JP5034138B2 - 熱処理方法及び熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータやテレビのディスプレイとして液晶パネルが用いられているが、この液晶ディスプレイ用のガラス基板（以下ＬＣＤ基板という）は、近年益々大型化しつつある。このＬＣＤ基板上に薄膜トランジスタなどのデバイスを搭載するにあたり、種々の半導体製造工程が施されるが、そのうち熱処理工程は例えば基板を１枚づつ処理する枚葉式タイプのコールドウオール型熱処理装置により行われる。この装置は、チャンバの中に搬入した基板を、加熱ランプにより上から加熱するものであるが、大型のＬＣＤ基板については、周縁部からの放熱が大きいため、均一に加熱しようとするならば、反応容器を囲むように設けられたヒータにより反応容器の壁自体も加熱して基板を加熱するホットウオール型の熱処理装置の方が有利であると考えられる。
【０００３】
一方最近では、より高いスループットを得るために、基板キャリアの搬入出を行うキャリア室を、搬送アームを設置した搬送室に気密に接続すると共にこの搬送室に更に複数の熱処理室を気密に接続して構成したクラスターツールなどと呼ばれているシステムが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでホットウオール型の熱処理装置は、基板の加熱と冷却に長い時間がかかる。例えばコールドウオール型の熱処理装置のように基板を静電チャックで載置台に吸着させた場合には、基板の裏面側と載置台との間の極めて微少な隙間に熱媒体ガスを供給することにより基板と載置台との間で急速に熱交換させることができる。しかしながらホットウオール型の場合には静電チャックを用いることができないので基板と載置台との間には大きな隙間が存在してしまうため、仮にコールドウオール型のような手法をとろうとすると、特に大型のＬＣＤ基板の場合、特に基板を均一に急速に冷却することが困難である。このためＬＣＤ基板の熱処理を行うホットウオール型の熱処理装置をクラスターツールに組み込もうとすると、熱処理装置における基板の加熱と冷却に長い時間がかかるため、クラスターツールが持っている高スループットの機能が十分生かされないという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、ガラス基板を熱処理するにあたって高いスループットが得られる熱処理装置及びその方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板キャリアが搬入出されるキャリア室と基板を搬送するための搬送室と基板を熱処理するためのホットウオール型熱処理ユニットの反応容器とを気密に接続して構成され、前記熱処理ユニットは筒状の反応容器とこの反応容器を囲むように設けられた筒状体とこの筒状体の内周面及び反応容器の側面の間に設けられたヒータとを備えた熱処理装置を用い、前記搬送室内の搬送手段によりキャリア室内の基板キャリアから基板を取り出して前記熱処理ユニット内に搬送しここで真空雰囲気にて熱処理を行う方法において、
前記搬送室から熱処理ユニット内の反応容器内に横向きに基板を搬入する工程と、
前記反応容器内を処理温度に加熱する工程と、
前記反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、基板の昇温を早めるために前記基板の表面に、予め加熱された熱交換用のガスを基板の表面に対向するガス供給部から当該基板のほぼ全面に亘って吹き付け、基板と当該ガスとの間で熱交換を行う工程と、
その後、反応容器内を減圧して真空雰囲気にすると共に、処理温度に加熱された反応容器内にて基板に対して熱処理を行う工程と、
前記反応容器から熱処理後の基板を搬出する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また反応容器内を処理温度まで昇温する工程の途中で熱交換用のガスの流量を大きくすること及び反応容器内に供給される前の温度を高くすることの少なくとも一方を行うようにしてもよいし、また反応容器内を処理温度まで降温する工程の途中で熱交換用のガスの流量を大きくすること及び反応容器内に供給される前の温度を低くすることの少なくとも一方を行うようにしてもよい。また反応容器内を処理温度まで昇温する過程は、前記基板の表面に熱交換用のガスを処理温度より低い温度で供給する工程を含むと共に反応容器の外側に設けられた加熱手段により反応容器内が処理温度に加熱されるようにしてもよい。
【０００８】
更に本発明では、前記基板の表面に熱交換用のガスを供給する工程は、反応容器内に載置された基板を複数の領域に分割してこれら分割領域毎に独立して熱交換用のガスを供給する工程であり、
前記基板の分割領域の各々の温度を検出する工程と、
各分割領域の温度の検出結果に基づいて、各分割領域に供給される熱交換用のガスの流量及び温度の少なくとも一方を制御する工程と、を含むようにしてもよく、このようにすればより一層高い面内均一性をもって基板の加熱、冷却を行うことができる。
【０００９】
また本発明は、基板キャリアが搬入出されるキャリア室と基板を搬送するための搬送室と基板を熱処理するためのホットウオール型熱処理ユニットの反応容器とを気密に接続して構成され、前記熱処理ユニットは筒状の反応容器とこの反応容器を囲むように設けられた筒状体とこの筒状体の内周面側設けられたヒータとを備えた熱処理装置を用い、前記搬送室内の搬送手段によりキャリア室内の基板キャリアから基板を取り出して前記熱処理ユニット内に搬送しここで真空雰囲気にて熱処理を行う装置において、
前記反応容器内にて基板を横向きに載置するための載置部と、
この載置部に載置された基板の表面に、基板の昇温を早めるための熱交換用のガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部にガスを送るためのガス流路に介設された流路開閉部と、
前記熱交換用のガスを反応容器内に供給する前に加熱するための加熱部と、
前記反応容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、前記基板に熱交換用のガスを供給するために流路開閉部を制御するステップと、その後、反応容器内を減圧して真空雰囲気にすると共に、処理温度に加熱された反応容器内にて基板に対して熱処理を行うステップと、を実行するための制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、前記載置部に載置された基板の表面に対向するように設けられると共にガスが基板のほぼ全面に亘って吹き付けられるように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る熱処理装置を示す概略平面図である。この熱処理装置は、キャリア室１と搬送室２と複数例えば２個のホットウオール型熱処理ユニット３とを備えており、キャリア室１と搬送室２とはゲートバルブＧ１を介して気密に接続されると共に、搬送室１と熱処理ユニット３とは夫々ゲートバルブＧ２を介して接続されている。
