JPH10189564A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を回転させる機構を工夫することによ
り、大口径基板であっても半径方向の温度分布を均一に
処理することができる。 【解決手段】 鉛直方向に沿って配設された筒状の反応
外管１と、この内部に配置された筒状の反応内管５と、
反応室７に基板Ｗを保持する保持部９と、反応内管５を
鉛直方向の軸芯周りに回転させるモータ１７と、反応外
管１の外部上面側から加熱する上部ヒータユニット２５
と、反応内管５の内部下面側から加熱する下部ヒータユ
ニット２３とを備え、反応内管５を回転させつつ基板Ｗ
を加熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやセ
ラミック基板などの各種の基板に対して、酸化やアニー
リングなどの各種の加熱処理を行う基板熱処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハなどの基板の処理方法とし
ては、複数枚の基板を同時に一括して処理するバッチ式
や一枚ごとに処理する枚葉式がある。バッチ式で基板を
加熱処理する装置の代表的なものとしては縦型拡散炉が
挙げられ、枚葉式で基板を加熱処理する代表的な装置と
してはランプアニール装置が挙げられる。

【０００３】縦型拡散炉は、例えば、図６に示すよう
に、複数枚の基板Ｗを搭載したボート１００を収納す
る、鉛直方向に沿って配設された石英チューブ１１０
と、この石英チューブ１１０の外周面側から加熱するヒ
ータユニット１２０とを備えている。なお、加熱処理中
に供給される窒素や酸素などのプロセスガスは、石英チ
ューブ１１０の上部から導入されてその下部から排出さ
れるようになっている。ヒータユニット１２０は、鉛直
方向に沿って積層載置された複数枚の基板Ｗの各々を均
一に加熱できるように上部ヒータユニット１２１と、中
央部ヒータユニット１２２と、下部ヒータユニット１２
３とに分割して構成されている。これらの各ヒータユニ
ット１２１〜１２３の温度をそれぞれ調整して、石英チ
ューブ１１０の鉛直方向に沿って温度分布が均一な空間
を確保、つまり所定の均熱長を確保して、各基板Ｗに対
してほぼ均一な加熱処理ができるようにしている。

【０００４】ランプアニール装置は、例えば、図７に示
すように、一枚の基板Ｗを載置した基板載置部２００を
収納した石英チャンバー２１０と、この石英チャンバー
２１０の上側および下側に配備されて強力な赤外線エネ
ルギーを照射するランプヒータユニット２２０，２３０
とを備えている。この装置では石英チャンバー２１０の
横方向の一端側からプロセスガスが導入され、他端側か
ら排出されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
ている縦型拡散炉では、基板Ｗの積層方向に沿ってヒー
タユニット１２１〜１２３を分割して配置し、それぞれ
の温度を制御しているので積層方向に所定の均熱長を確
保することができる。その一方、基板Ｗの半径方向の温
度分布を制御する手段を備えていないので、積層方向に
比較して半径方向の温度分布が悪化する欠点がある。こ
の半径方向の温度分布を改善するためには、上部ヒータ
ーユニット１２１および下部ヒータユニット１２３を鉛
直方向に沿って長くするか、あるいは石英チューブ１１
０の上部および下部に放熱を防止する断熱材１３０を配
設する対策を要する。しかしながら、このような装置が
設置されるクリーンルームの寸法や他の装置との関係な
どから炉長に対する制限が加わることが多く、装置の寸
法が必然的に大きくなる上記の対策を施すことが現実的
には困難となっている。特に、最近の半導体製造業界で
は８インチ径から３００ｍｍ径へと基板サイズが大口径
化する動きがあり、このような大口径基板では要求され
ている半径方向の温度分布を±０．５℃以内に収めるこ
とができないという問題点がある。

