JP2003100651A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加熱対象物を選ばず、加熱効率が高く温度
制御に優れた基板熱処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明の基板熱処理装置は、熱処理炉１
０の内部に設けられた加熱源としてのセラミックヒータ
２６は、熱処理炉１０の外部に設けられたエネルギー供
給源としての電源３０からの電流供給を受けて加熱され
ることで、波長分布の広い熱線を放射し、このセラミッ
クヒータ２６からの波長分布の広い熱線がウエハＷに放
射されてウエハＷが加熱されるので、被加熱対象物を選
ばず加熱でき、熱処理炉１０の内部でウエハＷを直接に
加熱する、つまり、セラミックヒータ２６とウエハＷと
の間に加熱効率を低下させる障害物を介在させずにウエ
ハＷを加熱するので、加熱効率を向上させることがで
き、温度制御に優れている。

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
晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、
光ディスク用基板などの被加熱対象物としての基板に熱
処理を施す熱処理部を備えた基板熱処理装置に関し、特
に、加熱効率が高く温度制御に優れた基板熱処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ランプアニール装置などのように、熱処理炉内へ基板と
しての半導体ウエハ（以下、適宜にウエハと略称する）
を１枚ずつ搬入し、熱処理炉内のウエハに光を照射して
このウエハを加熱することにより、不純物原子を熱的に
拡散させてｐｎ接合を形成したり、ウエハ表面に熱酸化
膜を形成したり、各種のアニール処理を行なったりする
枚葉式の基板熱処理装置が、各種の製造工程で広く使用
されている。

【０００３】基板熱処理装置の一例としてのランプアニ
ール装置は、図１０に示すように、ウエハＷの搬入およ
び搬出を行なうための開閉自在な開口１０１を有する熱
処理炉１００と、この熱処理炉１００の外部に配置され
た複数本のタングステン・ハロゲンランプ１１０からな
るランプユニット１２０と、熱処理炉１００の内部でウ
エハＷを水平姿勢に支持するためのウエハ支持部材１３
０とを備えている。ランプユニット１２０からの光が、
熱処理炉１００の石英窓１４０を介してこの熱処理炉１
００内のウエハＷに照射されることで、ウエハＷが加熱
処理されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、従来の基板熱処理装置としてのランプ
アニール装置では、以下に説明するように、加熱効率が
低く、基板を熱処理する際の温度制御が困難であるとい
う問題がある。

【０００５】従来のランプアニール装置では、図１１に
示すようなエネルギー分光分布をもつ図１０に示したタ
ングステン・ハロゲンランプ１１０が採用されている。
また、石英の一般的な透過スペクトルは図１２に示すよ
うに４μｍより長波長側のランプの光を遮光する特性と
なっている。当然、タングステン・ハロゲンランプ１１
０のタングステン・フィラメントからの光輻射は、この
タングステン・フィラメントを覆う石英からなるガラス
管で４μｍより長波長側の光が遮光されるが、ランプ管
が加熱されたときに出る２次的な熱輻射によって４μｍ
より長波長側の光が輻射されている。ガラス管自体の大
きさは比較的小さいので、あまり時間がかからずに前述
の２次的な熱輻射が発生する。このように、タングステ
ン・ハロゲンランプ１１０は、図１１に示すように、４
μｍより長波長側の光も輻射することができるのであ
る。

【０００６】これに対して、熱処理炉１００は大きく、
熱処理炉１００自体が加熱されるまでにはかなりの時間
がかかるし、ランプアニール装置では通常は図１１に示
す５０％または２５％定格でタングステン・ハロゲンラ
ンプ１１０を制御しており、例えば、２５％定格のよう
に低出力でランプを駆動している場合に、４μｍ以上の
光が占めるエネルギーの割合が多く、この４μｍより長
波長側の光が熱処理炉１００の石英窓１４０で遮光され
ることから、加熱効率が低下することになるし、熱処理
炉１００自体の加熱に起因する２次的な熱輻射が不確か
な時間以降に発生することなどから、基板を熱処理する
際の温度制御が困難になる。このように、タングステン
・ハロゲンランプ１１０を低出力で制御する低温度処理
時における温度制御不良が、半導体デバイスの製造工程
における様々な欠陥発生を引き起こす要因となるという
問題がある。

【０００７】さらに、熱処理炉１００自体が基板との熱
輻射により熱分布を持ち、処理の均一性に悪影響を及ぼ
すという問題がある。

【０００８】また、被加熱対象物がガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）などの化合物やガラス基板、透明な金属酸化物な
どの場合、タングステン・ハロゲンランプの光輻射スペ
クトル域に吸収を持たない、つまり、光が透過してしま
うために加熱が難しく、被加熱対象物によっては加熱で
きないという問題がある。また、タングステン・ハロゲ
ンランプに替えて別の加熱源を設けたとしても、熱処理
炉の石英窓の透過特性により所望の波長範囲が遮光され
て加熱できない。

