JP3659863B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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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、「基板」と称する）を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行うランプアニール等の熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板の製造工程においては、種々の熱処理が行われている。基板に対して熱処理を行う熱処理装置としては、例えば、光照射によって基板の急速加熱を行う急速加熱装置（いわゆるランプアニール装置）が用いられている。特に、半導体デバイス等の微細加工に対する要求が厳しくなるにつれ、急速加熱装置による急速加熱プロセス（RTP; Rapid Thermal Process）が重要なものとなってきている。
【０００３】
急速加熱装置は一般に、主として赤外線ハロゲンランプを加熱源とし、窒素ガス等の所定のガス雰囲気中にて当該ランプから光照射を行うことによって秒オーダーで基板を所望の温度（〜１２００℃）にまで昇温し、数１０秒程度基板をその温度に保持した後、ランプからの光照射を停止して基板を急速に冷却するものである。
【０００４】
このような急速加熱装置は、基板に作り込まれたトランジスタの接合層における熱による不純物の再拡散防止、薄い酸化膜等の絶縁膜形成等が可能であり、従来の電気炉による長時間高温熱処理では実現が困難であった処理を行うことができる。
【０００５】
図９は、従来の熱処理装置におけるランプ配列を示す平面図である。この熱処理装置はいわゆるランプアニール装置であって、１９個のランプユニット１０からなるランプ群１１を備えている。各ランプユニット１０はランプ１２およびリフレクタ１６によって構成されている。同図に示すように、ランプ群１１は、１つのランプユニット１０の周囲に６つのランプユニット１０を相互に隣接して設けるハニカム状配列とされている。そして、ランプ群１１は、１９個のランプ１２によって基板Ｗの全面を覆うように配置されている。なお、基板Ｗの径は２００ｍｍである。
【０００６】
このランプ群１１によって基板Ｗの加熱処理を行うときには、各ランプ１２に電力を供給して光を出射させる。各ランプ１２から出射された光は直接にまたはリフレクタ１６によって反射された後に基板Ｗに到達し、基板Ｗを加熱する。このときに、ランプ群１１をその最も中心に位置する１個のランプ１２からなるセンター領域、最も外側に位置する１２個のランプ１２からなるエッジ領域、それらの中間に位置する６個のランプ１２からなるミドル領域の３つの領域に分割し、各領域ごとに電力供給パターンを変化させるとともに、基板Ｗを回転させることによって、基板の面内温度均一性を確保するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱処理装置においては、上記の領域ごとの電力供給制御や基板Ｗの回転によっても十分な面内温度均一性を確保することができなかった。その理由について以下に説明する。
【０００８】
図１０は、１個のランプ１２による基板Ｗ上の照度分布を示す図である。図中左端の位置（距離０の位置）が基板Ｗ上におけるランプ１２の鉛直方向直下の位置である。また、図中に符号ＲＰとして示しているのはランプ１２の半径である。
【０００９】
同図に示すように、ランプ１２の直下の位置においては高い照度が得られるものの、その位置からの距離が長くなるにつれて基板Ｗ上における照度が徐々に低下する傾向が生じる。つまり、ランプ１２からの光はリフレクタ１６によって下方へと向かう指向性を有しているため、ランプ１２の直下（ランプ１２の径の範囲）ではほぼ均一な高い照度が得られるのであるが、ランプ１２からの水平方向（基板Ｗの面と平行な方向）の距離が長くなるにしたがって当該ランプ１２からの照度が低下するのである。
【００１０】
一方、ランプ群１１を構成する１９個のランプ１２は上述の如くハニカム状に配列されており、見方を変えれば、１９個のランプ１２が同心円上に配列されているとも言える。従って、従来の熱処理装置においては、基板Ｗを回転させたとしても、図１１に示すような照度分布となるのである。
【００１１】
図１１は、従来の熱処理装置における基板Ｗ上の半径方向の照度分布を示す図である。図１１に示すように、上記センター領域、ミドル領域、エッジ領域のそれぞれの下方の基板Ｗ上における位置ではある程度の高い照度が得られているものの、各領域の間の下方位置では照度が低下している。これは、各ランプ１２からの照度分布が図１０のようになることに起因して、センター領域、ミドル領域、エッジ領域のそれぞれの下方では各ランプ１２から十分な光量の光が照射されて照度が高くなるのに対して、各領域の間の下方ではいずれの領域に属するランプ１２からの光量も少なくなり照度が低くなったものである。なお、光照射時には基板Ｗが回転されているため、同一領域内においては照度がほぼ均一となり、基板Ｗの任意の半径方向について図１１に示すような照度分布が得られることとなる。
【００１２】
基板Ｗ上の半径方向の照度分布が図１１のような不均一なものとなると、その結果として基板Ｗ内における面内温度均一性が損なわれるという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱処理時に基板の温度均一性を確保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。
【００１４】
【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、基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、それぞれが基板に光を照射する複数のランプが略平面状に配列されるとともに、前記平面に垂直な所定の対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群と、所定の回転軸を中心として、前記平面と略平行な面内にて基板を回転させる回転手段と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを前記平面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしている。
【００１５】
また、請求項２の発明は、基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、それぞれが基板に光を照射する複数のランプが所定の対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群と、前記対称軸と略平行な回転軸を中心として基板を回転させる回転手段と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを前記基板の回転面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしている。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記複数のランプのそれぞれを円筒形状のランプとし、前記ランプ群に前記複数のランプをハニカム状に配列している。
【００１７】
また、請求項４の発明は、基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、それぞれが基板に光を照射する複数のランプが所定の対称軸を中心として規則性を有するように配列されたランプ群と、前記対称軸と略平行な回転軸を中心として基板を回転させる回転手段と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを前記基板の回転面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしている。
【００１８】
【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。