【０００６】また、上記のように構成されているランプ
アニール装置では、温度の高速昇降が可能である一方、
ランプヒータユニット２２０，２３０を構成する複数個
のランプの配置が直接的に温度分布に大きく影響するの
で、やはり基板Ｗの半径方向の温度分布を±０．５℃以
内に収めることが困難となっている。この温度分布の不
均一を解消するためには、基板載置部２００を加熱処理
中に低速回転させたり、あるいは赤外線エネルギーを拡
散する拡散板２４０を基板Ｗの上下に配設する必要があ
るが、基板載置部２００を回転させるために下側のラン
プヒータユニット２３０及び下側の拡散板２４０を貫く
ように基板載置部２００を回転させる回転軸を配設する
と、ランプヒータユニット２３０及び拡散板２４０の間
隙に起因して下側からの加熱が不均一になるという別異
の問題が生じる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板を回転させる機構を工夫すること
により、大口径基板であっても半径方向の温度分布を均
一に処理することができる基板熱処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、基板に加熱処理を行う基
板熱処理装置であって、鉛直方向に沿って配設された筒
状の反応外管と、前記反応外管の内部に配置された筒状
の反応内管と、前記反応内管の外部上面に配設され、前
記反応外管の内部上面と前記反応内管の外部上面との間
で形成される反応室で基板を保持する保持手段と、前記
反応内管を鉛直方向の軸芯周りに回転させる駆動手段
と、前記反応外管の外部上面側から前記反応室を加熱す
る第１の加熱手段と、前記反応内管の内部下面側から前
記反応室を加熱する第２の加熱手段と、を備えているこ
とを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２に記載の基板熱処理装置
は、請求項１に記載の基板熱処理装置において、前記反
応外管の外周面側から前記反応室を加熱する第３の加熱
手段を備えていることを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の基板熱処理装置において、前記
反応室にプロセスガスを導入する導入ポートを前記反応
外管の上部側面に備えるとともに、前記反応室に導入さ
れたプロセスガスを前記反応外管の内周面と前記反応内
管の外周面との間隙を通して外部へ排気するようにした
ことを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
ないし請求項３に記載の基板熱処理装置において、前記
反応室内の温度に関連する物理量を測定する測定手段
と、前記物理量を温度信号に変換する変換手段とを前記
反応内管に備え、前記反応内管を回動自在に支持するベ
アリングを介して前記測定手段および前記変換手段の所
要動作電力および前記変換手段からの温度信号を伝送す
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
ないし請求項３に記載の基板熱処理装置において、前記
反応室内の温度に関連する物理量を測定する測定手段
と、測定された物理量を温度信号に変換する変換手段
と、前記温度信号を変調する変調手段とを前記反応内管
に備え、前記反応内管に配設された第１のコイルと前記
反応外管に配設された第２のコイルとを介して、前記測
定手段と、前記変換手段と、前記変調手段の所要動作電
力を伝送するとともに、前記変調手段からの変調信号を
伝送するようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
ないし請求項４に記載の基板熱処理装置において、前記
反応外管に対して前記第１の加熱手段または前記第１の
加熱手段および前記第３の加熱手段を接近・離間させる
移動手段と、前記反応外管と前記第１の加熱手段とを離
間させた状態で前記第１の加熱手段と前記反応外管との
間または前記第１の加熱手段および前記第３の加熱手段
と前記反応外管との間に挿入可能な断熱シャッターとを
備えていることを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項７に記載の発明は、請求項２
に記載の基板熱処理装置において、前記反応外管の上部
の径を前記反応内管の外径よりも小さくして段付き筒状
に形成するとともに、前記第３の加熱手段を段付き部分
の外周面に配設したことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。加熱処理される基板は、反応外管の内部上面と反応
内管の外部上面とで形成されている反応室内で保持手段
によって保持され、第１の加熱手段により上方から加熱
されるとともに、第２の加熱手段により下方から加熱さ
れる。駆動手段により反応内管自体を鉛直軸周りに回転
させると、反応室の底面だけが回転して保持手段ととも
に基板を回転させることができる。しかも、第２の加熱
手段は反応内管の内部下面側から反応室を加熱するの
で、基板を回転させる際の妨げにはならない。したがっ
て、回転機構を設けたことによる温度分布不均一を生じ
させることなく、上方から第１の加熱手段により基板を
均一に加熱することができるとともに、下方から第２の
加熱手段により均一に加熱することができる。