【０００９】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、被加熱対象物を選ばず、加熱効率が高
く温度制御に優れた基板熱処理装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【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に記載の基板熱処理装置は、内部に搬入さ
れて保持された基板に熱処理を施す熱処理部を備えた基
板熱処理装置において、加熱されることで波長分布の広
い熱線を放射して基板を加熱する、前記熱処理部の内部
に設けられた加熱源と、前記加熱源にエネルギーを供給
することでこの加熱源を加熱する、前記熱処理部の外部
に設けられたエネルギー供給源とを備えていることを特
徴とするものである。

【００１１】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、前記熱
線は、その波長分布が少なくとも１μｍから１５μｍま
での範囲にわたるものであることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、請求項３に記載の基板熱処理装置
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、前記加熱源は、電流供給されることで加熱され
る発熱体であり、前記エネルギー供給源は、前記発熱体
に接続された電線を介してこの発熱体に電流を供給する
電流供給手段であることを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項４に記載の基板熱処理装置
は、請求項３に記載の基板熱処理装置において、前記発
熱体は、セラミックヒータ、カーボンヒータまたはカン
タルヒータであることを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項５に記載の基板熱処理装置
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、前記エネルギー供給源は、前記加熱源に非接触
でエネルギーを供給してこの加熱源を加熱することを特
徴とするものである。

【００１５】また、請求項６に記載の基板熱処理装置
は、請求項５に記載の基板熱処理装置において、前記加
熱源は、磁力線が供給されることで加熱される発熱体で
あり、前記エネルギー供給源は、磁力線発生手段である
ことを特徴とするものである。

【００１６】また、請求項７に記載の基板熱処理装置
は、請求項５に記載の基板熱処理装置において、前記加
熱源は、電磁波が供給されることで加熱される発熱体で
あり、前記エネルギー供給源は、電磁波照射手段である
ことを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項８に記載の基板熱処理装置
は、請求項６に記載の基板熱処理装置において、前記発
熱体は、タングステンを含有するものであることを特徴
とするものである。

【００１８】また、請求項９に記載の基板熱処理装置
は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の基板熱処
理装置において、前記加熱源は、その表面がセラミック
で被覆されていることを特徴とするものである。

【００１９】また、請求項１０に記載の基板熱処理装置
は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の基板熱処
理装置において、前記加熱源は、熱処理を受ける基板に
応じた形状としていることを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。基板熱処理装置は、内部に搬入されて保持された被
加熱対象物としての基板に熱処理を施す熱処理部と、加
熱されることで波長分布の広い熱線を放射して基板を加
熱する、熱処理部の内部に設けられた加熱源と、この加
熱源にエネルギーを供給することで加熱源を加熱する、
熱処理部の外部に設けられたエネルギー供給源とを備え
ている。

【００２１】したがって、熱処理部の内部に設けられた
加熱源は、熱処理部の外部に設けられたエネルギー供給
源からのエネルギー供給を受けて加熱されることで、波
長分布の広い熱線を放射する。そして、加熱源からの波
長分布の広い熱線が基板に放射されて基板が加熱される
ので、被加熱対象物を選ばず加熱できる。また、熱処理
部の内部で基板を直接に加熱する、つまり、加熱源と基
板との間に加熱効率を低下させる障害物を介在させずに
基板を加熱するので、加熱効率を向上させることがで
き、温度制御に優れている。

【００２２】また、請求項２に記載の発明によれば、熱
線は、その波長分布が少なくとも１μｍから１５μｍま
での範囲にわたるものであるので、被加熱対象物を選ば
ず加熱できる。

【００２３】また、請求項３に記載の発明によれば、加
熱源は、電流供給されることで加熱される発熱体であ
り、エネルギー供給源は、発熱体に接続された電線を介
してこの発熱体に電流を供給する電流供給手段としてい
る。したがって、発熱体は、電流供給手段からの電流供
給により加熱されて、波長分布の広い熱線を放射する。

【００２４】また、請求項４に記載の発明によれば、セ
ラミックヒータ、カーボンヒータまたはカンタルヒータ
は、電流供給手段からの電流供給により加熱されて、波
長分布の広い熱線を放射する。

【００２５】また、請求項５に記載の発明によれば、エ
ネルギー供給源は、加熱源に非接触でエネルギーを供給
してこの加熱源を加熱するので、熱処理部の内部の加熱
源と熱処理部の外部のエネルギー供給源とを接続する、
エネルギー供給の用に供する接続部材を設ける必要がな
い。