【００１１】
キャリア室１は、複数枚の角形のＬＣＤ基板１０を棚状に保持して搬送する搬送具であるキャリアＣを装置の外部との間でゲートドアＧ３を介して搬入出するための気密な部屋である。搬送室２は、キャリア室１内のキャリアＣとの間でＬＣＤ基板１０の受け渡しを行うことができるよう、また熱処理ユニット３の後述の載置部との間でＬＣＤ基板１０の受け渡しができるように構成され多関節アームからなる搬送手段２１が設けられている。キャリア室１及び搬送室２は、図示しないガス供給、排気系を備えていて不活性ガス雰囲気とされるように構成されている。
【００１２】
熱処理ユニット３は、図２に示すように熱処理雰囲気を形成する、下方が開口している筒状の石英製の反応容器４と、この反応容器４を囲むように設けられ、下方側が開口している筒状の断熱体３１と、この断熱体３１の内周面及び内側上面に設けられ、断熱体３１と共に炉体を構成するヒータ３２と、反応容器１の下方側に位置し、筐体３０で囲まれた移載室３３と、ＬＣＤ基板１０を例えば外縁部に近い部位にて４点で保持して反応容器４と移載室３３との間で昇降する載置部４１と、を備えている。
【００１３】
載置部４１は、反応容器４の下端開口部を開閉するキャップ４２の上に支持ロッド４３を介して設けられている。キャップ４２は昇降軸４４の上部に設けられ、移載室３３の下方側の昇降機構４５により昇降されるようになっている。移載室３３の側壁には、図１に示す搬送手段２１のアームが載置部４１との間でＬＣＤ基１０を受け渡すことができるように搬送口３３ａが形成されている。移載室３３は、図示しないガス供給、排気系を備えていて不活性ガス雰囲気を形成できるようになっており、また図示していないが、載置部４１が移載室３３に位置しているときに反応容器４の下端開口部を塞ぐようにスライド及び昇降自在なキャップが上部に設けられている。
【００１４】
反応容器１の上部側にはガス供給部５が設けられると共に下部側には排気管４６が接続されている。排気管４６に関して先に説明しておくと、排気管４６は図示しないが真空排気手段と排気ポンプとの間で切り替えて排気を行うことができるようになっており、このため反応容器４内は排気しながら真空雰囲気及び常圧雰囲気のいずれをも作り出すことができる。
【００１５】
ガス供給部５は、反応容器１に連続する扁平な円筒部の下面に、ＬＣＤ基板１０の全面に対向する領域をガスの吹き出し領域とするように多数のガス吹き出し孔５１を穿設して構成されている。ガス供給部５は上面側にガス供給路をなすガス供給管５２が接続され、このガス供給管５２は、断熱体３１を貫通して、処理ガスを供給するためのガス供給管５３と熱交換用のガスを供給するためのガス供給管５４とに分岐されている。
【００１６】
ガス供給管５３は流路開閉部であるバルブＶＣを介して図示しない処理ガスの供給源に接続され、ガス供給管５４は、ＬＣＤ基板１０の加熱時に第１の熱交換用のガス（加熱用のガス）を供給するための第１のガス供給管５５とＬＣＤ基板１０の冷却時に第２の熱交換用のガス（冷却用のガス）を供給するための第２のガス供給管５６とに分岐されている。第１のガス供給管５５には、第１の熱交換用のガスであるガス供給源６１例えば不活性ガスであるヘリウムガスの供給源と、このガスを第１の温度に調整するための加熱部を含む温調部６２と、例えばマスフローメータからなるガス流量調整部６３と、流路開閉部であるバルブ６４とが上流側からこの順に設けられている。また第２のガス供給管５６には、第２の熱交換用のガスであるガス供給源７１例えば不活性ガスであるヘリウムガスの供給源と、このガスを前記第１の温度よりも低い温度である第２の温度に調整するための温調部７２と、例えばマスフローメータからなるガス流量調整部７３と、流路開閉部であるバルブ７４とが上流側からこの順に設けられている。
【００１７】
第１の熱交換用のガスの調整温度である第１の温度は、例えば熱処理を行うときの熱処理雰囲気の温度（プロセス温度）よりも少し低い温度とされ、また第２の熱交換用のガスの調整温度である第２の温度は室温であってもよいしあるいは、室温とプロセス温度との間の温度であってもよい。第２の温度を室温よりも高い温度とする場合には温調部７２は加熱部を備えるが、室温よりも低い温度とする場合には温調部７２は冷却部を備える。なお第２の温度を室温とする場合には温調部７２を設けなくともよい。そしてこの例では、第１の熱交換用のガスのガス供給管５５と第２の熱交換用のガスのガス供給管５６とに分けているが、これらガス供給管５５、５６を共通化して１系統のガス供給路とし温調部を共通化してもよく、その場合には第１の熱交換用のガスを供給するときと第２の熱交換用のガスを供給するときとにおいて温度設定を変更すればよい。
【００１８】
また熱処理装置は、図２に示すように制御部１００を備えており、この制御部１００は、バルブ５０，６４，７４の制御用の信号を出力して反応容器４内への処理ガスや熱交換用のガスの供給及びその停止を制御し、更に温調部６２，７２及び流量調整部６３，７３の制御用の信号を出力して第１及び第２の熱交換用のガスの温調制御や流量制御を行うように一連のシーケンスプログラムを有している。
【００１９】
次に上述実施の形態の作用について図３のフロー図も参照しながら説明する。先ず外部から複数枚のＬＣＤ基板１０を保持したキャリアＣを例えば不活性ガスが常時供給されていて不活性ガス雰囲気とされるキャリア室１内に搬入し、ゲートドアＧ３を閉じる（ステップＳ１）。次いでゲートバルブＧ２を開いてＬＣＤ基板１０を一の熱処理ユニット３の移載室３３内の載置部４１に受け渡し、昇降機構４５により反応容器４内に搬入する（ステップＳ２）。搬送室２及び移載室３３も不活性ガス雰囲気とされており、従ってＬＣＤ基板は不活性ガス雰囲気中で受け渡しが行われることになる。またＬＣＤ基板１０が反応容器４内に搬入されたときヒータ３２は例えばオフになっているが、その前のＬＣＤ基板１０の熱処理による熱が残っているため、室温よりは高くなっている。
【００２０】
