JP2004296482A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持部に対して基板保持部が吸着した場合であっても、容易に当該基板保持部を脱着することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】先端部に向かって滑らかに細くなる位置決めピン３１ａおよび複数の回転防止ピン３２ａを、それぞれ対応する位置決め穴３１ｂおよび回転防止穴３２ｂと係合させる。これにより、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３が吸着した場合であっても、熱拡散板７３の外周部３９から略水平方向に力を与えることにより、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３が斜め上方向に移動させることができる。そのため、吸着した場合であっても、加熱プレート７４から熱拡散板７３を容易に脱着することができ、熱拡散板７３を容易に交換することができる。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、単に「基板」と称する）に対して加熱処理等の所定の基板処理を施す基板処理装置に関するもので、特に、基板保持部およびその支持部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体ウェハー上に均一な膜厚を成膜する成膜工程や、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程を有する基板処理装置では、ハロゲンランプを使用した加熱処理が施されている（例えば、特許文献１）。このような基板処理装置では、半導体ウェハーを加熱するのにハロゲンランプからの熱放射を利用して基板を所定の温度に加熱している。
【０００３】
しかし、このハロゲンランプからの熱放射を利用して基板を昇温させてイオン活性工程を実行する場合、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまる、すなわち、熱によりイオンが拡散してしまうという現象が生じることが判明した。このような現象が発生した場合においては、半導体ウェハーの表面にイオンを高濃度で注入しても、注入後のイオンが拡散してしまうことから、イオンを必要以上に注入しなければならないという問題が生じていた。
【０００４】
上述した問題を解決するため、キセノンフラッシュランプ等を使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンが拡散するための十分な時間がないため、半導体ウェハーに打ち込まれたイオンのプロファイルをなまらせることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
なお、キセノンフラッシュランプによる熱処理では、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーに対して短時間に照射される光エネルギーと、加熱プレートから当該半導体ウェハーに与えられる熱エネルギーとを併用することによって所定温度まで昇温させている。これは、キセノンフラッシュランプから照射される光だけでは、基板温度をイオン活性化工程で必要となる温度（１０００℃〜１１００℃程度）まで昇温させることができず、予め加熱プレートによって基板を所定の温度まで上昇させる必要があるからである。
【０００６】
ここで、加熱プレートによる予備加熱について説明する。加熱プレートは、熱エネルギーによって半導体ウェハーを加熱する部材であって、例えば、安価で加工が容易なステンレス等の金属によって形成されている。また、加熱プレートの上面にはサセプタが貼着されている。サセプタは、その表面に半導体ウェハーを保持しつつ、加熱プレートから与えられる熱エネルギーで半導体ウェハーを均一に加熱するためのものである。
【０００７】
このように、サセプタを解して加熱プレートから半導体ウェハーに対して熱エネルギーを与えることにより、半導体ウェハー全体を均一に所定の温度（２００℃ないし６００℃の範囲内の所定の温度）に昇温することができる。そして、予備加熱が終了した半導体ウェハーに対してキセノンフラッシュランプから閃光を照射することにより、半導体ウェハー表面付近を極短時間の所定の温度まで上昇することができ、イオン活性化工程を良好に実行することができる。
【０００８】
キセノンフラッシュランプによる熱処理が完了すると、半導体ウェハーは、加熱プレートおよびサセプタを貫通する複数の貫通孔のそれぞれに挿通された複数の支持ピンによってサセプタから上昇され、搬送ロボットによって装置外に搬出される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１２４１４１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、加熱プレートはステンレスによって形成されており、サセプタはセラミックスによって形成されている。すなわち、加熱プレートは、サセプタと比較して熱膨張率の大きい材料によって形成されている。
【００１１】
さらに、キセノンフラッシュランプによる熱処理が完了した時点において、予備加熱を実行したことにより加熱プレートおよびサセプタは、２００℃ないし６００℃に昇温している。
【００１２】