【００２６】また、請求項６に記載の発明によれば、加
熱源は、磁力線が供給されることで加熱される発熱体で
あり、エネルギー供給源は磁力線発生手段としているの
で、この発熱体は、磁力線発生手段からの磁力線の供給
により加熱されて、波長分布の広い熱線を放射する。

【００２７】また、請求項７に記載の発明によれば、加
熱源は、電磁波が供給されることで加熱される発熱体で
あり、エネルギー供給源は電磁波照射手段としているの
で、発熱体は、電磁波照射手段からの電磁波の供給によ
り加熱されて、波長分布の広い熱線を放射する。

【００２８】また、請求項８に記載の発明によれば、タ
ングステンを含有する発熱体は、磁力線発生手段からの
磁力線の供給により加熱されて、波長分布の広い熱線を
放射する。

【００２９】また、請求項９に記載の発明によれば、加
熱源は、その表面がセラミックで被覆されているので、
熱処理部の内部の汚染が防止され、加熱源自体の寿命を
延ばすこともできる。

【００３０】また、請求項１０に記載の発明によれば、
加熱源は、熱処理を受ける基板に応じた形状としている
ので、被加熱対象物である基板に合わせて好適に熱処理
を施すことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。 ＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例に係る基板熱
処理装置としてのランプアニール装置の概略構成を示す
側断面図である。図２は第１実施例に係るセラミックヒ
ータ２６によるウエハＷの加熱状態を説明するための模
式図である。図３はセラミックヒータ２６のエネルギー
分光分布を示す特性図である。

【００３２】図１に示すように、ランプアニール装置
は、半導体ウエハＷの搬入および搬出を行なうための開
口１２を有し、ウエハＷに熱処理を施すための熱処理部
としての熱処理炉１０を備えている。熱処理炉１０は、
その内部にウエハＷに熱処理を施すための熱処理空間を
備えた立体容器形状（例えば長方体形状）となってい
る。熱処理炉１０の開口１２は、蓋体１４によって開閉
される。この蓋体１４の熱処理炉１０側には、熱処理炉
１０の内部で半導体ウエハＷを水平姿勢で支持するため
のサセプタなどと呼ばれるウエハ支持部材１６が取り付
けられている。ウエハ支持部材１６は、円板形状のウエ
ハＷよりも一回り大きい環状枠体１８を備えている。こ
の環状枠体１８には、ウエハＷの下面に当接してウエハ
Ｗを水平姿勢に支持するための例えば３本のウエハ支持
ピン２０が間隔を空けて配置されている。ウエハ支持ピ
ン２０は、環状枠体１８の内周側からこの環状枠体１８
の内部の方に向かって突出してから上方に折れ曲がった
形状のものである。蓋体１４は、ウエハ搬出入装置２２
により水平方向に移動自在となっている。

【００３３】ウエハ搬出入装置２２は、熱処理炉１０の
外部に引き出されたウエハ支持部材１６上に熱処理前の
ウエハＷが水平姿勢に載置され支持されると、この熱処
理前のウエハＷを熱処理炉１０内にその水平姿勢のまま
搬入するように、蓋体１４を図１では左方向に水平移動
させて開口１２を蓋体１４により閉塞する。また、この
ウエハ搬出入装置２２は、熱処理後のウエハＷを熱処理
炉１０内から外部にウエハ支持部材１６に水平姿勢で支
持された状態のまま搬出するように、蓋体１４を図１で
は右方向に水平移動させる。また、熱処理炉１０の内部
の気密性を高く保つために、熱処理炉１０における蓋体
１４との当接部には、Ｏリング２４が取り付けられてい
る。

【００３４】熱処理炉１０の内部の上方位置および下方
位置には、セラミックヒータ２６がそれぞれ設けられて
いる。各セラミックヒータ２６は、熱処理炉１０の内部
に設けられた複数個のヒータ支持ピン２８により水平姿
勢に支持されている。この熱処理炉１０の内部に搬入さ
れて水平姿勢で支持されたウエハＷは、両セラミックヒ
ータ２６の間に挟まれるようになっている。熱処理炉１
０の外部には、セラミックヒータ２６に電流を供給する
ための電流供給手段としての電源３０がそれぞれ設けら
れている。電源３０とセラミックヒータ２６とは電線３
２によって電気的に接続されており、電源３０からの電
流が電線３２を介してセラミックヒータ２６に供給され
るようになっている。電線３２は、熱処理炉１０の内部
の汚染を防止するために、セラミックなどで被覆されて
いる方が好ましい。なお、図１には、セラミックヒータ
２６ごとに個別の電源３０を設けているが、単一の電源
３０から各セラミックヒータ２６に電流を供給するよう
にしてもよい。

