JP2006303085A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランプ式ＲＴＰ装置のランプ交換を、チャンバを開放することなく短時間で行うことができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】 本発明の熱処理装置１は、半導体基板１０が、内部に略水平に配置されるチャンバ３を備える。チャンバ３は、内部に配置された半導体基板１０と略平行な、透光性材料からなる透過窓３６により上部壁面が構成されている。また、透過窓３６上に配置されたランプユニット２は、透過窓３６と略平行な平面内に配列され、チャンバ３の外側から透過窓３６を通じてチャンバ３内に配置された半導体基板１０を加熱する複数のランプ２１と、各ランプ２１の周囲にそれぞれ配設され、各ランプ２１の放射光を透過窓の方向に集光する集光手段２２とを有している。そして、ランプユニット２が透過窓３６から離脱された際に、各ランプ２１から、当該ランプ２１の周囲に配設された集光手段２２が脱落することを防止する脱落防止手段を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体装置の製造工程で使用される熱処理装置に関し、特に、半導体ウエハを高速に熱処理するＲＴＰ（Rapid Thermal Process）熱処理装置に関する。

近年、半導体装置を構成する素子パターンの微細化に伴い、薄いゲート絶縁膜や浅い不純物拡散領域等を、スループットを低下させることなく、均一に、かつ安定して形成することが必要となっている。このため、半導体装置の製造工程では、短時間の熱処理を枚葉式で行うＲＴＰ熱処理装置が使用されるようになっている。この種の装置として、ハロゲンランプ等の基板加熱用ランプが放射するエネルギー（以下、適宜、放射光という。）により半装置基板の熱処理を行うランプ式ＲＴＰ装置が開発され、一般に普及している。

図１０は、上記ランプ式ＲＴＰ熱処理装置１００（以下、ＲＴＰ装置１００という。）の平面図であり、図１１は、図１０に示すＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。図１０及び図１１に示すように、ＲＴＰ装置１００は、半導体基板の熱処理が行われる円筒状のチャンバ３を下部に備え、複数のハロゲンランプ１２１が配設されたランプユニット２を上部に備えている。

チャンバ３の側壁には、チャンバ３内にプロセスガスを導入するためのガス導入路３１が連通され、ガス導入路３１と対向する位置の側壁には、チャンバ３内のガスを排出するガス導出路３２が連通されている。例えば、半導体基板１０上に酸化膜や窒化膜等の特定の材料膜を形成する熱処理を行う場合には、当該材料膜に応じた材料ガスがガス導入路３１から導入され、不純物が注入された半導体基板の活性化アニール処理を行う場合には、Ｎ₂ガスやＡｒガス等の不活性ガスがガス導入路３１から導入される。

また、チャンバ３の内部には、図１１に示すように、熱処理対象となる半導体基板１０の直径よりも僅かに小さい内径を有するシリコンカーバイド等の耐熱材料からなる環状部材３５（以下、エッジリング３５という。）が水平面内に配置されている。エッジリング３５は、チャンバ３の下面から鉛直上方に突出する円筒状の支持部材３３により支持されており、エッジリング３５の内縁部に半導体基板１０のエッジが載置される。また、支持部材３３は、水平面内で回転可能な軸受け（図示せず）を介して、チャンバ３の底面に支持されており、熱処理は半導体基板１０を回転させながら実施される。なお、半導体基板１０は、例えば、チャンバ３の側壁に開閉自在に設けられた、図示しない基板入出口から搬入出される。

また、支持部材３３の内側のチャンバ３の底面には反射板３４が設けられている。反射板３４は、熱処理中に半導体基板１０の下面から放射される光（輻射熱）を反射し、下方から半導体基板１０を加熱する。反射板３４の表面には、半径方向に適当な間隔をおいて配置された光ファイバプローブ１１の一端が露出されている。光ファイバプローブ１１の他端には、図示しないパイロメータ等の温度計測器が接続されており、熱処理中の基板温度が計測される。

一方、ランプユニット２は、各ランプ１２１を支持するとともに、各ランプ１２１に給電を行うソケットを備えたハウジング２０を有している。各ソケットは、図１０に示すように、水平面内においてランプ１２１が均等な間隔となるようハウジング２０に配置されている。

