JP2002541428A - 基板を熱処理するための反応室に一体化された加熱および冷却装置 - Google Patents

基板を熱処理するための反応室に一体化された加熱および冷却装置

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JP2002541428A
JP2002541428A JP2000611309A JP2000611309A JP2002541428A JP 2002541428 A JP2002541428 A JP 2002541428A JP 2000611309 A JP2000611309 A JP 2000611309A JP 2000611309 A JP2000611309 A JP 2000611309A JP 2002541428 A JP2002541428 A JP 2002541428A
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substrate
cooling
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resistor
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ピエール、デュクレ
エルベ、ギイヨン
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Joint Industrial Processors for Electronics
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Abstract

(57)【要約】 プレート（１２）の切欠き部（１８）内で一体化された電気加熱抵抗体（１６）を備え、内側カバー（２２）がその間に置かれて良好な熱伝導性を呈する基板用（１４）の加熱および冷却装置が開示される。冷却ボックス（２６）がプレートの反対側に配置され、抵抗体に電力が供給されるときに加熱段階の間にプレートの低部表面のギャップ（３２）によって間隔をおかれる第１の位置と、プレートの冷却中に低部表面に接触する第２の近接位置との間を変位することができる。冷却ボックスには、プレートの低部表面に均質に熱接触するのを確実にする良好な熱伝導性を呈する圧縮可能な材料から作られた表面シート（３０）が設けられる。プレートの切欠き部は、冷却ボックスが第２の近接位置にあるときに、熱伝達手段として使用される中間横部材（２０）によって互いから分離される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、基板の熱処理用の反応室に配置された加熱および冷却装置に関し、
装置は、 −基板を第１の温度に加熱するための第１の手段であって、基板は反応室の反
応室内部の耐火性金属プレートの頂面に位置決めされている第１の手段と、 −前記第１の温度より低い第２の温度に基板を冷却するための第２の手段であ
って、第２の手段は、基板を支持する前記頂面とは反対側のプレートに面して位
置する冷却ボックスによって形成されており、抵抗体に電力が供給されるときに
加熱段階の間にギャップによってプレートの底面から分離された第１の位置と、
プレートの冷却が発生するときに底部に接触する第２の接触位置と、の間を動く
ことができる第２の手段と、 を備えている。
【０００２】 （先行技術） 炉反応室で熱処理過程を実行するときに、処理する対象の基板の温度を均一に
することは、きわめて重要である。
【０００３】 数度の温度の偏りが、熱処理中に処理されるかまたは堆積される材料の品質ま
たは特性に影響を与える可能性があることが観察されている。公知の炉に使用さ
れる加熱および冷却装置は、加熱および冷却操作中に達成されるべき基板のレベ
ルに温度を完璧に均質に保つことができない。
【０００４】 欧州特許第０４５２７７９号明細書には、加熱および冷却手段が機械的に分離
されない処理システムが記載されている。冷却システムは、加熱システムから離
れて動くことはできない。組立体は、基板をサーモスタットで温度調整するよう
に配置され、基板を交互に加熱し冷却するかまたは冷却し加熱することはない。
【０００５】 特開平５−２６３２４３号公報には、基板を支持する頂面とは反対側のプレー
トに面して位置する冷却ボックスが記載されている。プレートの加熱は、抵抗体
によるジュール効果によっては実行されず、基板より上に電磁放射ランプはない
。
