JP2019201202A - ヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物による反射鏡の汚れを極力抑えることができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法を提供する。【解決手段】本発明は、一方向に延びるランプ、ランプを収容可能に形成されるハウジング、ハウジングの一方の面に取り付けられ、ランプを収容可能なように凹部を備える収納部及びランプと収納部との間の空間にガスの流れを生成可能なように収納部に配設される防汚部を備えるヒータブロック及びこれを備える熱処理装置と、同装置に適用される熱処理方法であって、ガスの流れを用いて、異物による収納部の汚れを極力抑えることができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法が開示される。【選択図】図７

Description

本発明は、ヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法に関し、更に詳しくは、異物による反射鏡の汚れを極力抑えることができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法に関する。

半導体及びディスプレイ装置は、基板に対して薄膜の積層、イオンの注入及び熱処理等の各種の単位工程を繰り返し行って、基板に所望の回路の動作特性を有する素子を形成する方式により製造される。なかでも、基板の熱処理工程は、一般に、急速熱処理装置において行われる。通常、急速熱処理装置は、チャンバと、該チャンバの内部に配置される基板支持台と、該基板支持台と対向してチャンバの上側に配置され、基板支持台と平行な所定の平面上においてリニア状（ｌｉｎｅａｒ）の配列を形成する複数の反射鏡と、複数の反射鏡にそれぞれ収容され、リニア状の配列を形成する複数のランプとを備える。このとき、ランプは、光を赤外線及び紫外線等で発し、反射鏡は、ランプから発せられる光を基板に集束させる。

反射鏡は、その構造上、異物に弱い。このため、熱処理工程を行う間に異物がランプと反射鏡との間に流入して反射鏡に付着し易い。異物により反射鏡が汚れてしまうと、基板の温度を正確に制御し難く、反射鏡による効率が低下する。これに伴い、熱処理工程の熱効率が落ちてしまい、これを補うためのさらなる電力を供給することを余儀なくされる。また、異物が熱処理工程の間に脱落することにより、基板やチャンバを汚してしまうという事態も生じる。

本発明の背景となる技術は、下記の特許文献に掲載されている。

大韓民国公開特許公報第１０−２０１５−０１３８４９６号

本発明は、ガスを用いて、異物による反射鏡の汚れを極力抑えることができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法を提供する。

本発明は、ガスを用いて、異物が反射鏡とランプとの間に流入することを防ぐことができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法を提供する。

本発明は、ガスがランプ及び基板に直接的に噴射されることを防ぐことができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法を提供する。

本発明は、反射鏡と基板との間のガスの流れ及び伝熱の流れを均一に形成することができるヒータブロック、熱処理装置及びその熱処理方法を提供する。

本発明の実施の形態に係るヒータブロックは、一方向に延びるランプと、ランプを収容可能に形成されるハウジングと、ハウジングの一方の面に取り付けられ、ランプを収容可能なように凹部を備える収納部と、ランプと収納部との間の空間にガスの流れを生成可能なように収納部に配設される防汚部とを備える。

防汚部は、少なくとも一部がランプと収納部との間に位置し、一方向にガスを移動可能に形成される案内部材と、ランプと対向する凹部にガスを噴射可能なように案内部材に連結される噴射手段と、案内部材に連結されるガス供給源とを備えていてもよい。

案内部材は、一方向に延び、ガスを通過させ得る流路が内部に形成されてもよい。

案内部材は、ランプの外側を包むように形成され、ランプの外周面に沿って一方向に延び、外周面から離間して外周面との間にガスを通過させ得る流路を形成してもよい。

案内部材は、光を透過させ得る材料により形成されてもよい。

噴射手段は、案内部材を貫通し、流路と連通され、一方向に配列する噴射孔を備えていてもよい。

噴射孔は、凹部の中心部に対向してもよい。

噴射孔は、複数の配列を形成するように一方向に交差する他方向に離間し、複数の配列は、ランプの一方向の中心軸の両側に等距離で離間してもよい。

案内部材の横断面上において、案内部材の中心点と噴射孔とをそれぞれ結ぶ連結線同士の内角は、１８０°以内であってもよい。

噴射孔は、一方向に等間隔で離間し、流路の上流からの距離に応じて直径が異なっていてもよい。

噴射孔は、互いに同一の直径に形成され、流路の上流からの距離に応じて相互間の間隔が異なっていてもよい。

ランプは、複数配備され、他方向に配列されて板状の熱源を形成し、収納部は、複数配備されてそれぞれのランプを収容し、案内部材は、複数配備されてそれぞれの収納部に対向し、噴射手段は、それぞれの案内部材に配備されてもよい。