また、各ランプ１２１は、半導体基板１０の方向に放射光を効率良く伝播するための集光手段１２２を備えている。図１２は、１本のランプ１２１を拡大して示す図である。図１２（ａ）に示すように、集光手段１２２は、例えば、一端にランプ１２１の先端部１２１ａが嵌挿される挿入孔１２２ａを備えるとともに、他端が開放端１２２ｂである円筒形状を有している。また、図１２（ｂ）に示すように、集光手段１２２の内面には反射面１２２ｃが形成されており、ランプ１２１から放射された光は集光手段１２２の内面で多重反射され、最終的に開放端１２２ｂから放出される。なお、先端部１２１ａとは、ランプ１２１が外部に光を放射する部分を指す。

集光手段１２２は、ハウジング２０に装着されたランプ１２１の先端部１２１ａが、挿入孔１２２ａに嵌挿されるとともに、開放端１２２ｂがハウジング２０の下端に固定された石英ガラス等の透光性材料からなる透過窓３６に当接することにより、ランプ１２１の周囲に保持される。

透過窓３６は、ランプ１２１の配置領域と略同等の面積を有しており、その外縁全周がリング状の支持部材３７（以下、冷却フランジ３７という。）に固定されている。冷却フランジ３７は、その外周に、適当な間隔をおいてネジ６（図１０参照）が螺合する複数のネジ穴（図示せず）を備える。また、ハウジング２０は、外周に冷却フランジ３７の各ネジ穴と対応する位置に貫通孔が形成されている。そして、当該貫通孔に挿入されたネジ６により、冷却フランジ３７とハウジング２０とが固着される。

また、図１０及び図１１に示すように、冷却フランジ３７は、その外周に形成された複数の凹部３７ａに符合するそれぞれ固定具４、及び当該固定具４をチャンバ３に固定するネジ５により、チャンバ３の側壁上部に着脱自在に固着される。すなわち、透過窓３６はチャンバ３の上壁を兼ねている。

なお、熱処理時に、集光手段１２２、透過窓３６、冷却フランジ３７及びハウジング２０は、ランプ１２１により加熱され温度が上昇することになる。このため、冷却フランジ３７及びハウジング２０は、その内部に形成されたパイプ（図示せず）に冷却液を循環させることで温度上昇が抑制されている。また、チャンバ３と冷却フランジ３７との間、及び冷却フランジ３７とハウジング２０との間には、Ｏリング３８、３９がそれぞれ介在されており、チャンバ３、冷却フランジ３７、及びハウジング２０の熱膨張量が異なった場合に生じる歪を吸収できるように構成されている。

さて、上記構成のＲＴＰ装置において、ランプ１２１は消耗品であるため、寿命が到来するとランプ切れが発生する。ランプ切れが生じたランプ１２１は熱を発生することができないため、当該ランプ１２１により加熱されるべき領域に温度低下が生じ、半導体基板１０上の温度分布の均一性が損なわれてしまう。

このような不具合を軽減するために、図１０に例示したＲＴＰ装置１００では、半導体基板１０の中心の直上に位置するランプ１２１ｂを対称点として点対称の位置関係にある２本のランプが電気的に直列接続された構成が採用されている。すなわち、１本のランプ１２１にランプ切れが発生すると点対称の関係にあるランプ１２１への給電が自動的に停止される。このようにして、発熱量の対称性を確保するとともに、切れたランプ１２１の周囲に位置するランプ１２１の発熱量を高めることにより、ランプ切れによる基板温度の低下を補償する制御が行われる。

しかしながら、上記ＲＴＰ装置１００において実施される熱処理の条件は、すべてのランプ１２１が点灯している状態で決定されているため、ランプ切れが発生した状況下で半導体基板１０の熱処理を継続することは好ましくない。上述の制御により、ランプ切れが生じた場合であっても、基板温度の面内均一性はある程度確保されることになるが、切れたランプの周囲の発熱量を増大させると、これらのランプの寿命も短縮されるため、切れたランプ１２１は速やかに交換される必要がある。

図１３は、従来のＲＴＰ装置１００におけるランプ交換の手順を示す図である。従来のＲＴＰ装置１００では、集光手段１２２が、ランプ１２１と透過窓３６との間に挟持されているため、例えば、ランプ１２１が鉛直方向を向いた状態で透過窓３６とハウジング２０とを分離すると集光手段１２２はランプ１２１から離脱して落下してしまう。