【０００６】 特開平７−４５５２３号公報には、機械的に分離されない冷却および加熱シス
テムを備えた処理装置が記載されている。基板の背面の加熱は、赤外線ランプに
よって行われ、基板より上に電磁放射ランプはない。基板の冷却または加熱は、
加熱または冷却された部分を通るときに必要な温度にされる気体によって達成さ
れる。
【０００７】 （発明の目的） 本発明の第１の目的は、基板のレベルで温度の最適な均質性を得ることを可能
にする改良された加熱および冷却装置および方法を達成することである。
【０００８】 本発明の第２の目的は、基板を取り扱うことなく基板を急速に加熱し冷却する
ことができる加熱および冷却装置を装備した熱処理炉にも関する。
【０００９】 本発明による加熱および冷却装置は、 −第１の手段がプレートの切欠き部内で一体化された電気加熱抵抗体を備え、
内側ライニングは、その間に置かれて良好な熱伝導性を呈し、 −冷却ボックスには、プレートの底面に均質に熱接触するために良好な熱伝導
性を備えた圧縮可能な材料から作られた表面シートが設けられ、 −プレートの切欠き部は、冷却ボックスが第２の接触位置にあるときに、熱伝
達手段として作用する中間横部材によって互いから分離される ことを特徴とする。
【００１０】 好適な実施形態によると、冷却ボックスは良好な熱伝導性を有する金属体から
形成され、熱伝導流体の流れのために一連のダクトが装備される。抵抗体は、抵
抗体を伝導内側ライニングから電気的に絶縁するように設計された鉱物セメント
の塊によって切欠き部内部に埋入され、単一ブロック組立体が途切れない熱接触
表面を形成する。鉱物セメントは、高融点を備えたアルミナ系である。抵抗体は
、絶縁シースによってシールドされることができ、この場合、内側ライニングの
注型金属に直接埋入される。
【００１１】 冷却ボックスの反対側の基板に面して配置される追加加熱手段が、プレートに
添加され、放射によって第２の加熱を提供することができる。加熱手段は、電気
抵抗体または電磁放射ランプによって形成されることが可能である。ＲＴＰ（急
速熱処理）型の方法を実行するためには、これらのランプはハロゲン赤外線放射
ランプである。加熱が行われるときに温度が最小化される方法では、これらのラ
ンプは紫外線型であり、たとえば、水銀型またはエキシマ型である。
【００１２】 特に一定の厚さを有し低熱伝導率を有する一定の型の基板には、基板の２つの
対向する面を作る２つの対称的なプレートを使用することが可能である。
【００１３】 熱処理反応室に配置された基板の第１の加熱および冷却方法によると、基板は
、まず第１の温度に急速に加熱され、設定時間の間この温度で保たれる。次いで
、基板を支持するプレートに冷却ボックスを接触させることによって、急速に冷
却される。基板の加熱は、抵抗体または赤外線ランプによって実行される。基板
は同時にＵＶ紫外線放射を受け、真空または圧力下の気体が基板に接触され、そ
こで蒸気相に分解され、基板の表面に固体を堆積するか、または、固体基板に直
接反応して、その組成物を改質する。
【００１４】 熱処理反応室に配置された基板の第２の加熱および冷却方法によると、下記の
連続ステップが実行される。すなわち、 −まず基板を冷却ボックスによって第２の温度に冷却するステップと、 −真空または圧力下の気体を基板に接触させて、液体状態に凝縮させるステッ
プと、 −基板が均一な液体のフィルムに覆われるとすぐに、反応室内の圧力を増大す
るステップと、 −冷却ボックスを離して動かすステップと、 −基板を第１の温度に急速に加熱し、設定時間の間この温度を維持するステッ
プと、 である。
【００１５】 他の利点および特徴は、非制限的な例としてのみ与えられた本発明の実施形態
の下記の記載および添付の図面に表されたものからよりいっそう明らかになる。
【００１６】 （好適な実施形態の説明） 図１及び図２を参照すると、全体として参照符号１０が付された加熱および冷
却装置が、平らな頂面１３を有する耐火性ステンレス鋼で作られたプレート１２
を備え、その上に、特に半導体材料でなる基板１４が位置決めされる。プレート
１２の内部に、中間横部材２０によって相互に分離された一連の切欠き部１８内
に電気抵抗体１６によって形成された加熱手段が収容されている。ステンレス鋼
部分の円筒形の穴に熱電対が設置され、それによって加熱段階における温度調整
を可能にしている。
【００１７】 良好な熱電導性を有する金属ライニング２２が、切欠き部１８の内側表面を覆
い、抵抗体１６からプレート１２への熱伝達を最適化している。この金属ライニ
ング２２は、例えば、プレート１２の中空部分にアルミニウム塊を注型操作した
