JP3451137B2 - 基板の熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ等の基
板を１枚ずつ熱処理炉内へ搬入し、必要に応じて不活性
ガス又は活性なプロセスガスを炉内へ導入するとともに
熱処理炉内に収容された基板の表面へ光照射して基板を
加熱し、基板に対しアニール、酸化、窒化、成膜等の熱
処理を施す枚葉式の基板熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板熱処理装置は、内壁面が清
浄な石英或いはステンレスなどで形成され、蓋体によっ
て開閉自在に閉塞される基板搬出入用の開口が形設され
た熱処理炉を有している。そして、内壁面がステンレス
で形成された熱処理炉では、脱ガスを抑えるために内壁
面を冷却するようにしている。熱処理炉の内部には、基
板を水平姿勢に支持するサセプタが配設されており、ま
た、基板の処理空間を隔離するように、サセプタに支持
された基板の上方側に石英で形成されたベルジャ（釣
鐘）形の内部隔壁或いは窓板が介設されており、その内
部隔壁又は窓板を介在させて基板の表面に対向するよう
にかつ基板と隔離させて加熱用ランプが配設されてい
る。そして、熱処理炉内へ前記開口を通し基板を１枚ず
つ搬入してサセプタ上に基板を支持し、基板が収容され
た処理空間へ所要の不活性ガス或いはプロセスガスを供
給して、その内部をそれらのガスで高純度に保ち、その
状態で加熱用ランプを点灯駆動させて、基板の熱処理を
行なうようにする。基板の熱処理は、通常、加熱用ラン
プを点灯させて１０秒程度の時間で所定の温度、例えば
６００〜１，２００℃程度の温度まで基板を昇温させ、
さらにその温度に基板を数秒ないし数分間保持すること
により行なわれる。その後に、加熱用ランプを消灯さ
せ、基板を搬出可能な温度、例えば６００℃或いは２０
０〜３００℃の温度まで冷却してから、基板を熱処理炉
外へ搬出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、基板を加熱
用ランプにより加熱して熱処理する過程では、石英製の
内部隔壁或いは窓板も同時に加熱されるため、加熱用ラ
ンプを消灯させた後でも、基板の冷却には数十秒ないし
数分間、例えば基板を６００℃の温度まで冷却するには
１０〜２０秒、基板を２００〜３００℃の温度にまで冷
却しようとすると６０〜３００秒程度の時間を必要とし
てしまう。この基板の冷却に要する時間は非生産時間で
あり、これがスループット向上の妨げとなっている。

【０００４】一方、基板を十分に冷却しないうちに基板
を熱処理炉外へ搬出してしまうと、炉外の雰囲気に曝さ
れて基板が汚染されたり、基板の表面に不要な膜が形成
されたりする。また、基板を搬送治具で搬送する際に、
高温の基板が冷えた搬送治具に接触することによって応
力歪みが生じ、基板が破損することも起こる。さらに、
クラスターツール（基板を大気に曝すことなく複数のプ
ロセスチャンバー間で搬送し、連続して複数の基板処理
プロセスを行なうようにしたシステム）においては、熱
処理炉内から高温のままで基板を取り出すと、次の処理
プロセスの実行に支障を来たすこととなる。従って、ス
ループットが低下するとしても、熱処理後においては基
板を十分に時間をかけて冷却してから熱処理炉外へ搬出
しなければならなかった。

【０００５】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、熱処理後において、不活性ガス又は
プロセスガスで高純度に保たれた熱処理炉内で基板を、
炉外へ搬出しても何ら支障が無い温度まで速やかに冷却
することができ、もってスループットを向上させること
ができるような基板の熱処理装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】基板の搬入及び搬出を行
なうための開口を有し、基板を１枚ずつ収容する熱処理
炉と、この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持す
る基板支持手段と、この基板支持手段によって支持され
た基板の表面に対向して配設された光照射加熱手段とを
備えた基板の熱処理装置において、請求項１ないし請求
項６に記載された各発明では、前記基板支持手段を固定
するようにした。

【０００７】そして、請求項１に記載の発明では、基板
支持手段によって支持された基板の下方に冷却部材を配
設するとともに、その冷却部材を冷却する冷却手段を設
け、下面が前記冷却部材に当接する待機位置と上面が前
記基板支持手段によって支持された基板に当接する冷却
位置との間を往復移動するように蓄熱部材を昇降自在に
配設するとともに、その蓄熱部材を昇降させる駆動手段
を設けるようにした。