このため、ランプ１２１の交換は、図１３（ａ）に示すように、まず、固定具４をそれぞれ固定しているネジ５を離脱し、ランプユニット２がチャンバ３から分離される。次に、図１２（ｂ）に示すように、ランプユニット２を所定の角度まで傾倒させる。ここで、所定の角度とは、ハウジング２０から透過窓３６を離脱した際に、集光手段１２２がランプ１２１から離脱して落下することがない角度である。

上記状態で冷却フランジ３７とハウジング２０とを固着しているネジ６が離脱され、ハウジング２０から冷却フランジ３７が分離される。そして、ハウジング２０からランプ切れとなったランプ１２１が集光手段１２２とともに離脱され、切れたランプ１２１に代えて新しいランプ１２１が、集光手段１２２とともにハウジング２０に装着される。ランプ交換後は、上述の手順と逆の手順により、ハウジング２０がチャンバ３に固定される。

上述のＲＴＰ装置では、昇温と降温とが繰り返されるチャンバ３内に配設されている反射板３４やエッジリング３５等の部材にも、熱処理時間の増大とともに劣化や損傷が生じる。このため、例えば、累積処理時間が所定時間に到達した際に、これらの部材の点検や交換を行う定期メンテナンスが実施され、上述のランプ交換も、通常、この定期メンテナンスの際に行われている。

なお、上述の従来技術は、文献公知発明に係る技術ではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

上述のように、ランプ交換は、定期メンテナンスの際に行うことが前提となっているため、定期メンテナンスの作業性を高めることを目的として、チャンバ３を開放した状態でランプ交換を行う構造が採用されている。しかしながら、実際の製造工程では、熱処理中にランプ切れが生じることがある。

この場合、ランプ交換を行うためだけに、チャンバ３の内部を外気に開放しなければならない。このようなチャンバ３の開放が行われると、通常工程の熱処理を行う前に、チャンバ３内のクリーニング等の前処理を行うことが必要となる。すなわち、ＲＴＰ装置１００の稼動停止時間は、単に、ランプ交換作業に要する時間だけではなく、ランプ交換作業に要する時間と前処理に要する時間の合算時間となる。特に、チャンバ３内で、減圧下で熱処理を行っていた場合には、チャンバ３内を一旦常圧とし、ランプ交換及び前処理を行った後、チャンバ３内を再度減圧することが必要となるため、稼動停止時間は著しく大きくなる。

また、例えば、酸化膜や窒化膜等の成膜を行う熱処理中にランプ切れが生じた場合、チャンバ３を開放すると半導体基板全体が不良品となるため、ランプ交換を行うことができない。この場合、上述した温度低下を緩和する制御により熱処理が継続されるが、熱処理の状態は、全てのランプが点灯しているときとは異なる状態であるため好ましくない。このため、半導体装置の製造工程では、ランプの累積点灯時間が、ランプの平均寿命時間から余裕時間を差し引いた特定の時間を越えたときに定期メンテナンス、すなわち、ランプ交換が行われ、半導体基板の熱処理を行っている最中にランプ切れが生じることをできるだけ避ける管理がなされている。このため、定期メンテナンスの頻度が高くなり、ＲＴＰ装置の稼動停止時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、ランプ式ＲＴＰ装置のランプ交換を、チャンバを開放することなく短時間で行うことができる熱処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、以下の手段を採用している。まず、本発明は、半導体基板のＲＴＰ（Rapid Thermal Process）を行うランプ式の熱処理装置を前提としている。そして、本発明に係る熱処理装置は、内部に略水平に、半導体基板が配置されるチャンバを備える。当該チャンバは、内部に配置された半導体基板と略平行な、透光性材料により構成された透過窓からなる上部壁面を有している。また、透過窓上にはランプユニットが配置される。

ランプユニットは、透過窓と略平行な平面内に配列され、チャンバの外側から透過窓を通じてチャンバ内に配置された半導体基板を加熱する複数のランプと、当該各ランプの先端部に配設され、各ランプの放射光を透過窓の方向に集光する集光手段とを有している。さらに、ランプユニットが前記透過窓から離脱された際に、各ランプから、集光手段が脱落することを防止する脱落防止手段を備えている。