【００１６】また、請求項２に記載の発明によれば、反
応室を上方から加熱する第１の加熱手段およびその下方
から加熱する第２の加熱手段に加えて、反応外管の外周
面側から反応室を加熱する第３の加熱手段を配備するこ
とにより、反応室を上下方向からだけでなく外周方向か
らも加熱して基板の全方向から加熱することができる。
したがって、反応室の側方から輻射エネルギーが漏れる
ことも防止でき、基板をより均一に加熱することができ
る。

【００１７】また、請求項３に記載の発明によれば、反
応外管の上部側面に形成した導入ポートからプロセスガ
スを導入し、反応外管および反応内管の二重筒の間隙を
通してプロセスガスを排出することにより排出経路を長
くとることができる。その結果、外気が反応室内に逆流
する逆拡散を防止できて、スムーズにプロセスガスを導
入・排出することができる。

【００１８】また、請求項４に記載の発明によれば、反
応管を回動自在に支持しているベアリングを介して測定
手段および変換手段の所要動作電力を供給するととも
に、変換手段からの温度信号を伝送することにより、回
転する反応内管に配設された測定手段および変換手段と
を動作させることができ、反応室内の実温度を正確に知
ることができる。

【００１９】また、請求項５に記載の発明によれば、反
応内管に配設された第１のコイルと反応外管に配設され
た第２のコイルとを介して測定手段と、変換手段と、変
調手段の各所要動作電力を供給するとともに、温度信号
を変調した変調信号を伝送することにより、回転する反
応内管に配設された各手段を動作させることができ、反
応室内の実温度を正確に知ることができる。

【００２０】また、請求項６に記載の発明によれば、反
応室を加熱する第１の加熱手段または第１の加熱手段お
よび第３の加熱手段を、移動手段によって反応外管に対
して接近させることにより反応室を急激に加熱すること
ができ、離間させることにより反応室からの放熱を促進
させることができる。また、加熱手段と反応外管とを離
間させた状態で、それらの間に断熱シャッターを挿入す
ることにより、加熱手段からの輻射エネルギーを遮断す
ることができる。したがって、反応室内の温度を高速に
昇降させることができる。

【００２１】また、請求項７に記載の発明によれば、反
応外管を段付き筒状に形成し、段付き部分に第３の加熱
手段を配設することにより、反応室を下方から加熱する
第２の加熱手段と側方から加熱する第３の加熱手段とを
平面視で接近させることができる。したがって、より均
一に反応室を加熱することができるだけでなく、さらに
反応室から輻射エネルギーが漏れることを抑制すること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１は本発明に係る基板熱処理装置
の概略縦断面図であり、図２は制御系を示すブロック図
である。

【００２３】図中、符号１は筒状を呈する反応外管であ
り、筒軸が鉛直方向に沿うように配設されている。この
反応外管１の上部１ａの内径は、後述する反応内管５の
外径よりも小さくなるように形成され、縦断面が凸状と
されている。上部１ａから横方向に延びた段付き部１ｂ
を経て下部１ｃが形成され、この内径は後述する反応内
管５の外径よりもやや大きく形成されている。反応外管
１は、その下部１ｃが位置固定のベース３の上面に固着
されている。

【００２４】反応外管１の内部には、石英製で筒状に形
成された反応内管５が配設されている。この反応内管５
の外径は、反応外管１の下部１ｃの内径よりもやや小さ
な外径とされ、その上面の周縁部が段付き部１ｂの下面
に近接するように配設されている。反応外管１の内部上
面と反応内管５の外部上面との間で反応室７を形成して
おり、反応内管５の上面には５枚の基板Ｗを一定間隔で
積層支持して、基板Ｗを反応室７に保持する保持部９
（保持手段）が立設されている。反応内管５は、その下
端部が中空状の回転テーブル１１の上部に固着されてい
る。ベース３の内周面に配設された取り付け部材１３に
は、回転テーブル１１を回動自在に支持する環状のベア
リング１２（１２ａ〜１２ｄ）が配設されている。な
お、上記の保持部９は、複数枚の基板Ｗを積層支持する
ものでなく、基板Ｗを立てた状態で平面視放射状に支持
するものであってもよい。また、複数枚に限らず１枚の
基板Ｗだけを支持するものであってもよい。