【０００８】請求項２に記載の発明では、熱処理炉の底
壁面を冷却する冷却手段を設け、下面が熱処理炉の底壁
面に当接する待機位置と上面が基板支持手段によって支
持された基板に当接する冷却位置との間を往復移動する
ように蓄熱部材を昇降自在に配設するとともに、その蓄
熱部材を昇降させる駆動手段を設けるようにした。

【０００９】上記蓄熱部材は、金属材料で形成された肉
厚板の、少なくとも基板に当接する上面を、石英、サフ
ァイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなどの基板非汚染材料で
被覆して構成するとよい。

【００１０】また、請求項４に記載の発明では、上面が
基板支持手段によって支持された基板から離間する待機
位置と上面が基板支持手段によって支持された基板に当
接する冷却位置との間を往復移動するように冷却部材を
昇降自在に配設するとともに、その冷却部材をその内部
から冷却する冷却手段と、この冷却手段及び前記冷却部
材を昇降させる駆動手段とを設けるようにした。前記冷
却手段は、前記冷却部材の内部に形成された水路と、こ
の水路にそれぞれ連通した給水路及び排水路と、前記給
水路を通して冷却水を前記冷却部材内部の水路内へ供給
する冷却水供給源とから構成するとよい。また、前記冷
却部材は、その少なくとも基板に当接する上面を石英、
サファイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなどの基板非汚染材
料で形成するとよい。

【００１１】一方、請求項７ないし請求項１１に記載さ
れた各発明では、熱処理炉内において基板を水平姿勢に
支持する基板支持手段を可動とする。すなわち、請求項
７に記載の発明では、熱処理炉の内部に冷却部材を配設
するとともに、その冷却部材をその内部から冷却する冷
却手段を設け、基板支持手段を、それによって支持され
た基板が前記冷却部材の上面から離間した処理位置と冷
却部材の上面に当接する冷却位置との間を往復移動する
ように昇降自在に支持するとともに、その基板支持手段
を昇降させる駆動手段を設けるようにした。前記冷却手
段は、前記冷却部材の内部に形成された水路と、この水
路にそれぞれ連通した給水路及び排水路と、前記給水路
を通して冷却水を前記冷却部材内部の水路内へ供給する
冷却水供給源とから構成するとよい。また、前記冷却部
材は、その少なくとも基板に当接する上面を石英、サフ
ァイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなどの基板非汚染材料で
形成するとよい。

【００１２】また、請求項１０に記載の発明では、熱処
理炉の底壁面を冷却する冷却手段を設け、基板支持手段
を、それによって支持された基板が熱処理炉の底壁面の
内面から離間した処理位置と熱処理炉の底壁面の内面に
当接する冷却位置との間を往復移動するように昇降自在
に支持するとともに、その基板支持手段を昇降させる駆
動手段を設けるようにした。前記熱処理炉の底壁面は、
その少なくとも基板に当接する内面を石英、サファイア
もしくはＣＶＤ−ＳｉＣなどの基板非汚染材料で形成す
るとよい。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の熱処理装置では、熱処理中に
おいては、蓄熱部材は下降して待機位置にあり、その上
面が基板支持手段によって支持された基板から離間する
とともに、その下面が冷却部材に当接している。そし
て、この間に、蓄熱部材は、冷却手段によって冷却され
た冷却部材に接触することによって冷却される。熱処理
が終了すると、蓄熱部材は、駆動手段によって上昇させ
られ、その上面が基板支持手段によって支持された基板
に当接する冷却位置に配置される。そして、基板は、待
機位置で冷却された蓄熱部材により熱処理炉内で速やか
に冷却されることとなる。

【００１４】請求項２に記載の熱処理装置では、熱処理
中においては、蓄熱部材は下降して待機位置にあり、そ
の上面が基板支持手段によって支持された基板から離間
するとともに、その下面が熱処理炉の底壁面に当接して
いる。そして、この間に、蓄熱部材は、冷却手段によっ
て冷却された熱処理炉底壁面に接触することによって冷
却される。熱処理が終了すると、蓄熱部材は、駆動手段
によって上昇させられ、その上面が基板支持手段によっ
て支持された基板に当接する冷却位置に配置される。そ
して、基板は、待機位置で冷却された蓄熱部材により熱
処理炉内で速やかに冷却されることとなる。

【００１５】請求項３に記載された構成の蓄熱部材で
は、肉厚板の部分が熱伝導率の高い金属材料で形成され
ているので、蓄熱部材は、待機位置において、冷却手段
によって冷却された冷却部材又は熱処理炉底壁面に接触
したときに、効率良く冷却される。一方、肉厚板の上面
が石英、サファイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなどの基板
非汚染材料で被覆されているので、蓄熱部材は、冷却位
置において、その上面が高温の基板に接触しても、基板
を汚染することがない。