後、その凝固後に、アルミニウムを機械加工することによって電気抵抗体１６を
収容するための切欠き部１８が得られる。アルミニウムは、当然ながら、他のい
ずれの適切な合金に替えてもよい。
【００１８】 抵抗体１６は、次いで、抵抗体１６を金属ライニング２２から電気的に絶縁す
るするように選定された高熱伝導率の鉱物セメント２４によって切欠き部１８の
内部に埋入される。セメント２４は、たとえば、アルミナＡｌ２Ｏ３、マグネシ
アＭｇＯ、または、特に６００℃を超える高融点の他のいずれの鉱物材を含む。
【００１９】 そのような配置によって、抵抗体１６に電力が供給されるときに、急速な温度
上昇を達成することができる。
【００２０】 単位表面当たりの高出力密度を達成するために、鉱物セメント２４によって絶
縁されたシースされていない抵抗体１６のみが使用される。より低い出力密度用
には、絶縁シースによってシールドされ、セメントに頼ることなくアルミニウム
注型金属内へ直接埋入された抵抗体を使用することも可能である。
【００２１】 高温（７００℃を超える）用に、または、抵抗体で得られるよりも早い温度上
昇（１秒当たり１０乃至３００℃）用に、基板より上に配置される赤外線放射ラ
ンプを加熱手段として使用可能にすることが好ましい。
【００２２】 熱的に脆弱な基板用には、加熱操作が行われるときに、基板は、基板より上に
置かれるＵＶランプ（一般的なものまたはエキシマ）によって照射されることが
可能である。ＵＶ放射によって、基板によって受容されるエネルギーを増大する
ことができるが、一方、基板の温度はほとんど上がらない。単純な加熱の方法と
比較すると、これによって、より低い温度で同一の結果を得ることができる。
【００２３】 可動冷却ボックス２６が、頂面１３とは反対側にプレート１２に面して配置さ
れる。ボックス２６は、良好な熱伝導性を備えた金属、たとえばアルミニウムま
たは銅から作られ、熱伝導流体を流すために一連のダクト２８を収容する。
【００２４】 加熱段階の後または前に基板１４を急速に冷却するために、冷却ボックス２６
は、プレート１２の底部で金属横部材２０に接触されなければならない。
【００２５】 冷却ボックス２６は、次いで、横部材２０を経由した伝導によってプレート１
２を冷却し熱を取り出すように設計されたヒートシンクとして作用する。
【００２６】 良好な熱伝導性を備えた圧縮可能な材料から作られた薄いシート３０が、冷却
ボックス２６に重ね合わせられ、加熱プレート１２の底面との均質な熱接触が得
られる。
【００２７】 プレート１２と冷却ボックス２６との間の熱交換は、一方では部材２０、セメ
ント２４の塊およびライニング２２と、他方ではシート３０およびボックス２６
の本体と、の間の途切れない熱接触のため最適である。
【００２８】 加熱段階が図１に例示され、抵抗体１６がジュール効果によってプレート１２
を熱上昇させる。プレート１２の頂面１３上にある基板１４が、このようにして
必要な熱処理によって予め設定された時間の間、加熱される。冷却ボックス２６
は、加熱段階の間中、ギャップ３２によってプレート１２から分離されたままで
ある。最大温度は約７００℃であり、熱上昇速度は、１分当たり２００℃である
。
【００２９】 図２において、基板１４の急速冷却は、抵抗体１６の電力供給のスイッチが切
られて冷却ボックス２６がプレート１２の底面に係合した後、発生する。ダクト
を流れる熱伝導流体は、水であっても他のいずれの液体であってもよい。冷却速
度は、１分当たり約１００℃である。
【００３０】 装置１０は、全体として、基板１４を加熱し、次いで、これを取り扱うことな
く、急速に冷却することができる。基板１４のレベルで温度が均質であることは
、加熱中および冷却中の両方で、処理されたり堆積されたりした材料の品質およ
び特性の重要なパラメータを構成する。
【００３１】 図３において、加熱および冷却装置１０は、処理炉３６の反応室３４内に含ま
れる。冷却ボックス２６のダクト内の液体が、ポンプ４０に、且つおそらくは熱
交換器４２に、接続された管３８で炉３６の内部に流れる。代替実施形態による
と、熱伝導流体は、熱交換器なしで開回路内を流れることができる。
【００３２】 プレート１２は、反応室３４の底部部分を画定する固定基部４４に水平に延在
する。基部４４は、装置１０の各側方で、真空を形成するための手段に接続され
た出口流通口４６と、気体が反応室３４が入るように設計された入口流通口４８
とを備える。
【００３３】 反応室３４の壁５０は、基板１４に面するように配置された検査窓５２が頂部