【００２５】回転テーブル１１の下部内周面には歯車１
５が配設されており、ベース１３に配設されたモータ１
７（駆動手段）と、その鉛直方向に沿う回転軸に取り付
けられた駆動歯車１９とによって回転テーブル１１とと
もに反応内管５を鉛直軸周りに回転駆動するようになっ
ている。取り付け部材１３の底部には支柱２１が立設さ
れており、その上端部には抵抗加熱式の下部ヒータユニ
ット２３（第２の加熱手段）が配設されている。この下
部ヒータユニット２３は、反応室７を下方から加熱す
る。下部ヒータユニット２３から反応室７を挟んだ対向
位置には、本発明の第１の加熱手段に相当する上部ヒー
タユニット２５が配設されており、上部ヒータユニット
２５及びこれに隣接して配設された環状の側面ヒータユ
ニット２７（第３の加熱手段）が、上部１ａの外形にほ
ぼ一致するように構成されて反応室７を上部及び側面か
ら加熱する。上部ヒータユニット２５及び側面ヒータユ
ニット２７とは、本発明の移動手段に相当するヒータユ
ニット昇降機構２９によって鉛直方向に沿って一体的に
昇降され、反応室７に対して接近・離間（図１中の二点
鎖線）されるようになっている。さらに、上部ヒータユ
ニット２５及び側面ヒータユニット２７の側方（図１の
左側）には、水平方向に進退自在の断熱シャッター３１
が配備されており、シャッター移動機構３３によって上
部ヒータユニット２５及び側面ヒータユニット２７と反
応室７との間隙に挿抜自在に構成されている。

【００２６】反応室７には、上部１ａの一部位に形成さ
れた導入ポート３５からプロセスガスが導入される。プ
ロセスガスとしては、例えば、窒素や酸素などが挙げら
れる。反応室７内に導入されたプロセスガスは、反応外
管１と反応内管５との間隙を経てベース３の外周面の一
部位に形成された排気ポート３７から排気される。ま
た、反応室７の底面から排気ポート３７までの鉛直方向
の高さＬは、１００ｍｍ以上にすることが好ましい。こ
の程度の高さに設定することにより、排気ポート３７を
開放した際に外気が反応室７内に流れ込む（逆拡散）を
防止でき、プロセスガスの純度を一定に保持することが
できる。このようにプロセスガスの排気に至る経路を長
く、かつ反応室７の底部周辺から排気するように形成す
ることにより、プロセスガスをスムーズに導入・排気す
ることができる。したがって、プロセスガスの純度を維
持することができて反応室７内の温度を安定して保持す
ることができる。反応室７内の温度は、反応室７の底面
（反応内管５の上面）に取り付けられた熱電対３９（測
定手段）によって測定され、反応内管５の内周面に取り
付けられた信号処理部４１（変換手段）により電圧に変
換される。そして、後述するコントローラ５３にフィー
ドバックされて、処理温度に正確に一致するように制御
されるようになっている。

【００２７】反応内管５と、回転テーブル１１と、支柱
２１と、下部ヒータユニット２３とは、回転テーブル昇
降機構４３により取り付け部材１３とともに昇降駆動さ
れるようになっている。反応室７に未処理の基板Ｗを載
置したり、処理済みの基板Ｗを反応室７から取り出す際
には、回転テーブル昇降機構４３によりベース３に対し
て取り付け部材１３を下降（図１中の二点鎖線）させる
ようになっている。