【００１６】請求項４に記載の熱処理装置では、熱処理
中においては、冷却部材は下降して待機位置にあり、そ
の上面が基板支持手段によって支持された基板から離間
している。熱処理が終了すると、冷却部材は、駆動手段
によって上昇させられ、その上面が基板支持手段によっ
て支持された基板に当接する冷却位置に配置される。そ
して、基板は、冷却手段によって内部から冷却された冷
却部材により熱処理炉内で速やかに冷却されることとな
る。請求項５に記載された構成の冷却手段では、冷却水
供給源から給水路を通して冷却水が冷却部材内部の水路
内へ供給され、冷却部材内部の水路から排水路を通して
排水されることにより、冷却部材がその内部から冷却さ
れることとなる。

【００１７】請求項６に記載された構成の冷却部材は、
その上面が石英、サファイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣな
どの基板非汚染材料で形成されているので、冷却部材
は、冷却位置において、その上面が高温の基板に接触し
ても、基板を汚染することがない。

【００１８】請求項７に記載の熱処理装置では、熱処理
中においては、基板支持手段によって支持された基板
は、冷却部材の上面から離間した処理位置にある。熱処
理が終了すると、駆動手段によって基板支持手段が下降
させられ、基板支持手段によって支持された基板は、冷
却位置に配置され、冷却部材の上面に当接する。そし
て、基板は、冷却手段によって内部から冷却された冷却
部材により熱処理炉内で速やかに冷却されることとな
る。請求項８に記載された構成の冷却手段では、冷却水
供給源から給水路を通して冷却水が冷却部材内部の水路
内へ供給され、冷却部材内部の水路から排水路を通して
排水されることにより、冷却部材がその内部から冷却さ
れることとなる。

【００１９】請求項９に記載された構成の冷却部材は、
その上面が石英、サファイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣな
どの基板非汚染材料で形成されているので、冷却位置に
おいて高温の基板が冷却部材の上面に接触しても、冷却
部材によって基板が汚染されることはない。

【００２０】請求項１０に記載の熱処理装置では、熱処
理中においては、基板支持手段によって支持された基板
は、熱処理炉の底壁面の内面から離間した処理位置にあ
る。熱処理が終了すると、駆動手段によって基板支持手
段が下降させられ、基板支持手段によって支持された基
板は、冷却位置に配置され、熱処理炉底壁面の内面に当
接する。そして、基板は、冷却手段によって冷却された
熱処理炉底壁面により熱処理炉内で速やかに冷却される
こととなる。

【００２１】請求項１１に記載された構成の熱処理炉底
壁面は、その内面が石英、サファイアもしくはＣＶＤ−
ＳｉＣなどの基板非汚染材料で形成されているので、冷
却位置において高温の基板が熱処理炉底壁面の内面に接
触しても、熱処理炉底壁面によって基板が汚染されるこ
とはない。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００２３】図１は、請求項１に記載の発明の１実施例
を示し、基板の熱処理装置の概略構成を示す要部縦断面
図である。この熱処理装置の熱処理炉10は、リフレクタ
部12、基板収容部14、及び、リフレクタ部12の周縁部下
端面と基板収容部14の周縁部上端面との間に周縁フラン
ジ部が気密に挾持されたベルジャ形内部隔壁16から構成
され、基板収容部14と内部隔壁16とで囲まれて、密閉さ
れた熱処理室18が形成されている。

【００２４】リフレクタ部12は、例えばアルミニウム材
で形成され、内面に金メッキが施されている。そして、
このリフレクタ部12の内側に、ベルジャ形内部隔壁16を
介在させて熱処理室18と隔離するように複数本の加熱用
ランプ20が列設されている。基板収容部14は、例えばス
テンレス材で形成され、その内面に石英でライニングが
施されている。この基板収容部14には、基板の搬入及び
搬出を行なうための開口22が形設されており、この開口
22は、図示しない蓋体によって開閉自在に閉塞されるよ
うになっている。また、基板収容部14には、排気口24が
形設されている。ベルジャ形内部隔壁16は、石英で形成
されており、中央部にガス導入管26が一体に形設されて
いて、ガス導入管26は、リフレクタ部12の壁面を貫通す
るように配設されている。尚、図示例の熱処理炉10で
は、ベルジャ形内部隔壁16によって加熱用ランプ20の配
設空間と熱処理室18の内部空間とが隔絶されているが、
石英の窓板を介在させて、それら両空間が隔絶された構
成の熱処理炉であってもよい。