載置部４１が上限位置まで上昇するとキャップ４２により反応容器４の下端開口部が閉じられ、その後バルブ６４を開いて、温調部６２にて例えばこれから行う熱処理のプロセス温度よりも少し低い温度に加熱された第１の熱交換用のガス例えばヘリウムガスをガス供給部５のガス吹き出し孔５１からＬＣＤ基板の表面全体に亘って供給する。またヒータ３２をオンにしてパワーを大きくし反応容器４内を加熱する。この結果ＬＣＤ基板１０はヒータ３２からの輻射熱と熱いヘリウムガスからの熱伝導とにより急速に昇温する。そしてヒータ３２の発熱量が大きくなるにつれてヘリウムガスもプロセス温度に向かって加熱され、ＬＣＤ基板１０はヘリウムガスとの熱交換により均一にプロセス温度まで昇温する（ステップＳ３）。このとき反応容器４内は例えば常圧状態となっており、排気管４６を通じて図示しない排気ポンプにより排気される。
【００２１】
続いてバルブ６４を閉じ、排気管４６に接続された図示しない真空排気手段により反応容器４内を所定の真空度まで真空排気し、バルブ６４を閉じかつバルブ５０を開いて熱処理用例えばＣＶＤ用の処理ガスを反応容器４内に供給しＬＣＤ基板１０に薄膜を形成する（ステップＳ４）。なお真空排気するタイミングはＬＣＤ基板１０がプロセス温度に到達する前でもよい。ＣＶＤ処理が終了すると、引き続いてアニール処理が行われる。アニール処理のプロセス温度がＣＶＤ処理のプロセス温度よりも高い場合には、例えばヒータ３２による加熱に加えて、温調部６２により例えばＣＶＤ処理のプロセス温度よりも高い温度に調整されたヘリウムガスを反応容器４内に供給してＬＣＤ基板１０との間で熱交換するようにしてもよい。
【００２２】
アニール処理は例えば粘性流領域の減圧状態でアニール用の処理ガスを反応容器４内に供給しながら行われる（ステップ５）。アニール処理が終了したなら、ヒータ３２をオフにし、バルブ５０を閉じかつバルブ７４を開いて第２の熱交換用のガスであるヘリウムガスをガス供給部５から反応容器４内に供給する。このヘリウムガスは、例えばＬＣＤ基板１０がキャリアＣに搬送されても影響のない温度（キャリア搬入許容温度）に相当する温度に温調部７２により調整されて、ガス吹き出し孔５１からＬＣＤ基板１０の表面全体に亘って吹き付けられる。このためＬＣＤ基板１０の熱はこのヘリウムガスにより奪われて急速にかつ均一に冷却される（ステップＳ６）。このとき反応容器４内は例えば常圧状態となっており、排気管４６を通じて図示しない排気ポンプにより排気される。なおキャリア搬入許容温度は、例えば２００度よりも低い温度である。
【００２３】
ＬＣＤ基板１０が冷却された後、載置部４１を移載室３３まで下降させ、搬送手段２１（図１参照）により載置部４１上のＬＣＤ基板１０をキャリア室１内の元のキャリアＣに搬送する（ステップＳ７）。また載置部４１を下降したとき、図示しない既述のキャップにより反応容器４の下端開口部を塞ぐ。キャリアＣのＬＣＤ基板１０が全て処理された後、ゲートドアＧ３を開いて外部にキャリアＣを搬出する（ステップＳ８）。
【００２４】
以上においてＣＶＤ、アニール処理の連続処理の例としては例えば金属酸化膜をＣＶＤにより成膜した後、酸素ガス雰囲気中で金属酸化膜を改質する処理が挙げられる。
【００２５】
上述実施の形態によれば、ＬＣＤ基板１０を反応容器４内に搬入した後、ヒ−タ３２からの輻射熱に加え、加熱された熱交換用のガスをＬＣＤ基板１０の表面全体に亘って供給し当該ガスとの間の熱交換を利用してＬＣＤ基板１０を昇温させているので、ＬＣＤ基板１０を面内に亘って均一にかつ急速に加熱することができる。また熱処理後には、温度の低い熱交換用のガスをＬＣＤ基板１０の表面全体に亘って供給し当該ガスとの間の熱交換を利用してＬＣＤ基板１０を冷却しているので、ＬＣＤ基板１０を面内に亘って均一にかつ急速に既述のキャリア搬入許容温度まで冷却するすることができ、速やかキャリアＣに戻すことができる。ＬＣＤ基板１０が大型のものほど均一に昇降温することが難しいが、この実施例の手法によればＬＣＤ基板１０を均一にかつ急速に昇降温させることができるので、熱応力を抑えることができ、ガラス基板の割れやデバイスの損傷を防ぐことができると共に、高いスル−プットが得られる。
【００２６】
上述の例では、ＣＶＤ、アニ−ルを同じ熱処理ユニット３にて行ったが、これらの熱処理を別々の熱処理ユニット３にて行うようにしてもよく、また連続処理としては、シリコン膜を酸化する酸化処理を行い、次いで窒素ガス雰囲気中で当該酸化膜をアニールして表面を窒化する処理などを挙げることができる。なお連続処理を行わず、ＣＶＤ、酸化処理あるいは拡散処理などの熱処理を行う場合にも本発明を適用できる。
【００２７】
次に本発明の他の実施の形態について図４及び図５を参照しながら説明する。この実施の形態は、載置部４１上のＬＣＤ基板１０を複数例えば角形の中央部領域Ｓ１とこの中央部領域Ｓ１を囲む外側領域Ｓ２との２つに分割し、これら分割領域（中央部領域Ｓ１、外側領域Ｓ２）毎に独立してＬＣＤ基板１０上に第１あるいは第２の熱交換用のガスを供給できるように構成する。詳しくは、ガス供給部５を中央部領域Ｓ１に対応するように角形の中央部区画室８１とその外側の外側区画室８２とに区画壁８０により区画すると共に第１の熱交換用のガスのガス供給管５５及び第２の熱交換用のガスのガス供給管５６の各々を中央部区画室８１にガスを送る系統と外側区画室８２にガスを送る系統との２系統に分けている。図４の符号５５−１及び５５−２で示すガス供給管は、ＬＣＤ基板１０の加熱時に第１の熱交換用のガスを供給するものであって、夫々ガス供給管９１及び９２を介して中央部区画室８１と外側区画室８２とに接続されている。また符号５６−１及び５６−２で示すガス供給管は、ＬＣＤ基板１０の冷却時に第２の熱交換用のガスを供給するものであって、夫々ガス供給管９１及び９２を介して中央部区画室８１と外側区画室８２とに接続されている。６３−１，６３−２，７３−１，７３−２は流量調整部であり、６４−１，６４−２，７４−１，７４−２はバルブである。
【００２８】
更にまた載置部４１には、ＬＣＤ基板１０の中央部領域Ｓ１の温度を検出する温度検出部１１１とＬＣＤ基板１０の外側領域Ｓ２の温度を検出する温度検出部１１２，１１３とが設けられている。これら温度検出部としては例えば熱電対が用いられる。そして制御部１００は、これら温度検出部１１１〜１１３による温度の検出結果を取り込み、その結果に応じてＬＣＤ基板１０の面内の温度の均一性が高くなるように例えば第１あるいは第２の熱交換用のガスの流量を調整するために流量調整部（６４−１，６４−２，７４−１，７４−２）に制御信号を送る。
【００２９】