【００３５】セラミックヒータ２６は、ウエハＷに応じ
た形状としており、図２に示すように、例えば円板形状
のウエハＷに合わせて円板形状としている。熱処理時の
ウエハＷの端縁部の温度はウエハＷの中央部よりも低く
なりやすいので、このセラミックヒータ２６は、ウエハ
Ｗよりも大きい円板形状としている。こうすることで、
熱処理時のウエハＷの温度の均一化を実現している。

【００３６】セラミックヒータ２６は、エネルギー供
給、つまり電流供給されることで加熱される発熱体であ
り、図３に示すように、加熱されることで波長分布の広
い熱線を放射するものである。セラミックヒータ２６
は、加熱されることで、約０．７μｍから少なくとも１
５μｍまでの範囲にわたる波長分布の広い熱線を放射す
る。なお、１．３μｍ〜１５μｍまでの範囲にわたる熱
線は、近赤外線と呼ばれる。従来例の赤外ランプとして
のタングステン・ハロゲンランプでは、エネルギー分光
分布が０．５μｍ〜３μｍの範囲に集中しており、１μ
ｍ付近がエネルギー強度のピークとなっているが、セラ
ミックヒータ２６は、この赤外ランプよりもエネルギー
分光分布が広範囲にわたっており、なおかつ、特定の範
囲の波長にエネルギー強度が集中するようなピークなど
はない。このように、少なくとも１μｍ〜１５μｍまで
の範囲にわたる波長分布の広い熱線を放射することで、
被加熱対象物を選ばず加熱できる。

【００３７】なお、上述したセラミックヒータ２６が本
発明の加熱源に相当し、上述した電源３０が本発明のエ
ネルギー供給源に相当する。

【００３８】なお、熱処理炉１０の内部でセラミックヒ
ータ２６による熱線をウエハＷに放射することでこのウ
エハＷを熱処理する際には、熱処理炉１０の内部に、熱
処理に必要なプロセスガスが供給部（図示省略）から適
宜に供給され、熱処理炉１０の内部の不要なガスなどを
排気部（図示省略）から適宜に排気されるようになって
いる。

【００３９】次に、上述したランプアニール装置により
ウエハＷに急速加熱処理（ＲＴＰ：Rapid thermal Proc
ess）を施す場合について説明する。急速加熱処理は、
熱処理炉１０内を短時間で低温域から高温域へ昇温させ
ることで、ウエハＷを急速に加熱（例えば数十秒で１０
００℃）処理するものである。急速加熱処理は、図４に
示すように、以下に説明するシーケンスで行なわれる。
図４は急速加熱処理のシーケンスを示す模式図である。

【００４０】図４に示すように、まず、ウエハ支持部材
１６に水平姿勢で支持されたウエハＷを熱処理炉１０の
開口１２からその熱処理炉１０内に搬入する。そして、
熱処理炉１０の開口１２を蓋体１４で密閉した後に、熱
処理炉１０内をプロセスガスに置換するように熱処理炉
１０内にプロセスガスを供給する。

【００４１】次に、熱処理炉１０の外部の電源３０から
熱処理炉１０の内部のセラミックヒータ２６に電流供給
してこのセラミックヒータ２６を加熱する。セラミック
ヒータ２６が加熱されると、セラミックヒータ２６から
波長分布の広い熱線が放射されることになり、セラミッ
クヒータ２６からの波長分布の広い熱線が熱処理炉１０
の内部でウエハＷに直接に放射されて加熱され、ウエハ
Ｗを急速昇温する。ウエハＷが所定の温度になると、そ
の温度を維持するように電源３０からセラミックヒータ
２６への電流供給量を制御してこのセラミックヒータ２
６からの熱線放射が調整され、ウエハＷが所定の時間だ
け所定の温度に維持される。

【００４２】その後、セラミックヒータ２６への電流供
給を停止し、セラミックヒータ２６からの熱線の放射を
停止させるようにし、ウエハＷを降温させる。なお必要
であれば、冷却手段（図示省略）により、熱処理炉１０
の内部に、ウエハＷよりも温度の低いウエハＷに対して
無反応性である冷却用ガスを供給して、熱処理炉１０の
内部温度を降温させることで、ウエハＷを急速に降温さ
せるようにしてもよい。そして、熱処理を受けたウエハ
Ｗがウエハ支持部材１６ごと搬出され、ウエハ支持部材
１６に対する次のウエハＷへの載せ替えが行なわれる。