【００１９】
＜１．熱処理装置の全体構成＞
図１は、本発明に係る熱処理装置の全体構成を示す側面断面図である。図１の熱処理装置は、光照射によって基板Ｗの急速加熱処理を行ういわゆるランプアニール装置である。この熱処理装置は、大別して上部のランプハウス１と、下部の炉壁２とを備えている。
【００２０】
ランプハウス１には、１９個のランプ１２と１９個のリフレクタ６が設けられている。それぞれのリフレクタ６の内側には、その中心軸と同軸にランプ挿入用の穴が開けられており、その穴に１つのランプ１２が上方より挿入される。各ランプ１２は、必要とされる照射強度およびランプ寿命や製作性の制限から、円筒形状の石英管内にハロゲンガスを封入するとともに、その中心軸近傍に円筒状のフィラメント３を設ける赤外線ハロゲンランプとしている。フィラメント３は、その長手方向を石英管の中心軸に沿わせるようにして配置されている。また、各ランプ１２の上部にはフィラメント３に電力を供給するためのフィラメント導出端子４が設けられている。なお、本実施形態において、ランプ１２は平面状に配列されているが、その平面配列の形態についてはさらに後述する。
【００２１】
リフレクタ６は、楕円球面形状の反射鏡であり、ランプ１２から出射された光を下方に向けて（基板Ｗに向けて）反射するものである。
【００２２】
ランプハウス１の上部に設けられたベース板８の下面には、リフレクタ６の上端部が固設されている。各ランプ１２は、リフレクタ６の中心軸と同軸となるように取り付けフランジ５を介してベース板８に固定されている。また、ベース板８の内部には複数の水冷経路７が設けられており、ランプ１２から伝達される熱を冷却できるように構成されている。
【００２３】
炉壁２の内部には基板Ｗの熱処理を行うための処理室ＰＲが形成されている。また、炉壁２には基板搬入搬出用の炉口２１が形成されており、炉口２１の外側にはシャッター２２が設けられている。シャッター２２は図示を省略する開閉機構によって開閉可能とされている。シャッター２２が開放されている状態においては、図外の搬送機構によって未処理の基板Ｗを炉口２１から処理室ＰＲに搬入することと、処理済みの基板Ｗを処理室ＰＲから搬出することができる。一方、シャッター２２が閉鎖されている状態（図１の状態）においては、シャッター２２および後述のチャンバ窓２３によって処理室ＰＲがＯ−リング（図示省略）を介してシールされることとなり、処理室ＰＲが密閉空間となる。
【００２４】
また、炉壁２の内部には基板Ｗを処理室ＰＲに支持するための支持台２４が回転自在に設けられている。支持台２４は、透明な石英製の部材であって光を透過することができる。支持台２４の下部には磁石２５が固設されている。そして、炉壁２の外部下側であって、磁石２５と対向する位置には磁石リング２６が設けられている。磁石リング２６は、モータ２７のモータ軸と噛合しており、モータ２７の回転に伴って回転する。磁石リング２６と磁石２５とは、磁力によって相互に引力を作用させており、磁石リング２６が回転すると磁石２５が固設されている支持台２４も回転することとなる。支持台２４が回転すると、それに支持されている基板Ｗも回転軸ＸＷを中心として回転する。すなわち、モータ２７は支持台２４およびそれに支持される基板Ｗを回転軸ＸＷを中心として回転させることができる回転手段に相当する。なお、基板Ｗは、１９個のランプ１２の配列が形成する平面と平行な面内にて回転されるものであり、回転軸ＸＷは基板Ｗの中心を垂直に通る中心軸と一致する。
【００２５】
炉壁２の内部であって処理室ＰＲの上方にはチャンバ窓２３が設けられている。チャンバ窓２３は、石英製でランプ１２から出射された光を下方に透過することができるとともに、処理室ＰＲをシールする機能を有している。
【００２６】
また、炉壁２にはガス導入口２８および排気口２９が設けられている。ガス導入口２８および排気口２９はそれぞれ図外のガス供給ラインおよび排気ラインに接続されている。これにより、処理室ＰＲ内にガス導入口２８から窒素ガス、酸素ガス等のプロセスガスを供給することができるとともに、排気口２９から処理室ＰＲ内の雰囲気ガスを排気することができる。
【００２７】
さらに、炉壁２の底部外側には放射温度計３０ａ、３０ｂ、３０ｃが設けられている。既述したように、支持台２４は透明であって加熱された基板Ｗからの赤外光を透過することができる。支持台２４を透過した赤外光は、炉壁２の底部に設けられた覗き窓３１を通過して各放射温度計３０ａ、３０ｂ、３０ｃに到達することとなる。各放射温度計３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、石英を透過する波長域にて非接触の温度計測を行うことができるものであり、加熱処理中の基板Ｗの温度を計測する。
【００２８】
次に、上記構成を有する図１の熱処理装置における処理手順の概略について述べておく。まず、排気口２９から排気を行うとともにガス導入口２８から処理室ＰＲに不活性ガス（例えば、窒素ガス）を供給し、処理室ＰＲ内を不活性ガスの雰囲気に置換しておく。そして、シャッター２２を開放して炉口２１から未処理の基板Ｗを搬入し、支持台２４に載置する。次に、シャッター２２を閉じて炉口２１を閉鎖するとともに、ガス導入口２８から所定のプロセスガスを導入し、処理室ＰＲ内の基板Ｗの周辺をそのプロセスガスの雰囲気に置換する。
【００２９】
その後、ランプ１２への電力供給を開始し、ランプ１２からの光照射を行う。ランプ１２から出射された光はチャンバ窓２３を透過して基板Ｗに到達し、基板Ｗを急速に加熱する。ランプ１２からの光照射を行うときには、モータ２７によって基板Ｗを回転させている。また、光照射時には基板Ｗを回転させるとともに、放射温度計３０ａによって基板Ｗの中央部、放射温度計３０ｃによって基板Ｗの端部、放射温度計３０ｂによって基板Ｗの中央部と端部との中間部の温度をそれぞれ計測し、図外の制御部により各領域の温度計測結果に基づいて１９個のランプ１２への供給電力量を制御している。より具体的には、熱の放出の大きい基板Ｗの端縁部に近いほど大きな光量を照射する必要があり、基板Ｗの端縁部に対応するランプ１２に大きな電力を供給し、基板Ｗの中央部に対応するランプ１２へは相対的に小さな電力を供給するようにしている。
【００３０】
その後、所定時間が経過し、基板Ｗの加熱処理が終了すると、ランプ１２からの光照射を停止する。そして、ガス導入口２８から処理室ＰＲに不活性ガスを供給する。最後に、シャッター２２を開けて炉口２１を開放し、処理済みの基板Ｗを装置外に搬出し、一連の熱処理が終了する。
【００３１】
＜２．ランプの平面配列＞
次に、上記熱処理装置における１９個のランプ１２の平面配列について説明する。図２は、本発明に係る熱処理装置におけるランプの平面配列を示す平面図である。同図に示すように、本発明に係る熱処理装置におけるランプ１２の平面配列自体は、従来のハニカム状のランプ配列と同じである（図９参照）。すなわち、１つのランプユニット１０（ランプ１２とリフレクタ６との結合）の周囲に６つのランプユニット１０を相互に隣接して設ける平面配列である。１９個のランプ１２は図２に示すようなハニカム状に配列されて１つのランプ群１１を形成している。なお、本実施形態においては、基板Ｗの径は２００ｍｍであり、最近接のランプ中心間距離を５０ｍｍとしている。
【００３２】
なお、ランプ群１１は、その最も中心に位置する１個のランプ１２ａからなるセンター領域、最も外側に位置する１２個のランプ１２ｃからなるエッジ領域、それらの中間に位置する６個のランプ１２ｂからなるミドル領域の３つの領域に分割することができる。以降において、単にランプとして包括的に表現する場合はランプ１２と記載し、上記のいずれかの領域に属するランプとして表現する場合にはランプ１２ａ（１２ｂ、１２ｃ）と記載する。
【００３３】
本発明に係る熱処理装置においては、ランプ１２の平面配列自体は従来のハニカム状のランプ配列と同じであるものの、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをランプ群１１の配列平面と平行な方向、すなわち基板Ｗの回転面と平行な方向に沿って距離ｄだけずらしている。
【００３４】