温度の検出値の処理の方法としては、例えば各領域Ｓ１，Ｓ２の温度を検出する温度検出部が複数であれば（図４の例では便宜上、１個及び２個としている）それらの温度検出値の平均値を検出結果とすることが行われる。そして制御手法としては、例えばＬＣＤ基板１０の加熱時に外側領域Ｓ２の温度よりも中央部領域Ｓ１の温度が高いと判定されれば、第１の熱交換用のガスについて外側区画室８２の流量が大きくなるように流量調整部６３−１，６３−２を制御し、第１の熱交換用のガスから外側領域Ｓ２に与える熱量を大きくして温度の均一化を図るようにする。また例えばＬＣＤ基板１０の冷却時に外側領域Ｓ２の温度よりも中央部領域Ｓ１の温度が低いと判定されれば、第２の熱交換用のガスについて外側区画室８２の流量が大きくなるように流量調整部７３−１，７３−２を制御し、第２の熱交換用のガスが外側領域Ｓ２から奪う熱量を大きくして温度の均一化を図るようにする。
【００３０】
このような実施の形態によれば、ＬＣＤ基板１０の加熱、冷却時の温度の面内均一性をより一層高めることができる。
【００３１】
この実施の形態においては、ＬＣＤ基板１０の領域の分割数は２個に限られるものではなく、３個以上であってもよい。また中央領域と外側領域とに分割する代わりに左右に分割してもよい。更にまた制御手法としては、温度の検出結果に応じて流量を調整する代わりに、温調部６２についても２系統用意してガスの温度を調整するようにしてもよいし、流量及び温度の両方を調整してもよい。温度を調整する場合には、例えばＬＣＤ基板１０の冷却時に外側領域Ｓ２の温度が中央部領域Ｓ１よりも低い場合には、外側領域Ｓ２に供給されるガスの温度を中央部領域Ｓ１に供給されるガスの温度よりも高くするように制御する。
【００３２】
図６は本発明の更に他の実施の形態を示す図であり、この例では、第１の熱交換用のガスのガス供給管５５及び第２の熱交換用のガスのガス供給管５６の夫々に、１回の熱交換に必要な量の熱交換用のガスを蓄えておくと共に例えば温調部が組み込まれたタンク６０，７０を設けている。６５，６６，７５，７６はバルブである。これらタンク６０，７０の容量と、それらの内圧と、第１及び第２の熱交換用のガスの供給流量とは、排気管４６に接続されている図示しない排気ポンプの排気容量及び熱交換開始時（加熱、冷却開始時）の反応容器４内の圧力との兼ね合いで設定される。
【００３３】
この例において第１の熱交換用のガス（第２の熱交換用のガス）を反応容器４内に供給する場合には、バルブ６４，６６（７４，７６）を開き、熱交換が終了した後は、次の熱交換の前にタンク６０（７０）内にガスを蓄えておく。このような手法によれば予めガスをタンクに蓄えて温調できるので、予め実験を行ってデータを取っておくことにより簡単に確実に温調できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガラス基板を熱処理するにあたって、面内全体に亘って高い均一性をもって急速に温度を変化させる（加熱及び/または冷却させる）ことができ、高いスループットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である熱処理装置の全体を示す概略平面図である。
【図２】上記熱処理装置で用いられるホットウオール型熱処理ユニットを示す縦断側面図である。
【図３】上記実施の形態の作用を示す工程図である。
【図４】 本発明の他の実施の形態である熱処理装置の一部を示す構成図である。
【図５】 上記他の実施の形態で用いられるガス供給部とＬＣＤ基板とを示す斜視図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態である熱処理装置の一部を示す構成図である。
【符号の説明】
１ キャリア室
１０ ＬＣＤ基板
Ｃ キャリア
２ 搬送室
２１ 搬送手段
３ 熱処理ユニット
３２ ヒータ
３３ 移載室
４ 反応容器
４１ 載置部
４２ キャップ
５ ガス供給部
５２、５４ ガス供給管
５３ 処理ガス用のガス供給管
５５ 第１の熱交換用のガスのガス供給管
５６ 第２の熱交換用のガスのガス供給管
６１，７１ ガス供給源
６２，７２ 温調部
６３，７３ 流量調整部
５０ 制御部
Ｓ１ 中央部領域
Ｓ２ 外側領域
８１、８２ 区画室
１１１〜１１３ 温度検出部
６０，７０ タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータやテレビのディスプレイとして液晶パネルが用いられているが、この液晶ディスプレイ用のガラス基板（以下ＬＣＤ基板という）は、近年益々大型化しつつある。このＬＣＤ基板上に薄膜トランジスタなどのデバイスを搭載するにあたり、種々の半導体製造工程が施されるが、そのうち熱処理工程は例えば基板を１枚づつ処理する枚葉式タイプのコールドウオール型熱処理装置により行われる。この装置は、チャンバの中に搬入した基板を、加熱ランプにより上から加熱するものであるが、大型のＬＣＤ基板については、周縁部からの放熱が大きいため、均一に加熱しようとするならば、反応容器を囲むように設けられたヒータにより反応容器の壁自体も加熱して基板を加熱するホットウオール型の熱処理装置の方が有利であると考えられる。
【０００３】
一方最近では、より高いスループットを得るために、基板キャリアの搬入出を行うキャリア室を、搬送アームを設置した搬送室に気密に接続すると共にこの搬送室に更に複数の熱処理室を気密に接続して構成したクラスターツールなどと呼ばれているシステムが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでホットウオール型の熱処理装置は、基板の加熱と冷却に長い時間がかかる。例えばコールドウオール型の熱処理装置のように基板を静電チャックで載置台に吸着させた場合には、基板の裏面側と載置台との間の極めて微少な隙間に熱媒体ガスを供給することにより基板と載置台との間で急速に熱交換させることができる。しかしながらホットウオール型の場合には静電チャックを用いることができないので基板と載置台との間には大きな隙間が存在してしまうため、仮にコールドウオール型のような手法をとろうとすると、特に大型のＬＣＤ基板の場合、特に基板を均一に急速に冷却することが困難である。このためＬＣＤ基板の熱処理を行うホットウオール型の熱処理装置をクラスターツールに組み込もうとすると、熱処理装置における基板の加熱と冷却に長い時間がかかるため、クラスターツールが持っている高スループットの機能が十分生かされないという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、ガラス基板を熱処理するにあたって高いスループットが得られる熱処理装置及びその方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板キャリアが搬入出されるキャリア室と基板を搬送するための搬送室と基板を熱処理するためのホットウオール型熱処理ユニットの反応容器とを気密に接続して構成され、前記熱処理ユニットは筒状の反応容器とこの反応容器を囲むように設けられた筒状体とこの筒状体の内周面及び反応容器の側面の間に設けられたヒータとを備えた熱処理装置を用い、前記搬送室内の搬送手段によりキャリア室内の基板キャリアから基板を取り出して前記熱処理ユニット内に搬送しここで真空雰囲気にて熱処理を行う方法において、