【００４３】上述した説明から明らかなように、この第
１実施例装置によれば、内部に搬入されて保持された被
加熱対象物（例えばウエハＷ）に熱処理を施す熱処理炉
１０と、加熱されることで波長分布の広い熱線を放射し
てウエハＷを加熱する、熱処理炉１０の内部に設けられ
たセラミックヒータ２６と、このセラミックヒータ２６
にエネルギーを供給することでセラミックヒータ２６を
加熱する、熱処理炉１０の外部に設けられた電源３０と
を備えているので、熱処理炉１０の内部に設けられたセ
ラミックヒータ２６は、熱処理炉１０の外部に設けられ
た電源３０からの電流供給を受けて加熱されることで、
波長分布の広い熱線を放射する。セラミックヒータ２６
からの波長分布の広い熱線の放射によってウエハＷを加
熱でき、例えば、被加熱対象物がガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）などの化合物やガラス基板、透明な金属酸化物など
の場合であっても、それらを加熱することができ、被加
熱対象物を選ばず加熱できる。

【００４４】また、熱処理炉１０の内部でウエハＷを直
接に加熱する、つまり、セラミックヒータ２６とウエハ
Ｗとの間に加熱効率を低下させる障害物（前述の従来例
の熱処理炉の石英窓など）を介在させずにウエハＷを加
熱するので、セラミックヒータ２６による熱対流および
熱輻射によりウエハＷを過熱することができ、加熱効率
を向上させることができ、温度制御に優れている。前述
の従来例装置では、熱処理炉はタングステン・ハロゲン
ランプによる外部からの光照射を受けていくうちに、熱
処理炉の石英窓からの２次的な熱輻射が不確かな時間以
降に発生し、これが熱処理炉の内部のウエハＷの昇温に
作用して温度制御が困難となる問題があったが、この第
１実施例装置ではそのような障害物を排除しており、そ
の障害物からの２次的な熱輻射の発生を解消しているこ
とからも、温度制御に優れていることがわかる。

【００４５】また、この第１実施例では、セラミックヒ
ータ２６は、ウエハＷの形状に応じて円板形状としてい
るが、矩形形状の基板の場合にはその形状を矩形形状に
するなど、点状、棒状、平面状、球状など被加熱対象物
に合わせて最適化してもよい。こうすることで、被加熱
対象物に対して好適に熱処理を施すことができる。

【００４６】また、この第１実施例では、セラミックヒ
ータ２６は図２に示すように一体ものとしているが、セ
ラミックヒータ２６を、それを複数個に分割した複数個
の分割セラミックヒータで構成してもよい。図５は複数
個の分割セラミックヒータ３４からなるセラミックヒー
タ２６を示す概略斜視図である。例えば、セラミックヒ
ータ２６を図５に示すような同心円状に分割された複数
個の分割セラミックヒータ３４で構成してもよい。セラ
ミックヒータ２６は、複数個の所望の形状の分割セラミ
ックヒータ３４から構成されたものとしてもよい。

【００４７】また、この第１実施例では、セラミックヒ
ータ２６は、図１に示すように側面視で長方形形状のも
のとしているが、熱処理の際のウエハＷの温度の均一化
のために必要がある場合には、図６（ａ）〜（ｃ）に示
すような種々の形状のものを採用してもよい。図６
（ａ）〜（ｃ）は側面視で長方形以外の形状としたセラ
ミックヒータ２６を示す概略側面図である。ウエハＷの
中央部分に比べてウエハＷの端縁部分の方が温度が低く
なり易いことから、図６（ａ）に示すようにセラミック
ヒータ２６の厚みをその端部になるにつれて厚くするこ
とや、図６（ｂ）に示すようにセラミックヒータ２６を
その端部をウエハＷに近づけるようにした曲面形状とす
ることや、図６（ｃ）に示すようにセラミックヒータ２
６を断面視で「コノ字」形状とすることなどで、ウエハ
Ｗの温度を均一化するようにしてもよい。

【００４８】また、この第１実施例では、加熱源として
セラミックヒータ２６を採用しているが、カーボンヒー
タやカンタルヒータなどを採用してもよい。カーボンヒ
ータやカンタルヒータなどのようにセラミックヒータ２
６以外のヒータ３６を採用する場合には、図７に示すよ
うに、その表面をセラミック３８で被覆する方が好まし
い。セラミック３８で被覆することにより、熱処理炉１
０内の汚染が防止でき、加熱源自体の寿命を延ばすこと
もでき、反応性ガスを熱処理炉１０内に導入することも
できる。なお、カーボンヒータやカンタルヒータなどの
場合も、電流供給されて加熱されることで、図３に示し
たセラミックヒータ２６とほぼ同様に波長分布の広い熱
線が放射される。

【００４９】＜第２実施例＞図８を参照して第２実施例
について説明する。図８は、第２実施例に係る基板熱処
理装置としてのランプアニール装置の概略構成を示す側
断面図である。

【００５０】なお、上述した第１実施例では、加熱源と
してセラミックヒータ２６を、エネルギー供給源として
セラミックヒータ２６に電線３２を介して電流供給する
電源３０を採用していたが、これらに替えて、この第２
実施例では、加熱源として金属製の発熱体４０を、エネ
ルギー供給源として磁力線発生装置４２を採用してい
る。また、上述した第１実施例と同じ構成には同じ符号
を付すことで詳細な説明については省略する。

