JP2000286206A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ランプ等の加熱源の状態を低コストで検出で
き、信頼性の向上した熱処理装置を提供する。 【解決手段】ウエハＷに熱処理を行う熱処理装置１にお
いて、処理空間ＰＳ内で均熱リング４１に保持されたウ
エハＷと対向して配置された発光部２０のランプ群２１
０を構成する複数のランプ２１ａ〜２１ｄがウエハＷに
光を照射してアニール処理等の加熱処理を行う。このと
き、複数のランプ２１ａ〜２１ｄに接続された配線２１
２ａ〜２１２ｄを介して電流検出センサ２１４が電流を
検出する。その結果、ランプ２１の状態を低コストで検
出でき、かつ熱処理装置１としての信頼性も向上する。

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、液
晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光デ
ィスク用ガラス基板等の基板にアニール処理等の加熱処
理を行う熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱処理装置として、複数のランプ
から半導体ウエハ等の基板に光を照射して、アニール処
理等の加熱処理を行う装置がある。

【０００３】この従来の熱処理装置では、チャンバ内に
ある基板載置台に基板を載置し、載置された基板の表面
に対向して設けられた複数のランプから基板の表面に光
を照射する。これにより、基板の表面にアニール処理等
の加熱処理が行われる。

【０００４】この熱処理装置においては、チャンバ内に
複数のランプが設けられているので、チャンバ外部から
処理室内にあるランプを覗くことはできない。したがっ
て、加熱源となるランプが切れた場合に、ランプが切れ
た状態で加熱処理を続けてしまうと、基板の表面の加熱
処理にムラが生じてしまうので、何らかの手段によって
ランプが切れたことを検出しなければならない。

【０００５】そこで、従来の熱処理装置では、１個のラ
ンプにそれぞれ対応させて電流検出センサを設け、各電
流検出センサに規定の電流が流れているか否かを検出す
ることによってランプの状態を検出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱処理装置においては、１個のランプに対応させて電流
検出センサを設けているので、ランプが多数ある場合
は、そのランプの数分だけ電流検出センサを設けなけれ
ばならない。したがって、ランプが多数ある場合は、電
流検出センサの数が膨大になるので、熱処理装置のコス
トが増大してしまうことになってしまう。また、設けな
ければならないものは電流検出センサだけではなく、電
流検出センサに対応する分だけ検出回路も設けなければ
ならない。したがって、検出回路が多数あれば、電流検
出センサの長年の使用によって検出回路の１つが故障す
るという可能性も高くなり、ランプの状態を検出するも
のとして望ましくなく、熱処理装置の信頼性が低下して
しまうという問題がある。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、ランプ等の加熱源の状態を低コストで検出で
き、信頼性の向上した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】請求項１に記載の熱処理
装置は、基板に熱処理を行う熱処理装置であって、基板
を収納する処理室と、前記処理室内で基板を保持する基
板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板の表
面に対向して配置され、基板を加熱するための複数の加
熱源を有する加熱手段と、前記加熱手段が有している複
数の加熱源を１組として、前記加熱源の状態を検出する
検出手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【０００９】請求項１に記載の熱処理装置によれば、処
理室内で基板保持手段で保持された基板の表面に対向し
て配置された加熱手段が有する複数の加熱源を１組とし
て、検出手段が加熱源の状態を検出する。

【００１０】請求項２に記載の熱処理装置は、請求項１
に記載の熱処理装置であって、前記検出手段は、１組と
なる複数の加熱源の各々に対応させて、前記加熱源に接
続された複数の配線と、前記複数の配線に流れる電流を
検出する電流検出センサと、を備えたことを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項２に記載の熱処理装置によれば、電
流検出センサが、１組となる複数の加熱源の各々に対応
させて加熱源に接続された複数の配線に流れる電流を検
出する。

【００１２】請求項３に記載の熱処理装置は、請求項２
に記載に熱処理装置であって、前記電流検出センサは、
前記複数の配線を貫通させる環状部材を備えたことを特
徴とするものである。

【００１３】請求項３に記載の熱処理装置によれば、電
流検出センサが備える環状部材に複数の配線を貫通させ
ている。

【００１４】請求項４に記載の熱処理装置は、請求項２
または請求項３に記載の熱処理装置であって、前記電流
検出センサで検出された値と予め設定された値とを比較
することによって複数の加熱源の状態を検出することを
特徴とするものである。