集光手段は、一端にランプが嵌挿される挿入孔を備えるとともに、他端に前記ランプの放射光が放出される開放端を備えた略円筒形状を有する。また、集光手段の内面には反射面が形成されており、ランプの放射光が透過窓の方向に集光される。

また、脱落防止手段は、例えば、ランプと集光手段との少なくとも一方に形成された突部と、他方に形成された、前記突部を係止する係止部により構成することができる。

あるいは、脱落防止手段は、集光手段の円筒面の内面、または挿入孔に設けられた弾性部材により構成することもできる。この場合、弾性部材は、挿入孔に嵌挿されたランプの周面に圧接することにより、集光手段がランプから脱落することを防止する。

さらに、脱落防止手段は、透光性材料からなる板材により構成することも可能である。この場合、脱落防止手段は、上記ハウジングの透過窓に接触する面として着脱可能に配置され、当該板材が集光手段の開放端に当接することにより、集光手段がランプから脱落することが防止される。

本発明によれば、ランプ式ＲＴＰ装置において、ランプ切れが生じた際に、チャンバを開放することなくランプ交換を行うことが可能である。このため、ランプ交換後に、従来、通常の熱処理を可能とするために必要であったチャンバクリーニング等の前処理を行う必要がなくなり、熱処理装置の稼動停止時間をランプ交換時間のみにすることができる。

加えて、ランプ交換時にチャンバを開放する必要がないため、ランプ切れが発生した時点でランプ交換を行うことができ、ランプの交換頻度を低減させることができる。

以下、本発明の各実施形態に係るＲＴＰ装置を図面に基づいて詳細に説明する。本発明のＲＴＰ装置は、基本的な構造は上述の従来のＲＴＰ装置と同一である。しかしながら、ランプから集光手段が脱落することを防止する脱落防止手段を備える点が、従来と異なる。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係るＲＴＰ装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係るＲＴＰ装置１の概略平面図であり、図２は、図１に示すＡ−Ａ線における断面を示す概略断面図である。また、図３は、本実施形態に係るＲＴＰ装置１が備えるランプ２１と集光手段２２の拡大図であり、図４は、本実施形態に係るＲＴＰ装置のランプ交換手順を示す図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るＲＴＰ装置１は、図９及び図１０に示した従来のＲＴＰ装置１００と基本的な構造は同一であり、上記脱落防止手段が、ランプ２１及び集光手段２２に設けられている。以下では、図１〜図４において、図９及び図１０と同一の構造を有する箇所には同一の符号を付すとともにその説明を省略し、ランプ２１及び集光手段２２の構造のみを説明する。

図３（ａ）に示すように、本実施形態に係るＲＴＰ装置のランプ２１は、その先端部２１ａの周面の一部に突部２３を備えている。突部２３の形状は、特に限定されるものではない。図３の例では、ランプ２１の軸心方向に沿って配置された略直方体を採用している。

一方、集光手段２２は、従来と同様に円筒形状を有し、一端（図中では上端）にランプ２１の先端部２１aが嵌挿される挿入孔２２ａを、また、他端（図中では下端）にランプ２１の放射光が放出される開放端２２ｂを備えている。挿入孔２２ａは、図３（ａ）に示すように、他の部分より内径が小さい鍔２８により構成され、更に、当該鍔２８には、上記突部２３と符合する切欠き２４が設けられる。

上記構成において、集光手段２２は、以下のようにして、ランプ２１に取付けられる。まず、図３（ｂ）の断面図に示すように、突部２３と切欠き２４とが符合する状態で、ランプ２１の先端部２１ａが集光手段２２の挿入孔２２ａに嵌挿される。次に、ランプ２１の嵌挿方向を回転軸として、集光手段２２（あるいは、ランプ２１）が回転される。これにより、図３（ｃ）の断面図に示すように、鍔２２の下面が突部２３の上端を係止することになり、ランプ２１が鉛直方向に配置された状態であっても、集光手段２２はランプ２１から分離して落下することがない。

なお、図３（ｂ）に示すように、集光手段２２の内面に反射面２２ｃが形成され、ランプ２１から放射された光が、集光手段２２の内部で多重反射されて開放端２２ｂから放出される点は従来と同様である。また、ランプ先端部２１ａにおいて、突部２３の突出部分を含む軸心からの最大半径が、集光手段２２の内径より小さく構成されていることは勿論である。