したがって、キセノンフラッシュランプによる熱処理が完了した後、半導体ウェハーを支持ピンによって所定位置まで上昇させる場合、加熱プレートとサセプタの熱膨張率の違いのため、支持ピンが挿通されている貫通孔のうち加熱プレートに設けられた部分とサセプタに設けられた部分とがズレる。その結果、貫通孔の側壁から力を受けて支持ピンが撓むことがあり、場合によっては支持ピンが折れるという問題が発生する。
【００１３】
また、加熱プレートおよびサセプタの温度は、上述した予備加熱を施すため室温付近から６００℃の範囲で昇温・降温を繰り返すこととなる。そのため、加熱プレートとサセプタとの間に存在する空気が、予備加熱によって膨張し、続いて、加熱処理が終了して室温まで降温すると、加熱プレートに対してサセプタが吸着して脱着できなくなり、メンテナンス等のためサセプタを交換することが困難となるという問題が発生する。
【００１４】
そして、このような問題は、加熱プレートとサセプタを使用した熱処理に限らず、熱膨張率が相違する２つの部材を積み重ねて、当該２つの部材を昇温・降温する場合にも生じる問題である。
【００１５】
そこで、本発明では、支持部に対して基板保持部が吸着した場合であっても、容易に当該基板保持部を脱着することができる基板処理装置を提供することを第１の目的とする。
【００１６】
また、基板保持部と加熱部とで熱膨張率が異なる場合であっても、支持ピンによって良好に基板を昇降することができる基板処理装置を提供することを第２の目的とする。
【００１７】
【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、基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、基板を略水平姿勢にて保持する基板保持部と、前記基板保持部に積み重ねて配置され、前記基板保持部を支持する支持部と、を備え、前記基板保持部と前記支持部の対向面上には、先端に向かって細くなる先細り形状を有する突起部と、前記突起部に係合する穴部と、を有し、前記穴部に前記突起部を係合させることによって前記支持部に前記基板保持部を支持することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記突起部の形状は、略半球状であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、前記支持部は、前記基板保持部を加熱する加熱部であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記突起部は、前記加熱部に設けてあることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部と前記加熱部とは異なる材質によって形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部はセラミックスによって形成され、前記加熱部はステンレスによって形成されていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部と前記支持部は、前記基板保持部と前記支持部とを貫通し、対応する支持ピンが挿通される複数の貫通孔を備えていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の基板処理装置であって、前記貫通孔は、前記基板保持部の略中心部から放射状に伸びる長孔状に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
【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。
【００２６】
＜１．基板処理装置の構成＞
図１および図２は本発明の実施の形態にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。この熱処理装置は、キセノンフラッシュランプからの閃光によって円形の半導体ウェハー等の基板の熱処理を行う装置である。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００２７】
この熱処理装置は、透光板６１、底板６２および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収納して熱処理するためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されており、光源５から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述する熱拡散板７３および加熱プレート７４を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。
【００２８】
また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が解放された状態で、図示しない搬送ロボットによりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ６８により開口部６６が閉鎖される。
【００２９】
チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては２７本）のキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）と、リフレクタ７１とを備える。複数のフラッシュランプ６９は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿うようにして互いに平行に列設されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を被うように配設されている。
【００３０】
このキセノンフラッシュランプ６９は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
【００３１】
光源５と透光板６１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用される。
【００３２】
フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。また、フラッシュランプ６９から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ７１によって反射されてから光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。
【００３３】
図３は、図１の熱拡散板７３をその裏面から見た図である。また、図４は、図１の加熱プレート７４を上面から見た図である。また、図５は、図３の熱拡散板７３と図４の加熱プレート７４とをＶ−Ｖ線から見た断面図である。また、図６は、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３を位置決めして配置した場合の断面図である。
【００３４】
図１に示すように、チャンバー６５内には、加熱プレート７４と熱拡散板７３とが設けられている。加熱プレート７４は、熱エネルギーを熱拡散板７３を介して半導体ウェハーＷに与えることにより、フラッシュランプ６９によって半導体ウェハーＷに対して熱処理を行う前に当該半導体ウェハーＷを予め加熱する予備加熱（アシスト加熱）に使用するステンレスで形成された加熱部材であり、加熱プレート７４の上面と熱拡散板７３の下面とが接するように積み重ねられている。すなわち、加熱プレート７４は熱拡散板７３の支持部として機能している。
【００３５】
熱拡散板７３は、上述のように加熱プレート７４の上面に積み重ねて配置され、半導体ウェハーＷを略水平姿勢に保持する基板保持部（サセプタ）として使用される。また、熱拡散板７３は、加熱プレート７４とは異なる材質でセラミックス（例えば、窒化アルミニウム）や石英等の比較的熱伝導率が小さいものによって形成されており、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に加熱することができる。
【００３６】
すなわち、加熱プレート７４から放出される熱エネルギーは、加熱プレート７４の上面と接する熱拡散板７３の下面を介して熱拡散板７３に与えられる。そして、この与えられたエネルギーが熱拡散板７３内を伝達される際に熱拡散板７３内で拡散されることにより、熱拡散板７３の上面の各部分から半導体ウェハーＷに対して供給されるエネルギーが均一化される。そのため、半導体ウェハーＷを均一に加熱することができる。
【００３７】
図４および図５に示すように、熱拡散板７３の下面と対向する加熱プレート７４の上面の略中心部には、位置決めピン３１ａが設けられている。位置決めピン３１ａは、熱拡散板７３を加熱プレート７４に載置する際に、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３を所定の位置に位置決めする突起部である。すなわち、位置決めピン３１ａを熱拡散板７３の下面の略中心部に設けられた位置決め穴３１ｂ（図３参照）と係合させることにより、加熱プレート７４の略中心部と、熱拡散板７３の略中心部とを一致させることができる。
【００３８】
ここで、本実施の形態において、位置決めピン３１ａは、略球状を有する部材を加熱プレート７４上に埋め込んだものである。したがって、位置決めピン３１ａの形状は略半球状であり、その断面積は加熱プレート７４の上面付近から位置決めピン３１ａの先端部に向かって小さくなる、すなわち、先端部に向かって滑らかに細くなる先細り形状を有する。
【００３９】
加熱プレート７４の上面の外周部３８付近には、図４および図５に示すように、複数の回転防止ピン３２ａが設けられている。この複数の回転防止ピン３２ａは、位置決めピン３１ａを略中心として放射状に複数（本実施の形態の３つ）設けられた突起部である。各回転防止ピン３２ａは、位置決めピン３１ａと加熱プレート７４の外周部３８との間に設けられている。
【００４０】
また、熱拡散板７３の下面の外周部３９には、図３および図５に示すように、位置決め穴３１ｂを略中心として放射状に伸びる複数の長穴状の回転防止穴３２ｂが設けられている。すなわち、複数の回転防止穴３２ｂのそれぞれは、位置決め穴３１ｂと熱拡散板７３の外周方向に伸びる半直線に沿って設けられている。
【００４１】
したがって、位置決めピン３１ａを位置決め穴３１ｂに係合させるとともに、複数の回転防止ピン３２ａのそれぞれを、対応する回転防止穴３２ｂと係合させることにより、熱拡散板７３および加熱プレート７４の略中心部を一致させて支持することができ、加熱プレート７４に対して位置決めピン３１ａを中心として熱拡散板７３が回転することを防止して固定することができる。そのため、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３を確実に固定することができる。