【００１５】請求項４に記載の熱処理装置によれば、電
流検出センサで検出された値と予め設定された値とを比
較することによって複数の加熱源の状態を検出してい
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１７】図１は、この発明の実施の形態である熱処
理装置の縦断面図である。

【００１８】熱処理装置１は、主にチャンバ１０、発光
部２０、透過カバー３０、保持回転部４０、反射部５
０、透過キャップ６０、温度計測部７０、昇降駆動部８
０および制御部９０を備えている。

【００１９】チャンバ１０は、上部にリフレクタ１１、
下部にハウジング１２を有する円筒形状の炉体であり、
この炉体の内部壁面は石英で覆われているとともに、そ
の内部には基板の一種であるウエハＷに熱処理を行うた
めの空間であって処理室となる処理空間ＰＳを有してい
る。また、リフレクタ１１の内部には冷媒を通して冷却
する多数の冷却管１３（参照符号一部省略）が設けられ
ている。なお、リフレクタ１１とハウジング１２とは上
下に分離されており、両者はハウジング１２の外周面外
側を覆う伸縮可能な金属ベローズ１４により連結されて
いる。

【００２０】また、チャンバ１０の側面には図示しない
外部の基板搬送機構との間でウエハＷを受け渡してチャ
ンバ１０内に搬出入するための搬出入口１０ａの他、上
側ガス供給路１０ｂ、上側ガス排出路１０ｃ、下側ガス
供給路１０ｄが設けられている。そのうち、上側ガス供
給路１０ｂには、化学反応により窒化膜や酸化膜等の成
膜のために一酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）や酸素ガス（Ｏ
２）等の処理ガスを供給するためにチャンバ１０外に設
けられた処理ガス供給源１５とチャンバ１０内に充満し
た処理ガスを置換して排出するための化学的反応性の低
い窒素ガス（Ｎ２）等の置換ガスを供給する外部の置換
ガス供給源１６に接続されている。また、上側ガス排出
路１０ｃはチャンバ１０内に供給された処理ガスおよび
置換ガス（以下、両者を総称する場合には単に「ガス」
という）を外部に排出する。さらに、下側ガス供給路１
０ｄは置換ガス供給源１６のみに接続されている。

【００２１】また、搬出入口１０aの側部外側にはシャ
ッタ１７が設けられており、図示しない昇降機構の駆動
によりシャッタ１７は搬出入口１０ａに対して上下方向
に開閉することができる。

【００２２】発光部２０は、リフレクタ１１の内側に設
けられ、発光式加熱手段としてハロゲンランプであるラ
ンプ２１を多数備えている。ランプ２１は、ウエハＷの
表面と対向し、かつウエハＷと平行な面内において略均
一に分布して設けられている。そのため、ランプ２１が
点灯すると、その光はウエハＷへ照射され、ウエハＷは
均一に加熱される。

【００２３】透光カバー３０は、発光部２０の下方に設
けられた化学的反応性の低い石英製カバーであって、ラ
ンプ２１による放射光を透過する。この透過カバー３０
の上面内部には、上側ガス供給路１０ｄに通じているガ
ス溜め３０ａに通じている。

【００２４】また、透過カバー３０の下面には、ガス溜
め３０ａに通じる複数の細孔である上側ガス導入口３０
ｂが設けられている。そして、ガス供給の際にはガスが
上側ガス導入口３０ｂを通じてシャワー状に処理空間Ｐ
Ｓに供給される。このように、この熱処理装置１では上
側ガス導入口３０ｂがウエハＷの被処理面に平行な面内
において均一に設けられいるので、ウエハＷの被処理面
内におけるガス流が均一であり、ガス流によるウエハＷ
の温度低下の不均一も抑えられる。

【００２５】保持回転部４０は、ウエハＷ端部を周縁部
分を全周にわたって保持するとともに、その周縁部から
の熱の放出を補償するＳｉＣ製の均熱リング４１が、そ
の直径より大きな内径を有する円筒の支持脚４２により
支持されている。そして、支持脚４２の外周面下端に回
転子４３ａが設けられ、それに対応する固定子４３ｂ固
定部材５２に取り付けられたリニアモータ４３が設けら
れている。そのリニアモータ４３が回転すると支持脚４
２がその円筒の中心を軸として回転し、それに伴い、均
熱リング４１もその水平面内での中心を軸としてウエハ
Ｗの被処理面（上面）と平行な水平面内で回転可能とな
っている。