前記搬送室から熱処理ユニット内の反応容器内に横向きに基板を搬入する工程と、
前記反応容器内を処理温度に加熱する工程と、
前記反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、基板の昇温を早めるために前記基板の表面に、予め加熱された熱交換用のガスを基板の表面に対向するガス供給部から当該基板のほぼ全面に亘って吹き付け、基板と当該ガスとの間で熱交換を行う工程と、
その後、反応容器内を減圧して真空雰囲気にすると共に、処理温度に加熱された反応容器内にて基板に対して熱処理を行う工程と、
前記反応容器から熱処理後の基板を搬出する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また反応容器内を処理温度まで昇温する工程の途中で熱交換用のガスの流量を大きくすること及び反応容器内に供給される前の温度を高くすることの少なくとも一方を行うようにしてもよいし、また反応容器内を処理温度まで降温する工程の途中で熱交換用のガスの流量を大きくすること及び反応容器内に供給される前の温度を低くすることの少なくとも一方を行うようにしてもよい。また反応容器内を処理温度まで昇温する過程は、前記基板の表面に熱交換用のガスを処理温度より低い温度で供給する工程を含むと共に反応容器の外側に設けられた加熱手段により反応容器内が処理温度に加熱されるようにしてもよい。
【０００８】
更に本発明では、前記基板の表面に熱交換用のガスを供給する工程は、反応容器内に載置された基板を複数の領域に分割してこれら分割領域毎に独立して熱交換用のガスを供給する工程であり、
前記基板の分割領域の各々の温度を検出する工程と、
各分割領域の温度の検出結果に基づいて、各分割領域に供給される熱交換用のガスの流量及び温度の少なくとも一方を制御する工程と、を含むようにしてもよく、このようにすればより一層高い面内均一性をもって基板の加熱、冷却を行うことができる。
【０００９】
また本発明は、基板キャリアが搬入出されるキャリア室と基板を搬送するための搬送室と基板を熱処理するためのホットウオール型熱処理ユニットの反応容器とを気密に接続して構成され、前記熱処理ユニットは筒状の反応容器とこの反応容器を囲むように設けられた筒状体とこの筒状体の内周面側設けられたヒータとを備えた熱処理装置を用い、前記搬送室内の搬送手段によりキャリア室内の基板キャリアから基板を取り出して前記熱処理ユニット内に搬送しここで真空雰囲気にて熱処理を行う装置において、
前記反応容器内にて基板を横向きに載置するための載置部と、
この載置部に載置された基板の表面に、基板の昇温を早めるための熱交換用のガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部にガスを送るためのガス流路に介設された流路開閉部と、
前記熱交換用のガスを反応容器内に供給する前に加熱するための加熱部と、
前記反応容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、前記基板に熱交換用のガスを供給するために流路開閉部を制御するステップと、その後、反応容器内を減圧して真空雰囲気にすると共に、処理温度に加熱された反応容器内にて基板に対して熱処理を行うステップと、を実行するための制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、前記載置部に載置された基板の表面に対向するように設けられると共にガスが基板のほぼ全面に亘って吹き付けられるように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る熱処理装置を示す概略平面図である。この熱処理装置は、キャリア室１と搬送室２と複数例えば２個のホットウオール型熱処理ユニット３とを備えており、キャリア室１と搬送室２とはゲートバルブＧ１を介して気密に接続されると共に、搬送室１と熱処理ユニット３とは夫々ゲートバルブＧ２を介して接続されている。
【００１１】
キャリア室１は、複数枚の角形のＬＣＤ基板１０を棚状に保持して搬送する搬送具であるキャリアＣを装置の外部との間でゲートドアＧ３を介して搬入出するための気密な部屋である。搬送室２は、キャリア室１内のキャリアＣとの間でＬＣＤ基板１０の受け渡しを行うことができるよう、また熱処理ユニット３の後述の載置部との間でＬＣＤ基板１０の受け渡しができるように構成され多関節アームからなる搬送手段２１が設けられている。キャリア室１及び搬送室２は、図示しないガス供給、排気系を備えていて不活性ガス雰囲気とされるように構成されている。
【００１２】
熱処理ユニット３は、図２に示すように熱処理雰囲気を形成する、下方が開口している筒状の石英製の反応容器４と、この反応容器４を囲むように設けられ、下方側が開口している筒状の断熱体３１と、この断熱体３１の内周面及び内側上面に設けられ、断熱体３１と共に炉体を構成するヒータ３２と、反応容器１の下方側に位置し、筐体３０で囲まれた移載室３３と、ＬＣＤ基板１０を例えば外縁部に近い部位にて４点で保持して反応容器４と移載室３３との間で昇降する載置部４１と、を備えている。
【００１３】
載置部４１は、反応容器４の下端開口部を開閉するキャップ４２の上に支持ロッド４３を介して設けられている。キャップ４２は昇降軸４４の上部に設けられ、移載室３３の下方側の昇降機構４５により昇降されるようになっている。移載室３３の側壁には、図１に示す搬送手段２１のアームが載置部４１との間でＬＣＤ基１０を受け渡すことができるように搬送口３３ａが形成されている。移載室３３は、図示しないガス供給、排気系を備えていて不活性ガス雰囲気を形成できるようになっており、また図示していないが、載置部４１が移載室３３に位置しているときに反応容器４の下端開口部を塞ぐようにスライド及び昇降自在なキャップが上部に設けられている。
【００１４】
反応容器１の上部側にはガス供給部５が設けられると共に下部側には排気管４６が接続されている。排気管４６に関して先に説明しておくと、排気管４６は図示しないが真空排気手段と排気ポンプとの間で切り替えて排気を行うことができるようになっており、このため反応容器４内は排気しながら真空雰囲気及び常圧雰囲気のいずれをも作り出すことができる。