【００２５】基板収容部14の内部には、基板Ｗを水平姿
勢に支持するサセプタ28が配設され、サセプタ28は、底
壁面上に垂直に固着されている。また、サセプタ28によ
って支持された基板Ｗの下方に、底壁面上に垂設された
支持脚32に支持されて基板Ｗと平行に冷却部材30が配設
されている。冷却部材30は、例えばステンレス材で形成
されており、その内部に水路34が形設されている。そし
て、冷却部材30の水路34の一端は、冷却水供給源に流路
接続された給水管36に接続され、水路34の他端は排水管
38に接続されており、給水管36を通して例えば室温程度
の冷却水を水路34に流し水路34から排水管38を通して排
水することにより、冷却部材30が冷却されるようになっ
ている。また、サセプタ28によって支持された基板Ｗと
冷却部材30との間に、肉厚板状の蓄熱部材40が配設され
ている。

【００２６】蓄熱部材40は、例えば石英或いはアルミニ
ウム、ステンレス等の金属材料で形成されており、蓄熱
部材40が金属材料で形成されているときは、必要により
その上面に石英もしくはサファイア等の基板非汚染材料
のライニングが施される。そして、蓄熱部材40は、支持
枠42によって水平姿勢に支持され、支持枠42は、基板収
容部14の底壁面を貫通して上下方向に移動する鉛直支持
軸44に連接している。鉛直支持軸44は、図示しない昇降
駆動機構に連結されて支持されており、昇降駆動機構を
駆動させることにより、鉛直支持軸44及び支持枠42を介
して蓄熱部材40を上昇及び下降させることができるよう
に構成されている。そして、蓄熱部材40は、実線で示す
ように下降した待機位置において下面が冷却部材30に当
接し、二点鎖線で示すように上昇した冷却位置において
上面が基板Ｗに当接する。また、鉛直支持軸44には、円
板46が一体的に固着されており、その円板46と基板収容
部14の底壁面との間に筒状のベローズ48が鉛直支持軸44
を包囲するように介設されている。べローズ48の上端部
及び下端部は、基板収容部14底壁面の外面及び円板46の
上面にそれぞれ気密に接合されており、ベローズ48は、
鉛直支持軸44の上下動に伴って伸縮し、鉛直支持軸44の
移動に伴って熱処理室18内からガスが漏れるのを防止す
る。

【００２７】尚、図示例では、冷却部材の冷却手段とし
て水冷式のものを示したが、それ以外の適宜の冷却方式
を採用するようにしてもよい。また、図示例では、鉛直
支持軸の移動時における熱処理室のシール機構としてべ
ローズ式のものを示したが、例えば磁性流体シール等を
使用するようにしてもよい。また、蓄熱部材40として
は、金属材料を用いず、例えばその全体を石英材の研削
・研磨により作製したものであってもよい。蓄熱部材40
として熱伝導率の高い金属材料を用いれば、待機位置に
おける蓄熱部材40の冷却が効率良く行なわれるが、この
場合には、基板Ｗを金属により汚染することがないよ
う、蓄熱部材40の少なくとも基板Ｗに当接する上面に、
上述のように石英、サファイア等の基板非汚染材料でラ
イニングを施すか或いはそれらの薄板を接合するなどに
より被覆することが望ましい。尚、基板非汚染材料とし
ては、上述の石英、サファイア等のほか、ＣＶＤ法によ
り作製したＣＶＤ−ＳｉＣなどがあげられる。以下の実
施例においても同様である。

【００２８】図１に示した熱処理装置では、蓄熱部材４
０が下降して待機位置にある状態において、熱処理室１
８内へ開口２２を通し、処理しようとする基板が図示し
ない基板移載機構により搬入され、サセプタ２８上に基
板Ｗが載置される。熱処理室１８内に基板Ｗが収容され
ると、開口２２が蓋体によって閉塞され、その後に、熱
処理室１８内へガス導入管２６を通して所要の窒素、ア
ルゴン等の不活性ガス或いは酸素、アンモニア等のプロ
セスガスが導入されるとともに、排気口２４を通して排
気が行なわれる。そして、熱処理室１８内が所要のガス
濃度に満たされた状態において、加熱用ランプ２０が点
灯駆動され、基板Ｗが加熱されて熱処理される。この熱
処理中において、蓄熱部材４０は、下方の待機位置にあ
って、その下面が冷却部材３０に当接し、冷却部材３０
によって冷却されている。熱処理が終了すると、昇降駆
動機構によって蓄熱部材４０が上昇させられ、蓄熱部材
４０は、上方の冷却位置においてその上面が基板Ｗに当
接する。高温の基板Ｗに、冷却されて低温となった蓄熱
部材４０が接触することにより、基板Ｗは、搬出可能な
温度まで迅速に冷却される。基板Ｗが冷却されて所定温
度まで降温すると、蓄熱部材４０は、昇降駆動機構によ
って待機位置へ下降させられ、その後に、熱処理された
基板Ｗは、基板移載機構により熱処理室１８内から開口
２２を通して搬出される。

