JPH08191074A - 高速熱処理装置 - Google Patents

高速熱処理装置

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JPH08191074A
JPH08191074A JP1741395A JP1741395A JPH08191074A JP H08191074 A JPH08191074 A JP H08191074A JP 1741395 A JP1741395 A JP 1741395A JP 1741395 A JP1741395 A JP 1741395A JP H08191074 A JPH08191074 A JP H08191074A
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JP
Japan
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heater
rapid thermal
processing apparatus
thermal processing
resistance heating
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Application number
JP1741395A
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English (en)
Inventor
Yoji Takagi
庸司 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOUYOKO KAGAKU KK
Toyoko Kagaku Co Ltd
Original Assignee
TOUYOKO KAGAKU KK
Toyoko Kagaku Co Ltd
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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。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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