基板Ｗの回転軸ＸＷとは、モータ２７によって基板Ｗが回転される中心を通りその回転面に垂直な軸である。また、ランプ群１１の対称軸ＸＲとは、ランプ群１１の対称性の中心となる軸であり、ランプ群１１が形成する平面と垂直をなすものである。
【００３５】
ここで、ランプ群１１の対称性について説明しておく。一般に、幾何学的図形または物体がある軸のまわりの角２π／ｎ（ｎは２以上の自然数）の回転に関して不変であればｎ回回転対称性をもつという。図５にｎ回回転対称性を有する簡易な図形を例示する。
【００３６】
図５（ａ）に示す図形は正方形であり、対称軸Ｘ１のまわりの角２π／４（＝９０°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ１を中心として２π／４回転させると元の図形に一致する。このような正方形は対称軸Ｘ１を中心として４回回転対称性を有する。
【００３７】
図５（ｂ）に示す図形は長方形であり、対称軸Ｘ２のまわりの角２π／２（＝１８０°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ２を中心として２π／２回転させると元の図形に一致する。このような長方形は対称軸Ｘ２を中心として２回回転対称性を有する。
【００３８】
図５（ｃ）に示す図形は正五角形であり、対称軸Ｘ３のまわりの角２π／５（＝７２°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ３を中心として２π／５回転させると元の図形に一致する。このような正五角形は対称軸Ｘ３を中心として５回回転対称性を有する。
【００３９】
図５（ｄ）に示す図形は正六角形であり、対称軸Ｘ４のまわりの角２π／６（＝６０°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ４を中心として２π／６回転させると元の図形に一致する。このような正六角形は対称軸Ｘ４を中心として６回回転対称性を有する。なお、図５における対称軸Ｘ１〜Ｘ４はいずれも図形の平面（紙面）と垂直なものである。
【００４０】
図２に戻り、上記の説明および同図から明らかなように、本実施形態のランプ群１１は対称軸ＸＲを中心として６回回転対称性を有している。つまり、対称軸ＸＲのまわりの角２π／６（＝６０°）の回転に関して不変である。そして、本実施形態においては、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをランプ群１１の配列平面と平行な方向に沿って距離ｄだけずらしているのである。なお、ランプ群１１の対称軸ＸＲは、基板Ｗの回転軸ＸＷと平行である。
【００４１】
以上のように、対称軸ＸＲと回転軸ＸＷとを所定の距離ｄだけずらすことにより基板Ｗの照度分布が変化する。図３は、本実施形態の熱処理装置における基板上の半径方向の照度分布を示す図である。なお、従来の熱処理装置は対称軸ＸＲと回転軸ＸＷとを一致、すなわち距離ｄ＝０ｍｍとしたものとして捉えることができる。また、１個のランプ１２による基板Ｗ上の照度分布については従来と同様の図１０に示した通りとなる。
【００４２】
図３の照度分布を図１１に示した従来の熱処理装置における照度分布と比較すると、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらすことによって基板Ｗ上における半径方向の照度分布の変動が小さくなる傾向が認められ、特に距離ｄが１０ｍｍ以上のときには半径方向の照度分布の変動が従来よりも大幅に小さくなっている。つまり、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上している。
【００４３】
図４は、図３の距離ｄごとにその全体平均照度に対する最大照度と最小照度との差の比率を示した図である。すなわち、図３に示すある距離ｄについての基板Ｗ上の半径方向の位置（０ｍｍ〜１００ｍｍ）での全体平均照度に対する、その半径方向の位置のいずれかにおける最大照度と最小照度との差の比率を示した図であり、半径方向における照度分布の変動の大きさを定量的に示すものである。なお、図中左端の距離ｄ＝０ｍｍでの値は従来の比率を示している。
【００４４】
図４から明らかなように、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらすことによって上記比率が従来（ｄ＝０ｍｍ）よりも低下している。特に距離ｄが１０ｍｍ以上の場合は従来と比較して大幅に比率が低下しており、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が顕著に向上していることが分かる。
【００４５】
以上のように、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらすことによって照度分布の均一性が向上する理由について以下に述べる。本実施形態の熱処理装置におけるランプ群１１（図２）は６回回転対称性を有しており、対称軸ＸＲを中心として規則性を有するように１９個のランプ１２が配列されたものである。このような規則性を有する配列自体に関しては従来の熱処理装置におけるランプ群１１（図９）についても全く同様である。
【００４６】
ところが、従来においては、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとが一致していたため（距離ｄ＝０ｍｍ）、基板Ｗを回転させたとしても、例えばランプ群１１のうちのミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通過する基板Ｗ上の部分は常にミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通り続けることになる。換言すれば、規則性を有するように配列されたランプ群１１に対して、その規則性を維持するような基板Ｗの回転が行われていたため、ランプ群１１の配列の規則性によって生じる照度分布の山谷の部分が基板Ｗの回転によって解消されずにそのまま残存することとなっていたのである。その結果、従来においては、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の変動が大きなものとなっていたのである。
【００４７】
これに対して、本実施形態においては、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらしているため、基板Ｗを回転させたときに、例えばある時点においてランプ群１１のうちのミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通過する基板Ｗ上の部分が常にミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通り続けることはあり得ない。換言すれば、規則性を有するように配列されたランプ群１１に対して、偏心させて基板Ｗを回転させており、いわばランプ群１１の配列の規則性を崩すような基板Ｗの回転を行っているため、ランプ群１１の配列の規則性によって生じる照度分布の山谷の部分が基板Ｗの回転によって緩和されるのである。その結果、本実施形態においては、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の変動が小さくなり、均一性が向上することとなったのである。基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上すれば、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。
【００４８】
特に、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらす距離ｄを複数のランプ１２の配列における配列間隔（本実施形態では最近接ランプ中心間距離（５０ｍｍ））の１／５以上１／２以下（１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下）とすることにより基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上する。距離ｄがランプ１２の配列間隔の１／５未満の場合は、ずれの量が少ないためランプ群１１の配列の規則性によって生じる照度分布の山谷の部分が基板Ｗの回転によって解消される程度が低い。一方、距離ｄがランプ１２の配列間隔の１／２よりも大きい場合は、ずれの量が大きいため基板Ｗの端縁部においてランプ群１１からの光照射が行われない部分が断続的に生じることとなる。