【００２９】次に、図２は、請求項２に記載の発明の１
実施例を示し、基板の熱処理装置の概略構成を示す要部
縦断面図である。尚、図２においては、不活性ガス或い
はプロセスガスの導入管及び排気口の図示を省略してい
る。

【００３０】この熱処理装置の熱処理炉50も、図１に示
した熱処理炉10と同様に、リフレクタ部52、基板収容部
54及び石英製のベルジャ形内部隔壁56から構成され、基
板収容部54と内部隔壁56とで囲まれて熱処理室58が形成
されている。そして、リフレクタ部52の内側に、複数本
の加熱用ランプ60が上下２段に列設され、上・下の各加
熱用ランプ60は、互いに直交するように配置されてい
る。また、基板収容部54には、基板の搬出入用の開口62
が形設されている。図中の64はクランプリングである。

【００３１】この熱処理装置では、基板Ｗは、基板収容
部54の底壁面上に垂直に固着された数本の支持ピン66と
熱処理室58内へ差し入れられ水平に保持された接触式温
度センサ68とによって水平姿勢に支持されるようになっ
ている。また、基板収容部54の底壁面70に内部水路72が
形成されており、内部水路72には、冷却水供給源に流路
接続された給水管74と排水管76とがそれぞれ連通接続さ
れている。そして、給水管74を通して冷却水を内部水路
72内へ流入させ内部水路72から排水管76を通して排水す
ることにより、基板収容部54の底壁面70が冷却されるよ
うになっている。そして、支持ピン66及び温度センサ68
によって支持された基板Ｗと基板収容部54の底壁面70と
の間に蓄熱部材78が配設されている。

【００３２】蓄熱部材78は、アルミニウム、ステンレス
等の金属材料で形成された肉厚板80の上面及び側面に石
英もしくはサファイア等の基板非汚染材料で形成された
薄板82を接合して構成されている。この蓄熱部材78は、
鉛直支持軸84の上端部に一体形成された鍔部86によって
水平姿勢に支持されている。鉛直支持軸84は、基板収容
部54の底壁面70に穿設された貫通孔88を貫通し、底壁面
70の外面側に固着されたガイド筒90に摺動自在に支持さ
れ、図示しない昇降駆動機構に連結されている。そし
て、蓄熱部材78は、昇降駆動機構によって鉛直支持軸84
を上下方向に移動させることにより上昇及び下降するよ
うに構成されており、図に示したように下降した待機位
置において下面が基板収容部54の底壁面70に当接し、そ
の位置から上昇した冷却位置において上面が基板Ｗに当
接する。また、ガイド筒90の内方には、筒状のベローズ
92が鉛直支持軸84を包囲するように設けられており、そ
のベローズ92の上端部がガイド筒90側に、下端部が鉛直
支持軸84側にそれぞれ接合されて、熱処理室58のシール
機構が構成されている。

【００３３】図２に示した熱処理装置では、図１に示し
た装置と同様にして基板の熱処理が行なわれるが、熱処
理中において、蓄熱部材78は、下方の待機位置にあっ
て、その下面が基板収容部54の底壁面70に当接し、底壁
面70によって冷却されている。そして、熱処理が終了す
ると、昇降駆動機構によって蓄熱部材78が上昇させら
れ、蓄熱部材78の上面が基板Ｗに当接し、基板Ｗが蓄熱
部材78によって搬出可能な温度まで速やかに冷却され
る。

【００３４】図３は、請求項４に記載の発明の１実施例
を示し、基板の熱処理装置の一部の構成を示す拡大縦断
面図である。熱処理炉の構成などは、図１及び図２に示
した各装置と同様であり、その説明を省略し、図示され
た部分の構成についてだけ説明する。