に形成され、補助隔室５６を画定するように、反射壁５４によって上が覆われて
いる。放射によって基板１４の第２の加熱を行なうように、追加の加熱手段５８
が隔室５６内に収容される。
【００３４】 加熱手段５８は、電気抵抗体または電磁放射ランプによって形成することが可
能である。検査窓は、各ランプのまわりに配置された外壁管に替えられてもよい
。外壁管または検査窓の目的は、ランプと、基板１４が置かれる反応室３４との
間の直接接触を防ぐことである。外壁管を使用することによって、反射壁５４の
頂部に形成された窓によって、２つの外壁管の間の基板を目標点として加熱が行
われるとき、光高温計を用いての基板の温度調節が可能になる。
【００３５】 第１の加熱および冷却方法によると、基板１４は、まず第１の温度に急速に加
熱され、予め設定された時間の間この温度で保たれ、次いで、基板１４を支持す
るプレートに接触するようにされた冷却ボックス２６によって急速に冷却される
。基板１４の加熱は、抵抗体または赤外線ランプによって実行され、基板１４は
同時にＵＶ紫外線放射を受ける。真空または圧力下の気体が、基板１４に接触さ
れ、そこで蒸気相に分解され、基板の表面に固体を堆積するか、または、固体基
板と直接反応して、その組成物を改質する。
【００３６】 第２の加熱および冷却方法によると、下記の連続ステップが実行される。すな
わち、 −まず基板１４を冷却ボックス２６によって第２の温度に冷却するステップと
、 −真空または圧力下の気体を基板１４に接触させて、液体状態に凝縮させるス
テップと、 −基板１４が均一な液体のフィルムに覆われるとすぐに、反応室内の圧力を増
大するステップと、 −冷却ボックス２６を離して動かすステップと、 −基板１４を第１の温度に急速に加熱し、設定時間の間この温度を維持するス
テップと、 である。
【００３７】 図４を参照すると、基板１４は、図１のものと同一の構造物を有する２つの加
熱および冷却装置１０と１０ａとの間に置かれる。そのような配置は、厚い基板
かまたは低熱伝導率を有する基板、及び急速な冷却および加熱を必要する基板に
は特に適切である。
【００３８】 この二重対称プレートシステムは、熱処理炉の反応室に一体化されることも可
能である。
【００３９】 処理されるべき基板１４がいずれのサポートであってもよいことは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による加熱および冷却プレートの概略断面図であり、冷却ボックスは、
基板の加熱段階に対応する第１の分離位置に表される。
【図２】 図１と同一の図であり、冷却ボックスは、基板の冷却段階に対応する第２の接
触位置に表される。
【図３】 図１による加熱および冷却装置が装備された炉の反応室を示す。
【図４】 図面の装置の代替実施形態である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年４月１７日（２００１．４．１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】 基板を熱処理するための反応室に一体化された加熱および冷
却装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、基板の熱処理用の反応室に配置された加熱および冷却装置に係り、 −基板を第１の温度に加熱するための第１の手段であって、基板は反応室の反
応室内部のプレートの頂面に位置決めされており、第１の手段はプレートの切欠
き部に一体化された電気加熱抵抗体を備えている第１の手段と、 −前記第１の温度より低い第２の温度に基板を冷却するための第２の手段であ
って、第２の手段は、基板を支持する前記頂面とは反対側のプレートに面して位
置する冷却ボックスによって形成されており、抵抗体に電力が供給されるときに
加熱段階の間にギャップによってプレートの底面から分離された第１の位置と、
プレートの冷却が発生するときに底部に接触する第２の接触位置と、の間を動く
ことができ、冷却ボックスは良好な熱伝導性を有する金属体によって形成され、
熱伝導流体の流れのために一連のダクトが装備される第２の手段と、 を備えた装置に関する。
【０００２】 （先行技術） 炉反応室で熱処理過程を実行するときに、処理する対象の基板の温度を均一に
することは、きわめて重要である。
【０００３】 数度の温度の偏りが、熱処理中に処理されるかまたは堆積される材料の品質ま
たは特性に影響を与える可能性があることが観察されている。公知の炉に使用さ
れる加熱および冷却装置は、加熱および冷却操作中に達成されるべき基板のレベ
