JP4420380B2

JP4420380B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP4420380B2
Application number: JP2003318087A
Authority: JP
Inventors: 徹佐藤; 純渡辺
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: US20050051102A1; JP2005086068A

Description

本発明は、処理室内において基板に処理を行う処理装置に関する。

従来より、半導体基板や表示装置用のガラス基板等（以下、単に「基板」という。）の製造段階では、基板に対する様々な処理が処理室内において行われている。例えば、酸化膜の形成工程等では処理室内の基板に対して加熱を伴う処理が一般的に行われており、熱処理の手法の１つとして急速加熱工程（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｃｅｓｓ、以下、「ＲＴＰ」という。）が利用されている。ＲＴＰでは、処理室内の基板をハロゲンランプ等で加熱して短時間で所定の温度まで昇温することにより、酸化膜等の絶縁膜の薄膜化、イオン注入法により添加した不純物の活性化工程における不純物の再拡散抑制等、従来の電気炉による長時間の熱処理では困難であった処理を実現することができる。近年、基板の加熱源としてフラッシュランプを用いて、さらに短時間で基板を加熱する技術も提案されている。また、基板を処理室内において処理する代表的な他の装置としては、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置やプラズマ装置等を挙げることができる。

処理室内において基板に処理を行うこれらの処理装置では、基板の表面に不要な粒子が付着して基板の品質を劣化させることがないように処理室内を清浄に保つ必要があり、処理室内のメンテナンスを容易に行うための様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１では、処理室内で基板を支持するサセプタを真空槽に取り付ける際に、先端部が非円形に成形されたサセプタの支柱を真空槽内から外部に突出させ、この支柱の先端部を非円形の挿入孔を有する位置決めプレートに装着することにより、サセプタの位置決めを容易に行う技術が開示されている。

また、特許文献２では、処理室の天井部を形成する上部電極ユニットが上部アセンブリおよび下部アセンブリから構成されており、処理室内のメンテナンスを行う際に、上部アセンブリおよび下部アセンブリをロック機構により接合し、昇降機構により上昇させて処理室を開放する技術が開示されている。
特開平１０−２３７６５８号公報国際公開ＷＯ０１／０８８９７１号パンフレット

ところで、処理室内のメンテナンスを行う際には、処理室内の部品類を取り出さなければできない作業もある。特に、フラッシュランプを用いて熱処理を行う熱処理装置では、フラッシュランプからの閃光により極めて短時間に基板の表面温度を上昇させるため、表面の急速な熱膨張により基板が粉々に割れて処理室内に飛散することがあり、このような場合、処理室内をメンテナンス（清掃）して装置を復旧するためには基板を保持する保持部等の重量部品を含む多数の部品を取り外して処理室内から取り出す必要がある。さらに、メンテナンスの終了後には取り出した部品を正確に位置決めした上で再度処理室内に取り付け、装置の動作確認等の調整作業をする必要もあり、作業者の負担が大きく、多大な作業時間を要していた。また、近年の基板の大型化に伴って処理室内の部品（特に基板を保持する保持部）も大型化しているため、これらの部品の脱着を要するメンテナンスにさらなる労力および時間が必要とされている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板を保持する保持部を取り外すことなく処理室内のメンテナンスを行うことを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板に処理を行う処理装置であって、基板を処理する空間を形成するとともに上部に開口が形成されたチャンバ本体と、前記開口に装着されて前記開口を閉塞する閉塞部材と、前記チャンバ本体の内部において基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される基板に前記閉塞部材を介して光を照射することにより前記基板を加熱する光照射部と、前記閉塞部材の前記開口への非装着時に、前記保持部の下面を前記開口のエッジの上面よりも高い位置へと移動する昇降機構とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の処理装置であって、前記チャンバ本体の下部に前記保持部よりも小さいもう１つの開口が形成されており、前記昇降機構が、前記もう１つの開口に挿入されて前記保持部の前記下面に接続されるとともに昇降するシャフトを備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の処理装置であって、前記昇降機構が、基板の処理時に前記保持部を前記チャンバ本体の内部にて昇降させる駆動部を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の処理装置であって、前記昇降機構により、前記保持部の前記下面が前記開口の前記エッジの前記上面よりも１００ｍｍ以上高い位置へと移動する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の処理装置であって、前記光照射部がフラッシュランプを備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の処理装置であって、手動にて、前記保持部の前記下面が前記開口の前記エッジの前記上面よりも高い位置へと移動される。