【００３５】この熱処理装置には、図１及び図２に示し
た各装置におけるような蓄熱部材は設けられておらず、
サセプタ或いは支持ピンと接触式温度センサとによって
支持された基板に対し、冷却部材94が昇降自在に配設さ
れている。冷却部材94は、例えばアルミニウム材やステ
ンレス材によって形成された中空肉厚板96の上面及び側
面に石英もしくはサファイア等の基板非汚染材料で形成
された薄板98を接合して構成されており、中空部が内部
水路100となっている。この冷却部材94は、その下面中
央部に二重管からなる鉛直支持桿102の上端が連接され
て、鉛直支持桿102により水平姿勢に支持されている。
鉛直支持桿102の外管104と内管106との間の通路が給水
路108となっており、給水路108は、冷却水供給源に流路
接続されているとともに、導水管112を介して冷却部材9
4の内部水路100に連通接続している。また、内管106の
内部通路が排水路110となっており、排水路110は、冷却
部材94の内部水路100に連通している。そして、鉛直支
持桿102の給水路108を通して冷却水を冷却部材94の内部
水路100内へ流入させ内部水路100から排水路110を通し
て排水することにより、冷却部材94が冷却されるように
なっている。

【００３６】また、鉛直支持桿１０２は、基板収容部の
底壁面１１３に穿設された貫通孔１１４を貫通し、底壁
面１１３の外面側に固着されたガイド筒１１６に摺動自
在に支持されている。そして、鉛直支持桿１０２は、図
示しない昇降駆動機構に連結されており、昇降駆動機構
によって鉛直支持桿１０２を上下方向に移動させること
により、冷却部材９４が上昇及び下降するように構成さ
れている。冷却部材９４は、熱処理中においては、図３
に示すように下降して待機位置にあり、その際には上面
が基板から離間している。一方、熱処理が終了すると、
冷却部材９４は、図３に示した位置から上昇して上面が
基板に当接し、高温の基板を速やかに冷却する。また、
ガイド筒１１６の内方には、筒状のベローズ１１８が鉛
直支持桿１０２を包囲するように設けられており、その
ベローズ１１８の上端部がガイド筒１１６側に、下端部
が鉛直支持桿１０２側にそれぞれ接合されてシール機構
が構成されている。

【００３７】図４は、請求項７記載の発明の１実施例を
示し、基板の熱処理装置の概略構成を示す要部縦断面図
である。熱処理炉１０の構成は、図１に示した装置と同
じであり、各部材に図１で使用した符号と同一符号を付
して、その説明を省略する。

【００３８】この熱処理装置には、基板収容部14の底壁
面上に垂設された支持脚122に支持されて冷却部材120が
水平に配設されている。冷却部材120は、例えばアルミ
ニウム、ステンレス等の金属材料で形成されており、必
要によりその上面に石英もしくはサファイア等の基板非
汚染材料のライニングが施されている。冷却部材120の
内部には、水路124が形設されており、水路124の一端
が、冷却水供給源に流路接続された給水管126に接続さ
れ、水路124の他端が排水管128に接続されている。そし
て、給水管126を通して冷却水を水路124に流し水路124
から排水管128を通して排水することにより、冷却部材1
20が冷却されるようになっている。

【００３９】また、基板収容部14の内部には、基板Ｗを
水平姿勢に支持するサセプタ130が配設されているが、
サセプタ130は、水平支持板132上に垂直に固着されてお
り、水平支持板132は、基板収容部14の底壁面を貫通し
て上下方向に移動する鉛直支持軸134に連接している。
そして、鉛直支持軸134は、図示しない昇降駆動機構に
連結されて支持されており、昇降駆動機構を駆動させる
ことにより、鉛直支持軸134及び水平支持板132を介して
サセプタ130を昇降させ、サセプタ130に支持された基板
Ｗを上昇及び下降させることができるように構成されて
いる。また、鉛直支持軸134には、円板136が一体的に固
着されており、その円板136と基板収容部14の底壁面と
の間に筒状のベローズ138が鉛直支持軸134を包囲するよ
うに介設され、シール機構が構成されている。

【００４０】図４に示した熱処理装置では、サセプタ13
0が上昇して実線で示した上方位置にある状態におい
て、熱処理室18内への基板の搬入が行なわれ、サセプタ
130上に基板Ｗが載置される。この状態において基板Ｗ
の熱処理が行なわれ、熱処理が終了すると、サセプタ13
0が下降させられ、二点鎖線で示すように基板Ｗが冷却
部材120の上面に当接する。そして、基板Ｗは、冷却部
材120によって熱処理室18内で速やかに冷却される。基
板Ｗが搬出可能な温度まで冷却されると、サセプタ130
が上昇させられ、基板Ｗが実線で示した元の上方位置へ
戻され、この状態で熱処理室18外への基板の搬出が行な
われる。

【００４１】図４に示した熱処理装置では、基板収容部
14の内部に冷却部材120を配設するようにしているが、
冷却部材を設ける代わりに、図２に示したように基板収
容部の底壁面に内部水路を形成し、基板収容部底壁面を
冷却することができるような構成としてもよい。そし
て、熱処理中においては、サセプタに支持された基板が
基板収容部底壁面の内面から離間した状態にし、熱処理
が終了して熱処理室内で基板を冷却するときには、サセ
プタを下降させて基板を基板収容部底壁面の内面に接触
させるように構成してもよい。