本発明の実施の形態に係る熱処理装置は、基板を処理し得る空間が内部に形成されるチャンバと、該チャンバの内部に配置される基板支持部と、基板支持部と対向し、チャンバの一方の側に取り付けられるヒータブロックとを備え、ヒータブロックは、基板支持部と対向する一方の面に、一方向に延びるランプ、該ランプを収容する収納部、及び収納部のランプと対向する面の汚れを防ぐ防汚部を備える。

収納部は、ランプを収容可能なように凹部を備え、凹部は、チャンバの内部に露出され、防汚部は、ランプと、該ランプと対向する凹部の凹面との間の空間にガスの流れを生成可能に形成されてもよい。

防汚部は、一方向に延び、内部にランプを収容し、内周面がランプの外周面から離間する中空管構造の案内部材と、凹面にガスを噴射可能に案内部材を貫通し、案内部材の上に一方向に配列する噴射孔と、案内部材に連結されるガス供給源とを備え、案内部材は、光を透過させ得る材料により形成されてもよい。

噴射孔は、凹面の中心部に対向するか、又は案内部材上において複数の配列を形成するように一方向に交差する他方向に離間し、案内部材の一方向の中心軸に対称となり案内部材の背面側に位置してもよい。

噴射孔は、一方向に等間隔で離間して、互いに異なる直径に形成されるか、又は互いに同一の直径に形成され、一方向に相互間の間隔が異なっていてもよい。

本発明の実施の形態に係る熱処理方法は、基板と対向するように配置されたランプを用いて基板を熱処理する方法であって、ランプを用いて光を生成する過程と、ランプの背面に配置された凹面を用いて、基板に光を集束させる過程と、ランプと凹面との間の空間にガスの流れを生成して、凹面の汚れを防ぐ過程とを含む。

凹面の汚れを防ぐ過程は、ランプの外側に配置された案内部材を介して、ランプの外周面に沿ってランプが延びる方向にガスを移動させる過程と、ランプが延びる方向に案内部材の上に配列された噴射孔を用いて、凹面にガスを噴射する過程と、ガスで凹面を保護する過程とを含む。

凹面の汚れを防ぐ過程は、凹面を用いて、ガスの流れを基板に向かって屈折させ、基板にガスを供給する過程を含んでいてもよい。

光は、案内部材を透過して基板及び凹面に発せられ、噴射孔は、凹面に均一にガスを噴射し、ガスは、不活性ガスを含み、ランプが延びる方向に移動する間にランプと接触し且つ熱交換をして昇温してもよい。

本発明の実施の形態によれば、ランプの外周面に沿ってランプが延びる方向にガスを移動させながら、ランプの外周面の複数の位置から反射鏡へとガスを噴射してランプと反射鏡との間の空間にガスの保護膜層を形成することができる。これにより、異物が反射鏡とランプとの間に流入することを防ぎ、異物による反射鏡の汚れを極力抑えることができる。

また、本発明の実施の形態によれば、ガスを移動させる間にランプに接触させてガスを昇温させた後、反射鏡にガスを噴射して保護膜層を形成し且つ保持しながら、反射鏡を用いてガスの流れを基板に向かって屈折させて基板にガスを供給することができる。これにより、ガスがランプ及び基板に直接的に噴射されることを防ぎ、反射鏡と基板との間にガスの流れを均一に形成し、ガスを介した伝熱の流れを均一に形成することができる。