本発明では、保持部を取り外すことなくチャンバ本体の内部のメンテナンスを行うことができるとともに基板の表面温度を短時間で昇降することができる。

請求項２の発明では、基板の周囲の閉塞空間の容積および容積の変動を小さくすることができる。

請求項３の発明では、処理装置の構造を簡素化することができる。

請求項４の発明では、作業者がチャンバ本体の内部に手を差し入れてメンテナンスを行うことができる。

請求項５の発明では、基板の表面温度を極めて短時間で昇降することができる。

請求項６の発明では、保持部を安全に上昇することができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る熱処理装置１の構成を示す図であり、熱処理装置１は半導体基板９（以下、「基板９」という。）に光を照射して加熱を伴う処理を行う装置である。

熱処理装置１は、略円筒状の内壁を有するチャンバ側部６３、および、チャンバ側部６３の下部を覆うチャンバ底部６２を備え、これらにより基板９を熱処理する空間（以下、「チャンバ」という。）６５を形成するとともに上部に開口（以下、「上部開口」という。）６０が形成されたチャンバ本体６が構成される。

また、熱処理装置１は、上部開口６０に装着されて上部開口６０を閉塞する閉塞部材である透光板６１、チャンバ本体６の内部において基板９を保持するとともに基板９を予備的に加熱する略円板状の保持部７、保持部７をチャンバ本体６の底面であるチャンバ底部６２に対して昇降する保持部昇降機構４、保持部７に保持される基板９に透光板６１を介して光を照射することにより基板９を加熱する光照射部５、および、これらの構成を制御して熱処理を行う制御部３を備える。

透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料により形成され、光照射部５からの光を透過してチャンバ６５に導くチャンバ窓として機能する。チャンバ底部６２およびチャンバ側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバ側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。

チャンバ底部６２には、保持部７を貫通して基板９をその下面（光照射部５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバ本体６の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。

チャンバ側部６３は、基板９の搬入および搬出を行うための搬送開口部６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ６６３により開閉可能とされる。チャンバ側部６３の搬送開口部６６とは反対側の部位にはチャンバ６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ２）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（Ｏ２）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、片方の端は弁８２を介して図示省略の給気機構に接続され、もう一方の端はチャンバ側部６３の内部に形成されるガス導入チャンネル８３に接続される。また、搬送開口部６６にはチャンバ内の気体を排出する排出路８６が形成され、弁８７を介して図示省略の排気機構に接続される。

図２は、チャンバ本体６をガス導入チャンネル８３の位置でＺ方向に垂直な面で切断した断面図である。図２に示すように、ガス導入チャンネル８３は、図１に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバ側部６３の全周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入チャンネル８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４からチャンバ６５内へと供給される。

図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される。）、固定板４４、ボールねじ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバ本体６の下部であるチャンバ底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の開口（以下、「下部開口」という。）６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４に挿入され、保持部７（ホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。

移動板４２にはボールねじ４５が挿入されたナット４６が固定されており、移動板４２は、チャンバ底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。

モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールねじ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールねじ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って移動する。この結果、シャフト４１が図１中のＺ方向に移動し、シャフト４１に接続された保持部７が、基板９の熱処理時にチャンバ本体６の内部にて滑らかに昇降する。

移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールねじ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇したとしても、メカストッパ４５１の上端がボールねじ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７は透光板６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７と透光板６１との衝突が防止される。