ルに温度を完璧に均質に保つことができない。
【０００４】 欧州特許第０４５２７７９号明細書には、加熱および冷却手段が機械的に分離
されない処理システムが記載されている。冷却システムは、加熱システムから離
れて動くことはできない。組立体は、基板をサーモスタットで温度調整するよう
に配置され、基板を交互に加熱し冷却するかまたは冷却し加熱することはない。
【０００５】 特開平５−２６３２４３号公報には、基板を支持する頂面とは反対側のプレー
トに面して位置する冷却ボックスが記載されている。プレートの加熱は、抵抗体
手段によっては実行されるが、基板より上に電磁放射ランプはない。
【０００６】 特開平７−４５５２３号公報には、機械的に分離されない冷却および加熱シス
テムを備えた処理装置が記載されている。基板の背面の加熱は、赤外線ランプに
よって行われ、基板より上に電磁放射ランプはない。基板の冷却または加熱は、
加熱または冷却された部分を通るときに必要な温度にされる気体によって達成さ
れる。
【０００７】 米国特許第５，７７５，４１６号明細書は、単一ブロック加熱および冷却組立
体が装備された反応室に関する。
【０００８】 米国特許第５，８８１，２０８号明細書は、基板の温度を制御することができ
るＲＴＰ装置に関する。これは、基板の近くに配置された抵抗体を備えたヒータ
と、ヒートシンクとして配置された冷却ユニットとを備えている。
【０００９】 （発明の目的） 本発明の第１の目的は、基板のレベルで温度の最適な均質性を得ることを可能
にする改良された加熱および冷却装置および方法を達成することである。
【００１０】 本発明の第２の目的は、基板を取り扱うことなく基板を急速に加熱し冷却する
ことができる加熱および冷却装置を装備した熱処理炉にも関する。
【００１１】 本発明による加熱および冷却装置は、 −プレートは耐火性金属から作られ、 −良好な熱伝導性を呈する内側ライニングは、プレートの切欠き部内部に配置
され、 −冷却ボックスには、プレートの底面に均質に熱接触するために良好な熱伝導
性を備えた圧縮可能な材料から作られた表面シートが設けられ、 −プレートの切欠き部は、冷却ボックスが第２の接触位置にあるときに、熱伝
達手段として作用する中間横部材によって互いから分離される ことを特徴とする。
【００１２】 好適な実施形態によると、抵抗体は、抵抗体を伝導内側ライニングから電気的
に絶縁するように設計された鉱物セメントの塊によって切欠き部内部に埋入され
、単一ブロック組立体が途切れない熱接触表面を形成する。鉱物セメントは、高
融点を備えたアルミナ系である。抵抗体は、絶縁シースによってシールドされる
ことができ、この場合、内側ライニングの注型金属に直接埋入される。
【００１３】 冷却ボックスの反対側の基板に面して配置される追加加熱手段が、プレートに
添加され、放射によって第２の加熱を提供することができる。加熱手段は、電気
抵抗体または電磁放射ランプによって形成されることが可能である。ＲＴＰ（急
速熱処理）型の方法を実行するためには、これらのランプはハロゲン赤外線放射
ランプである。加熱が行われるときに温度が最小化される方法では、これらのラ
ンプは紫外線型であり、たとえば、水銀型またはエキシマ型である。
【００１４】 特に一定の厚さを有し低熱伝導率を有する一定の型の基板には、基板の２つの
対向する面を作る２つの対称的なプレートを使用することが可能である。
【００１５】 熱処理反応室内に配置された基板の加熱および冷却方法によると、基板は第１
の温度に加熱され、前記第１の温度より低い第２の温度に冷却され、下記の連続
ステップ、すなわち、 −まず基板を冷却ボックスによって第２の温度に冷却するステップと、 −真空または圧力下の気体を基板に接触させて、液体状態に凝縮させるステッ
プと、 −基板が均一な液体のフィルムに覆われるとすぐに、反応室内の圧力を増大す
るステップと、 −冷却ボックスを離して動かすステップと、 −基板を第１の温度に急速に加熱し、設定時間の間この温度を維持するステッ
プと、 が実行される。
【００１６】 他の利点および特徴は、非制限的な例としてのみ与えられた本発明の実施形態
の下記の記載および添付の図面に表されたものからよりいっそう明らかになる。
【００１７】 （好適な実施形態の説明） 図１及び図２を参照すると、全体として参照符号１０が付された加熱および冷
却装置が、平らな頂面１３を有する耐火性ステンレス鋼で作られたプレート１２
を備え、その上に、特に半導体材料でなる基板１４が位置決めされる。プレート