また、上記構成によれば、集光手段２２はランプ２１に係止されているため、集光手段２２ａの開放端２２ｂを透過窓３６に当接させる必要はない。しかしながら、本実施形態では、集光手段２２の開放端２２ｂから放射された光が拡散することなく透過窓３６に入射するように、集光手段２２の開放端２２ｂを透過窓３６に当接させる構成を採用している。また、本構成によれば、ランプ２１の放射光により集光手段２２に蓄積された熱が、透過窓３６を介して冷却フランジ３７に拡散されるため、集光手段２２の温度上昇を抑制することもできる。

本実施形態のランプ交換では、まず、図４（ａ）に示すように、冷却フランジ３７とハウジング２０とを固着しているネジ６が離脱される。次に、図４（ｂ）に示すように、ハウジング２０がランプ２１の交換作業を容易に行うことができる角度まで傾倒される。このとき、冷却フランジ３７は、チャンバ３に固定されたままである。したがって、チャンバ３の気密性は透過窓３６により保持されており、チャンバ３の内部は外気に開放されない。また、上述したように、集光手段２２はランプ２１の突部２３に係止されているため、ランプ２１から分離して落下することもない。

そして、ハウジング２０から、ランプ切れとなったランプ２１が集光手段２２とともに離脱され、切れたランプ２１に代えて新しいランプ２１が、集光手段２２とともにハウジング２０に装着される。ランプ交換後は、上述の手順と逆の手順により、ハウジング２０がチャンバ３に固定される。

以上説明したように、本実施形態によれば、透過窓３６をチャンバ３に固定した状態で容易にランプ交換を行うことができる。このため、ランプ切れが生じた際に、チャンバを開放することなくランプ交換を行うことが可能である。また、チャンバが開放されないため、ランプ交換後に、チャンバクリーニング等の処理を行う必要がなくなり、熱処理装置の稼動停止時間をランプ交換時間のみにすることができる。さらに、ランプ交換時にチャンバが開放されないため、ランプ切れが発生した時点でランプ交換した後も、熱処理過程にあった半導体基板を継続的に処理することができる。このため、従来に比べて、ランプの交換頻度を低減させることができる。

なお、上記では、ランプが突部を備えるとともに、集光手段が、切欠きを備えた鍔からなる係止部を備える構成を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。例えば、集光手段が内縁に突部を備え、ランプが周面に前記突部を係止するＬ字状の溝からなる係止部を備えることもできる。また、突部を複数とし、それに対応する数の係止部を設ける構成でもよい。この場合、ランプと集光手段とがそれぞれ突部を備えるともに、ランプが集光手段の突部に対応する係止部を、また、集光手段がランプの突部に対応する係止部をそれぞれ備える構成とすることもできる。

また、ランプ２１及び集光手段２２の形状は、上記形状に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において適宜変更することが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るＲＴＰ装置を図面に基づいて詳細に説明する。図５は、本実施形態に係るＲＴＰ装置１が備える集光手段の一例を示す断面図であり、図６は、本実施形態に係るＲＴＰ装置１が備える集光手段の変形例を示す断面図である。

本実施形態に係るＲＴＰ装置１は、脱落防止手段が集光手段に設けられている。すなわち、ランプ２１の構造、及び集光手段２２の構造以外は、上記第１の実施形態、及び従来のＲＴＰ装置の構造と同一である。以下では、ランプ２１及び集光手段２２の構造のみを説明する。

図５（ａ）に示すように、本実施形態に係るＲＴＰ装置の集光手段２２は、上記第１の実施形態で説明した切欠きに代えて、つる巻ばね状の弾性部材２５を脱落防止手段として備えている。つる巻ばね状の弾性部材２５は、当該弾性部材２５の軸と、集光手段２２の軸とが一致する状態で、基端部２５ａが集光手段２２の鍔２８の下面に固定されている。また、弾性部材２５は、遊端部２５ｂに向かって内径が徐々に小さくなる構造を有する。