また、保持部昇降機構４は、チャンバ本体６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールねじ４５を回転して保持部７の昇降が行われる。図示の便宜上、ハンドル４９１は図１中熱処理装置１の基板搬出入側に描かれているが、Ｙ軸方向の側面に位置するのが好ましい。

チャンバ底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバ底部６２の下面に接続される。ベローズ４７のもう一方の端にはベローズ下端板４７１が取り付けられ、ベローズ下端板４７１はシャフト４１に取り付けられる鍔状部材４１１にねじ止めされてチャンバ６５を気密状態に保つ。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバ底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７は収縮され、下降する際にはベローズ４７が伸張される。

保持部７は、基板９を予備加熱（いわゆる、アシスト加熱）するホットプレート７１、および、ホットプレート７１の上面（保持部７が基板９を保持する側の面）に設置されるサセプタ７２を有し、保持部７（ホットプレート７１）の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等であってもよい。）により形成され、上面には基板９の位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に載置されることにより、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。

図３は、保持部７およびシャフト４１を示す断面図である。ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４を有し、上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。

図４は、ホットプレート７１を示す平面図である。図４に示すように、ホットプレート７１は同心円状の４つのゾーン７１１〜７１４に分割されており、それぞれのゾーン間には間隙が形成されている。ゾーン７１１〜７１４にはそれぞれ独立する抵抗加熱線７６が周回するように配設され、これらの抵抗加熱線７６により各ゾーンが個別に加熱される。

最も内側のゾーン７１１には、熱電対を用いてゾーン７１１の温度を計測するセンサ７１０が設けられ、センサ７１０は略円筒状のシャフト４１（図３参照）の内部を通り制御部３に接続される。ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測されるゾーン７１１の温度が所定の温度になるように、ゾーン７１１に配設される抵抗加熱線７６への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３によるゾーン７１１の温度制御はＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｔｅｇｒａｌ，Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御により行われている。また、他のゾーン７１２〜７１４に配設される抵抗加熱線７６への電力供給量は、ゾーン７１１に対する電力供給量に基づき、予め求められている対応関係（ゾーン７１１に対する電力供給量と、他のゾーン７１２〜７１４をゾーン７１１と同じ温度にするために必要な電力供給量との対応関係）より決定される。ホットプレート７１では、基板９の熱処理（複数枚の基板９を連続的に処理する場合は、全ての基板９の熱処理）が終了するまでゾーン７１１の温度が継続的に計測され、ゾーン７１１〜７１４の温度が制御されて目標温度に維持される。

ゾーン７１１〜７１４にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通り電力供給源（図示省略）に接続され、電力供給源から各ゾーンまでの間、電力供給源からの２本の抵抗加熱線７６は、図５の断面図に示すように、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体７６２を充填したステンレスチューブ７６３の内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。

図１に示す光照射部５は、複数（本実施の形態においては３０本）のキセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」という。）５１、リフレクタ５２および光拡散板５３を有する。複数のフラッシュランプ５１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（図１中のＹ方向）が保持部７に保持される基板９の主面に沿って互いに平行となるように平面状に配列されている。リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプ５１の上方にそれら全体を覆うように設けられ、その表面はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。また、光拡散板５３は、表面に光拡散加工を施した石英ガラスにより形成され、透光板６１との間に所定の間隙を設けて光照射部５の下面に設置される。熱処理装置１では、メンテナンス時に光照射部５をチャンバ本体６に対して相対的に移動する照射部移動機構５５がさらに設けられる。照射部移動機構５５の構成および動作の詳細については後述する。

図６は、基板９を熱処理する際の熱処理装置１の動作の流れを示す図である。本実施の形態では、基板９はイオン注入法により不純物が添加された半導体基板であり、熱処理装置１による熱処理により添加された不純物の活性化が行われる。