１２の内部に、中間横部材２０によって相互に分離された一連の切欠き部１８内
に電気抵抗体１６によって形成された加熱手段が収容されている。ステンレス鋼
部分の円筒形の穴に熱電対が設置され、それによって加熱段階における温度調整
を可能にしている。
【００１８】 良好な熱電導性を有する金属ライニング２２が、切欠き部１８の内側表面を覆
い、抵抗体１６からプレート１２への熱伝達を最適化している。この金属ライニ
ング２２は、例えば、プレート１２の中空部分にアルミニウム塊を注型操作した
後、その凝固後に、アルミニウムを機械加工することによって電気抵抗体１６を
収容するための切欠き部１８が得られる。アルミニウムは、当然ながら、他のい
ずれの適切な合金に替えてもよい。
【００１９】 抵抗体１６は、次いで、抵抗体１６を金属ライニング２２から電気的に絶縁す
るするように選定された高熱伝導率の鉱物セメント２４によって切欠き部１８の
内部に埋入される。セメント２４は、たとえば、アルミナＡｌ２Ｏ３、マグネシ
アＭｇＯ、または、特に６００℃を超える高融点の他のいずれの鉱物材を含む。
【００２０】 そのような配置によって、抵抗体１６に電力が供給されるときに、急速な温度
上昇を達成することができる。
【００２１】 単位表面当たりの高出力密度を達成するために、鉱物セメント２４によって絶
縁されたシースされていない抵抗体１６のみが使用される。より低い出力密度用
には、絶縁シースによってシールドされ、セメントに頼ることなくアルミニウム
注型金属内へ直接埋入された抵抗体を使用することも可能である。
【００２２】 高温（７００℃を超える）用に、または、抵抗体で得られるよりも早い温度上
昇（１秒当たり１０乃至３００℃）用に、基板より上に配置される赤外線放射ラ
ンプを加熱手段として使用可能にすることが好ましい。
【００２３】 熱的に脆弱な基板用には、加熱操作が行われるときに、基板は、基板より上に
置かれるＵＶランプ（一般的なものまたはエキシマ）によって照射されることが
可能である。ＵＶ放射によって、基板によって受容されるエネルギーを増大する
ことができるが、一方、基板の温度はほとんど上がらない。単純な加熱の方法と
比較すると、これによって、より低い温度で同一の結果を得ることができる。
【００２４】 可動冷却ボックス２６が、頂面１３とは反対側にプレート１２に面して配置さ
れる。ボックス２６は、良好な熱伝導性を備えた金属、たとえばアルミニウムま
たは銅から作られ、熱伝導流体を流すために一連のダクト２８を収容する。
【００２５】 加熱段階の後または前に基板１４を急速に冷却するために、冷却ボックス２６
は、プレート１２の底部で金属横部材２０に接触されなければならない。
【００２６】 冷却ボックス２６は、次いで、横部材２０を経由した伝導によってプレート１
２を冷却し熱を取り出すように設計されたヒートシンクとして作用する。
【００２７】 良好な熱伝導性を備えた圧縮可能な材料から作られた薄いシート３０が、冷却
ボックス２６に重ね合わせられ、加熱プレート１２の底面との均質な熱接触が得
られる。
【００２８】 プレート１２と冷却ボックス２６との間の熱交換は、一方では部材２０、セメ
ント２４の塊およびライニング２２と、他方ではシート３０およびボックス２６
の本体と、の間の途切れない熱接触のため最適である。
【００２９】 加熱段階が図１に例示され、抵抗体１６がジュール効果によってプレート１２
を熱上昇させる。プレート１２の頂面１３上にある基板１４が、このようにして
必要な熱処理によって予め設定された時間の間、加熱される。冷却ボックス２６
は、加熱段階の間中、ギャップ３２によってプレート１２から分離されたままで
ある。最大温度は約７００℃であり、熱上昇速度は、１分当たり２００℃である
。
【００３０】 図２において、基板１４の急速冷却は、抵抗体１６の電力供給のスイッチが切
られて冷却ボックス２６がプレート１２の底面に係合した後、発生する。ダクト
を流れる熱伝導流体は、水であっても他のいずれの液体であってもよい。冷却速
度は、１分当たり約１００℃である。
【００３１】 装置１０は、全体として、基板１４を加熱し、次いで、これを取り扱うことな
く、急速に冷却することができる。基板１４のレベルで温度が均質であることは
、加熱中および冷却中の両方で、処理されたり堆積されたりした材料の品質およ
び特性の重要なパラメータを構成する。
【００３２】 図３において、加熱および冷却装置１０は、処理炉３６の反応室３４内に含ま
れる。冷却ボックス２６のダクト内の液体が、ポンプ４０に、且つおそらくは熱
交換器４２に、接続された管３８で炉３６の内部に流れる。代替実施形態による