【００５１】金属製の発熱体４０は、金属からなる部材
であり、この第２実施例ではタングステンを含有する金
属部材としている。この金属製の発熱体４０は、前述の
第１実施例と同様に、熱処理炉１０の内部の上方位置お
よび下方位置にそれぞれ配設されている。

【００５２】磁力線発生装置４２は、熱処理炉１０の外
部であって、この熱処理炉１０の上面炉壁の上方位置お
よびこの熱処理炉１０の下面炉壁の下方位置にそれぞれ
配設されている。磁力線発生装置４２は平面視で円形形
状になっており、その円中心軸を中心に渦巻き状に巻か
れた加熱コイル４４を内部に有している。なお、上述し
た磁力線発生装置４２が本発明の磁力線発生手段に相当
する。

【００５３】以下に、磁力線発生装置４２による金属製
の発熱体４０の加熱のメカニズムについて説明する。図
８に示すように、磁力線発生装置４２は加熱コイル４４
に電流を流して磁力線Ｇを生じさせる。この磁力線Ｇ
は、非金属材料として例えば石英からなる熱処理炉１０
の上面炉壁または下面炉壁を透過し、金属製の発熱体４
０を通るときにこの金属製の発熱体４０の中に誘導電流
（うず電流）が発生する。誘導電流と金属製の発熱体４
０の電気抵抗とにより、この金属製の発熱体４０自体が
加熱されて発熱する。なお、磁力線発生装置４２は、金
属製の発熱体４０の内部に発生させる磁力線Ｇの向きを
交互に反転させるために、加熱コイル４４に供給する電
流の極性を交互に反転させており、金属製の発熱体４０
の中に発生させる誘導電流を制御することで、金属製の
発熱体４０の加熱を調整している。

【００５４】この金属製の発熱体４０は、電磁加熱され
ることで、前述の第１実施例のセラミックヒータ２６の
場合とほぼ同様に波長分布の広い熱線が放射される。

【００５５】上述した説明から明らかなように、この第
２実施例装置によれば、磁力線発生装置４２は、金属製
の発熱体４０に非接触でエネルギーとしての磁力線Ｇを
供給してこの金属製の発熱体４０を電磁加熱するので、
熱処理炉１０の内部の金属製の発熱体４０と熱処理炉１
０の外部の磁力線発生装置４２とを接続する、前述の第
１実施例のようなエネルギー供給の用に供する接続部材
としての電線３２を設ける必要がない。

【００５６】加熱源として金属製の発熱体４０を、エネ
ルギー供給源として磁力線発生装置４２を採用した場合
であっても、金属製の発熱体４０からの波長分布の広い
熱線がウエハＷに放射されてこのウエハＷが加熱される
ので、被加熱対象物を選ばず加熱できる。また、熱処理
炉１０の内部でウエハＷを直接に加熱する、つまり、金
属製の発熱体４０とウエハＷとの間に加熱効率を低下さ
せる障害物を介在させずにウエハＷを加熱するので、加
熱効率を向上させることができ、温度制御に優れてい
る。

【００５７】この第２実施例では、加熱源として金属製
の発熱体４０を採用しているが、加熱源としてカンタル
ヒータなどを採用してもよい。

【００５８】＜第３実施例＞図９を参照して第３実施例
について説明する。図９は、第３実施例に係る基板熱処
理装置としてのランプアニール装置の概略構成を示す側
断面図である。

【００５９】なお、前述した第１実施例では、加熱源と
してセラミックヒータ２６を、エネルギー供給源として
セラミックヒータ２６に電線３２を介して電流供給する
電源３０を採用していたが、これらに替えて、この第３
実施例では、電磁波Ｄが供給されることで加熱される発
熱体５０を加熱源とし、エネルギー供給源として電磁波
照射装置５２を採用している。また、上述した第１実施
例と同じ構成には同じ符号を付すことで詳細な説明につ
いては省略する。

【００６０】発熱体５０は、電磁波Ｄが供給されること
で加熱される、つまり、その電磁波エネルギーの吸収に
よって発熱する材料からなるものである。本実施例で
は、発熱体５０として例えばセラミックを採用してい
る。この発熱体５０は、前述の第１実施例と同様に、熱
処理炉１０の内部の上方位置および下方位置にそれぞれ
配設されている。

【００６１】電磁波照射装置５２は、熱処理炉１０の外
部であって、この熱処理炉１０の上面炉壁の上方位置お
よびこの熱処理炉１０の下面炉壁の下方位置にそれぞれ
配設されている。電磁波照射装置５２は、電磁波Ｄを外
部に放射する電磁波照射部（電極）５４を有している。
なお、上述した電磁波照射装置５２が本発明の電磁波照
射手段に相当する。