熱処理装置１により基板９が熱処理される際には、まず、保持部７が図１に示すようにチャンバ底部６２に近接した位置に配置される。以下、図１における保持部７のチャンバ６５内における位置を「受渡位置」という。保持部７が受渡位置にあるとき、支持ピン７０の先端は、保持部７を貫通して保持部７の上方に位置する。次に、弁８２および８７が開かれてチャンバ６５内に常温の窒素ガスが導入される（ステップＳ１１）。続いて、搬送開口部６６が開放され、制御部３により制御される搬送ロボット（図示省略）により搬送開口部６６を介して基板９がチャンバ６５内に搬入され（ステップＳ１２）、複数の支持ピン７０上に載置される。

図７は、図２に示すチャンバ本体６を抽象的に示す図である。基板９の搬入時におけるチャンバ６５への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされ、供給された窒素ガスはチャンバ６５内において図７中に示す矢印８５の方向へと流れ、図１に示す排出路８６および弁８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバ６５に供給された窒素ガスの一部は、ベローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。なお、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバ６５には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスのパージ量は基板９の処理工程に合わせて様々に変更される。

基板９がチャンバ６５内に搬入されると、図１に示すゲートバルブ６６３により搬送開口部６６が閉鎖され（ステップＳ１３）、保持部昇降機構４により保持部７がチャンバ６５の上下方向（図１中のＺ方向）の中央部近傍の位置（以下、「中間位置」という。）まで上昇する（ステップＳ１４）。このとき、基板９は支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２に保持される。保持部７は、ホットプレート７１の内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に配設された抵抗加熱線７６により予め所定の温度に加熱されており、基板９は保持部７（サセプタ７２）と接触することにより予備加熱され（ステップＳ１５）、基板９の温度が次第に上昇する。保持部７では、サセプタ７２によりホットプレート７１からの熱エネルギーが拡散されるため、基板９は均一に予備加熱される。

中間位置において約１秒間の予備加熱が行われた後、図８に示すように保持部７が透光板６１に近接した位置（以下、「処理位置」という。）まで保持部昇降機構４により上昇し（ステップＳ１６）、この位置でさらに約６０秒間の予備加熱が行われ、基板９の温度が設定された予備加熱温度（以下、「設定温度」という。）まで上昇する（ステップＳ１７）。設定温度は、基板９に添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし６００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。また、保持部７と透光板６１との間の距離は、保持部昇降機構４のモータ４０の回転量を制御することにより任意に調整することが可能とされている。

その後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御により光照射部５から基板９へ向けてフラッシュ光が照射される（ステップＳ１８）。このとき、光照射部５のフラッシュランプ５１から放射される光の一部は光拡散板５３および透光板６１を透過して直接チャンバ６５内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてから光拡散板５３および透光板６１を透過してチャンバ６５内へと向かい、これらの光の照射により基板９の加熱（以下、予備加熱と区別するため、基板９の表面温度を処理温度まで上昇させる加熱を「主加熱」という。）が行われる。主加熱が光の照射により行われることによって、基板９の表面温度を短時間で昇降することができる。

光照射部５、すなわち、フラッシュランプ５１から照射される光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒ないし１０ミリ秒程度の極めて短く強い閃光であり、フラッシュランプ５１からの光により主加熱される基板９の表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度まで上昇し、基板９に添加された不純物が活性化された後、急速に下降する。このように、熱処理装置１では、基板９の表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、基板９に添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、基板９中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう。）を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。

また、主加熱の前に保持部７により基板９を予備加熱しておくことにより、フラッシュランプ５１からの光の照射によって基板９の表面温度を処理温度まで速やかに上昇させることができる。

なお、熱処理装置１では、基板９の熱処理時にフラッシュランプ５１およびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバ本体６および光照射部５の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造（図示省略）を備えている。例えば、チャンバ本体６のチャンバ側部６３およびチャンバ底部６２には水冷管が設けられており、光照射部５は内部に気体を供給する供給管とサイレンサ付きの排気管が設けられて空冷構造とされている。また、透光板６１と光照射部５（の光拡散板５３）との間隙には圧縮空気が供給され、光照射部５および透光板６１を冷却する。