従って、基板の熱処理工程に際して、熱効率が落ちることを防ぎ、温度の制御を正確に行うことができる。これにより、熱処理の施された基板の不良を低減させることができ、品質を向上させることができるので、基板の熱処理工程の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る熱処理装置の概略図である。 本発明の実施の形態に係るヒータブロックの模式図である。 本発明の実施の形態に係るヒータブロックの正断面図である。 本発明の実施の形態に係るヒータブロックの側断面図である。 本発明の実施の形態に係る防汚部の部分拡大図である。 本発明の変形例に係る防汚部の部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係る熱処理装置の工程手順図である。 本発明の実施の形態に係る基板の熱処理工程時のランプと反射鏡との間のガスの流れを説明するためのグラフである。 本発明の変形例に係る防汚部のガス供給流量別のガスの噴射流速を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る防汚部のガス供給流量別のガスの噴射流速を示すグラフである。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。なお、本発明の実施の形態を説明するために図面は誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。

図１は本発明の実施の形態に係る熱処理装置の概略図であり、図２は本発明の実施の形態に係るヒータブロックの模式図である。図１及び図２に基づいて、本発明の実施の形態に係る熱処理装置について詳しく説明する。

本発明の実施の形態に係る熱処理装置は、基板Ｓを処理し得る空間が内部に形成されるチャンバ２００と、チャンバ２００の内部に配置される基板支持部３００と、基板支持部３００と対向し、チャンバ２００の一方の側に取り付けられるヒータブロック１００とを備える。

基板Ｓとしては、例えば、ディスプレイ装置の製造に使用可能な大面積のガラス基板が挙げられ、平面四角形状であってもよい。いうまでもなく、基板Ｓとしては、大面積のガラス基板の他にも、半導体チップと太陽電池等の各種の電子装置を製造する工程に適用される基板をはじめとして種々のものが挙げられ、その形状もまた、四角い形状の他に種々に変形可能である。

チャンバ２００は、四角筒状に形成されてもよく、基板Ｓを処理し得る空間が内部に形成されてもよい。いうまでもなく、チャンバ２００の形状は、基板Ｓの形状に応じて種々に変形可能である。例えば、チャンバ２００は、円筒状であってもよい。チャンバ２００は、上部に開口が形成されてもよい。開口は、基板Ｓの形状に応じて、例えば、四角い形状であってもよい。チャンバ２００は、ゲート（図示せず）及び真空ポンプ（図示せず）等を更に備えていてもよい。

基板支持部３００は、基板Ｓを支持可能に形成され、チャンバ２００の内部の底面に配置されてもよい。例えば、チャンバ２００の下部に基板支持部３００が位置してもよい。基板支持部３００は、上面にリフトピンが配備されてもよい。リフトピンに基板Ｓが載置されてもよい。基板支持部３００は、エッジリング（図示せず）を備えていてもよく、ここに基板Ｓを載置してもよい。

ヒータブロック１００は、チャンバ２００の開口を密封して配設されてもよい。これにより、基板支持部３００とヒータブロック３００とは、上下方向Ｚに対向配置されてもよい。このとき、向かい合って配置されることを対向配置と呼ぶ。

ヒータブロック１００は、光を生成してこれを基板Ｓに与えてもよく、光を用いて基板Ｓを熱処理してもよい。例えば、ヒータブロック１００は、基板Ｓを熱処理する工程を行うための急速熱処理装置の熱供給源として使用可能である。

ヒータブロック１００は、一方の面が基板支持部３００と対向してもよい。ここで、ヒータブロック１００の一方の面は、例えば、下面であってもよい。ヒータブロック１００は、一方の面に、一方向Ｘに延びるランプＬと、ランプＬを収容する収納部１２０と、収納部１２０のランプＬと対向する面の汚れを防ぐ防汚部とを備えていてもよい。

一方向Ｘを前後方向と呼び、上下方向Ｚを高さ方向と呼び、一方向Ｘと上下方向Ｚの両方に交差する方向である他方向Ｙを左右方向と呼ぶ。

収納部１２０は、ランプＬを収容可能なように凹部を備えていてもよい。凹部は、ランプＬを収容可能なようにヒータブロック１００の一方の面を基準として凹状に形成されてもよい。凹部は、凹溝１２１と凹面１２２とを備えていてもよい。凹溝１２１は、収納部１２０の下部に形成され、上側に凹状に形成されてもよい。凹溝１２１にランプＬが位置してもよい。凹部の内面である凹面１２２がランプＬと対向してもよい。