【００６２】以下に、電磁波照射装置５２による発熱体
５０の加熱のメカニズムについて説明する。図９に示す
ように、電磁波照射装置５２は電磁波照射部５４に高周
波電流を流して、この電磁波照射部５４から外部に放射
させる電磁波Ｄを生じさせる。この電磁波Ｄは、非金属
材料として例えば石英からなる熱処理炉１０の上面炉壁
または下面炉壁を透過し、発熱体５０に照射される。こ
の発熱体５０の内部では、電磁波エネルギーの吸収によ
ってこの発熱体５０自体が加熱されて発熱する。なお、
電磁波照射装置５２は、発熱体５０に照射する電磁波Ｄ
の強度を調整することで、発熱体５０の加熱を調整して
いる。

【００６３】この発熱体５０は、電磁波照射加熱される
ことで、前述の第１実施例のセラミックヒータ２６の場
合と同様に波長分布の広い熱線が放射される。

【００６４】上述した説明から明らかなように、この第
３実施例装置によれば、電磁波照射装置５２は、発熱体
５０に非接触でエネルギーとしての電磁波Ｄを供給して
この発熱体５０を電磁波照射加熱するので、熱処理炉１
０の内部の発熱体５０と熱処理炉１０の外部の電磁波照
射装置５２とを接続する、前述の第１実施例のようなエ
ネルギー供給の用に供する接続部材としての電線３２を
設ける必要がない。

【００６５】加熱源として発熱体５０を、エネルギー供
給源として電磁波照射装置５２を採用した場合であって
も、発熱体５０からの波長分布の広い熱線がウエハＷに
放射されてこのウエハＷが加熱されるので、被加熱対象
物を選ばず加熱できる。また、熱処理炉１０の内部でウ
エハＷを直接に加熱する、つまり、発熱体５０とウエハ
Ｗとの間に加熱効率を低下させる障害物を介在させずに
ウエハＷを加熱するので、加熱効率を向上させることが
でき、温度制御に優れている。

【００６６】この第３実施例では、発熱体５０としてセ
ラミックを採用しているが、表面をセラミックで被覆し
たカーボンなどを採用してもよい。

【００６７】この第３実施例では、電磁波照射手段とし
て、３ＴＨｚ（テラヘルツ）よりも低い周波数の電磁波
Ｄを照射する電磁波照射装置５２を採用しているが、電
磁波照射手段として、赤外線や可視光を出射するランプ
（光源）を備えた光照射装置を採用してもよい。

【００６８】本発明は上述した実施例のものに限らず、
次のように変形実施することができる。

【００６９】（１）上述した各実施例では、ウエハ支持
部材１６に、熱処理炉１０の内部の基板（ウエハＷ）の
近傍に位置させることで、この基板の温度を均一化する
ための均熱化部材を設けていないが、必要であれば均熱
化部材を設けてもよい。

【００７０】（２）上述した実施例では、基板熱処理装
置の一例としてランプアニール装置を採用しているが、
ランプアニール装置以外の各種の基板熱処理装置にも適
用することができる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次の効果を奏する。請求項１に記載の発明によ
れば、熱処理部の内部に設けられた加熱源は、熱処理部
の外部に設けられたエネルギー供給源からのエネルギー
供給を受けて加熱されることで、波長分布の広い熱線を
放射し、この加熱源からの波長分布の広い熱線が基板に
放射されて基板が加熱されるので、被加熱対象物を選ば
ず加熱できる。また、熱処理部の内部で基板を直接に加
熱する、つまり、加熱源と基板との間に加熱効率を低下
させる障害物を介在させずに基板を加熱するので、加熱
効率を向上させることができ、温度制御に優れている。

【００７２】また、請求項２に記載の発明によれば、熱
線は、その波長分布が少なくとも１μｍから１５μｍま
での範囲にわたるものであるので、被加熱対象物を選ば
ず加熱できる。

【００７３】また、請求項３に記載の発明によれば、加
熱源は、電流供給されることで加熱される発熱体であ
り、エネルギー供給源は、発熱体に接続された電線を介
してこの発熱体に電流を供給する電流供給手段としてい
るので、電流供給により加熱される発熱体の場合であっ
ても、波長分布の広い熱線を放射できる。

【００７４】また、請求項４に記載の発明によれば、加
熱源としてセラミックヒータ、カーボンヒータまたはカ
ンタルヒータを採用することで、電流供給手段からの電
流供給を受けて加熱されて波長分布の広い熱線を放射す
るという好適な発熱体が得られる。