主加熱が終了し、処理位置における約１０秒間の待機の後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降し（ステップＳ１９）、基板９が保持部７から支持ピン７０へと渡される。続いて、ゲートバルブ６６３により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され（ステップＳ２０）、支持ピン７０上に載置された基板９は搬送ロボットにより搬出され（ステップＳ２１）、熱処理装置１による基板９に対する一連の熱処理動作が完了する。

既述のように、熱処理装置１による基板９の熱処理時には窒素ガスがチャンバ６５に継続的に供給されており、そのパージ量は、保持部７が処理位置に位置するとき（すなわち、中間位置での約１秒間の予備加熱後に処理位置に移動してから、光の照射後の約１０秒間の待機が終了するまでの間）には３０リットル／分とされ、保持部７が処理位置以外の位置に位置するときには４０リットル／分とされる。

熱処理装置１では、新たな基板９に対して同じ内容の熱処理を行う場合には、基板９をチャンバ６５内に搬入して光の照射を行った後に基板９をチャンバ６５内から搬出する動作（ステップＳ１２〜Ｓ２１）が繰り返される。また、新たな基板９に対して異なる熱処理を行う場合には、新たな熱処理に合わせて各種設定（窒素ガスのパージ量等）を行う間、保持部７は処理位置まで上昇して待機する。このように、透光板６１の温度を熱処理が継続的に行われているときとほぼ同じ温度に維持することにより、新たな熱処理時においても基板９の処理品質を維持することができる。

ところで、フラッシュランプを用いて行う熱処理においては、フラッシュランプからの光の照射により極めて短時間に基板の表面温度を上昇させるため、光が照射された側の表面の急速な熱膨張により基板が粉々に割れて飛散することがまれにある。熱処理装置１においてこのような基板９の破損が起きた場合、基板９の破片はチャンバ６５内に広く飛散し、保持部７とチャンバ底部６２との間にも入り込み、チャンバ６５内のメンテナンス（清掃）が必要となる。

図９および図１０は、メンテナンス時の熱処理装置１の動作の流れを示す図である。また、図１１および図１２は、光照射部５、チャンバ本体６および照射部移動機構５５を示す図である。以下、図９ないし図１２、並びに、他の図面を参照しながら、メンテナンス時における熱処理装置１の動作について説明する。

熱処理装置１のメンテナンスが行われる際には、まず、制御部３（図１参照）の制御により図１１に示す照射部移動機構５５が駆動される。図１１に示す照射部移動機構５５は、チャンバ本体６に対する上下方向（Ｚ方向）の位置が固定されたコの字型の支持板５６、支持板５６の上面に設けられる複数（本実施の形態では光照射部５の対角線上に２個）のエアシリンダ５７、および、支持板５６を移動可能に保持して図１１中のＸ方向へと導く一対のガイドレール５８を有する。支持板５６のコの字型の内周縁は、光照射部５の外周縁よりわずかに大きく形成されている。複数のエアシリンダ５７は、光照射部５に固着された複数のブラケット５４に連結される。また、ガイドレール５８は熱処理装置１のフレーム（図示省略）に固定されている。

制御部３により照射部移動機構５５が駆動されると、図１２に示すエアシリンダ５７のシリンダロッド５７１、および、シリンダロッド５７１の両側に設けられる２本のロッドガイド５７２が上昇し、ブラケット５４を介して連結される光照射部５がチャンバ本体６に対して上昇する（ステップＳ３１）。そして、光照射部５が上昇した状態で、手動で（あるいは別途設けられた駆動機構により）光照射部５を支持板５６と共にガイドレール５８に沿って水平方向（（＋Ｘ）方向）へと移動し、光照射部５が図１３中に二点鎖線にて示すチャンバ本体６上の位置から実線にて示す位置（以下、「退避位置」という。）へと退避される（ステップＳ３２）。続いて、透光板６１の縁をチャンバ本体６へと押さえ付けるリング状の部材が取り外され、透光板６１がチャンバ本体６から作業者により取り外されて（ステップＳ３３）、チャンバ本体６の上部開口６０が開放される。