【００４２】尚、図１に示す実施例では、給水管36や排
水管38が接続された冷却部材30が昇降移動しないので、
構造が比較的簡単である。これは、図２及び図４に示す
実施例についても同様である。また、図３に示す実施例
では、冷却部材94が上昇した冷却実行中においても、冷
却水の温度や流量等を制御することにより、冷却条件を
任意に制御することができる。これは、図４に示す実施
例についても同様である。さらに、図２に示す実施例で
は、熱処理室58内で基板Ｗが支持される位置が変わらな
いので、基板Ｗと接触して加熱中の基板Ｗの温度を検出
する接触式温度センサ68を容易に設けることができる。
これは、図１及び図３に示す実施例についても同様であ
る。

【００４３】

【発明の効果】請求項１、請求項２、請求項４、請求項
７及び請求項１０にそれぞれ記載された各発明に係る基
板の熱処理装置を使用したときは、熱処理が終了した後
に不活性ガス又はプロセスガスで高純度に保たれたまま
の熱処理炉内において、炉外へ搬出しても何ら支障が無
い温度まで基板を速やかに冷却することができるため、
スループットが向上する。

【００４４】請求項３に記載された構成によれば、蓄熱
部材が効率良く冷却されため、蓄熱部材による基板の冷
却が効果的に行なわれるとともに、蓄熱部材が高温の基
板に接触しても基板を汚染することがないため、蓄熱部
材が基板に接触することによる処理品質の低下が起こる
心配が無い。請求項５及び請求項８にそれぞれ記載され
た構成によれば、冷却部材がその内部から速やかに冷却
される。

【００４５】請求項６に記載された構成によれば、冷却
部材が高温の基板に接触しても基板を汚染することがな
いため、冷却部材が基板に接触することによる処理品質
の低下が起こる心配が無い。

【００４６】請求項９に記載された構成によれば、高温
の基板が冷却部材に接触しても冷却部材によって基板が
汚染されることがないため、基板が冷却部材に接触する
ことによる処理品質の低下が起こる心配が無い。

【００４７】請求項１１に記載された構成によれば、高
温の基板が熱処理炉底壁面に接触しても熱処理炉底壁面
によって基板が汚染されることがないため、基板が熱処
理炉底壁面に接触することによる処理品質の低下が起こ
る心配が無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の１実施例を示し、基板
の熱処理装置の概略構成を示す要部縦断面図である。

【図２】請求項２に記載の発明の１実施例を示し、基板
の熱処理装置の概略構成を示す要部縦断面図である。

【図３】請求項４に記載の発明の１実施例を示し、基板
の熱処理装置の一部の構成を示す拡大縦断面図である。

【図４】請求項７記載の発明の１実施例を示し、基板の
熱処理装置の概略構成を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】 10、50 熱処理炉 14、54 基板収容部 16、56 ベルジャ形内部隔壁 18、58 熱処理室 20、60 加熱用ランプ 22、62 基板の搬出入用の開口 24 排気口 26 ガス導入管 28、130 サセプタ 30、94、120 冷却部材 34、124 水路 36、74、126 給水管 38、76、128 排水管 40、78 蓄熱部材 42 支持枠 44、84、134 鉛直支持軸 48、92、118、138 ベローズ 66 支持ピン 68 接触式温度センサ 70 基板収容部の底壁面 72、100 内部水路 80 金属材料で形成された肉厚板 82、98 石英もしくはサファイアで形成された薄板 96 金属材料で形成された中空肉厚板 102 鉛直支持桿 108 給水路 110 排水路 132 水平支持板 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−333838（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/22 H01L 21/31 H01L 21/205