ランプＬは、少なくとも一つ配備されてもよい。ランプＬが複数である場合、ランプＬは、他方向Ｙに配列されてもよく、板状の熱源を形成してもよい。なお、ランプＬが複数である場合、収納部１２０もまた複数配備され、それぞれのランプＬはそれぞれの収納部１２０に収容されてもよい。

いうまでもなく、ランプＬの数と収納部１２０の数とは、特に限定されない。ランプＬの数と収納部１２０の数は、様々であってもよい。例えば、ヒータブロック１００は、一つのランプＬと一つの収納部１２０とを備えていてもよい。

ヒータブロック１００は、一方の面がチャンバ２００の内部に露出し、凹溝１２１及び凹面１２２もまたチャンバ２００の内部に露出し、ランプＬもまたチャンバ２００の内部に露出してもよい。

従って、ヒータブロック１００は、凹溝１２１の内周面である凹面１２２が異物により汚れることを防ぐために、ランプＬと収納部１２０との間の空間にガスの流れを生成するように収納部１２０に配設される防汚部を備えていてもよい。

すなわち、防汚部は、ランプＬと凹面１２２との間の空間にガスの流れを生成することができ、これを用いて、凹面１２２の汚れを防ぐことができる。

防汚部は、一方向Ｘに延び、内部にランプＬを収容し、内周面がランプＬの外周面から離間し、透光性材質により形成された中空管構造の案内部材１３０と、凹面１２２にガスを噴射可能なように案内部材１３０を貫通し、案内部材１３０の上に一方向Ｘに配列する噴射孔、及び案内部材１３０に連結されるガス供給源１６０を備えていてもよい。

図３は本発明の実施の形態に係るヒータブロックの正断面図であり、図４は本発明の実施の形態に係るヒータブロックの側断面図である。図５は本発明の実施の形態に係る防汚部の部分拡大図であり、図６は本発明の変形例に係る防汚部の部分拡大図である。図７は本発明の実施の形態に係る熱処理装置の工程手順図である。

以下、図１から図７に基づいて、本発明の実施の形態に係るヒータブロック１００を説明する。本発明の実施の形態に係るヒータブロック１００は、一方向Ｘに延びるランプＬと、ランプＬを収容可能に形成されるハウジング１１０と、ハウジング１１０の一方の面に取り付けられ、ランプＬを収容可能なように凹部を備える収納部１２０と、ランプＬと収納部１２０との間の空間にガスの流れを生成可能なように収納部１２０に配設される防汚部とを備える。

ランプＬは、チューブ状に形成されたリニアランプを備えていてもよい。ランプＬは、クォーツ（ｑｕａｒｔｚ）材により形成されてもよい。ランプＬは、内部に発光体が配置され、両端部が電極により密封されてもよい。発光体は、様々な波長の電磁波を生成するための各種の構成要素を備え、例えば、フィラメントを備えていてもよい。発光体は、電極と接続され、光を赤外線、可視光及び紫外線のうちの少なくとも一つで発して基板Ｓに輻射熱を与えてもよい。ランプＬは、収納部１２０に収容されてもよく、一方向Ｘに配置されてもよく、ハウジング１１０の一方の面の外側、例えば、下側に露出してもよい。

ハウジング１１０は、ランプＬを収容し得る面積に形成される。ハウジング１１０は、本体１１１とリッド１１２とを備えていてもよい。本体１１１は、例えば、四角筒状に形成されてもよく、上部に開口が配備されてもよく、開口を介して内部が開放されてもよい。リッド１１２は、例えば、四角板状に形成されてもよく、本体１１１の開口に取り付けられてもよく、本体１１１の開口を密封してもよい。本体１１１とリッド１１２との形状は、チャンバ２００の形状による。

ランプＬを支持可能なように、本体１１１を一方向Ｘに貫通してランプソケット１４０が取り付けられてもよい。ランプソケット１４０は、ランプＬの両端部にそれぞれ位置し、それぞれの位置においてランプＬの両端部の電極にそれぞれ接続されてもよく、ランプＬを支持してもよい。外部電源１５０は、ランプソケット１４０を介してランプＬの両端部の電極に電気的に接続されてもよい。