本構成により、図５（ｂ）に示すように、ランプ２１の先端部２１ａが挿入孔２２ａに嵌挿されると、つる巻ばね状の弾性部材２５は集光手段２２の径方向外側に拡張されるとともに、その内縁が先端部２１ａの周面に圧接する。これにより、集光手段２２がランプ２１の先端部２１ａに固定され、ランプ２１が鉛直方向に配置された状態であっても、集光手段２２がランプ２１から分離して落下することがない。

したがって、本構成においても、上記第１の実施形態で説明したランプ交換手順と同一の手順により、チャンバ３を外気に開放することなく、ランプ交換を実施することができる。

なお、集光手段２２は、つる巻ばね状の弾性部材２５に代えて、図６（ａ）に示すように、板ばね状の弾性部材２６を脱落防止手段として備える構成であってもよい。この場合、板ばね状の弾性部材２６は、例えば、集光手段２２の内面の対向する位置に、径方向内側に向かって付勢力を有する状態で設けられる。ここで、対向する弾性部材２６の間隔は、ランプ先端部２１ａの外径よりも小さい。

本構成により、図６（ｂ）に示すように、ランプ２１の先端部２１ａが挿入孔２２ａに嵌挿されると、板ばね状の弾性部材２６は集光手段２２の径方向外側に押し広げられるとともに先端部２１ａの周面に圧接する。これにより、集光手段２２がランプ２１の先端部２１ａに固定され、ランプ２１が鉛直方向に配置された状態であっても、集光手段２がランプ２１から離脱して落下することがない。なお、上記では、板ばね状の弾性部材２６が円筒面の内面の対向する位置に設けられた構成を例示したが、弾性部材２６は、３箇所以上の複数位置に設けられていても同様の効果が得られることは勿論である。

以上説明したように、本実施形態においても、チャンバを開放することなくランプ交換を行うことが可能である。このため、熱処理装置の稼動停止時間をランプ交換時間のみにすることができる。さらに、従来に比べて、ランプの交換頻度を低減させることができる。

なお、上記では、集光手段が、つる巻ばね状、及び板ばね状の弾性部材を備えた構成を例示したが、弾性部材は、集光手段の挿入孔に嵌挿されたランプの先端部の周面を圧接可能な構造であれば、任意の形状を採用することが可能である。また、弾性部材の配置数も何ら制限されるものではない。

（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態に係るＲＴＰ装置を図面に基づいて詳細に説明する。図７は、本実施の形態に係るＲＴＰ装置１の概略断面図であり、図８は概略平面図である。また、図９は、本実施形態に係るＲＴＰ装置１のランプ交換手順を示す図である。本実施形態に係るＲＴＰ装置１は、上記脱落防止手段として、集光手段２２を支持するための透光性部材を備えている。なお、本実施形態において、ランプ２１と集光手段２２の構造は、図１２に例示した従来のランプ１２１及び集光手段１２２と同一である。

図７に示すように、本実施形態に係るＲＴＰ装置１は、図９及び図１０に示す従来のＲＴＰ装置の構成に加えて、ランプユニット２の下端に石英ガラス等の透光性材料からなる板材２７（以下、支持用透過窓２７という。）を備えている。支持用透過窓２７は、図７及び図８に示すように、その外周に適当な間隔をおいて、固着用のネジ７が螺合するネジ穴を備えている。さらに、ランプユニット２のハウジング２０の外周のネジ７のネジ穴に対応する位置には、貫通孔（図示せず）が設けられており、当該貫通孔に挿入されたネジ７により、ハウジング２０と支持用透過窓２７とが固着される。これにより、集光手段２２は、ランプ２１と支持用透過窓２７に挟持されることになる。また、支持用透過窓２７の、ハウジング２０と冷却フランジ３７とを固着するネジ６に対応する位置には貫通孔が設けられている（図９参照）。

本実施形態のランプ交換では、まず、図９（ａ）に示すように、冷却フランジ３７とハウジング２０とを固着しているネジ６が離脱される。このとき、冷却フランジ３７は、チャンバ３に固定されたままである。したがって、チャンバ３の気密性は透過窓３６により保持されており、チャンバ３の内部は外気に開放されない。

次に、図９（ｂ）に示すように、ハウジング２０を所定の角度まで傾倒させる。ここで、所定の角度とは、ハウジング２０から支持用透過窓２７を離脱した際に、集光手段２２がランプ２１から離脱して落下することがない角度である。このとき、集光手段２２は、支持用透過窓２７に支持されるため、ランプ２１から分離して落下することが防止されている。