次に、図１３に示すベローズ下端板４７１とシャフト４１の鍔状部材４１１とを連結する取付ピンが外されてベローズ４７のシャフト４１への固定が解除され（ステップＳ３４）、移動板４２に設けられたメカストッパ４５１も取り外される（ステップＳ３５）。

その後、保持部昇降機構４のモータ４０の電磁ブレーキが解除され（ステップＳ３６）、手動昇降部４９によりボールねじ４５が回転されて保持部７が上昇して図１４に示すように上部開口６０を通過してチャンバ本体６の外部の所定の位置（以下、「メンテナンス位置」という。）へと移動する（ステップＳ３７）。保持部７は、熱処理装置１のフレームに取り付けられているプランジャ（図示省略）により移動板４２が係止されることによってメンテナンス位置に固定される。

このように、図１４に示す熱処理装置１では、保持部昇降機構４により保持部７が上昇し、透光板６１（図１３参照）の上部開口６０への非装着時に、保持部７の下面７７（基板９を保持する側とは反対側の主面）が上部開口６０のエッジの上面６９よりも高い位置へと移動され、保持部７とチャンバ本体６との間に上下方向（図１４中のＺ方向）に広がる間隙６０１が形成される。熱処理装置１では、この間隙６０１からチャンバ本体６の内部（チャンバ６５）のメンテナンスを行うことができる。

間隙６０１の幅（すなわち、保持部７の下面７７から上部開口６０のエッジの上面６９までのＺ方向に関する距離）は、作業者がチャンバ本体６の内部に手首から先を入れてメンテナンスを行うことができるという観点から、少なくとも１００ｍｍ以上とされることが好ましい。すなわち、保持部昇降機構４により、保持部７の下面７７が上部開口６０のエッジの上面６９よりも１００ｍｍ以上高い位置へと移動されることにより、作業者がチャンバ本体６の内部に手を差し入れてメンテナンスを行うことができる。

また、チャンバ６５が広いために作業者が腕を入れて作業を行うことが必要な場合は、間隙６０１の上下幅が１５０ｍｍ以上とされることが好ましい。また、例えば、基板９が表示装置用の大型のガラス基板の場合には、チャンバ６５がさらに広くなるため、間隙６０１から作業者が頭を入れてチャンバ本体６の内部を目視するために、間隙６０１の上下幅は３００ｍｍ以上とされることが好ましい。熱処理装置１では、間隙６０１の上下幅が１５０ｍｍ以上（約１５７ｍｍ）とされ、作業者がチャンバ本体６の内部に腕を入れてメンテナンスを行うことができる。

なお、熱処理装置１では、間隙６０１を大きくするためにはシャフト４１を図１４中のＺ方向に長くする必要があるため、保持部７の上昇は必要最小限に抑えられることが好ましい。例えば、間隙６０１に手や腕を入れるのみであれば、間隙６０１の上下幅は３００ｍｍ以下で十分であり、頭を入れるのであれば６００ｍｍ以下とされることが好ましい。

メンテナンスの終了後は、まず、移動板４２を係止するプランジャが外されて、図１３に示すように保持部７がメンテナンス位置から受渡位置へと移動する（ステップＳ４１）。保持部７は、保持部昇降機構４の手動昇降部４９により下降されてもよく、保持部７やシャフト４１等の自重と保持部昇降機構４の抵抗とによりゆっくりと安全に下降してもよい。続いて、メカストッパ４５１が移動板４２に取り付けられ（ステップＳ４２）、ベローズ下端板４７１とシャフト４１の鍔状部材４１１とが取付ピンにより連結されてベローズ４７がシャフト４１に取り付けられた後（ステップＳ４３）、保持部昇降機構４のモータ４０に電力が供給されて電磁ブレーキがかけられる（ステップＳ４４）。