収納部１２０は、ハウジング１１０の内部に配置されてもよく、ハウジング１１０の一方の面に取り付けられてもよい。収納部１２０は、ランプＬを収容可能に一方向Ｘに延びてもよい。また、収納部１２０は、ランプＬを収容可能なようにハウジング１１０の一方の面を基準として上側、例えば、ハウジング１１０の内側に凹状に形成されてもよく、その横断面がアーチ状を呈してもよい。すなわち、収納部１２０は、下部にランプＬを収容するために上側に窪んだ凹溝１２１が形成されてもよい。凹溝１２１は、ランプＬを収容してもよく、凹溝１２１の内周面である凹面１２２がランプＬの背面と対向してもよい。ここで、ランプＬの外周面の全領域において基板支持部３００を向く外周面の下部領域をランプＬの正面と呼び、これを除く外周面の残りである上部領域をランプＬの背面と呼ぶ。

凹面１２２は、反射鏡を備えていてもよい。反射鏡は、光を基板支持台３００に向かって屈折させてもよく、基板支持台３００に載置された基板Ｓに光を集束させてもよい。反射鏡は、凹面１２２と一体形に形成されるか、又は別途の部材として配備され、凹面１２２に着脱されてもよい。光の屈折及び集束のための反射鏡の具体的な曲面の形状及び材料は、特に限定されない。

収納部１２０は、上部に上側に突き出た突起が形成されてもよく、突起は、一方向Ｘに延びてもよい。突起は、リッド１１２に支持されてもよい。

一方、本体１１１、リッド１１２及び収納部１２０の間の空間に冷媒路が形成されてもよい。冷媒路は、冷媒配管（図示せず）と連結されてもよい。冷媒配管は、冷媒路に冷媒を供給し、冷媒路から冷媒を回収してもよい。冷媒は、冷媒路に沿って流れ、収納部１２０と接触し、収納部１２０の温度を収納部１２０の耐熱特性未満の温度に冷却させてもよい。冷媒としては、例えば、水が挙げられる。

防汚部は、ランプＬと収納部１２０との間の空間にガスの流れを生成可能なように収納部１２０に配設されてもよい。防汚部は、少なくとも一部がランプＬと収納部１２０との間に位置し、一方向Ｘにガスを移動可能に形成される案内部材１３０と、ランプＬと対向する収納部１２０の凹面１２２にガスを噴射可能なように案内部材１３０に連結される噴射手段、及び案内部材１３０に連結されるガス供給源１６０を備えていてもよい。

案内部材１３０は、その少なくとも一部がランプＬと凹面１２２のとの間に位置してもよく、一方向Ｘにガスを移動可能に形成されてもよい。案内部材１３０は、凹溝１２１に配置され、一方向Ｘに延び、ガスを通過可能なように流路が内部に形成されてもよい。なお、案内部材１３０は、光を透過させ得る材料により形成されてもよい。例えば、案内部材１３０は、クォーツ（ｑｕａｒｔｚ）材により形成されてもよい。

案内部材１３０は、ランプＬの形状に対応し、例えば、チューブ状に形成されたリニア部材を備えていてもよい。案内部材１３０は、クォーツ材のガスチューブとも呼ばれる。

特に、案内部材１３０は、ランプＬの外側を包むように形成され、ランプＬの外周面に沿って一方向Ｘに延び、ランプＬの外周面から離間し、ランプＬの外周面との間にガスを通過させ得る流路を形成してもよい。

このように、案内部材１３０は、中空管構造であってもよく、内部にランプＬを収容してもよい。案内部材１３０の内周面は、ランプＬの外周面から離間してもよい。これにより、収納部１２０内に案内部材１３０の配設のためのさらなる空間を確保する必要がなく、収納部１２０とランプＬの構造的な変更なしに収納部１２０内において与えられた空間を活用して案内部材１３０を円滑に形成することができる。従って、光集積度及び粗さの分布度の低下を防ぐことができる。いうまでもなく、案内部材１３０は、ランプＬと凹面１２２との間の空間に別設されてもよく、この場合、ランプＬは、案内部材１３０の外側に配置されてもよい。