【００１５】
ガス供給部５は、反応容器１に連続する扁平な円筒部の下面に、ＬＣＤ基板１０の全面に対向する領域をガスの吹き出し領域とするように多数のガス吹き出し孔５１を穿設して構成されている。ガス供給部５は上面側にガス供給路をなすガス供給管５２が接続され、このガス供給管５２は、断熱体３１を貫通して、処理ガスを供給するためのガス供給管５３と熱交換用のガスを供給するためのガス供給管５４とに分岐されている。
【００１６】
ガス供給管５３は流路開閉部であるバルブＶＣを介して図示しない処理ガスの供給源に接続され、ガス供給管５４は、ＬＣＤ基板１０の加熱時に第１の熱交換用のガス（加熱用のガス）を供給するための第１のガス供給管５５とＬＣＤ基板１０の冷却時に第２の熱交換用のガス（冷却用のガス）を供給するための第２のガス供給管５６とに分岐されている。第１のガス供給管５５には、第１の熱交換用のガスであるガス供給源６１例えば不活性ガスであるヘリウムガスの供給源と、このガスを第１の温度に調整するための加熱部を含む温調部６２と、例えばマスフローメータからなるガス流量調整部６３と、流路開閉部であるバルブ６４とが上流側からこの順に設けられている。また第２のガス供給管５６には、第２の熱交換用のガスであるガス供給源７１例えば不活性ガスであるヘリウムガスの供給源と、このガスを前記第１の温度よりも低い温度である第２の温度に調整するための温調部７２と、例えばマスフローメータからなるガス流量調整部７３と、流路開閉部であるバルブ７４とが上流側からこの順に設けられている。
【００１７】
第１の熱交換用のガスの調整温度である第１の温度は、例えば熱処理を行うときの熱処理雰囲気の温度（プロセス温度）よりも少し低い温度とされ、また第２の熱交換用のガスの調整温度である第２の温度は室温であってもよいしあるいは、室温とプロセス温度との間の温度であってもよい。第２の温度を室温よりも高い温度とする場合には温調部７２は加熱部を備えるが、室温よりも低い温度とする場合には温調部７２は冷却部を備える。なお第２の温度を室温とする場合には温調部７２を設けなくともよい。そしてこの例では、第１の熱交換用のガスのガス供給管５５と第２の熱交換用のガスのガス供給管５６とに分けているが、これらガス供給管５５、５６を共通化して１系統のガス供給路とし温調部を共通化してもよく、その場合には第１の熱交換用のガスを供給するときと第２の熱交換用のガスを供給するときとにおいて温度設定を変更すればよい。
【００１８】
また熱処理装置は、図２に示すように制御部１００を備えており、この制御部１００は、バルブ５０，６４，７４の制御用の信号を出力して反応容器４内への処理ガスや熱交換用のガスの供給及びその停止を制御し、更に温調部６２，７２及び流量調整部６３，７３の制御用の信号を出力して第１及び第２の熱交換用のガスの温調制御や流量制御を行うように一連のシーケンスプログラムを有している。
【００１９】
次に上述実施の形態の作用について図３のフロー図も参照しながら説明する。先ず外部から複数枚のＬＣＤ基板１０を保持したキャリアＣを例えば不活性ガスが常時供給されていて不活性ガス雰囲気とされるキャリア室１内に搬入し、ゲートドアＧ３を閉じる（ステップＳ１）。次いでゲートバルブＧ２を開いてＬＣＤ基板１０を一の熱処理ユニット３の移載室３３内の載置部４１に受け渡し、昇降機構４５により反応容器４内に搬入する（ステップＳ２）。搬送室２及び移載室３３も不活性ガス雰囲気とされており、従ってＬＣＤ基板は不活性ガス雰囲気中で受け渡しが行われることになる。またＬＣＤ基板１０が反応容器４内に搬入されたときヒータ３２は例えばオフになっているが、その前のＬＣＤ基板１０の熱処理による熱が残っているため、室温よりは高くなっている。
【００２０】
載置部４１が上限位置まで上昇するとキャップ４２により反応容器４の下端開口部が閉じられ、その後バルブ６４を開いて、温調部６２にて例えばこれから行う熱処理のプロセス温度よりも少し低い温度に加熱された第１の熱交換用のガス例えばヘリウムガスをガス供給部５のガス吹き出し孔５１からＬＣＤ基板の表面全体に亘って供給する。またヒータ３２をオンにしてパワーを大きくし反応容器４内を加熱する。この結果ＬＣＤ基板１０はヒータ３２からの輻射熱と熱いヘリウムガスからの熱伝導とにより急速に昇温する。そしてヒータ３２の発熱量が大きくなるにつれてヘリウムガスもプロセス温度に向かって加熱され、ＬＣＤ基板１０はヘリウムガスとの熱交換により均一にプロセス温度まで昇温する（ステップＳ３）。このとき反応容器４内は例えば常圧状態となっており、排気管４６を通じて図示しない排気ポンプにより排気される。
【００２１】
続いてバルブ６４を閉じ、排気管４６に接続された図示しない真空排気手段により反応容器４内を所定の真空度まで真空排気し、バルブ６４を閉じかつバルブ５０を開いて熱処理用例えばＣＶＤ用の処理ガスを反応容器４内に供給しＬＣＤ基板１０に薄膜を形成する（ステップＳ４）。なお真空排気するタイミングはＬＣＤ基板１０がプロセス温度に到達する前でもよい。ＣＶＤ処理が終了すると、引き続いてアニール処理が行われる。アニール処理のプロセス温度がＣＶＤ処理のプロセス温度よりも高い場合には、例えばヒータ３２による加熱に加えて、温調部６２により例えばＣＶＤ処理のプロセス温度よりも高い温度に調整されたヘリウムガスを反応容器４内に供給してＬＣＤ基板１０との間で熱交換するようにしてもよい。
【００２２】
アニール処理は例えば粘性流領域の減圧状態でアニール用の処理ガスを反応容器４内に供給しながら行われる（ステップ５）。アニール処理が終了したなら、ヒータ３２をオフにし、バルブ５０を閉じかつバルブ７４を開いて第２の熱交換用のガスであるヘリウムガスをガス供給部５から反応容器４内に供給する。このヘリウムガスは、例えばＬＣＤ基板１０がキャリアＣに搬送されても影響のない温度（キャリア搬入許容温度）に相当する温度に温調部７２により調整されて、ガス吹き出し孔５１からＬＣＤ基板１０の表面全体に亘って吹き付けられる。このためＬＣＤ基板１０の熱はこのヘリウムガスにより奪われて急速にかつ均一に冷却される（ステップＳ６）。このとき反応容器４内は例えば常圧状態となっており、排気管４６を通じて図示しない排気ポンプにより排気される。なおキャリア搬入許容温度は、例えば２００度よりも低い温度である。
【００２３】