【００２８】図２を参照する。上述したように熱電対３
９によって測定された反応室７内の温度に関連した物理
量である起電力は、信号処理部４１によって反応室７内
の温度を表す温度信号に変換される。信号処理部４１の
所要動作電力は、交流電源５１から供給されるが、信号
処理部４１は回転される反応内管５の内部に配備されて
いるので、その供給には工夫が必要である。この実施例
では、回転テーブル１１とともに反応内管５を回動自在
に支持しているベアリング１２を介して所要動作電力を
供給する。つまり、４個のベアリング１２（１２ａ〜１
２ｄ）のうちの２個のベアリング１２ｃ，１２ｄを利用
し、それらの位置固定側である外周部に交流電源５１を
接続し、それらの回転側である内周部から信号処理部４
１に配線を接続する。これにより反応内管５とともに回
転する信号処理部４１に所要動作電力を供給することが
できる。また、信号処理部４１から出力される温度信号
も同様にして、外部へと伝送される。つまり、ベアリン
グ１２ａ，１２ｂの回転側である内周部に信号処理部４
１の出力端子を接続し、それらの位置固定側である外周
部にコントローラ５３の信号入力端子を接続している。

【００２９】コントローラ５１には、上述したモータ１
７と、上部ヒータユニット２５と、側面ヒータユニット
２７と、下部ヒータユニット２３と、ヒータユニット昇
降機構２９と、シャッター移動機構３３と、回転テーブ
ル昇降機構４３とが接続されており、これらを統括制御
する。また、反応室７の温度を表示する表示部５５が接
続されており、コントローラ５３による温度制御が正常
に行われているか否かをオペレータが監視できるように
なっている。

【００３０】次に、上記のように構成された装置の動作
について、図３および図４を参照して説明する。まず、
回転テーブル昇降機構４３を駆動して、回転テーブル１
１を取り付け部材１３ごと下降させる。これにより反応
内管５の上面がベース３の下方に移動するので、保持部
９に未処理の基板Ｗを保持させる。なお、このとき基板
Ｗを速やかに加熱処理するため各ヒータユニット２３，
２５，２７が既に基板Ｗの処理温度に制御され、基板Ｗ
を清浄な状態および適切な雰囲気に保持するために導入
ポート３５から所定のプロセスガスが供給されているこ
とが好ましい。

【００３１】次に、回転テーブル昇降機構４３を駆動し
て図１に示すように回転テーブル１１を上昇させ、反応
室７内に基板Ｗを一定時間だけ保持する。このとき５枚
の基板Ｗのうち最下層にある基板Ｗの裏面に当接した熱
電対３９により反応室７の実温度が測定され、温度信号
に基づいてコントローラ５３によりフィードバック制御
される。また、熱処理中の間は常時モータ１７を駆動し
て、反応内管５を低速回転（例えば、１ｒｐｍ）させて
おく。これにより各ヒータユニット２３，２５，２７に
起因する温度ムラが基板Ｗに影響することを防止でき
る。また、上述したように反応外管１の形状が凸状（上
部１ａ，段付き部１ｂ，下部１ｃ）に形成されている関
係上、側面ヒータユニット２７と下部ヒータユニット２
３との水平方向の距離が短くなっている。したがって、
全方向からほぼ均等に加熱することができるとともに、
反応室７から輻射エネルギーが漏れることを防止でき、
加熱処理時の均一性を向上させることができる。

【００３２】一定時間が経過して熱処理が完了した場合
には、図４に示すように、ヒータユニット昇降機構２９
を駆動して上部ヒータユニット２５及び側面ヒータユニ
ット２７を上昇させる。なお、側面ヒータユニット２７
の一部位には、逆Ｕの字状の切り欠きが形成されている
ので、反応外管１の上部１ａに形成されている導入ポー
ト３５が干渉することはない。さらに、シャッター移動
機構３３を駆動して、それらの間に断熱シャッター３１
を挿入することにより、上昇された各ヒータユニット２
５，２７からの輻射熱を完全に遮断することができる。
これにより反応室７の放熱が大幅に促進され、単にヒー
タユニット２５，２７の温度を低下させる場合に比較し
て大幅に降温性能を向上させることができる。したがっ
て、加熱処理完了から図３の状態で処理済みの基板Ｗを
取り出すまでの時間を短縮することができ、装置のスル
ープットを向上させることができる。