噴射手段は、凹面１２２にガスを噴射可能に案内部材１３０と連結されてもよい。例えば、噴射手段は、案内部材１３０を貫通し、流路と連通され、一方向Ｘに配列する噴射孔ｈを備えていてもよい。いうまでもなく、噴射手段は、別途のノズルや噴射管の形状に倣って形成され、案内部材１３０に取り付けられて流路に連結されてもよい。すなわち、噴射手段は、案内部材１３０内のガスを凹面１２２に直接的に噴射可能である限り、その形状を問わない。

図５を参照すると、噴射孔ｈは、複数の配列を形成するように他方向Ｙに離間してもよく、噴射孔ｈの複数の配列は、ランプＬの一方向の中心軸（図示せず）の両側に等距離で離間してもよい。すなわち、噴射孔ｈは、案内部材１３０の背面に一方向Ｘへの配列を複数形成してもよく、各配列は、案内部材１３０の背面の中心部、例えば、背面の頂上領域から左右に等間隔で離間する。このとき、噴射孔ｈからなる配列は、偶数に形成されてもよい。一方、例えば、配列が奇数である場合、一つの配列は、案内部材１３０の背面の頂上領域に一方向Ｘに一列に形成されてもよい。このとき、案内部材１３０の横断面上において、案内部材１３０の中心点と他方向Ｙへの最外郭配列を形成する噴射孔ｈをそれぞれ結んだ連結線同士の内角θは、１８０°以内であってもよい。すなわち、噴射孔ｈは、案内部材１３０の前面から離間し、背面の上に配列されてもよい。

また、図６を参照すると、噴射孔ｈは、一つの一方向の配列を形成し、凹面１２２の中心部に該凹面１２２と対向するように配列されてもよい。すなわち、噴射孔ｈは、凹面１２２の中心部と対向するように、案内部材１３０の背面の中心部である頂上領域に、一方向Ｘに一列に配列されてもよい。

これらの噴射孔ｈの配列により、凹面１２２において屈折されて、基板支持台３００の方向を向くガスの流れが、他方向Ｙに均一に形成可能となる。すなわち、噴射孔ｈの上述した配列により、凹溝１２１内において、凹面１２２の下方に向かって基板支持台３００に流れるガスの流れが他方向Ｙに均一となる。

また、これらの噴射孔ｈの配列によれば、ガスが直接的に基板支持台３００に向かって流れることなく、ガスが凹面１２２に向かって先に噴射された後、凹面１２２において屈折されて基板支持台３００に向かって導かれる。従って、ガスの噴射圧によってランプＬと基板Ｓとが損なわれることを防ぐことができ、その結果、凹面１２２をガスで包んで異物から保護できる程度の十分な噴射圧により、ガスを円滑に噴射することができる。

噴射孔ｈは、凹面１２２に向かって噴射されるガスの流れを形成し、凹面１２２に噴射されるガスは、凹面１２２にガス保護膜層を形成して、該凹面１２２を清浄に保護することができる。次いで、ガスは、下方に下降しながらランプＬと凹面１２２との間の狭い隙間を封止して、異物が凹面１２２の中心部に向かって流入することを、根源的に遮断することができる。特に、ガスの流れがランプＬの下側に形成されるので、異物の流入を源泉的に遮断することができる。

案内部材１３０と噴射孔ｈとをまとめて、シャワーチューブと呼ぶ。

本発明の実施の形態によれば、凹溝１２１内にガスの流れを形成する構成要素としてシャワーチューブを採択するので、例えば、凹面１２２に噴射孔ｈを別設しなくても済む。従って、凹面１２２、例えば、反射鏡の放物面の形状をそのまま保つことができ、光の輻射、反射及び屈折のロス（ｌｏｓｓ）なく、基板支持台３００に向かって光を均一に屈折させることができる。すなわち、シャワーチューブを用いて、反射鏡の構造的な変形及び損傷を発生することなく、凹溝１２１内にガスの流れを形成することができる。

一方、本発明の実施の形態に係るヒータブロックは、基板の熱処理に用いられるので、一方向Ｘへのガスの分布もまた肝要である。

図８は本発明の実施の形態に係る基板の熱処理工程時のランプと反射鏡との間のガスの流れを説明するためのグラフであり、図９は本発明の変形例に係る防汚部のガス供給流量別にガスの噴射流速を示すグラフであり、図１０は本発明の実施の形態に係る防汚部のガス供給流量別にガスの噴射流速を示すグラフである。