【００２６】反射部５０は、均熱リング４１に保持され
たウエハＷと平行に、上面が反射率の高い鏡面である反
射板５１を固定部材５２を介してハウジング１２に固定
したものであり、反射板５１によりウエハＷからの放射
光を反射する。そして、ウエハＷの下面も反射光をさら
に反射することにより、ウエハＷと反射板５１との間で
放射光の反射が繰り返される多重反射の現象が生じる。
また、反射板５１には複数の穴５１ａが設けられてい
る。

【００２７】透過キャップ６０は、光透過性が高く、上
端が平面で閉鎖された円筒状をなした化学的反応性の低
い石英製の部材であって、反射部５０の上部を覆ってい
る。これにより、反射板５１表面が処理ガスと反応して
「くもる」等して反射率が低下することを抑えている。
また、透過キャップ６０の上面には、同心円上の３本の
石英製の支持ピン６１が設けられており、基板保持手段
としてそれら支持ピン６１の上端にウエハＷを水平に載
置できるものとなっている。

【００２８】また、透過キャップ６０の下部には透過キ
ャップ６０全体を昇降させるエアシリンダ６２が設けら
れている。このエアシリンダ６２の伸縮により、ウエハ
Ｗを受け取る際には、透過キャップ６０を上昇させて支
持ピン６１上に載置し、その後に透過キャップ６０を下
降させることによって保持回転部４０の均熱リング４１
上にウエハＷを載置する。逆に、ウエハＷを基板搬送機
構に受け渡す際には逆の手順を行う。

【００２９】なお、透過カバー３０、透過キャップ６０
およびチャンバ１０の内部壁部が石英製であり、均熱リ
ング４１がＳｉＣ製であることにより、チャンバ１０の
内部において金属部材が処理ガスに直接さらされること
は少ないので、ウエハＷに金属汚染を及ぼすことはな
い。

【００３０】温度計測部７０は、反射板５１に複数設け
られた円筒状の穴５１ａのそれぞれにの下方に取り付け
られ、穴５１ａを通じて内部に多重反射後の光を取り入
れることができるものとなっている。そして、温度計測
部７０内部に設けられた図示しない放射温度計によりそ
れら光に基づいてウエハＷの温度を計測し、その温度信
号を後述する制御部９０へ送信する。

【００３１】昇降駆動部８０は、ボールねじ８１とモー
タ８２とを備えており、モータ８２の回転によりハウジ
ング１２およびそれに取り付けられた反射部５０、保持
回転部４０、温度計測部７０を一体として昇降（リフレ
クタ１１に対して相対的に、近接・隔離）させることが
できる。そして、それにより均熱リング４１上に載置さ
れたウエハＷを昇降させることができる。

【００３２】制御部９０は、内部に図示しないＣＰＵお
よびメモリ等を備えるとともに、各部との電気的接続は
図示しないが、シャッタ１７、ランプ２１、リニアモー
タ４３、モータ８２のそれぞれに電力を供給する図示し
ないドライバに接続され、それらドライバによる供給電
力の制御を通じて上記各部の動作を制御するとともに、
エアシリンダ６２への図示しないエア供給源、処理ガス
供給源１５、置換ガス供給源１６に設けられた図示しな
い電磁弁の開閉により、エアやガスの供給量を制御す
る。

【００３３】図２は、ランプ周辺の電気的なブロック図
である。

【００３４】図２においては、４つ（偶数）のランプ２
１ａ〜２１ｄを１組としてランプ群２１０を構成してい
る。各ランプ２１ａ〜２１ｄは配線２１１を介して１つ
の交流電源２１２に接続されており、交流電源２１２か
らの電気により、ウエハＷの加熱処理を行うために各ラ
ンプ２１ａ〜２１ｄは発光する。また、配線２１２は、
一方側においては配線２１２ａ〜２１２ｄに分岐してラ
ンプ２１ａ〜２１ｄに各々接続されているとともに、他
方側においてはサイリスタユニット２１３に接続されて
いる。

【００３５】各ランプ２１ａ〜２１ｄとサイリスタユニ
ット２１３との間には、電流検出センサ２１４が設けら
れている。この電流検出センサ２１４は、例えば、方向
性ケイ素鋼板等からなる環状部材であり、この環状部材
にはコイルが複数回巻かれている。また、配線２１２ａ
と配線２１２ｂとは電流検出センサ２１４の一方向から
貫通させているとともに、逆に、配線２１２ｃと配線２
１２ｄとは電流検出センサ２１４の他方向から貫通させ
ている。このような構成になっているのは、並列につな
がれたランプ電流による誘導電流を打ち消すためであ
る。