【００４２】
なお、各回転防止ピン３２ａは、位置決めピン３１ａと同様に、略球状を有する部材を加熱プレート７４上に埋め込んだものである。したがって、各回転防止ピン３２ａは、加熱プレート７４の上面付近から先端部に向かって滑らかに細くなる略半球状の先細り形状を有する。
【００４３】
ところで、加熱プレート７４および熱拡散板７３によって半導体ウェハーＷを予備加熱する際、熱拡散板７３と加熱プレート７４との間に存在する空気は、２００℃ないし６００℃まで昇温して膨張するとともに、予備加熱後は、室温まで降温して収縮する。これにより、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３が吸着して脱着できなくなり、メンテナンス等のため熱拡散板７３を交換することが困難となるという問題が発生していた。
【００４４】
しかし、本実施の形態では、先細り形状を有する位置決めピン３１ａおよび複数の回転防止ピン３２ａを対応する位置決め穴３１ｂおよび複数の回転防止穴３２ｂと係合させることによって熱拡散板７３を加熱プレート７４に固定している。これにより、加熱プレート７４と熱拡散板７３とが吸着した場合であっても、熱拡散板７３の外周部３９から略水平方向の力を与えることによってズラすことができ、熱拡散板７３を容易に脱着することができる。
【００４５】
すなわち、熱拡散板７３の外周部３９から略水平方向の力を与えることにより、位置決め穴３１ｂおよび複数の回転防止穴３２ｂの熱拡散板７３下面側の開口部と、対応する位置決めピン３１ａおよび複数の回転防止ピン３２ａの側面とが接触して、熱拡散板７３は当該側面に沿って斜め上方向に移動することとなる。そのため、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３を浮かせることができ、吸着した場合であっても加熱プレート７４から熱拡散板７３を容易に脱着して、熱拡散板７３を容易に交換することができる。
【００４６】
また、熱拡散板７３および加熱プレート７４には、図３、図４および図６に示すように、支持ピン７０が挿通される複数（本実施の形態では３つ）の貫通孔３５が設けれている。
【００４７】
すなわち、加熱プレート７４には、位置決めピン３１ａを略中心として放射状に設けられた複数（本実施の形態では３つ）の孔部である貫通孔３５ｂが設けられており、また、熱拡散板７３には、位置決め穴３１ｂを略中心として放射状に設けられた複数（本実施の形態では３つ）の孔部である貫通孔３５ａが設けられている。これら貫通孔３５ａ、３５ｂは、それぞれ位置決め穴３１ｂ（すなわち、熱拡散板７３の略中心部）から熱拡散板７３の外周方向に放射状に伸びる長孔形状を有している。すなわち、貫通孔３５ａ、３５ｂは、位置決めピン３１ａまたは位置決め穴３１ｂを略中心部として放射状に伸びる長孔状に形成されている。
【００４８】
そして、複数の貫通孔３５ｂと、当該貫通孔３５ｂに対応する貫通孔３５ａとが略直線状に配置されて貫通孔３５を形成するように、加熱プレート７４に対して熱拡散板７３が位置決めされている。
【００４９】
ところで上述のように、位置決め穴３１ｂと位置決めピン３１ａとを係合させることによって、熱拡散板７３と加熱プレート７４との略中心部とを一致させることができる。これにより、熱膨張による貫通孔３５ａと対応する貫通孔３５ｂとの位置ズレ量を計算することが可能となる。
【００５０】
すなわち、位置決め穴３１ｂおよび位置決めピン３１ａによって加熱プレート７４の略中心部と熱拡散板７３の略中心部とが一致するように位置決めすると、熱拡散板７３および加熱プレート７４が加熱されて熱膨張が生じても、熱拡散板７３および加熱プレート７４の略中心部の位置関係は固定されたままとなる。そのため、加熱プレート７４および熱拡散板７３熱膨張は、それぞれの略中心部を中心として放射状に生じていると考えることができる。すなわち、それぞれの略中心部を熱膨張の原点として熱膨張量の計算を行うことが可能となる。
【００５１】
したがって、熱拡散板７３の略中心部から外周方向に放射状に伸びる長孔の貫通孔３５ａと、加熱プレート７４の略中心部から外周方向に放射状に伸びる長孔の貫通孔３５ｂとは、熱膨張率の差異のため熱膨張量は異なるが、熱膨張によって同一方向（外周方向）に向かってに平行に移動することとなる。そして、この熱膨張量の差異を考慮に入れて、貫通孔３５ａおよび貫通孔３５ｂの外周方向の長さを設定することにより、熱膨張が生じても、貫通孔３５ａおよび貫通孔３５ｂの内壁と支持ピン７０とが接触することを容易に回避することができ、その結果、この接触によって支持ピン７０が折れるという問題を防止することができる。
【００５２】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００５３】
すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。
【００５４】
図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、熱拡散板７３および加熱プレート７４が下降した位置である。この状態においては、支持ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板７３の表面より上方に突出する。
【００５５】