と、熱伝導流体は、熱交換器なしで開回路内を流れることができる。
【００３３】 プレート１２は、反応室３４の底部部分を画定する固定基部４４に水平に延在
する。基部４４は、装置１０の各側方で、真空を形成するための手段に接続され
た出口流通口４６と、気体が反応室３４が入るように設計された入口流通口４８
とを備える。
【００３４】 反応室３４の壁５０は、基板１４に面するように配置された検査窓５２が頂部
に形成され、補助隔室５６を画定するように、反射壁５４によって上が覆われて
いる。放射によって基板１４の第２の加熱を行なうように、追加の加熱手段５８
が隔室５６内に収容される。
【００３５】 加熱手段５８は、電気抵抗体または電磁放射ランプによって形成することが可
能である。検査窓は、各ランプのまわりに配置された外壁管に替えられてもよい
。外壁管または検査窓の目的は、ランプと、基板１４が置かれる反応室３４との
間の直接接触を防ぐことである。外壁管を使用することによって、反射壁５４の
頂部に形成された窓によって、２つの外壁管の間の基板を目標点として加熱が行
われるとき、光高温計を用いての基板の温度調節が可能になる。
【００３６】 加熱および冷却方法によると、下記の連続ステップが実行される。すなわち、 −まず基板１４を冷却ボックス２６によって第２の温度に冷却するステップと
、 −真空または圧力下の気体を基板１４に接触させて、液体状態に凝縮させるス
テップと、 −基板１４が均一な液体のフィルムに覆われるとすぐに、反応室内の圧力を増
大するステップと、 −冷却ボックス２６を離して動かすステップと、 −基板１４を第１の温度に急速に加熱し、設定時間の間この温度を維持するス
テップと、 である。
【００３７】 図４を参照すると、基板１４は、図１のものと同一の構造物を有する２つの加
熱および冷却装置１０と１０ａとの間に置かれる。そのような配置は、厚い基板
かまたは低熱伝導率を有する基板、及び急速な冷却および加熱を必要する基板に
は特に適切である。
【００３８】 この二重対称プレートシステムは、熱処理炉の反応室に一体化されることも可
能である。
【００３９】 処理されるべき基板１４がいずれのサポートであってもよいことは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による加熱および冷却プレートの概略断面図であり、冷却ボックスは、
基板の加熱段階に対応する第１の分離位置に表される。
【図２】 図１と同一の図であり、冷却ボックスは、基板の冷却段階に対応する第２の接
触位置に表される。
【図３】 図１による加熱および冷却装置が装備された炉の反応室を示す。
【図４】 図面の装置の代替実施形態である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルベ、ギイヨン フランス国クロール、シデ、112、リュ、 デ、スルス、452 Ｆターム(参考） 3K092 PP09 PP20 QA05 RF03 RF09 RF27 SS12 SS17 VV15 VV22 4K063 AA05 BA04 BA12 CA03 CA06 EA04 FA02 FA13 FA18

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板（１４）の熱処理用の反応室に配置され、 前記基板（１４）を第１の温度に加熱するための第１の手段であって、前記基
    板（１４）は前記反応室の反応室（３４）内部の耐火性金属プレート（１２）の
    頂面（１３）に位置決めされている第１の手段と、 前記第１の温度より低い第２の温度に前記基板（１４）を冷却するための第２
    の手段であって、前記第２の手段は、前記基板（１４）を支持する前記頂面（１
    ３）とは反対側の前記プレート（１２）に面して位置する冷却ボックス（２６）
    によって形成されており、抵抗体（１６）に電力が供給されるときに加熱段階の
    間にギャップ（３２）によって前記プレート（１２）の底面から分離された第１
    の位置と、前記プレート（１２）の冷却が発生するときに前記底部に接触する第
    ２の接触位置との間を動くことができる第２の手段と、を備えている加熱および
    冷却装置において、 −前記第１の手段は前記プレート（１２）の切欠き部（１８）内で一体化され
    た電気加熱抵抗体（１６）を備え、内側ライニング（２２）は、その間に置かれ
    て良好な熱伝導性を呈し、 −前記冷却ボックス（２６）には、前記プレート（１２）の前記底面に均質に