次に、透光板６１がチャンバ本体６に取り付けられて透光板６１の縁がリング状の部材で固定され、チャンバ本体６の上部開口６０が閉塞される（ステップＳ４５）。光照射部５は支持板５６と共にガイドレール５８に沿って水平方向（（−Ｘ）方向）へと手動で（あるいは駆動機構により）移動し、退避位置からチャンバ本体６上へと移動する（ステップＳ４６）。その後、制御部３により照射部移動機構５５のエアシリンダ５７が制御され、光照射部５がチャンバ本体６に対して下降し、図１に示す状態（ただし、基板９は存在しない。）となってメンテナンスが終了する（ステップＳ４７）。

以上のように、熱処理装置１では、保持部７の下面７７が上部開口６０のエッジの上面６９よりも高い位置へと移動されて保持部７とチャンバ本体６との間に間隙６０１が形成されるため、保持部７を取り外すことなくチャンバ本体６の内部のメンテナンスを行うことができる。この結果、熱処理装置１のメンテナンスに要する作業時間および労力を削減することができ、生産性の向上を実現することができる。

また、熱処理装置１では、保持部７より小さい断面を有する１本のシャフト４１により保持部７が支持され昇降する構造（いわゆる、Ｔ字型構造）とされるため、例えば、保持部７と同程度の大きさの断面を有するシャフトが設けられる場合と比べて、ベローズ４７の内部の容積を小さくすることができ、基板９の周囲の閉塞空間の容積および容積の変動を小さくして効率良く処理を行うことができる。このような、Ｔ字型構造を有する熱処理装置１のチャンバ本体６の内部において基板９が破損した場合、基板９の破片は保持部７の直下のチャンバ底部６２上にまで飛散することがあるが、熱処理装置１では、保持部７を取り外すことなく保持部７の直下のチャンバ底部６２のメンテナンスを行うことができるため、メンテナンスに要する作業時間および労力を大幅に削減することができる。

さらに、熱処理装置１では、基板９の熱処理時の保持部７の昇降、および、メンテナンス時の保持部７の昇降が同一の保持部昇降機構４により実現されるため、装置の構造を簡素化することができる。

熱処理装置１では、光照射部５からの光の照射により基板９を加熱し、基板９の表面温度を短時間で昇降することができるため、酸化膜等の絶縁膜の薄膜化等、長時間の熱処理では困難な処理を実現することができる。また、光源としてフラッシュランプ５１が用いられており、基板の表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、イオン注入法により添加した不純物の活性化工程における不純物の再拡散抑制等、さらに短時間での熱処理が必要とされる処理を実現することができる。

保持部昇降機構４では、メンテナンス時に手動昇降部４９により手動で保持部７が移動されるため、保持部７をメンテナンス位置まで安全に上昇することができ、作業者の身体の挟み込み等を防止し、安全なメンテナンスを実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、光照射部５では、フラッシュランプ５１の数、配列または形状は上記実施の形態に示したものに限定されず、熱処理される基板９の大きさ等の諸条件に合わせて適宜変更が可能である。また、キセノンフラッシュランプに代えて、クリプトンフラッシュランプが用いられてもよく、フラッシュランプでないハロゲンランプ等の他の光源が用いられてもよい。

基板９に光を照射する光源がハロゲンランプである場合等、基板９の熱処理がフラッシュランプ５１を用いた熱処理と比べて比較的長い時間で行われる場合には、基板９全体の熱処理結果を均質化するために、保持部７がシャフト４１を中心としてチャンバ６５内で回転する構造とされてもよい。

保持部７および保持部７を支持して昇降させるシャフト４１の構造は、基板９の周囲の閉塞空間の容積を小さくするという観点からはいわゆるＴ字型構造であることが好ましいが、これに限定されるわけではない。