一方、図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、熱拡散板７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１の搬入・搬出位置から図２の熱処理位置に上昇する過程において、支持ピン７０に載置された半導体ウェハーＷは熱拡散板７３によって受け取られ、その下面を熱拡散板７３の表面に支持されて上昇し、チャンバー６５内の透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持される。逆に、熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置から搬入・搬出位置に下降する過程においては、熱拡散板７３に支持された半導体ウェハーＷは支持ピン７０に受け渡される。
【００５６】
半導体ウェハーＷを支持する熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときの熱拡散板７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能である。
【００５７】
また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。熱拡散板７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、熱拡散板７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
【００５８】
チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には、開閉弁８０に連通接続された導入路７８が形成されている。この導入路７８は、チャンバー６５内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを導入するためのものである。一方、側板６４における開口部６６には、開閉弁８１に連通接続された排出路７９が形成されている。この排出路７９は、チャンバー６５内の気体を排出するためのものであり、開閉弁８１を介して図示しない排気手段と接続されている。
【００５９】
＜２．熱処理動作＞
次に、本発明にかかる熱処理装置による半導体ウェハーＷの熱処理動作について説明する。この熱処理装置において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。
【００６０】
この熱処理装置においては、熱拡散板７３および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、図示しない搬送ロボットにより開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウェハーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される。しかる後、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。また、開閉弁８０および開閉弁８１を開いてチャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する。
【００６１】
熱拡散板７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にある熱拡散板７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する。
【００６２】
この状態においては、半導体ウェハーＷは熱拡散板７３により継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する。
【００６３】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。
【００６４】
やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００６５】
このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。
【００６６】
このとき、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。
【００６７】
また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【００６８】
フラッシュ加熱工程が終了した後に、熱拡散板７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放される。熱拡散板７３および加熱プレート７４が下降することにより、熱拡散板７３から支持ピン７０に半導体ウェハーＷが受け渡される。
【００６９】
ところで上述のように、熱処理動作では、半導体ウェハーＷをフラッシュランプ６９によって加熱する前に、当該半導体ウェハーＷを予め予備加熱温度Ｔ１まで予備加熱している。これにより、ステンレスによって形成された加熱プレート７４の熱膨張率と、セラミックス等によって形成された熱拡散板７３の熱膨張率との差異に起因して、各貫通孔３５を構成する熱拡散板７３の貫通孔３５ａと加熱プレート７４の貫通孔３５ｂとがズレる場合がある。
【００７０】