【００３３】上述したように反応外管１と反応内管５に
より二重筒を構成し、反応内管５だけを回転させること
で反応室７の底面を回転させ、基板Ｗを回転させること
ができる。したがって、反応室７を下方から加熱する下
部ヒータユニット２３を貫く構造を採る必要がなく、反
応室７を上下左右の全方向からほぼ均等に加熱すること
ができる。したがって、大口径の基板Ｗを加熱処理する
場合であっても、その半径方向にわたって均一に加熱す
ることができ、要求されている±０．５℃以内に温度分
布を収めることができる。

【００３４】次に、上記の例では、温度信号および所要
動作電力の伝送を４個のベアリング１２による接触式で
行うようにしたが、図５に示すようなコイル法による非
接触式によってもそれらの伝送が可能である。なお、以
下のような構成では、上記のようにベアリング１２を複
数個配設する必要はなくベアリング１２を１個だけ配設
すればよいので、装置高さを低くすることができる。

【００３５】すなわち、一対の第１のコイル６１と、一
対の第２のコイル６３とを備え、それぞれの一対のコイ
ル６１，６３で温度信号，所要動作電力の伝送を行うよ
うにする。例えば、一対の第１のコイル６１の一方（本
発明の第１のコイル）および一対の第２のコイル６３の
一方（本発明の第１のコイル）を、回転する回転テーブ
ル１１あるいは反応内管５の内周面に同心円状に配設
し、それらの他方（本発明の第２のコイル）をベース３
あるいは取り付け部材１３の内周面に同心円状に配設す
る。信号処理部６５は、本発明の変換手段に相当するＴ
／Ｖ変換部６７で熱電対３９の起電力を温度に応じた電
圧値（温度信号）に変換し、その温度信号をＶ／Ｆ変換
部６９で交流信号に変換した後、本発明の変調手段に相
当する変調部７１で例えばＦＭ変調するように構成され
ている。変調された温度信号（変調信号）は、電磁誘導
あるいは電磁結合または電磁波により一対の第１のコイ
ル６１の一方から他方へと空間伝送される。空間伝送さ
れた変調信号は、復調部７３で復調され、さらにＦ／Ｖ
変換部で直流信号（温度信号）に変換されてコントロー
ラ５３に出力される。なお、一対の第１のコイル６１と
一対の第２のコイル６２との混信を防止するために、変
調部７１におけるキャリア周波数を交流電源５１の周波
数と異なるものにしておくことが好ましい。また、上記
のように電磁誘導あるいは電磁結合または電磁波によっ
て空間伝送する構成の場合には、一対の第１のコイル６
１および一対の第２のコイル６３のそれぞれのペアのコ
イル軸芯を正確に一致させる必要がないので、装置設計
の自由度を比較的高くすることができる。

【００３６】なお、熱電対３９が反応室７内に複数個設
けられている場合には、所定の周期で一定の順序で温度
信号を伝送（時分割伝送）すれば、複数個の熱電対３９
による複数箇所の温度測定を行う場合であっても上記の
構成によって対応することができる。このように複数個
の熱電対３９を配設した場合には、各熱電対３９に近い
ヒータユニット２３，２５，２７のいずれかを個別に制
御することによって温度分布がより均一になるように制
御することができる。

【００３７】また、上記のコイルに代えて二重の環状電
極を配設してコンデンサを構成し、それらの間の静電結
合を利用（コンデンサ法）して温度信号および所要動作
電力の伝送を行ってもよい。また、フォトカプラなどの
光結合を利用（光カップリング法）してもよい。さら
に、上述したベアリング法と、コイル法と、コンデンサ
法と、光カップリング法とを組み合わせてもよい。

【００３８】なお、上述した装置では、反応室７の温度
を測定する測定手段として熱電対３９を例に採って説明
したが、これに代えて、例えば、輻射温度計を採用して
もよい。