【００４９】
＜３．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。例えば、上記実施形態においては、ランプ１２をハニカム状に配列してランプ群１１を形成していたが、ランプ群１１におけるランプ配列はハニカム状に限定されるものではなく、以下に示すような形態であっても良い。
【００５０】
図６のランプ群４１は、円状フィラメント４３を有する複数のサークルランプ４２を同心円上に配列したものである。このランプ群４１は、対称軸ＸＲを中心として実質的にｎ回回転対称性（ｎは２以上の任意の自然数をとりうる）を有しているものであると言える。
【００５１】
このようなランプ群４１であったとしても、ランプ群４１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらせば、上記実施形態において説明したのと同様の理由により、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。なお、図６において、サークルランプ４２の配列間隔とは、最近接のサークルランプ４２の中心線間の距離を意味する（図中の符号ｌ１にて示す距離）。
【００５２】
図７のランプ群５１は、複数の棒状ランプ５２を縦横の格子状に配列したものである。このランプ群５１は、対称軸ＸＲを中心として４回回転対称性を有している。このようなランプ群５１であったとしても、ランプ群５１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらせば、上記実施形態において説明したのと同様の理由により、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。なお、図７において、棒状ランプ５２の配列間隔とは、相互に平行に近接する棒状ランプ５２の中心線間の距離を意味する（図中の符号ｌ２にて示す距離）。
【００５３】
また、図８のランプ群６１は、複数のランプ１２をハニカム状に配列したものである。ランプ１２自体は上記実施形態と同様の円筒状フィラメントを有するランプであり、複数のランプ１２をハニカム状に配列している点も上記実施形態と同じである。但し、上記実施形態のランプ群１１においては対称軸ＸＲが中央のランプ１２を通っていた（図２参照）のに対し、図８のランプ群６１においては対称軸ＸＲがランプ１２が存在しないランプ間位置を通る点において相違している。
【００５４】
図８の場合、ランプ群６１は、対称軸ＸＲを中心として３回回転対称性を有している。このようなランプ群６１であったとしても、ランプ群６１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらせば、上記実施形態において説明したのと同様の理由により、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。
【００５５】
このように、ある対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群であれば、上記実施形態に示したランプ群１１に限らず種々の配列パターンのランプ群を適用することができる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、複数のランプ１２を平面状に配列してランプ群１１を形成していたが、すべてのランプ１２を完全に平面状に配列する必要はなく、複数のランプ１２に若干の上下方向の位置関係を持たせるようにしても良いことは勿論であり、処理対象の基板Ｗから見てランプ群がｎ回回転対称性を有するように配列された配列パターンを有していれば良い。
【００５７】
また、上記実施形態においては、基板Ｗを回転させるようにしていたが、これに代えてランプ群をその対称軸を中心として回転させるようにしても良い。この場合は、ランプ群の対称軸と基板Ｗの中心軸とをずらせば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、基板Ｗとランプ群とは相対的に回転される関係にあれば良い。
【００５８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、ｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群の対称軸と基板の回転軸とをランプ群が配列された平面と略平行な方向に沿って複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしているため、ランプ群の配列の規則性によって生じる基板上の照度分布の山谷の部分が基板の回転によって緩和されることとなり、その結果、基板上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時に基板の温度均一性を確保することができる。
【００５９】
また、請求項２の発明によれば、ｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群の対称軸と基板の回転軸とを基板の回転面と略平行な方向に沿って複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしているため、請求項１の発明による効果と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、請求項３の発明によれば、複数のランプのそれぞれが円筒形状のランプであり、ランプ群が複数のランプをハニカム状に配列しているため、円筒状ランプをハニカム状に配列した熱処理装置においても熱処理時に基板の温度均一性を確実に確保することができる。
【００６１】
また、請求項４の発明によれば、所定の対称軸を中心として規則性を有するように配列されたランプ群のその対称軸と基板の回転軸とを基板の回転面と略平行な方向に沿って複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしているため、請求項１の発明による効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の全体構成を示す側面断面図である。
【図２】図１の熱処理装置におけるランプの平面配列を示す平面図である。
【図３】図１の熱処理装置における基板上の半径方向の照度分布を示す図である。
【図４】図３の距離ｄごとにその全体照度平均に対する最大照度と最小照度との差の比率を示した図である。
【図５】ｎ回回転対称性を有する図形を例示した図である。
【図６】本発明に係る熱処理装置における他のランプ配列を示す平面図である。
【図７】本発明に係る熱処理装置における他のランプ配列を示す平面図である。
【図８】本発明に係る熱処理装置における他のランプ配列を示す平面図である。
【図９】従来の熱処理装置におけるランプ配列を示す平面図である。
【図１０】１個のランプによる基板上の照度分布を示す図である。
【図１１】図９の従来の熱処理装置における基板上の半径方向の照度分布を示す図である。
【符号の説明】
１１、４１、５１、６１ ランプ群
１２ ランプ
２７ モータ
４２ サークルランプ
５２ 棒状ランプ
Ｗ 基板
ＸＲ 対称軸
ＸＷ 回転軸
【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、「基板」と称する）を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行うランプアニール等の熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板の製造工程においては、種々の熱処理が行われている。基板に対して熱処理を行う熱処理装置としては、例えば、光照射によって基板の急速加熱を行う急速加熱装置（いわゆるランプアニール装置）が用いられている。特に、半導体デバイス等の微細加工に対する要求が厳しくなるにつれ、急速加熱装置による急速加熱プロセス（RTP; Rapid Thermal Process）が重要なものとなってきている。