図７は、熱拡散板付近の他の構成態様を示す側面図である。また、図８は、図７のＡ部（すなわち、貫通孔１３５付近）を拡大して表示する図である。図７に示すように、加熱プレート１７４の上面には位置決めピン３１ａは設けられておらず、また、熱拡散板１７３の下面には位置決め穴３１ｂは設けられていない。そのため、本実施の形態の熱拡散板７３および加熱プレート７４のように熱膨張の原点がどこであるかを特定することができず、貫通孔１３５ａが対応する貫通孔１３５ｂに対して相対的にどの方向に移動するか特定することができない。その結果、図８に示すように、貫通孔１３５ａの側壁と支持ピン７０の外周部とが接触し、場合によっては支持ピン７０が折れるという問題が生じる。また同様に、貫通孔１３５ｂの側壁、または貫通孔１３５ａおよび貫通孔１３５ｂの側壁と支持ピン７０とが接触して支持ピン７０が折れるという問題が生じる。
【００７１】
一方、本実施の形態の熱拡散板７３および加熱プレート７４では、熱拡散板７３および加熱プレート７４の略中心部を原点として放射状に熱膨張が生ずるものと考えることができる。そのため、加熱プレート７４の設定温度から容易に貫通孔３５ａおよび貫通孔３５ｂの熱膨張量を計算して貫通孔３５ａおよび貫通孔３５ｂの外周方向の長さを設定することができる。
【００７２】
その結果、熱拡散板７３（セラミックスにより形成）と加熱プレート７４（ステンレスにより形成）との熱膨張率の差異が大きい場合であっても、貫通孔３５ａおよび貫通孔３５ｂの側壁と支持ピン７０とが接触することを容易に回避することができ、支持ピン７０の折れの問題も発生しない。また、加工が容易なステンレスを加熱部に使用するが可能となり、基板処理装置全体としての装置コストを低減することができる。
【００７３】
以上のように、複数の支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは、対応する貫通孔３５の側壁と接触することなく良好に受渡し位置まで搬送される。そして、半導体ウェハーＷが図示しない搬送ロボットにより搬出されることによって一連の熱処理動作が完了する。
【００７４】
＜３．基板処理装置の利点＞
以上のように、本実施の形態の基板処理装置では、位置決め穴３１ｂと位置決めピン３１ａとを係合させるとともに、複数の回転防止穴３２ｂと当該回転防止穴３２ｂに対応する回転防止ピン３２ａとを係合させることにより、熱拡散板７３の略中心部と加熱プレート７４の略中心部とを一致させて、熱拡散板７３を加熱プレート７４に固定することができる。そのため、熱拡散板７３および加熱プレート７４の熱膨張は、それぞれの略中心部を原点として放射状に外周部に向かって熱膨張すると考えることができ、熱拡散板７３および加熱プレート７４の熱膨張量は、それぞれの略中心部を基準点（原点）として熱膨張量の計算を行うことが可能となる。そのため、熱膨張を考慮に入れた貫通孔３５ａおよび貫通孔３５ｂの外周方向の長さを容易に設定することができ、支持ピン７０の折れの問題を防止することができる。
【００７５】
また、位置決めピン３１ａおよび複数の回転防止ピン３２ａは先細り形状を有する。これにより、熱拡散板７３と加熱プレート７４との間に存在する空気が熱膨張・熱収縮することによって加熱プレート７４に対して熱拡散板７３が吸着した場合であっても、熱拡散板７３の外周部３９から略水平方向の力を与えることによって容易に熱拡散板７３を加熱プレート７４に対して斜め上方向に移動することをができる。そのため、熱拡散板７３が吸着した場合であっても加熱プレート７４から容易に脱着することができ、熱拡散板７３を容易に交換することができる。
【００７６】
＜４．変形例＞
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。
【００７７】
（１）本実施の形態において、位置決めピン３１ａの形状は、略半球の形状を有しているが、これに限定されるものでなく、加熱プレート７４の上面付近から先端部に向けて滑らかに細くなる先細り形状を有するものであれば、例えば、略円錐台であってもよい。
【００７８】
（２）また、位置決めピン３１ａは、略球状の部材を加熱プレート７４の上面に埋め込むことにより形成されているが、これに限定されるものでなく、例えば、加熱プレート７４の上面を打ち出し加工することによって形成してもよい。
【００７９】
（３）本実施の形態において、位置決め穴３１ｂおよび複数の回転防止穴３２ｂを熱拡散板７３の下面に、また、位置決めピン３１ａおよび複数の回転防止ピン３２ａを加熱プレート７４の上面にそれぞれ設けているがこれに限定されるものでなく、例えば、位置決め穴３１ｂおよび回転防止穴３２ｂを加熱プレート７４に設け、位置決めピン３１ａおよび回転防止ピン３２ａを熱拡散板７３に設けてもよい。また、位置決め穴３１ｂおよび回転防止ピン３２ａを熱拡散板７３に設け、位置決めピン３１ａおよび回転防止穴３２ｂを加熱プレート７４に設けてもよい。さらに、位置決め穴３１ｂおよび回転防止ピン３２ａを加熱プレート７４に設け、位置決めピン３１ａおよび回転防止穴３２ｂを熱拡散板７３に設けてもよい。
【００８０】
（４）また、本実施の形態において、熱拡散板７３および加熱プレート７４は、フラッシュランプ６９によって基板に熱処理を行う際に、予め半導体ウェハーＷを加熱する予備加熱に使用しているが、これに限定されるものでなく、例えば、気相中での化学反応により半導体ウェハーＷ上に薄膜を形成する成膜装置の加熱部として使用してもよい。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１から請求項８に記載の発明によれば、突起部が先細り形状を有することにより、支持部に対して基板保持部が吸着した場合であっても、支持部の対向する面に沿って基板保持部をずらすことにより、突起部と穴部との係合を解くことができる。そのため、支持部から基板保持部を容易に脱着することができる。
