
続した状態を示す説明図である。

【００３０】この熱処理装置で使用される光源３１は赤
外線ハロゲンランプであり、その内部にハロゲンガスが
封入された透光性の管体内４１にフィラメント４２を配
置した構成を有する発光部３８と、受電のための一対の
電極３６を備えた受電端子３５とから構成される。

【００３１】一方、電力供給線３９の先端に配設された
送電端子３３は、送電のための一対の電極３７を備え
る。受電端子３５と送電端子３３とを接続した場合に
は、受電端子３５の電極３６と送電端子３３の電極３７
とが各々当接し、電力供給線３９から光源３１への電力
の供給が可能となる。

【００３２】図６は、複数個の送電端子３３を一括して
保持するための送電端子保持部材３４の概要図であり、
図６（ａ）は送電端子保持部材３４の側面を、また、図
６（ｂ）は送電端子保持部材３４の底面を示している。

【００３３】なお、図２に示すように、送電端子保持部
材３４としては、３個の送電端子３３を保持するもの、
５個の送電端子３３を保持するもの、６個の送電端子３
３を保持するもの、７個の送電端子３３を保持するも
の、８個の送電端子３３を保持するもの、９個の送電端
子３３を保持するものおよび１０個の送電端子３３を保
持するものの７種類（１２個）が存在するが、図６にお
いてはこれらのうち、１０個の送電端子３３を保持する
ものを示している。なお、図２においては、これら７種
類の送電端子保持部材に全て符号３４を付与している。

【００３４】この送電端子保持部材３４は、一対の側板
５１と、これらの側板５１間に配設された支持軸５２お
よび支持片５３とを備える。また、支持軸５２は、図７
にその斜視図を示すように、支持部５４と、この支持部
５４の両端部に付設された軸部５５とから構成される。
支持軸５２は、一対の側板５１間に、回転自在に支持さ
れている。

【００３５】そして、図５に拡大して示すように、上述
した送電端子３３が送電端子保持部材３４に保持された
状態においては、支持軸５２の支持部５４は、送電端子
３３の両側に形成された一対の凸部５６の間に配置され
る。このため、各送電端子３３は、その凸部５６が支持
軸５２の支持部５４に支持されることにより、図５にお
いて矢印で示すように、送電端子保持部材３４に対して
微動可能に保持されることになる。このため、光源保持
部３２に保持された光源３１の受電端子３５の配置に誤
差が生じていた場合においても、受電端子３５と送電端
子３３とを接続させることが可能となる。

【００３６】なお、この送電端子保持部材３４に保持さ
れる１０個の送電端子３３のうち、図６において右端に
位置する送電端子３３の右端部と、左端に位置する送電
端子３３の左端部とは、支持片５３により保持される。

【００３７】図６に示すように、各送電端子保持部材３
４の側面には、その送電端子保持部材３４を特定するた
めの表示部材５７が付設されている。一方、図２に示す
ように、処理室１０における炉体１１の表面には、上記
表示部材５７と対応する表示部材５８が付設されてい
る。送電端子保持部材３４を光源保持部３２の上方に装
着する際には、送電端子保持部材３４に付設された表示
部材５７と炉体１１の上方に付設された表示部材５８と
を整合させることにより、各送電端子保持部材３４を適
切な位置に配置することが可能となる。

【００３８】次に、以上のような構成を有する光照射部
３０において、光源３１を一括して交換する交換動作に
ついて説明する。

【００３９】通常の状態においては、図１に示すよう
に、光源３１の受電端子３５と電力供給線３９の送電端
子３３とが接続されている。光源３１を交換する際に
は、１２個の送電端子保持部材３４を上方に引き抜く。
これにより、受電端子３５と送電端子３３との接続関係
が解除される。

【００４０】この状態において、各光源３１を交換す
る。すなわち、使用後の光源３１を光源保持部３２より
取り外すとともに、新しい光源３１を光源保持部３２に
取り付ける。なお、各光源３１は、図示しないネジを使
用して光源保持部３２に固定されている。

【００４１】次に、各送電端子保持部材３４を、順次、
各光源３１の上方から装着する。これにより、上側を向
けて配置された複数個の光源３１の受電端子３５と下側
を向けて配置された電力供給線３９の送電端子３３と
が、一括して接続される。

【００４２】このとき、送電端子保持部材３４に付設さ
れた表示部材５７と炉体１１の上方に付設された表示部
材５８とが整合するように各送電端子保持部材３４を装
着することにより、各送電端子保持部材３４を適切な位
置に配置することが可能となる。そして、各送電端子保
持部材３４が正確な位置に配置されていれば、そこに保
持された各送電端子３３は、各送電端子３３と接続され
るべき受電端子３５と正確に接続されることになる。