【０００３】
急速加熱装置は一般に、主として赤外線ハロゲンランプを加熱源とし、窒素ガス等の所定のガス雰囲気中にて当該ランプから光照射を行うことによって秒オーダーで基板を所望の温度（〜１２００℃）にまで昇温し、数１０秒程度基板をその温度に保持した後、ランプからの光照射を停止して基板を急速に冷却するものである。
【０００４】
このような急速加熱装置は、基板に作り込まれたトランジスタの接合層における熱による不純物の再拡散防止、薄い酸化膜等の絶縁膜形成等が可能であり、従来の電気炉による長時間高温熱処理では実現が困難であった処理を行うことができる。
【０００５】
図９は、従来の熱処理装置におけるランプ配列を示す平面図である。この熱処理装置はいわゆるランプアニール装置であって、１９個のランプユニット１０からなるランプ群１１を備えている。各ランプユニット１０はランプ１２およびリフレクタ１６によって構成されている。同図に示すように、ランプ群１１は、１つのランプユニット１０の周囲に６つのランプユニット１０を相互に隣接して設けるハニカム状配列とされている。そして、ランプ群１１は、１９個のランプ１２によって基板Ｗの全面を覆うように配置されている。なお、基板Ｗの径は２００ｍｍである。
【０００６】
このランプ群１１によって基板Ｗの加熱処理を行うときには、各ランプ１２に電力を供給して光を出射させる。各ランプ１２から出射された光は直接にまたはリフレクタ１６によって反射された後に基板Ｗに到達し、基板Ｗを加熱する。このときに、ランプ群１１をその最も中心に位置する１個のランプ１２からなるセンター領域、最も外側に位置する１２個のランプ１２からなるエッジ領域、それらの中間に位置する６個のランプ１２からなるミドル領域の３つの領域に分割し、各領域ごとに電力供給パターンを変化させるとともに、基板Ｗを回転させることによって、基板の面内温度均一性を確保するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱処理装置においては、上記の領域ごとの電力供給制御や基板Ｗの回転によっても十分な面内温度均一性を確保することができなかった。その理由について以下に説明する。
【０００８】
図１０は、１個のランプ１２による基板Ｗ上の照度分布を示す図である。図中左端の位置（距離０の位置）が基板Ｗ上におけるランプ１２の鉛直方向直下の位置である。また、図中に符号ＲＰとして示しているのはランプ１２の半径である。
【０００９】
同図に示すように、ランプ１２の直下の位置においては高い照度が得られるものの、その位置からの距離が長くなるにつれて基板Ｗ上における照度が徐々に低下する傾向が生じる。つまり、ランプ１２からの光はリフレクタ１６によって下方へと向かう指向性を有しているため、ランプ１２の直下（ランプ１２の径の範囲）ではほぼ均一な高い照度が得られるのであるが、ランプ１２からの水平方向（基板Ｗの面と平行な方向）の距離が長くなるにしたがって当該ランプ１２からの照度が低下するのである。
【００１０】
一方、ランプ群１１を構成する１９個のランプ１２は上述の如くハニカム状に配列されており、見方を変えれば、１９個のランプ１２が同心円上に配列されているとも言える。従って、従来の熱処理装置においては、基板Ｗを回転させたとしても、図１１に示すような照度分布となるのである。
【００１１】
図１１は、従来の熱処理装置における基板Ｗ上の半径方向の照度分布を示す図である。図１１に示すように、上記センター領域、ミドル領域、エッジ領域のそれぞれの下方の基板Ｗ上における位置ではある程度の高い照度が得られているものの、各領域の間の下方位置では照度が低下している。これは、各ランプ１２からの照度分布が図１０のようになることに起因して、センター領域、ミドル領域、エッジ領域のそれぞれの下方では各ランプ１２から十分な光量の光が照射されて照度が高くなるのに対して、各領域の間の下方ではいずれの領域に属するランプ１２からの光量も少なくなり照度が低くなったものである。なお、光照射時には基板Ｗが回転されているため、同一領域内においては照度がほぼ均一となり、基板Ｗの任意の半径方向について図１１に示すような照度分布が得られることとなる。
【００１２】
基板Ｗ上の半径方向の照度分布が図１１のような不均一なものとなると、その結果として基板Ｗ内における面内温度均一性が損なわれるという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱処理時に基板の温度均一性を確保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。
【００１４】
【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、基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、それぞれが基板に光を照射する複数のランプが略平面状に配列されるとともに、前記平面に垂直な所定の対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群と、所定の回転軸を中心として、前記平面と略平行な面内にて基板を回転させる回転手段と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを前記平面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしている。
【００１５】
また、請求項２の発明は、基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、それぞれが基板に光を照射する複数のランプが所定の対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群と、前記対称軸と略平行な回転軸を中心として基板を回転させる回転手段と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを前記基板の回転面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしている。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記複数のランプのそれぞれを円筒形状のランプとし、前記ランプ群に前記複数のランプをハニカム状に配列している。
【００１７】
また、請求項４の発明は、基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、それぞれが基板に光を照射する複数のランプが所定の対称軸を中心として規則性を有するように配列されたランプ群と、前記対称軸と略平行な回転軸を中心として基板を回転させる回転手段と、を備え、前記対称軸と前記回転軸とを前記基板の回転面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしている。
【００１８】
【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。
【００１９】
＜１．熱処理装置の全体構成＞
図１は、本発明に係る熱処理装置の全体構成を示す側面断面図である。図１の熱処理装置は、光照射によって基板Ｗの急速加熱処理を行ういわゆるランプアニール装置である。この熱処理装置は、大別して上部のランプハウス１と、下部の炉壁２とを備えている。
【００２０】
ランプハウス１には、１９個のランプ１２と１９個のリフレクタ６が設けられている。それぞれのリフレクタ６の内側には、その中心軸と同軸にランプ挿入用の穴が開けられており、その穴に１つのランプ１２が上方より挿入される。各ランプ１２は、必要とされる照射強度およびランプ寿命や製作性の制限から、円筒形状の石英管内にハロゲンガスを封入するとともに、その中心軸近傍に円筒状のフィラメント３を設ける赤外線ハロゲンランプとしている。フィラメント３は、その長手方向を石英管の中心軸に沿わせるようにして配置されている。また、各ランプ１２の上部にはフィラメント３に電力を供給するためのフィラメント導出端子４が設けられている。なお、本実施形態において、ランプ１２は平面状に配列されているが、その平面配列の形態についてはさらに後述する。