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の搬入及び搬出を行なうための開口
   を有し、基板を１枚ずつ収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持する基板
   支持手段と、 この基板支持手段によって支持された基板の表面に対向
   して配設された光照射加熱手段とを備えた基板の熱処理
   装置において、 前記基板支持手段を固定し、 その基板支持手段によって支持された基板の下方に冷却
   部材を配設するとともに、その冷却部材を冷却する冷却
   手段を設け、 下面が前記冷却部材に当接する待機位置と上面が前記基
   板支持手段によって支持された基板に当接する冷却位置
   との間を往復移動するように蓄熱部材を昇降自在に配設
   するとともに、その蓄熱部材を昇降させる駆動手段を設
   けたことを特徴とする基板の熱処理装置。
2. 【請求項２】 基板の搬入及び搬出を行なうための開口
   を有し、基板を１枚ずつ収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持する基板
   支持手段と、 この基板支持手段によって支持された基板の表面に対向
   して配設された光照射加熱手段とを備えた基板の熱処理
   装置において、 前記基板支持手段を固定し、 前記熱処理炉の底壁面を冷却する冷却手段を設け、 下面が前記熱処理炉の底壁面に当接する待機位置と上面
   が前記基板支持手段によって支持された基板に当接する
   冷却位置との間を往復移動するように蓄熱部材を昇降自
   在に配設するとともに、その蓄熱部材を昇降させる駆動
   手段を設けたことを特徴とする基板の熱処理装置。
3. 【請求項３】 蓄熱部材が、金属材料で形成された肉厚
   板の、少なくとも基板に当接する上面を、石英、サファ
   イアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなどの基板非汚染材料で被
   覆して構成された請求項１又は請求項２記載の基板の熱
   処理装置。
4. 【請求項４】 基板の搬入及び搬出を行なうための開口
   を有し、基板を１枚ずつ収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持する基板
   支持手段と、 この基板支持手段によって支持された基板の表面に対向
   して配設された光照射加熱手段とを備えた基板の熱処理
   装置において、 前記基板支持手段を固定し、 上面が前記基板支持手段によって支持された基板から離
   間する待機位置と上面が基板支持手段によって支持され
   た基板に当接する冷却位置との間を往復移動するように
   冷却部材を昇降自在に配設するとともに、その冷却部材
   をその内部から冷却する冷却手段と、この冷却手段及び
   前記冷却部材を昇降させる駆動手段とを設けたことを特
   徴とする基板の熱処理装置。
5. 【請求項５】 冷却手段が、冷却部材の内部に形成され
   た水路と、この水路にそれぞれ連通した給水路及び排水
   路と、前記給水路を通して冷却水を前記冷却部材内部の
   水路内へ供給する冷却水供給源とから構成された請求項
   ４記載の基板の熱処理装置。
6. 【請求項６】 冷却部材の、少なくとも基板に当接する
   上面が、石英、サファイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなど
   の基板非汚染材料で形成された請求項４又は請求項５記
   載の基板の熱処理装置。
7. 【請求項７】 基板の搬入及び搬出を行なうための開口
   を有し、基板を１枚ずつ収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持する基板
   支持手段と、 この基板支持手段によって支持された基板の表面に対向
   して配設された光照射加熱手段とを備えた基板の熱処理
   装置において、 前記熱処理炉の内部に冷却部材を配設するとともに、そ
   の冷却部材をその内部から冷却する冷却手段を設け、 前記基板支持手段を、それによって支持された基板が前
   記冷却部材の上面から離間した処理位置と冷却部材の上
   面に当接する冷却位置との間を往復移動するように昇降
   自在に支持するとともに、その基板支持手段を昇降させ
   る駆動手段を設けたことを特徴とする 基板の熱処理装
   置。
8. 【請求項８】 冷却手段が、冷却部材の内部に形成され
   た水路と、この 水路にそれぞれ連通した給水路及び排水
   路と、前記給水路を通して冷却水を前記冷却部材内部の
   水路内へ供給する冷却水供給源とから構成された請求項
   ７記載の基板の熱処理装置。
9. 【請求項９】 冷却部材の、少なくとも基板に当接する
   上面が、石英、サファイアもしくはＣＶＤ−ＳｉＣなど
   の基板非汚染材料で形成された請求項７又は請求項８記
   載の基板の熱処理装置。
10. 【請求項１０】 基板の搬入及び搬出を行なうための開
    口を有し、基板を１枚ずつ収容する熱処理炉と、 この熱処理炉内において基板を水平姿勢に支持する基板
    支持手段と、 この基板支持手段によって支持された基板の表面に対向
    して配設された光照射加熱手段とを備えた基板の熱処理
    装置において、 前記熱処理炉の底壁面を冷却する冷却手段を設け、 前記基板支持手段を、それによって支持された基板が前
    記熱処理炉の底壁面の内面から離間した処理位置と熱処
    理炉の底壁面の内面に当接する冷却位置との間を往復移
    動するように昇降自在に支持するとともに、その基板支
    持手段を昇降させる駆動手段を設けたことを特徴とする
    基板の熱処理装置。
11. 【請求項１１】 熱処理炉の底壁面の、少なくとも基板
    に当接する内面が、石英、サファイアもしくはＣＶＤ−
    ＳｉＣなどの基板非汚染材料で形成された請求項１０記
    載の基板の熱処理装置。