【００４３】なお、上述した実施形態においては、９５
個の光源３１の受電端子３５と接続すべき９５個の送電
端子３３を、図２に示すように、列状を成す１２の領域
に分割し、この領域に対応して配置された１２個の送電
端子保持部材３４に各々分割して保持している。しかし
ながら、多数の送電端子３３をその他の形態で分割保持
するようにしてもよい。

【００４４】図８は、そのような実施形態を適用した送
電端子保持部材６４示す説明図である。

【００４５】この実施形態においては、各送電端子３３
の配置領域を９個の領域に分割し、これら９個の領域に
含まれる送電端子３３を９個の送電端子保持部材６４に
保持せしめる構成としている。そして、これらの送電端
子保持部材６４は、光源保持部３２に対して適切な位置
に配置された場合のみ、各送電端子３３を受電端子３５
に対して接続しうる形状となっている。このため、各送
電端子保持部材６４に保持された各送電端子３３は、各
送電端子３３と接続されるべき受電端子３５と正確に接
続されることになる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３に記載の発明によ
れば、光源を交換する際の作業性を向上することができ
る。また、光源の受電端子と電力供給線の送電端子との
接続ミスを有効に防止することが可能となる。

【００４７】請求項４に記載の発明によれば、光源保持
部に保持された光源の受電端子の位置に誤差を生じてい
た場合においても、受電端子と送電端子とを接続させる
ことが可能となる。

【００４８】請求項５および請求項６に記載の発明によ
れば、各送電端子保持部材を適切な位置に配置すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る熱処理装置の縦断面図である。

【図２】この発明に係る熱処理装置の平面概要図であ
る。

【図３】この発明に係る熱処理装置の主要な電気的構成
を示すブロック図である。

【図４】光源３１の正面図である。

【図５】光源３１の受電端子３５と電力供給線３９の先
端に配設された送電端子３３とを接続した状態を示す説
明図である。

【図６】送電端子保持部材３４の概要図であ

【図７】支持軸５２の斜視図である。

【図８】第２実施形態に係る送電端子保持部材６４示す
説明図である。

【符号の説明】

１０ 処理室 １１ 炉体 １２ 石英ガラス板 １３ 炉口 １４ シャッタ １５ ガス導入口 １６ ガス排出口 １７ 放射温度計 １８ 放射温度計 １９ 放射温度計 ２０ 基板支持部 ２１ 支持台 ２２ 磁気カップリング ２３ 磁気カップリング ３０ 光照射部 ３１ 光源 ３２ 光源保持部 ３３ 送電端子 ３４ 送電端子保持部材 ３５ 受電端子 ３６ 電極 ３７ 電極 ３８ 発光部 ３９ 電力供給線 ５１ 側板 ５２ 支持軸 ５３ 支持片 ５４ 支持部 ５５ 軸部 ６４ 送電端子保持部材 ７０ 制御部 ７５ 光源駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 高橋 光和 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） 3K058 AA41 AA82 BA19 CA12 CA70 5F045 BB10 DP04 DP28 EK12 EK22 EM10 GB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の光源から出射された光線により基
   板を加熱する熱処理装置であって、 基板を支持する基板支持部と、 受電端子を有し、前記受電端子から得た電力に基づいて
   前記基板支持部に支持された基板に照射するための光線
   を射出する多数の光源と、 前記多数の光源を保持する光源保持部と、 前記多数の光源に各々対応して配設され、前記多数の光
   源における各受電端子に各々接続する送電端子を有する
   多数の電力供給線と、 前記多数の電力供給線における各送電端子のうちの複数
   個の送電端子を、これと接続すべき複数個の受電端子の
   配置と対応する配置で一括して保持する送電端子保持部
   材と、 を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱処理装置において、 前記基板支持部は、基板をその主面が水平となる方向に
   支持し、 前記光源保持部は、前記多数の光源を、その発光部が下
   方を向きその受電端子が上方を向く状態で、前記基板支
   持部に支持された基板の上方において保持するととも
   に、 前記送電端子保持部材は、前記複数個の送電端子を、前
   記複数個の受電端子に対してその上方から一括して接続
   可能に保持する熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載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の温度を測定するセン
   サと、前記センサの出力に基づいて前記多数の光源から
   出射される光線の光量を制御する制御部とをさらに備え
   た熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３いずれかに記載の
   熱処理装置において、 前記送電端子保持部材は、各送電端子を微動可能に保持
   する熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の熱処理装置において、 前記光源保持部と前記送電端子保持部材には、各々、前
   記光源保持部と前記送電端子保持部材との配置関係を特
   定するための表示部材が付設されている熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の熱処理装置において、 前記送電端子保持部材は、前記光源保持部に対して適切
   な位置に配置された場合のみ、前記複数個の送電端子を
   前記複数個の受電端子に対して接続しうる形状を有する
   熱処理装置。