【００２１】
リフレクタ６は、楕円球面形状の反射鏡であり、ランプ１２から出射された光を下方に向けて（基板Ｗに向けて）反射するものである。
【００２２】
ランプハウス１の上部に設けられたベース板８の下面には、リフレクタ６の上端部が固設されている。各ランプ１２は、リフレクタ６の中心軸と同軸となるように取り付けフランジ５を介してベース板８に固定されている。また、ベース板８の内部には複数の水冷経路７が設けられており、ランプ１２から伝達される熱を冷却できるように構成されている。
【００２３】
炉壁２の内部には基板Ｗの熱処理を行うための処理室ＰＲが形成されている。また、炉壁２には基板搬入搬出用の炉口２１が形成されており、炉口２１の外側にはシャッター２２が設けられている。シャッター２２は図示を省略する開閉機構によって開閉可能とされている。シャッター２２が開放されている状態においては、図外の搬送機構によって未処理の基板Ｗを炉口２１から処理室ＰＲに搬入することと、処理済みの基板Ｗを処理室ＰＲから搬出することができる。一方、シャッター２２が閉鎖されている状態（図１の状態）においては、シャッター２２および後述のチャンバ窓２３によって処理室ＰＲがＯ−リング（図示省略）を介してシールされることとなり、処理室ＰＲが密閉空間となる。
【００２４】
また、炉壁２の内部には基板Ｗを処理室ＰＲに支持するための支持台２４が回転自在に設けられている。支持台２４は、透明な石英製の部材であって光を透過することができる。支持台２４の下部には磁石２５が固設されている。そして、炉壁２の外部下側であって、磁石２５と対向する位置には磁石リング２６が設けられている。磁石リング２６は、モータ２７のモータ軸と噛合しており、モータ２７の回転に伴って回転する。磁石リング２６と磁石２５とは、磁力によって相互に引力を作用させており、磁石リング２６が回転すると磁石２５が固設されている支持台２４も回転することとなる。支持台２４が回転すると、それに支持されている基板Ｗも回転軸ＸＷを中心として回転する。すなわち、モータ２７は支持台２４およびそれに支持される基板Ｗを回転軸ＸＷを中心として回転させることができる回転手段に相当する。なお、基板Ｗは、１９個のランプ１２の配列が形成する平面と平行な面内にて回転されるものであり、回転軸ＸＷは基板Ｗの中心を垂直に通る中心軸と一致する。
【００２５】
炉壁２の内部であって処理室ＰＲの上方にはチャンバ窓２３が設けられている。チャンバ窓２３は、石英製でランプ１２から出射された光を下方に透過することができるとともに、処理室ＰＲをシールする機能を有している。
【００２６】
また、炉壁２にはガス導入口２８および排気口２９が設けられている。ガス導入口２８および排気口２９はそれぞれ図外のガス供給ラインおよび排気ラインに接続されている。これにより、処理室ＰＲ内にガス導入口２８から窒素ガス、酸素ガス等のプロセスガスを供給することができるとともに、排気口２９から処理室ＰＲ内の雰囲気ガスを排気することができる。
【００２７】
さらに、炉壁２の底部外側には放射温度計３０ａ、３０ｂ、３０ｃが設けられている。既述したように、支持台２４は透明であって加熱された基板Ｗからの赤外光を透過することができる。支持台２４を透過した赤外光は、炉壁２の底部に設けられた覗き窓３１を通過して各放射温度計３０ａ、３０ｂ、３０ｃに到達することとなる。各放射温度計３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、石英を透過する波長域にて非接触の温度計測を行うことができるものであり、加熱処理中の基板Ｗの温度を計測する。
【００２８】
次に、上記構成を有する図１の熱処理装置における処理手順の概略について述べておく。まず、排気口２９から排気を行うとともにガス導入口２８から処理室ＰＲに不活性ガス（例えば、窒素ガス）を供給し、処理室ＰＲ内を不活性ガスの雰囲気に置換しておく。そして、シャッター２２を開放して炉口２１から未処理の基板Ｗを搬入し、支持台２４に載置する。次に、シャッター２２を閉じて炉口２１を閉鎖するとともに、ガス導入口２８から所定のプロセスガスを導入し、処理室ＰＲ内の基板Ｗの周辺をそのプロセスガスの雰囲気に置換する。
【００２９】
その後、ランプ１２への電力供給を開始し、ランプ１２からの光照射を行う。ランプ１２から出射された光はチャンバ窓２３を透過して基板Ｗに到達し、基板Ｗを急速に加熱する。ランプ１２からの光照射を行うときには、モータ２７によって基板Ｗを回転させている。また、光照射時には基板Ｗを回転させるとともに、放射温度計３０ａによって基板Ｗの中央部、放射温度計３０ｃによって基板Ｗの端部、放射温度計３０ｂによって基板Ｗの中央部と端部との中間部の温度をそれぞれ計測し、図外の制御部により各領域の温度計測結果に基づいて１９個のランプ１２への供給電力量を制御している。より具体的には、熱の放出の大きい基板Ｗの端縁部に近いほど大きな光量を照射する必要があり、基板Ｗの端縁部に対応するランプ１２に大きな電力を供給し、基板Ｗの中央部に対応するランプ１２へは相対的に小さな電力を供給するようにしている。
【００３０】
その後、所定時間が経過し、基板Ｗの加熱処理が終了すると、ランプ１２からの光照射を停止する。そして、ガス導入口２８から処理室ＰＲに不活性ガスを供給する。最後に、シャッター２２を開けて炉口２１を開放し、処理済みの基板Ｗを装置外に搬出し、一連の熱処理が終了する。
【００３１】
＜２．ランプの平面配列＞
次に、上記熱処理装置における１９個のランプ１２の平面配列について説明する。図２は、本発明に係る熱処理装置におけるランプの平面配列を示す平面図である。同図に示すように、本発明に係る熱処理装置におけるランプ１２の平面配列自体は、従来のハニカム状のランプ配列と同じである（図９参照）。すなわち、１つのランプユニット１０（ランプ１２とリフレクタ６との結合）の周囲に６つのランプユニット１０を相互に隣接して設ける平面配列である。１９個のランプ１２は図２に示すようなハニカム状に配列されて１つのランプ群１１を形成している。なお、本実施形態においては、基板Ｗの径は２００ｍｍであり、最近接のランプ中心間距離を５０ｍｍとしている。
【００３２】
なお、ランプ群１１は、その最も中心に位置する１個のランプ１２ａからなるセンター領域、最も外側に位置する１２個のランプ１２ｃからなるエッジ領域、それらの中間に位置する６個のランプ１２ｂからなるミドル領域の３つの領域に分割することができる。以降において、単にランプとして包括的に表現する場合はランプ１２と記載し、上記のいずれかの領域に属するランプとして表現する場合にはランプ１２ａ（１２ｂ、１２ｃ）と記載する。
【００３３】
本発明に係る熱処理装置においては、ランプ１２の平面配列自体は従来のハニカム状のランプ配列と同じであるものの、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをランプ群１１の配列平面と平行な方向、すなわち基板Ｗの回転面と平行な方向に沿って距離ｄだけずらしている。
【００３４】
基板Ｗの回転軸ＸＷとは、モータ２７によって基板Ｗが回転される中心を通りその回転面に垂直な軸である。また、ランプ群１１の対称軸ＸＲとは、ランプ群１１の対称性の中心となる軸であり、ランプ群１１が形成する平面と垂直をなすものである。
【００３５】
ここで、ランプ群１１の対称性について説明しておく。一般に、幾何学的図形または物体がある軸のまわりの角２π／ｎ（ｎは２以上の自然数）の回転に関して不変であればｎ回回転対称性をもつという。図５にｎ回回転対称性を有する簡易な図形を例示する。
【００３６】
図５（ａ）に示す図形は正方形であり、対称軸Ｘ１のまわりの角２π／４（＝９０°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ１を中心として２π／４回転させると元の図形に一致する。このような正方形は対称軸Ｘ１を中心として４回回転対称性を有する。
【００３７】
図５（ｂ）に示す図形は長方形であり、対称軸Ｘ２のまわりの角２π／２（＝１８０°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ２を中心として２π／２回転させると元の図形に一致する。このような長方形は対称軸Ｘ２を中心として２回回転対称性を有する。