保持部昇降機構４では、作業者の安全管理の観点から、メンテナンス時には手動昇降部４９により手動で保持部７が昇降されることが好ましいが、他の安全対策が施されている場合には、モータ４０あるいは他の駆動部により保持部７がメンテナンス位置まで上昇されてもよい。

チャンバ６５を気密状態とするベローズ４７は、保持部７の全昇降範囲（受渡位置からメンテナンス位置まで）に対応する自由長を有するものとされてもよく、この場合、メンテナンス時にベローズ４７をシャフト４１に対して脱着する工程が省略可能となる。

間隙６０１の上下方向の幅は上記実施の形態で説明した大きさには限定されず、メンテナンス時に保持部７の下面７７が上部開口６０のエッジの上面６９よりも高い位置であれば、間隙６０１から何らかの道具（例えば、吸引ポンプに接続されたホース等）を用いてチャンバ本体６の内部の清掃等のメンテナンスを行うことができる。

熱処理装置１では、基板９に対して、不純物の活性化処理以外にも、酸化、アニール、ＣＶＤ等の様々な加熱を伴う処理が行われてよい。また、基板９の予備加熱が省かれてもよい。処理される基板は半導体基板のみならず、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のフラットパネル表示装置用のガラス基板に対する処理にも利用することができる。

一の実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す図である。ガス路を示す断面図である。保持部およびシャフトを示す断面図である。ホットプレートを示す平面図である。抵抗加熱線を示す断面図である。処理時の熱処理装置の動作の流れを示す図である。ガスの流れを示す図である。熱処理装置の構成を示す図である。メンテナンス時の熱処理装置の動作の流れを示す図である。メンテナンス時の熱処理装置の動作の流れを示す図である。光照射部、チャンバ本体および光照射部の移動機構を示す図である。光照射部、チャンバ本体および光照射部の移動機構を示す図である。熱処理装置の構成を示す図である。熱処理装置の構成を示す図である。

符号の説明

１熱処理装置
４保持部昇降機構
５光照射部
６チャンバ本体
７保持部
９基板
４０モータ
４１シャフト
４９手動昇降部
５１フラッシュランプ
６０上部開口
６１透光板
６４下部開口
６５チャンバ
６９上面
７７下面
Ｓ１１〜Ｓ２１，Ｓ３１〜Ｓ３７，Ｓ４１〜Ｓ４７ステップ

Claims

基板に処理を行う処理装置であって、
基板を処理する空間を形成するとともに上部に開口が形成されたチャンバ本体と、
前記開口に装着されて前記開口を閉塞する閉塞部材と、
前記チャンバ本体の内部において基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される基板に前記閉塞部材を介して光を照射することにより前記基板を加熱する光照射部と、
前記閉塞部材の前記開口への非装着時に、前記保持部の下面を前記開口のエッジの上面よりも高い位置へと移動する昇降機構と、
を備えることを特徴とする処理装置。
請求項１に記載の処理装置であって、
前記チャンバ本体の下部に前記保持部よりも小さいもう１つの開口が形成されており、
前記昇降機構が、前記もう１つの開口に挿入されて前記保持部の前記下面に接続されるとともに昇降するシャフトを備えることを特徴とする処理装置。
請求項１または２に記載の処理装置であって、
前記昇降機構が、基板の処理時に前記保持部を前記チャンバ本体の内部にて昇降させる駆動部を備えることを特徴とする処理装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の処理装置であって、
前記昇降機構により、前記保持部の前記下面が前記開口の前記エッジの前記上面よりも１００ｍｍ以上高い位置へと移動することを特徴とする処理装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の処理装置であって、
前記光照射部がフラッシュランプを備えることを特徴とする処理装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の処理装置であって、
手動にて、前記保持部の前記下面が前記開口の前記エッジの前記上面よりも高い位置へと移動されることを特徴とする処理装置。