【００３９】また、加熱手段としては、上述した抵抗加
熱式のヒータユニット２３，２５，２７に限定されるも
のではなく、水冷式あるいは空冷式の赤外線反射ミラー
に複数個の赤外線ランプを取り付けた赤外線ランプ式で
あってもよい。

【００４０】また、上述した装置は、下部ヒータユニッ
ト２３と上部ヒータユニット２５とに加えて側面ヒータ
ユニット２７を備えているが、上部／下部ヒータユニッ
ト２３，２５だけで所定の均熱長を確保することができ
る場合には、側面ヒータユニット２７を配設する必要は
ない。また、加熱処理した基板Ｗを急速に冷却する必要
がない場合には、ヒータユニット昇降機構２９と断熱シ
ャッター３１およびシャッター移動機構３３は不要であ
る。

【００４１】また、上記の反応外管１を、上部１ａと、
段付き部１ｂと、下部１ｃとで縦断面凸状に形成するこ
とは本発明の必須要件ではなく、反応内管５の外径より
もやや大きな内径を有する単なる筒状のものとしてもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、反応室を二重筒により構成し
て反応内管のみを回転させる機構により、第２の加熱手
段が回転機構の妨げになることがなく、第１の加熱手段
および第２の加熱手段により基板を上下方向から均一に
加熱することができる。したがって、大口径基板であっ
ても、半径方向の温度分布を均一にして加熱することが
できる。

【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、反
応外管の外周面側から加熱する第３の加熱手段を備える
ことにより、反応室を全方向から加熱することができ
る。したがって、反応室の側方から輻射エネルギーが漏
れることも防止でき、基板をより均一に加熱することが
できる。また、上下方向からのみ加熱する場合と同じ均
熱長を得るには、側方からも加熱する効果により上下の
加熱手段の長さを短縮できるので装置を小型化すること
もできる。

【００４４】また、請求項３に記載の発明によれば、プ
ロセスガスの排出経路を長くすることができるので、外
気が反応室内に逆拡散することを防止でき、スムーズに
プロセスガスを導入・排出することができる。その結
果、プロセスガスの純度を維持することができて反応室
内の温度を安定して保持することができる。よってさら
に均一に基板を加熱処理することができる。

【００４５】また、請求項４に記載の発明によれば、回
転する反応内管に配設された測定手段および変換手段と
を動作させることができるとともに、反応室内の実温度
を正確に知ることができる。この温度をコントローラに
フィードバックすることにより、各加熱手段を制御して
より正確に加熱処理を施すことができる。

【００４６】また、請求項５に記載の発明によれば、回
転する反応内管に配設された測定手段と、変換手段と、
変調手段とを動作させることができるとともに、反応室
内の実温度を正確に知ることができる。この温度をコン
トローラにフィードバックすることにより、各加熱手段
を制御してより正確に加熱処理を施すことができる。ま
た、電磁波あるいは電磁結合により伝送するので、第１
のコイルおよび第２のコイルの軸芯を正確に一致させる
必要がなく、装置設計の自由度を比較的高くすることが
できる。

【００４７】また、請求項６に記載の発明によれば、移
動手段によって第１または第１および第３の加熱手段を
反応外管に対して接近させることにより反応室を急激に
加熱することができ、離間させることにより反応室から
の放熱を促進させることができる。さらに第１または第
１および第３の加熱手段と反応外管との間に断熱シャッ
ターを挿入することにより、加熱手段からの輻射エネル
ギーを遮断することができる。したがって、反応室内の
温度を高速に昇降させることができるので、加熱処理の
スループットを向上させることができる。

【００４８】また、請求項７に記載の発明によれば、反
応外管を段付き筒状とすることにより、下方から加熱す
る第２の加熱手段と側方から加熱する第３の加熱手段と
を平面視で接近させることができる。したがって、より
均一に反応室を加熱することができるだけでなく、さら
に反応室から輻射エネルギーが漏れることを抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る基板熱処理装置の概略縦断面図で
ある。

