JPH08191074A - 高速熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、反応管内で処理基板をヒ-タで加
熱しながら、熱処理する高速熱処理装置に於いて、ラン
プ加熱を使用せずに、高速でヒ−タを昇降温させること
ができる高速熱処理装置を提供することを目的とする。 【構成】この発明に於いては、気密状態のケ-ス内に昇
降温速度の速い材質で形成した抵抗加熱ヒ-タ６を内装
し、該ケースの放射面を石英ガラス５で形成し、前記抵
抗加熱ヒ-タの放射面と反対側には、反射板７を位置さ
せてなるヒ−タ−ユニット１７をヒ-タとして使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体若しくはＬＣ
Ｄの生産に於いて、ランプ加熱を使用せずに、高速で基
板を昇降温させることができる高速熱処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種熱処理装置は、図７に示す
ように、反応管３内の基板ホルダ−２上に支持した基板
１の上下に、直管形赤外線ランプ２１を格子状に配置
し、基板１を熱処理するように構成されていた。そし
て、上記直管形赤外線ランプ２１を複数のゾ−ンに分割
して出力を制御し、温度均一性を得ていた。この装置
は、赤外線ランプの放射出力を非常に高速で上げること
ができるため、１００℃／秒程度の高速昇温が可能であ
った。また、温度検出は、放射温度計を使用し、基板の
裏面を検出面とする場合が多かった。

【０００３】上述した従来の高速熱処理装置は、赤外線
ランプを使用しているので、昇降温は非常に速いが、温
度制御を行うことが非常に困難であった。特に、平衡状
態若しくは昇温時の面内温度均一性を得ることが困難で
あったので、場合によっては、基板にダメージを負わせ
る等のトラブルも発生していた。そればかりか、基板自
体の放射率や表面状態によって、同じ出力に於いても基
板温度が変化する等の問題もあったので、充分な再現性
を得ることができなかった。更に、赤外線ランプの寿命
は、１０００〜５０００時間程度と短かく、ランプによ
って寿命のバラツキもあり、交換メンテナンスを頻繁に
行わなければならなかったので、量産装置としては、コ
スト面でも問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な従来の問題点を解決しようとするものであり、ランプ
加熱を使用せずに、高速でヒ−タを昇降温させることが
できる高速熱処理装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
構成は、反応管内で処理基板をヒ-タで加熱しながら、
熱処理する高速熱処理装置に於いて、気密状態のケ-ス
内に昇降温速度の速い材質で形成した抵抗加熱ヒ-タを
内装し、該ケースの放射面を石英ガラスで形成し、前記
抵抗加熱ヒ-タの放射面と反対側には、反射板を位置さ
せてなるヒ−タ−ユニットを前記ヒ-タとして使用する
ことを特徴とする。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例を示す断面図である。反
応管３に内装した基板ホルダ−２のピン２７に基板１が
支持されている。反応管３内には、不活性ガス、反応ガ
ス等のガスが、ガス導入口４から導入され、ガス排気口
１１から排気されるようになっている。尚、図中１２
は、ハッチであり、このハッチを開いて基板を出し入れ
するようになっている。反応管３の上下には、高速で上
下動するヒ−タ−ユニット１７，１７′が配設されてい
る。ヒ−タ−ユニット１７，１７′は、円筒状に形成さ
れた反射筒１０，１０′に嵌合され、反射筒内を摺動上
下動するようになっている。反射筒１０，１０′の内周
面は、金メッキした反射板若しくはモリブデン反射板等
で形成されている。このように構成すれば、図２に示す
ように、ヒ−タ−ユニット１７，１７′が基板１から遠
ざかった状態でも、基板１を予備加熱程度の温度に保温
することができる。

【０００７】ヒ−タ−ユニット１７，１７′は、高真空
気密状態若しくは不活性ガスでパ−ジした気密状態に形
成され、その放射面は、石英ガラス（石英カバ−）５，
５′で形成されている。ヒ−タ−ユニット１７，１７′
からは、コネクタ−９，９′を通して、電源線１４を引
き出すようになっている。ヒ−タ−ユニット１７，１
７′内には、図１及び図４に示すように、多数のリング
状ヒ−タ素線６，６′が、ステンレス、アルミ合金、耐
熱性セラミックス等の耐熱性材料から棒状に形成された
多数の端子台８，８′上に固定されている。ヒ−タ素線
６，６′は、渦巻状に形成しても差し支えない。

【０００８】ヒ−タ素線６，６′の材質としては、カ−
ボン、カ−ボン上にＳｉＣコ−テイングした材質、Ｓｉ
Ｃ焼結体若しくはＭｏＳｉ₂を好適に使用することがで
きる。抵抗加熱ヒ−タ６，６′は、図４に示すように、
複数のゾ−ンに分割し、各ゾ−ンの出力を独立して制御
し得るようになっている。上記実施例では、同心円状に
配設した径の異なるリング状のヒ−タを単位とし、各単
位を単独若しくは組み合わせて（図４では２単位を１ゾ
−ンとしている）、制御し得るようになっている。この
ように、複数のゾ−ンに分割して温度制御することによ
り、基板１の面内温度均一性を高めることができる。

【０００９】抵抗加熱ヒ−タ６，６′の下方には、金メ
ッキした反射板若しくはモリブデン反射板７，７′が配
設されている。抵抗加熱ヒ−タ６，６′からの放射エネ
ルギ−は、この反射板７，７′によって、基板方向に集
中させている。ヒ−タユニット１７，１７′は、その下
端が、高速で上下動する円筒状の昇降筒２４，２４′に
固定され、高速で上下動し得るようになっている。高速
で上下動する円筒状の昇降筒２４，２４′は、高速で上
下動する板体２５，２５′に固定されている。高速で上
下動する板体２７の一端は、モ−タ１３，１３′によっ
て回転するボ−ルネジ１４，１４′に上下動自在に固定
され、ＬＭガイドのようなリニア機構１５，１５′によ
って上下動するようになっている。