ＬＣＤ基板１０が冷却された後、載置部４１を移載室３３まで下降させ、搬送手段２１（図１参照）により載置部４１上のＬＣＤ基板１０をキャリア室１内の元のキャリアＣに搬送する（ステップＳ７）。また載置部４１を下降したとき、図示しない既述のキャップにより反応容器４の下端開口部を塞ぐ。キャリアＣのＬＣＤ基板１０が全て処理された後、ゲートドアＧ３を開いて外部にキャリアＣを搬出する（ステップＳ８）。
【００２４】
以上においてＣＶＤ、アニール処理の連続処理の例としては例えば金属酸化膜をＣＶＤにより成膜した後、酸素ガス雰囲気中で金属酸化膜を改質する処理が挙げられる。
【００２５】
上述実施の形態によれば、ＬＣＤ基板１０を反応容器４内に搬入した後、ヒ−タ３２からの輻射熱に加え、加熱された熱交換用のガスをＬＣＤ基板１０の表面全体に亘って供給し当該ガスとの間の熱交換を利用してＬＣＤ基板１０を昇温させているので、ＬＣＤ基板１０を面内に亘って均一にかつ急速に加熱することができる。また熱処理後には、温度の低い熱交換用のガスをＬＣＤ基板１０の表面全体に亘って供給し当該ガスとの間の熱交換を利用してＬＣＤ基板１０を冷却しているので、ＬＣＤ基板１０を面内に亘って均一にかつ急速に既述のキャリア搬入許容温度まで冷却するすることができ、速やかキャリアＣに戻すことができる。ＬＣＤ基板１０が大型のものほど均一に昇降温することが難しいが、この実施例の手法によればＬＣＤ基板１０を均一にかつ急速に昇降温させることができるので、熱応力を抑えることができ、ガラス基板の割れやデバイスの損傷を防ぐことができると共に、高いスル−プットが得られる。
【００２６】
上述の例では、ＣＶＤ、アニ−ルを同じ熱処理ユニット３にて行ったが、これらの熱処理を別々の熱処理ユニット３にて行うようにしてもよく、また連続処理としては、シリコン膜を酸化する酸化処理を行い、次いで窒素ガス雰囲気中で当該酸化膜をアニールして表面を窒化する処理などを挙げることができる。なお連続処理を行わず、ＣＶＤ、酸化処理あるいは拡散処理などの熱処理を行う場合にも本発明を適用できる。
【００２７】
次に本発明の他の実施の形態について図４及び図５を参照しながら説明する。この実施の形態は、載置部４１上のＬＣＤ基板１０を複数例えば角形の中央部領域Ｓ１とこの中央部領域Ｓ１を囲む外側領域Ｓ２との２つに分割し、これら分割領域（中央部領域Ｓ１、外側領域Ｓ２）毎に独立してＬＣＤ基板１０上に第１あるいは第２の熱交換用のガスを供給できるように構成する。詳しくは、ガス供給部５を中央部領域Ｓ１に対応するように角形の中央部区画室８１とその外側の外側区画室８２とに区画壁８０により区画すると共に第１の熱交換用のガスのガス供給管５５及び第２の熱交換用のガスのガス供給管５６の各々を中央部区画室８１にガスを送る系統と外側区画室８２にガスを送る系統との２系統に分けている。図４の符号５５−１及び５５−２で示すガス供給管は、ＬＣＤ基板１０の加熱時に第１の熱交換用のガスを供給するものであって、夫々ガス供給管９１及び９２を介して中央部区画室８１と外側区画室８２とに接続されている。また符号５６−１及び５６−２で示すガス供給管は、ＬＣＤ基板１０の冷却時に第２の熱交換用のガスを供給するものであって、夫々ガス供給管９１及び９２を介して中央部区画室８１と外側区画室８２とに接続されている。６３−１，６３−２，７３−１，７３−２は流量調整部であり、６４−１，６４−２，７４−１，７４−２はバルブである。
【００２８】
更にまた載置部４１には、ＬＣＤ基板１０の中央部領域Ｓ１の温度を検出する温度検出部１１１とＬＣＤ基板１０の外側領域Ｓ２の温度を検出する温度検出部１１２，１１３とが設けられている。これら温度検出部としては例えば熱電対が用いられる。そして制御部１００は、これら温度検出部１１１〜１１３による温度の検出結果を取り込み、その結果に応じてＬＣＤ基板１０の面内の温度の均一性が高くなるように例えば第１あるいは第２の熱交換用のガスの流量を調整するために流量調整部（６４−１，６４−２，７４−１，７４−２）に制御信号を送る。
【００２９】
温度の検出値の処理の方法としては、例えば各領域Ｓ１，Ｓ２の温度を検出する温度検出部が複数であれば（図４の例では便宜上、１個及び２個としている）それらの温度検出値の平均値を検出結果とすることが行われる。そして制御手法としては、例えばＬＣＤ基板１０の加熱時に外側領域Ｓ２の温度よりも中央部領域Ｓ１の温度が高いと判定されれば、第１の熱交換用のガスについて外側区画室８２の流量が大きくなるように流量調整部６３−１，６３−２を制御し、第１の熱交換用のガスから外側領域Ｓ２に与える熱量を大きくして温度の均一化を図るようにする。また例えばＬＣＤ基板１０の冷却時に外側領域Ｓ２の温度よりも中央部領域Ｓ１の温度が低いと判定されれば、第２の熱交換用のガスについて外側区画室８２の流量が大きくなるように流量調整部７３−１，７３−２を制御し、第２の熱交換用のガスが外側領域Ｓ２から奪う熱量を大きくして温度の均一化を図るようにする。
【００３０】
このような実施の形態によれば、ＬＣＤ基板１０の加熱、冷却時の温度の面内均一性をより一層高めることができる。
【００３１】
この実施の形態においては、ＬＣＤ基板１０の領域の分割数は２個に限られるものではなく、３個以上であってもよい。また中央領域と外側領域とに分割する代わりに左右に分割してもよい。更にまた制御手法としては、温度の検出結果に応じて流量を調整する代わりに、温調部６２についても２系統用意してガスの温度を調整するようにしてもよいし、流量及び温度の両方を調整してもよい。温度を調整する場合には、例えばＬＣＤ基板１０の冷却時に外側領域Ｓ２の温度が中央部領域Ｓ１よりも低い場合には、外側領域Ｓ２に供給されるガスの温度を中央部領域Ｓ１に供給されるガスの温度よりも高くするように制御する。
【００３２】
図６は本発明の更に他の実施の形態を示す図であり、この例では、第１の熱交換用のガスのガス供給管５５及び第２の熱交換用のガスのガス供給管５６の夫々に、１回の熱交換に必要な量の熱交換用のガスを蓄えておくと共に例えば温調部が組み込まれたタンク６０，７０を設けている。６５，６６，７５，７６はバルブである。これらタンク６０，７０の容量と、それらの内圧と、第１及び第２の熱交換用のガスの供給流量とは、排気管４６に接続されている図示しない排気ポンプの排気容量及び熱交換開始時（加熱、冷却開始時）の反応容器４内の圧力との兼ね合いで設定される。
【００３３】
この例において第１の熱交換用のガス（第２の熱交換用のガス）を反応容器４内に供給する場合には、バルブ６４，６６（７４，７６）を開き、熱交換が終了した後は、次の熱交換の前にタンク６０（７０）内にガスを蓄えておく。このような手法によれば予めガスをタンクに蓄えて温調できるので、予め実験を行ってデータを取っておくことにより簡単に確実に温調できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガラス基板を熱処理するにあたって、面内全体に亘って高い均一性をもって急速に温度を変化させる（加熱及び/または冷却させる）ことができ、高いスループットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である熱処理装置の全体を示す概略平面図である。