【００３８】
図５（ｃ）に示す図形は正五角形であり、対称軸Ｘ３のまわりの角２π／５（＝７２°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ３を中心として２π／５回転させると元の図形に一致する。このような正五角形は対称軸Ｘ３を中心として５回回転対称性を有する。
【００３９】
図５（ｄ）に示す図形は正六角形であり、対称軸Ｘ４のまわりの角２π／６（＝６０°）の回転に関して不変、つまり対称軸Ｘ４を中心として２π／６回転させると元の図形に一致する。このような正六角形は対称軸Ｘ４を中心として６回回転対称性を有する。なお、図５における対称軸Ｘ１〜Ｘ４はいずれも図形の平面（紙面）と垂直なものである。
【００４０】
図２に戻り、上記の説明および同図から明らかなように、本実施形態のランプ群１１は対称軸ＸＲを中心として６回回転対称性を有している。つまり、対称軸ＸＲのまわりの角２π／６（＝６０°）の回転に関して不変である。そして、本実施形態においては、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをランプ群１１の配列平面と平行な方向に沿って距離ｄだけずらしているのである。なお、ランプ群１１の対称軸ＸＲは、基板Ｗの回転軸ＸＷと平行である。
【００４１】
以上のように、対称軸ＸＲと回転軸ＸＷとを所定の距離ｄだけずらすことにより基板Ｗの照度分布が変化する。図３は、本実施形態の熱処理装置における基板上の半径方向の照度分布を示す図である。なお、従来の熱処理装置は対称軸ＸＲと回転軸ＸＷとを一致、すなわち距離ｄ＝０ｍｍとしたものとして捉えることができる。また、１個のランプ１２による基板Ｗ上の照度分布については従来と同様の図１０に示した通りとなる。
【００４２】
図３の照度分布を図１１に示した従来の熱処理装置における照度分布と比較すると、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらすことによって基板Ｗ上における半径方向の照度分布の変動が小さくなる傾向が認められ、特に距離ｄが１０ｍｍ以上のときには半径方向の照度分布の変動が従来よりも大幅に小さくなっている。つまり、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上している。
【００４３】
図４は、図３の距離ｄごとにその全体平均照度に対する最大照度と最小照度との差の比率を示した図である。すなわち、図３に示すある距離ｄについての基板Ｗ上の半径方向の位置（０ｍｍ〜１００ｍｍ）での全体平均照度に対する、その半径方向の位置のいずれかにおける最大照度と最小照度との差の比率を示した図であり、半径方向における照度分布の変動の大きさを定量的に示すものである。なお、図中左端の距離ｄ＝０ｍｍでの値は従来の比率を示している。
【００４４】
図４から明らかなように、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらすことによって上記比率が従来（ｄ＝０ｍｍ）よりも低下している。特に距離ｄが１０ｍｍ以上の場合は従来と比較して大幅に比率が低下しており、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が顕著に向上していることが分かる。
【００４５】
以上のように、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらすことによって照度分布の均一性が向上する理由について以下に述べる。本実施形態の熱処理装置におけるランプ群１１（図２）は６回回転対称性を有しており、対称軸ＸＲを中心として規則性を有するように１９個のランプ１２が配列されたものである。このような規則性を有する配列自体に関しては従来の熱処理装置におけるランプ群１１（図９）についても全く同様である。
【００４６】
ところが、従来においては、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとが一致していたため（距離ｄ＝０ｍｍ）、基板Ｗを回転させたとしても、例えばランプ群１１のうちのミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通過する基板Ｗ上の部分は常にミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通り続けることになる。換言すれば、規則性を有するように配列されたランプ群１１に対して、その規則性を維持するような基板Ｗの回転が行われていたため、ランプ群１１の配列の規則性によって生じる照度分布の山谷の部分が基板Ｗの回転によって解消されずにそのまま残存することとなっていたのである。その結果、従来においては、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の変動が大きなものとなっていたのである。
【００４７】
これに対して、本実施形態においては、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらしているため、基板Ｗを回転させたときに、例えばある時点においてランプ群１１のうちのミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通過する基板Ｗ上の部分が常にミドル領域に属するランプ１２ｂの直下を通り続けることはあり得ない。換言すれば、規則性を有するように配列されたランプ群１１に対して、偏心させて基板Ｗを回転させており、いわばランプ群１１の配列の規則性を崩すような基板Ｗの回転を行っているため、ランプ群１１の配列の規則性によって生じる照度分布の山谷の部分が基板Ｗの回転によって緩和されるのである。その結果、本実施形態においては、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の変動が小さくなり、均一性が向上することとなったのである。基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上すれば、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。
【００４８】
特に、ランプ群１１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらす距離ｄを複数のランプ１２の配列における配列間隔（本実施形態では最近接ランプ中心間距離（５０ｍｍ））の１／５以上１／２以下（１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下）とすることにより基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上する。距離ｄがランプ１２の配列間隔の１／５未満の場合は、ずれの量が少ないためランプ群１１の配列の規則性によって生じる照度分布の山谷の部分が基板Ｗの回転によって解消される程度が低い。一方、距離ｄがランプ１２の配列間隔の１／２よりも大きい場合は、ずれの量が大きいため基板Ｗの端縁部においてランプ群１１からの光照射が行われない部分が断続的に生じることとなる。
【００４９】
＜３．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。例えば、上記実施形態においては、ランプ１２をハニカム状に配列してランプ群１１を形成していたが、ランプ群１１におけるランプ配列はハニカム状に限定されるものではなく、以下に示すような形態であっても良い。
【００５０】
図６のランプ群４１は、円状フィラメント４３を有する複数のサークルランプ４２を同心円上に配列したものである。このランプ群４１は、対称軸ＸＲを中心として実質的にｎ回回転対称性（ｎは２以上の任意の自然数をとりうる）を有しているものであると言える。
【００５１】
このようなランプ群４１であったとしても、ランプ群４１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらせば、上記実施形態において説明したのと同様の理由により、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。なお、図６において、サークルランプ４２の配列間隔とは、最近接のサークルランプ４２の中心線間の距離を意味する（図中の符号ｌ１にて示す距離）。