【図２】制御系を示すブロック図である。

【図３】装置動作の説明に供する図である。

【図４】装置動作の説明に供する図である。

【図５】制御系の変形例を示す図である。

【図６】従来例に係る縦型拡散炉の概略構成を示す図で
ある。

【図７】従来例に係るランプアニール装置の概略構成を
示す図である。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 １ … 反応外管 １ａ … 上部 １ｂ … 段付き部 １ｃ … 下部 ５ … 反応内管 ７ … 反応室 ９ … 保持部（保持手段） １２（１２ａ〜１２ｄ） … ベアリング １７ … モータ（駆動手段） ２３ … 下部ヒータユニット（第２の加熱手段） ２５ … 上部ヒータユニット（第１の加熱手段） ２７ … 側面ヒータユニット（第３の加熱手段） ２９ … ヒータユニット昇降機構（移動手段） ３１ … 断熱シャッター ３５ … 導入ポート ３７ … 排気ポート ３９ … 熱電対（測定手段） ４１ … 信号処理部（変換手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/22 Ｈ０５Ｋ 3/22 Ｚ // Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｄ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に加熱処理を行う基板熱処理装置で
   あって、 鉛直方向に沿って配設された筒状の反応外管と、 前記反応外管の内部に配置された筒状の反応内管と、 前記反応内管の外部上面に配設され、前記反応外管の内
   部上面と前記反応内管の外部上面との間で形成される反
   応室で基板を保持する保持手段と、 前記反応内管を鉛直方向の軸芯周りに回転させる駆動手
   段と、 前記反応外管の外部上面側から前記反応室を加熱する第
   １の加熱手段と、 前記反応内管の内部下面側から前記反応室を加熱する第
   ２の加熱手段と、 を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板熱処理装置におい
   て、前記反応外管の外周面側から前記反応室を加熱する
   第３の加熱手段を備えていることを特徴とする基板熱処
   理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の基板熱
   処理装置において、前記反応室にプロセスガスを導入す
   る導入ポートを前記反応外管の上部側面に備えるととも
   に、前記反応室に導入されたプロセスガスを前記反応外
   管の内周面と前記反応内管の外周面との間隙を通して外
   部へ排気するようにしたことを特徴とする基板熱処理装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３に記載の基板熱
   処理装置において、前記反応室内の温度に関連する物理
   量を測定する測定手段と、前記物理量を温度信号に変換
   する変換手段とを前記反応内管に備え、前記反応内管を
   回動自在に支持するベアリングを介して前記測定手段お
   よび前記変換手段の所要動作電力および前記変換手段か
   らの温度信号を伝送するようにしたことを特徴とする基
   板熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３に記載の基板熱
   処理装置において、前記反応室内の温度に関連する物理
   量を測定する測定手段と、測定された物理量を温度信号
   に変換する変換手段と、前記温度信号を変調する変調手
   段とを前記反応内管に備え、前記反応内管に配設された
   第１のコイルと前記反応外管に配設された第２のコイル
   とを介して、前記測定手段と、前記変換手段と、前記変
   調手段の所要動作電力を伝送するとともに、前記変調手
   段からの変調信号を伝送するようにしたことを特徴とす
   る基板熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４に記載の基板熱
   処理装置において、前記反応外管に対して前記第１の加
   熱手段または前記第１の加熱手段および前記第３の加熱
   手段を接近・離間させる移動手段と、前記反応外管と前
   記第１の加熱手段とを離間させた状態で前記第１の加熱
   手段と前記反応外管との間または前記第１の加熱手段お
   よび前記第３の加熱手段と前記反応外管との間に挿入可
   能な断熱シャッターとを備えていることを特徴とする基
   板熱処理装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の基板熱処理装置におい
   て、前記反応外管の上部の径を前記反応内管の外径より
   も小さくして段付き筒状に形成するとともに、前記第３
   の加熱手段を段付き部分の外周面に配設したことを特徴
   とする基板熱処理装置。