【００７５】また、請求項５に記載の発明によれば、エ
ネルギー供給源は、加熱源に非接触でエネルギーを供給
してこの加熱源を加熱するので、熱処理部の内部の加熱
源と熱処理部の外部のエネルギー供給源とを接続する、
エネルギー供給の用に供する接続部材を設ける必要がな
い。

【００７６】また、請求項６に記載の発明によれば、加
熱源は、磁力線が供給されることで加熱される発熱体で
あり、エネルギー供給源は磁力線発生手段としているの
で、磁力線供給により加熱される発熱体の場合であって
も、波長分布の広い熱線を放射できる。

【００７７】また、請求項７に記載の発明によれば、加
熱源は、電磁波が供給されることで加熱される発熱体で
あり、エネルギー供給源は電磁波照射手段としているの
で、電磁波供給により加熱される発熱体の場合であって
も、波長分布の広い熱線を放射できる。

【００７８】また、請求項８に記載の発明によれば、発
熱体としてタングステンを含有するものを採用すること
で、磁力線発生手段からの磁力線の供給を受けて加熱さ
れて波長分布の広い熱線を放射するという好適な発熱体
が得られる。

【００７９】また、請求項９に記載の発明によれば、加
熱源は、その表面がセラミックで被覆されているので、
熱処理部の内部の汚染が防止され、加熱源自体の寿命を
延ばすこともできる。

【００８０】また、請求項１０に記載の発明によれば、
加熱源は、熱処理を受ける基板に応じた形状としている
ので、被加熱対象物である基板に合わせて好適に熱処理
を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るランプアニール装置
の概略構成を示す側断面図である。

【図２】第１実施例に係るセラミックヒータによるウエ
ハの加熱状態を説明するための模式図である。

【図３】第１実施例のセラミックヒータのエネルギー分
光分布を示す特性図である。

【図４】急速加熱処理のシーケンスを示す模式図であ
る。

【図５】複数個の分割セラミックヒータからなるセラミ
ックヒータを示す概略斜視図である。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は側面視で長方形以外の形状と
したセラミックヒータを示す概略側面図である。

【図７】表面をセラミックで被覆した場合の加熱源を示
す概略断面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係るランプアニール装置
の概略構成を示す側断面図である。

【図９】本発明の第３実施例に係るランプアニール装置
の概略構成を示す側断面図である。

【図１０】従来例のランプアニール装置の概略構成を示
す側断面図である。

【図１１】従来例のタングステン・ハロゲンランプのエ
ネルギー分光分布を示す特性図である。

【図１２】石英の透過スペクトルを示す特性図である。

【符号の説明】

１０ …熱処理炉 ２６ …セラミックヒータ ３０ …電源 ３２ …電線 ３６ …ヒータ ３８ …セラミック ４０ …金属製の発熱体 ４２ …磁力線発生装置 ５０ …発熱体 Ｗ …基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K063 AA05 AA12 BA12 CA01 FA05 FA81 FA82 5F045 AB32 BB08 DP02 EK09 EK22 EK27 EK30

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に搬入されて保持された基板に熱処
   理を施す熱処理部を備えた基板熱処理装置において、 加熱されることで波長分布の広い熱線を放射して基板を
   加熱する、前記熱処理部の内部に設けられた加熱源と、 前記加熱源にエネルギーを供給することでこの加熱源を
   加熱する、前記熱処理部の外部に設けられたエネルギー
   供給源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、 前記熱線は、その波長分布が少なくとも１μｍから１５
   μｍまでの範囲にわたるものであ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、 前記加熱源は、電流供給されることで加熱される発熱体
   であり、前記エネルギー供給源は、前記発熱体に接続さ
   れた電線を介してこの発熱体に電流を供給する電流供給
   手段であることを特徴とする基板熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記発熱体は、セラミックヒータ、カーボンヒータまた
   はカンタルヒータであることを特徴とする基板熱処理装
   置。
5. 【請求項５】 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、 前記エネルギー供給源は、前記加熱源に非接触でエネル
   ギーを供給してこの加熱源を加熱することを特徴とする
   基板熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記加熱源は、磁力線が供給されることで加熱される発
   熱体であり、前記エネルギー供給源は、磁力線発生手段
   であることを特徴とする基板熱処理装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記加熱源は、電磁波が供給されることで加熱される発
   熱体であり、前記エネルギー供給源は、電磁波照射手段
   であることを特徴とする基板熱処理装置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記発熱体は、タングステンを含有するものであること
   を特徴とする基板熱処理装置。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載
   の基板熱処理装置において、 前記加熱源は、その表面がセラミックで被覆されている
   ことを特徴とする基板熱処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載の基板熱処理装置において、 前記加熱源は、熱処理を受ける基板に応じた形状として
    いることを特徴とする基板熱処理装置。