【図２】上記熱処理装置で用いられるホットウオール型熱処理ユニットを示す縦断側面図である。
【図３】上記実施の形態の作用を示す工程図である。
【図４】 本発明の他の実施の形態である熱処理装置の一部を示す構成図である。
【図５】 上記他の実施の形態で用いられるガス供給部とＬＣＤ基板とを示す斜視図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態である熱処理装置の一部を示す構成図である。
【符号の説明】
１ キャリア室
１０ ＬＣＤ基板
Ｃ キャリア
２ 搬送室
２１ 搬送手段
３ 熱処理ユニット
３２ ヒータ
３３ 移載室
４ 反応容器
４１ 載置部
４２ キャップ
５ ガス供給部
５２、５４ ガス供給管
５３ 処理ガス用のガス供給管
５５ 第１の熱交換用のガスのガス供給管
５６ 第２の熱交換用のガスのガス供給管
６１，７１ ガス供給源
６２，７２ 温調部
６３，７３ 流量調整部
５０ 制御部
Ｓ１ 中央部領域
Ｓ２ 外側領域
８１、８２ 区画室
１１１〜１１３ 温度検出部
６０，７０ タンク
Claims (7)
- 基板キャリアが搬入出されるキャリア室と基板を搬送するための搬送室と基板を熱処理するためのホットウオール型熱処理ユニットの反応容器とを気密に接続して構成され、前記熱処理ユニットは筒状の反応容器とこの反応容器を囲むように設けられた筒状体とこの筒状体の内周面及び反応容器の側面の間に設けられたヒータとを備えた熱処理装置を用い、前記搬送室内の搬送手段によりキャリア室内の基板キャリアから基板を取り出して前記熱処理ユニット内に搬送しここで真空雰囲気にて熱処理を行う方法において、
前記搬送室から熱処理ユニット内の反応容器内に横向きに基板を搬入する工程と、
前記反応容器内を処理温度に加熱する工程と、
前記反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、基板の昇温を早めるために前記基板の表面に、予め加熱された熱交換用のガスを基板の表面に対向するガス供給部から当該基板のほぼ全面に亘って吹き付け、基板と当該ガスとの間で熱交換を行う工程と、
その後、反応容器内を減圧して真空雰囲気にすると共に、処理温度に加熱された反応容器内にて基板に対して熱処理を行う工程と、
前記反応容器から熱処理後の基板を搬出する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。 - 熱処理後に反応容器を降温する過程において、降温を早めるために基板に前記熱交換用のガスよりも温度の低いガスを供給して当該ガスと基板との間で熱交換することを特徴とする請求項１に記載の熱処理方法。
- 反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、前記熱交換用のガスの流量を大きくすること及び反応容器内に供給される前の温度を高くすることの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理方法。
- 反応容器内を降温する過程において前記基板の表面に熱交換用のガスを供給する工程を含み、この工程の途中で熱交換用のガスの流量を大きくすること及び反応容器内に供給される前の温度を低くすることの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理方法。
- 前記基板の表面に熱交換用のガスを供給する工程は、反応容器内に載置された基板を複数の領域に分割してこれら分割領域毎に独立して熱交換用のガスを供給する工程であり、
更に前記基板の分割領域の各々の温度を検出する工程と、
各分割領域の温度の検出結果に基づいて、各分割領域に供給される熱交換用のガスの流量及び温度の少なくとも一方を制御する工程と、を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱処理方法。 - 基板キャリアが搬入出されるキャリア室と基板を搬送するための搬送室と基板を熱処理するためのホットウオール型熱処理ユニットの反応容器とを気密に接続して構成され、前記熱処理ユニットは筒状の反応容器とこの反応容器を囲むように設けられた筒状体とこの筒状体の内周面及び反応容器の側面の間に設けられたヒータとを備えた熱処理装置を用い、前記搬送室内の搬送手段によりキャリア室内の基板キャリアから基板を取り出して前記熱処理ユニット内に搬送しここで真空雰囲気にて熱処理を行う装置において、
前記反応容器内にて基板を横向きに載置するための載置部と、
この載置部に載置された基板の表面に、基板の昇温を早めるための熱交換用のガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部にガスを送るためのガス流路に介設された流路開閉部と、
前記熱交換用のガスを反応容器内に供給する前に加熱するための加熱部と、
前記反応容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記反応容器内を処理温度まで昇温する過程において、前記基板に熱交換用のガスを供給するために流路開閉部を制御するステップと、その後、反応容器内を減圧して真空雰囲気にすると共に、処理温度に加熱された反応容器内にて基板に対して熱処理を行うステップと、を実行するための制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、前記載置部に載置された基板の表面に対向するように設けられると共にガスが基板のほぼ全面に亘って吹き付けられるように構成されたことを特徴とする熱処理装置。 - ガス供給部は、反応容器内に載置された基板を複数の領域に分割してこれら分割領域毎に独立して熱交換用のガスを供給するように構成され、
前記基板の分割領域の各々の温度を検出する温度検出部と、
各分割領域の温度の検出結果に基づいて、各分割領域に供給される熱交換用のガスの流量及び温度の少なくとも一方を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の熱処理装置。
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