【００５２】
図７のランプ群５１は、複数の棒状ランプ５２を縦横の格子状に配列したものである。このランプ群５１は、対称軸ＸＲを中心として４回回転対称性を有している。このようなランプ群５１であったとしても、ランプ群５１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらせば、上記実施形態において説明したのと同様の理由により、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。なお、図７において、棒状ランプ５２の配列間隔とは、相互に平行に近接する棒状ランプ５２の中心線間の距離を意味する（図中の符号ｌ２にて示す距離）。
【００５３】
また、図８のランプ群６１は、複数のランプ１２をハニカム状に配列したものである。ランプ１２自体は上記実施形態と同様の円筒状フィラメントを有するランプであり、複数のランプ１２をハニカム状に配列している点も上記実施形態と同じである。但し、上記実施形態のランプ群１１においては対称軸ＸＲが中央のランプ１２を通っていた（図２参照）のに対し、図８のランプ群６１においては対称軸ＸＲがランプ１２が存在しないランプ間位置を通る点において相違している。
【００５４】
図８の場合、ランプ群６１は、対称軸ＸＲを中心として３回回転対称性を有している。このようなランプ群６１であったとしても、ランプ群６１の対称軸ＸＲと基板Ｗの回転軸ＸＷとをずらせば、上記実施形態において説明したのと同様の理由により、基板Ｗ上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時における基板Ｗの温度均一性を確保することができる。
【００５５】
このように、ある対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群であれば、上記実施形態に示したランプ群１１に限らず種々の配列パターンのランプ群を適用することができる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、複数のランプ１２を平面状に配列してランプ群１１を形成していたが、すべてのランプ１２を完全に平面状に配列する必要はなく、複数のランプ１２に若干の上下方向の位置関係を持たせるようにしても良いことは勿論であり、処理対象の基板Ｗから見てランプ群がｎ回回転対称性を有するように配列された配列パターンを有していれば良い。
【００５７】
また、上記実施形態においては、基板Ｗを回転させるようにしていたが、これに代えてランプ群をその対称軸を中心として回転させるようにしても良い。この場合は、ランプ群の対称軸と基板Ｗの中心軸とをずらせば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、基板Ｗとランプ群とは相対的に回転される関係にあれば良い。
【００５８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、ｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群の対称軸と基板の回転軸とをランプ群が配列された平面と略平行な方向に沿って複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしているため、ランプ群の配列の規則性によって生じる基板上の照度分布の山谷の部分が基板の回転によって緩和されることとなり、その結果、基板上の半径方向における照度分布の均一性が向上することとなり、熱処理時に基板の温度均一性を確保することができる。
【００５９】
また、請求項２の発明によれば、ｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群の対称軸と基板の回転軸とを基板の回転面と略平行な方向に沿って複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしているため、請求項１の発明による効果と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、請求項３の発明によれば、複数のランプのそれぞれが円筒形状のランプであり、ランプ群が複数のランプをハニカム状に配列しているため、円筒状ランプをハニカム状に配列した熱処理装置においても熱処理時に基板の温度均一性を確実に確保することができる。
【００６１】
また、請求項４の発明によれば、所定の対称軸を中心として規則性を有するように配列されたランプ群のその対称軸と基板の回転軸とを基板の回転面と略平行な方向に沿って複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらしているため、請求項１の発明による効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の全体構成を示す側面断面図である。
【図２】図１の熱処理装置におけるランプの平面配列を示す平面図である。
【図３】図１の熱処理装置における基板上の半径方向の照度分布を示す図である。
【図４】図３の距離ｄごとにその全体照度平均に対する最大照度と最小照度との差の比率を示した図である。
【図５】ｎ回回転対称性を有する図形を例示した図である。
【図６】本発明に係る熱処理装置における他のランプ配列を示す平面図である。
【図７】本発明に係る熱処理装置における他のランプ配列を示す平面図である。
【図８】本発明に係る熱処理装置における他のランプ配列を示す平面図である。
【図９】従来の熱処理装置におけるランプ配列を示す平面図である。
【図１０】１個のランプによる基板上の照度分布を示す図である。
【図１１】図９の従来の熱処理装置における基板上の半径方向の照度分布を示す図である。
【符号の説明】
１１、４１、５１、６１ ランプ群
１２ ランプ
２７ モータ
４２ サークルランプ
５２ 棒状ランプ
Ｗ 基板
ＸＲ 対称軸
ＸＷ 回転軸
Claims (4)
- 基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、
それぞれが基板に光を照射する複数のランプが略平面状に配列されるとともに、前記平面に垂直な所定の対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群と、
所定の回転軸を中心として、前記平面と略平行な面内にて基板を回転させる回転手段と、
を備え、
前記対称軸と前記回転軸とを前記平面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらすことを特徴とする熱処理装置。 - 基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、
それぞれが基板に光を照射する複数のランプが所定の対称軸を中心としてｎ回回転対称性（ｎは２以上の自然数）を有するように配列されたランプ群と、
前記対称軸と略平行な回転軸を中心として基板を回転させる回転手段と、
を備え、
前記対称軸と前記回転軸とを前記基板の回転面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらすことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記複数のランプのそれぞれは円筒形状のランプであり、
前記ランプ群は、前記複数のランプをハニカム状に配列していることを特徴とする熱処理装置。 - 基板を回転させつつ、その基板に光を照射して熱処理を行う熱処理装置であって、
それぞれが基板に光を照射する複数のランプが所定の対称軸を中心として規則性を有するように配列されたランプ群と、
前記対称軸と略平行な回転軸を中心として基板を回転させる回転手段と、
を備え、
前記対称軸と前記回転軸とを前記基板の回転面と略平行な方向に沿って前記複数のランプの配列における配列間隔の５分の１以上２分の１以下ずらすことを特徴とする熱処理装置。
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