上記状態で支持用透過窓２７とハウジング２０とを固着しているネジ７が離脱され、ハウジング２０から支持用透過窓２７が分離される。そして、ハウジング２０から、ランプ切れとなったランプ２１が集光手段２２とともに離脱され、切れたランプ２１に代えて新しいランプ２１が、集光手段２２とともにハウジング２０に装着される。ランプ交換後は、上述の手順と逆の手順により、ハウジング２０がチャンバ３に固定される。

以上説明したように、本実施形態においても、チャンバを開放することなくランプ交換を行うことが可能である。このため、熱処理装置の稼動停止時間をランプ交換時間のみにすることができる。さらに、従来に比べて、ランプの交換頻度を低減させることができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変更が可能である。

本発明にかかる熱処理装置は、ランプ交換時の稼動停止時間を極めて短くすることが可能であり、ランプ式ＲＴＰ装置として有用である。

本発明の第１及び第２の実施形態に係るＲＴＰ装置の平面図。 本発明の第１及び第２の実施形態に係るＲＴＰ装置の断面図。 本発明の第１の実施形態に係るランプ及び集光手段を示す拡大図。 本発明の第１及び第２の実施形態に係るＲＴＰ装置のランプ交換手順を示す図。 本発明の第２の実施形態に係るランプ及び集光手段を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係るランプ及び集光手段を示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係るＲＴＰ装置の要部断面図。 本発明の第３の実施形態に係るＲＴＰ装置の平面図。 本発明の第３の実施形態に係るＲＴＰ装置のランプ交換手順を示す図。 従来のＲＴＰ装置の平面図。 従来のＲＴＰ装置の断面図。 従来のＲＴＰ装置のランプ及び集光手段を示す拡大図。 従来のＲＴＰ装置のランプ交換手順を示す図。

符合の説明

１ ＲＴＰ装置
２ ランプユニット
３ チャンバ
１０ 半導体基板
１１ 光ファイバプローブ
２０ ハウジング
２１ ランプ
２２ 集光手段
２３ 突部
２４ 切欠き
２５ つる巻ばね状弾性部材（脱落防止手段）
２６ 板ばね状弾性部材（脱落防止手段）
２７ 支持用透過窓（脱落防止手段）
２８ 鍔（係止部）
３１ ガス導入路
３２ ガス導出路
３５ エッジリング
３６ 透過窓
３７ 冷却フランジ

Claims (5)

1. 半導体基板のＲＴＰ（Rapid Thermal Process）を行う熱処理装置において、
   前記半導体基板が、内部に略水平に配置されるチャンバと、
   前記チャンバ内に配置された前記半導体基板と略平行な、前記チャンバの上部壁面を構成する透光性材料からなる透過窓と、
   前記透過窓上に載置された際に、前記透過窓と略平行な平面内に配列され、前記チャンバの外側から前記透過窓を通じて前記チャンバ内に配置された半導体基板を加熱する複数のランプと、各ランプの先端部に配設され、各ランプの放射光を前記透過窓の方向に集光する集光手段とを有するランプユニットと、
   前記ランプユニットが前記透過窓から離脱された際に、前記ランプから前記集光手段が脱落することを防止する脱落防止手段と、
   を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記集光手段は、一端にランプが嵌挿される挿入孔を備えるとともに、他端に前記ランプの放射光が放出される開放端を備えた略円筒形状を有し、その内面に反射面を備えた請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記脱落防止手段は、前記ランプと前記集光手段との少なくとも一方に形成された突部と、他方に形成された、前記突部を係止する係止部からなる請求項２に記載の熱処理装置。
4. 前記脱落防止手段は、前記集光手段の円筒面の内面、または前記挿入孔に設けられ、前記挿入孔から嵌挿されたランプの周面に圧接することにより、前記ランプから前記集光手段が脱落することを防止する弾性部材からなる請求項２に記載の熱処理装置。
5. 前記脱落防止手段は、前記ランプユニットの前記透過窓との接触面に着脱可能に配設された、透光性材料からなる板材で構成され、当該板材が前記集光手段の前記開放端に当接することにより、前記集光手段が前記ランプから脱落することを防止する請求項２に記載の熱処理装置。
   
   

Images