【００１０】反射筒１０，１０′は、図４に示すよう
に、２分割され、分割面の一方を蝶番１６で開閉自在に
連結され、他方の分割面は、フック１８によって閉じる
ことができるようになっている。このように構成すれ
ば、反射筒を開いて装置のメンテナンスを行うことがで
きるので、メンテナンス作業が容易となる。図２は、ヒ
−タ−ユニット１７，１７′が基板１から遠ざかった状
態を示す断面図であり、通常基板１は、この状態で反応
管３内に導入され、少し予備加熱した後、ヒ−タ−出力
を上げると同時に、ヒ−タ−ユニット１７，１７′を矢
印で示すように、高速で基板１方向へ移動させ、基板１
を急速に加熱する。図３は、図１の角度を９０°変えた
状態を示す断面図であり、装置側部からの放熱を防止す
るため、反応管３側部に、反射板若しくは保温材２６が
固定されている。しかしながら、これは、必ずしも必要
なものではない。

【００１１】図５は、基板ホルダー２部の拡大詳細断面
図であり、基板ホルダー２に立設したピン２７の基板１
と接触する先端部分に、熱電対２０を埋設し、熱電対素
線２８を反応管３外へ引き出すように構成した例を示す
ものである。図６は、本発明の他の実施例を示す断面図
である。ヒ−タ−ユニット１７，１７′の放射面と反対
側の面に開口を形成し、該開口にフレキシブルチュ−ブ
のような真空引き管２２，２２′を連結した例を示す。
このように構成すると、ヒ−タ−ユニット１７，１７′
内を常に真空引きすることができる。本発明の装置は、
基板の熱処理及び基板の成膜装置のいずれにも使用する
ことができる。

【００１２】

【作用】本発明によれば、昇降温速度の速い材質で形成
した抵抗加熱ヒ−タを使用し、これを加熱時には基板に
近付け、温度降下時には、基板から遠ざけるようにする
ことによって、基板を高速で昇降温させることができ
る。従って、従来使用されていた赤外線ランプ使用に伴
う問題点が解消される。

【００１３】

【効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ランプ寿
命が短い問題とか、温度制御が困難であるとかの赤外線
ランプ加熱に伴う問題点が解消されると共に、従来の抵
抗加熱ヒ−タを使用した場合と比べて、著しく速い昇降
温速度とすることができ、赤外線ランプを使用した場合
に近い生産性を達成することができるので、次世代高速
熱処理（ＲＴＰ：ラピッドサ−マルプロセス）の量産技
術に十分対応することができる。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のヒ−タユニットを基板から遠ざけた状態
のを示す縦断面図である。

【図３】図１の側面の縦断面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ′断面矢視図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図７】従来の高速熱処理装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 被処理基板 ２ 基板ホルダ− ３ 反応管 ６，６′ ヒ−タ−素線（抵抗加熱ヒ−
タ） １０，１０′ 反射筒 １７，１７′ ヒ−タユニット ２７ 基板ホルダーに立設したピン

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応管内で処理基板をヒ-タで加熱しなが
   ら、熱処理する高速熱処理装置に於いて、気密状態のケ
   -ス内に昇降温速度の速い材質で形成した抵抗加熱ヒ-タ
   を内装し、該ケースの放射面を石英ガラスで形成し、前
   記抵抗加熱ヒ-タの放射面と反対側には、反射板を位置
   させてなるヒ−タ−ユニットを、前記ヒ-タとして使用
   することを特徴とする高速熱処理装置。
2. 【請求項２】前記反射板を金メッキした反射板若しくは
   モリブデン反射板で形成してなる請求項１に記載の高速
   熱処理装置。 【請求項２】前記抵抗加熱ヒ−タの素線を、カ−ボン、
   カ−ボン上にＳｉＣコ−テイングした材質、ＳｉＣ焼結
   体若しくはＭｏＳｉ₂から形成してなる請求項１に記載
   の高速熱処理装置。
3. 【請求項３】前記ヒ−タ−ユニットを、前記反応管の上
   下に、高速で上下動し得るように配設してなる請求項１
   に記載の高速熱処理装置。
4. 【請求項４】前記抵抗加熱ヒ−タは、リング状のヒ−タ
   素線を、同心円状若しくは渦巻状に配設することにより
   構成してなる請求項１に記載の高速熱処理装置。
5. 【請求項５】前記抵抗加熱ヒ−タは、リング状のヒ−タ
   素線を、同心円状に複数配設し、該ヒータを複数のゾ−
   ンに分割し、各ゾ−ンの出力を独立して制御し得るよう
   に構成してなる請求項４に記載の高速熱処理装置。
6. 【請求項６】前記ヒ−タユニットは、筒状の内面を反射
   板として形成した反射筒内を高速で上下動し得るように
   形成してなる請求項３に記載の高速熱処理装置。
7. 【請求項７】基板ホルダ−上に立設したピンに、前記処
   理基板を支持してなる請求項１に記載の高速熱処理装
   置。
8. 【請求項８】前記ピンの先端に、熱電対を埋設してなる
   請求項７に記載の高速熱処理装置。
9. 【請求項９】前記反射筒を、２分割して蝶番で連結し、
   開閉し得るように形成してなる請求項６に記載の高速熱
   処理装置。