    熱接触するために良好な熱伝導性を備えた圧縮可能な材料から作られた表面シー
    ト（３０）が設けられ、 −前記プレート（１２）の前記切欠き部（１８）は、前記冷却ボックス（２６
    ）が前記第２の接触位置にあるときに、熱伝達手段として作用する中間横部材（
    ２０）によって互いから分離される、 ことを特徴とする加熱および冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記冷却ボックス（２６）は、良好な熱伝導性を有する金属体によって形成さ
    れ、熱伝導流体の流れのために一連のダクト（２８）が装備されることを特徴と
    する請求項１記載の加熱および冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記抵抗体（１６）は、前記抵抗体（１６）を前記伝導内側ライニング（２２
    ）から電気的に絶縁するように設計された鉱物セメント（２４）の塊によって前
    記切欠き部（１８）内部に埋入され、単一ブロック組立体が途切れない熱接触表
    面を形成することを特徴とする請求項１記載の加熱および冷却装置。
  4. 【請求項４】 前記鉱物セメント（２４）は、高融点を有するアルミナ系であることを特徴と
    する請求項３記載の加熱および冷却装置。
  5. 【請求項５】 前記抵抗体（１６）は、絶縁シースによってシールドされ、前記内側ライニン
    グ（２２）の注型金属に直接埋入されることを特徴とする請求項１記載の加熱お
    よび冷却装置。
  6. 【請求項６】 放射によって第２の加熱を提供するために、前記冷却ボックス（２６）の反対
    側の前記基板（１４）に面して配置される追加加熱手段（５８）を備えているこ
    とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱および冷却装置。
  7. 【請求項７】 前記加熱手段（５８）は、電気抵抗体または電磁放射ランプによって形成され
    ることが可能であることを特徴とする請求項６記載の加熱および冷却装置。
  8. 【請求項８】 前記基板（１４）は、前記基板（１４）を通る中間平面に対して前記反応室（
    ３４）に対称的に配置された２つのプレート（１２）の間に置かれることを特徴
    とする請求項１記載の加熱および冷却装置。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の加熱および冷却装置を備えていること
    を特徴とする、基板が位置決めされる反応室を有する熱処理炉。
  10. 【請求項１０】 熱処理反応室に配置された基板（１４）を加熱し且つ冷却する方法であって、
    前記基板は、まず第１の温度に急速に加熱され、設定時間の間この温度で保たれ
    、次いで、前記基板（１４）を支持するプレートに冷却ボックス（２６）を接触
    させることによって急速に冷却される方法において、 −前記基板（１４）の加熱は、抵抗体または赤外線ランプによって実行され、 −前記基板（１４）は同時にＵＶ紫外線放射を受け、 −真空または圧力下の気体が前記基板（１４）に接触され、そこで蒸気相に分
    解され、基板の表面に固体を堆積するか、または、固体基板に直接反応して、そ
    の組成物を改質するようにする ことを特徴とする加熱および冷却方法。
  11. 【請求項１１】 熱処理反応室に配置された基板（１４）を加熱し且つ冷却する方法であって、 −まず前記基板（１４）を冷却ボックス（２６）によって第２の温度に冷却す
    るステップと、 −真空または圧力下の気体を前記基板（１４）に接触させて、液体状態に凝縮
    させるステップと、 −前記基板（１４）が均一な液体のフィルムに覆われるとすぐに、前記反応室
    内の圧力を増大するステップと、 −前記冷却ボックス（２６）を離して動かすステップと、 −前記基板（１４）を第１の温度に急速に加熱し、設定時間の間この温度を維
    持するステップと、 の連続ステップによって特徴づけられる加熱および冷却方法。
  12. 【請求項１２】 前記急速加熱は、抵抗体または赤外線ランプによって実行されることを特徴と
    する請求項１１記載の加熱および冷却方法。
  13. 【請求項１３】 ＵＶ紫外線放射が前記基板（１４）に同時に加えられることを特徴とする請求
    項１２記載の加熱および冷却方法。
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