【００８２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、突起部の形状は略半球状であるため、容易に突起部と穴部との係合を解くことができる。その結果、支持部から基板保持部をさらに容易に脱着することができる。
【００８３】
特に、請求項３に記載の発明によれば、支持部を加熱することによって支持部と基板保持部との間に存在する空気が膨張収縮して支持部に対して基板保持部が吸着した場合であっても、支持部の対向する面に沿って基板保持部をずらすことにより、容易に突起部と穴部との係合を解くことができる。そのため、支持部から基板保持部を容易に脱着することができる。
【００８４】
特に、請求項４に記載の発明によれば、突起部の設けられた加熱部から基板保持部を容易に脱着することができる。
【００８５】
特に、請求項５に記載の発明によれば、基板保持部と加熱部とが異なる材質によって形成されており、それぞれの熱膨張率が相違する場合であっても、加熱部から基板保持部を容易に脱着することができる。
【００８６】
特に、請求項６に記載の発明によれば、基板保持部はセラミックスによって、加熱部はステンレスによって形成されており、それぞれの熱膨張率が異なる場合であっても、加熱部から基板保持部を容易に脱着することができる。
【００８７】
特に、請求項７に記載の発明によれば、基板保持部および支持部とを貫通する複数の貫通孔に支持ピンが挿通されている場合であっても、当該支持ピンを破損することなく支持部から基板保持部を容易に脱着することができる。
【００８８】
特に、請求項８に記載の発明によれば、基板保持部および支持部を加熱した場合、複数の貫通孔は、基板保持部の略中心部から外周方向に向かって熱膨張することになる。したがって、長孔状に形成された各貫通孔の当該外周方向の長さを適切に定めることにより、貫通孔と対応する支持ピンとが接触することを防止することができるため、当該支持ピンが折れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置の構成を示す側断面図である。
【図３】本発明にかかる基板処理装置の熱拡散板を裏面から見た図である。
【図４】本発明にかかる基板処理装置の加熱プレートを上面から見た図である。
【図５】図３の熱拡散板と図４の加熱プレートとをＶ−Ｖ線から見た断面を示す図である。
【図６】本発明にかかる基板処理装置の熱拡散板付近の構成の一例を示す側断面図である。
【図７】図１に示す基板処理装置の熱拡散板付近の他の構成態様を示す側断面図である。
【図８】図７のＡ部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
５ 光源
３１ａ 位置決めピン
３２ａ 回転防止ピン
３１ｂ 位置決め穴
３２ｂ 回転防止穴
３５、３５ａ、３５ｂ、１３５、１３５ａ、１３５ｂ 貫通孔
４０ モータ
６５ チャンバー
６９ フラッシュランプ
７０ 支持ピン
７１ リフレクタ
７３ 熱拡散板
７４ 加熱プレート
Ｗ 半導体ウェハー

Claims (8)

1. 基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、
   （ａ） 基板を略水平姿勢にて保持する基板保持部と、
   （ｂ） 前記基板保持部に積み重ねて配置され、前記基板保持部を支持する支持部と、
   を備え、
   前記基板保持部と前記支持部の対向面上には、先端に向かって細くなる先細り形状を有する突起部と、
   前記突起部に係合する穴部と、
   を有し、
   前記穴部に前記突起部を係合させることによって前記支持部に前記基板保持部を支持することを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記突起部の形状は、略半球状であることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記支持部は、前記基板保持部を加熱する加熱部であることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記突起部は、前記加熱部に設けてあることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部と前記加熱部とは異なる材質によって形成されていることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部はセラミックスによって形成され、前記加熱部はステンレスによって形成されていることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部と前記支持部は、前記基板保持部と前記支持部とを貫通し、対応する支持ピンが挿通される複数の貫通孔を備えていることを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項７に記載の基板処理装置であって、
   前記貫通孔は、前記基板保持部の略中心部から放射状に伸びる長孔状に形成されていることを特徴とする基板処理装置。

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