【００３６】電流検出センサ２１４で検出された電流は
増幅器２１５へ送られる。この増幅器２１５は、送られ
てきた電流値に基づいて電圧値を絶対値として比較器２
１６へ送る。この比較器２１６では電圧設定部２１７に
おいて設定された電圧値と増幅器２１５から送られてき
た電圧値とを比較する。ここで、両電圧値を比較して、
ランプ２１ａ〜２１ｄのいずれかが故障していて設定さ
れた電圧値に達していない場合は、信号ａがコンピュー
タ２１８へ送られる。そして、コンピュータ２１８にお
いて、比較器２１６から送付された信号ａを解析してラ
ンプ２１ａ〜２１ｄのいずれかが故障していると判断し
て、サイリスタユニット２１３へ信号ｂを送る。サイリ
スタユニット２１３は、信号ｂに基づいて交流電源２１
２の電力を制御する。

【００３７】なお、１組を構成するランプ群２１０に含
まれるランプの数が奇数の場合は、電流検出センサ２１
４への配線の貫通方法が、図２に示す構成とは異なって
くる。図３に示すように、ランプが３つの場合には、配
線２１２ａは電流検出センサ２１４の一方向から貫通さ
せて１回転電流電流検出センサ２１４に巻き付けるとと
もに、逆に、配線２１２ｂと配線２１２ｃとは電流検出
センサ２１４の他方向から貫通させている。このような
構成にすれば、ランプ数が奇数である場合であっても、
ランプの数が偶数である場合と同様な電流の検出が行え
る。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の熱処理装置によれば、
基板の表面に対向して配置された加熱手段が有する複数
の加熱源を１組として、検出手段が加熱源の状態を検出
するので、加熱源の状態を低コストで検出でき、かつ信
頼性も向上できる。

【００３９】請求項２に記載の熱処理装置によれば、電
流検出センサが、１組となる複数の加熱源の各々に対応
させて加熱源に接続された複数の配線に流れる電流を検
出しているので、簡易な構成で加熱源の状態を検出でき
る。

【００４０】請求項３に記載の熱処理装置によれば、電
流検出センサが備える環状部材に複数の配線を貫通させ
ているので、簡易な構成で加熱源の状態を検出できる。

【００４１】請求項４に記載の熱処理装置によれば、電
流検出センサで検出された値と予め設定された値とを比
較することによって複数の加熱源の状態を検出している
ので、故障しているか否かといった加熱源の状態を確実
に検出できる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態である熱処理装置の縦断
面図である。

【図２】ランプの電気的なブロック図である。

【図３】ランプの電気的なブロック図である。

【符号の説明】

１ 熱処理装置 １０ チャンバ １１ リフレクタ １２ ハウジング ２０ 発光部 ２１ ランプ ２１ａ ランプ ２１ｂ ランプ ２１ｃ ランプ ２１ｄ ランプ ４０ 保持回転部 ２１０ ランプ群 ２１２ 配線 ２１２ａ 配線 ２１２ｂ 配線 ２１２ｃ 配線 ２１２ｄ 配線 ２１４ 電流検出センサ ２１５ 増幅器 ２１６ 比較器 ２１７ 電圧設定手段 ２１８ コンピュータ Ｗ ウエハ ＰＳ 処理空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】基板に熱処理を行う熱処理装置であって、 基板を収納する処理室と、 前記処理室内で基板を保持する基板保持手段と、 前記基板保持手段に保持された基板の表面に対向して配
   置され、基板を加熱するための複数の加熱源を有する加
   熱手段と、 前記加熱手段が有している複数の加熱源を１組として、
   前記加熱源の状態を検出する検出手段と、を備えたこと
   を特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の熱処理装置であって、 前記検出手段は、１組となる複数の加熱源の各々に対応
   させて、前記加熱源に接続された複数の配線と、前記複
   数の配線に流れる電流を検出する電流検出センサと、を
   備えたことを特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載に熱処理装置であって、 前記電流検出センサは、前記複数の配線を貫通させる環
   状部材を備えたことを特徴とする熱処置装置。
4. 【請求項４】請求項２または請求項３に記載の熱処理装
   置であって、 前記電流検出センサで検出された値と予め設定された値
   とを比較することによって複数の加熱源の状態を検出す
   ることを特徴とする熱処理装置。