図８から図１０に基づいて、噴射孔ｈの一方向Ｘの位置別の直径について説明する。

流体の流れをシミュレーションできる商用プログラムを用いて、本発明の実施の形態に係るヒータブロックをモデリングし、噴射孔の直径、配列及び数を異ならせて、案内部材１３０にガスを種々の流量で注入し、噴射孔から噴射されるガスの流速をコンピュータによって解析した。

以下に示す数値は、本発明の実施の形態を説明するための単なる例示に過ぎず、本発明の実施の形態を限定するためのものではない。

図８は、案内部材１３０の一方向の長さを１１８．５５ｃｍとしてモデリングし、噴射孔ｈの一方向の数を１７個としてモデリングして、案内部材１３０の一方向の位置別の流速を解析した結果である。図８の解析結果は、噴射孔の一方向の位置別の流速が均一になるように直径の変化が考慮されていない場合の結果である。

次いで、図９（ａ）の解析結果を参照すると、噴射孔ｈを一つの配列として形成し、噴射孔ｈの数を１７個とし、噴射孔同士の間隔を７０ｍｍとしてモデリングし、案内部材１３０に供給されるガスの流量をそれぞれ３ｌ／ｍｉｎ、５ｌ／ｍｉｎ、１０ｌ／ｍｉｎ、２０ｌ／ｍｉｎ、３０ｌ／ｍｉｎ、４０ｌ／ｍｉｎ、５０ｌ／ｍｉｎ、６０ｌ／ｍｉｎ、７０ｌ／ｍｉｎ、８０ｌ／ｍｉｎ、９０ｌ／ｍｉｎ、及び１００ｌ／ｍｉｎに変えていきながら、噴射孔ｈにおいて測定された流速値をそれぞれＡ線〜Ｌ線で示す。このとき、噴射孔の直径は、１．１ｍｍとしている。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の解析条件において、噴射孔の直径を１．０ｍｍに変更し、噴射孔の個数を２０個に変更し、ピッチ、すなわち、噴射孔同士の間隔を６０ｍｍに変更した後に、解析を行った結果である。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、図９（ａ）及び（ｂ）の解析条件において、噴射孔ｈの配列を二列に変更した後、残りの条件を保持した状態でそれぞれ解析した結果である。このとき、二列分の配列のうち、一つの配列を形成する左側の噴射孔と、他の配列を形成する右側の噴射孔とを一方向Ｘへの位置ごとに、各流速を同様に解析した。

図９及び図１０の解析結果から明らかなように、噴射孔ｈにおいて流速が均一に形成される。すなわち、案内部材１３０の長さと噴射孔ｈの直径との関係を上述した解析条件のように適宜調節すると、噴射孔ｈにおいて均一な速度でガスを噴射できるということが分かる。

いうまでもなく、上述した方式の他に、別の方式により噴射孔ｈから噴射されるガスの流速を一方向の位置別に均一に制御することができる。

以下、引き続き、図１から図７に基づいて、本発明の実施の形態に係るヒータブロック１００について説明する。

例えば、噴射孔ｈは、一方向Ｘに等間隔で離間し、流路の上流からのその距離に応じて直径を異ならせて、各噴射孔ｈから噴射されるガスの流速を一方向Ｘに均一に制御することができる。また、噴射孔ｈを互いに同一の直径に形成し、流路の上流からの距離に応じて各噴射孔ｈの相互間の間隔を異ならせて形成することにより、当該噴射孔ｈから噴射されるガスの流速を一方向Ｘに均一に制御することができる。これらに加えて、噴射孔ｈから噴射されるガスの流速を、一方向の位置別に均一に制御する方式は多岐に亘る。

ここで、流路の上流とは、ガスが先に通過する部分であり、その下流とは、ガスが後で通過する部分である。

ガス供給源１６０は、ランプソケット１４０を介して、案内部材１３０に連結されてもよい。ガス供給源１６０は、案内部材１３０の両端部に連結されてもよく、不活性ガス、例えば、アルゴンガス又は窒素ガスを案内部材１３０の一方の端部に供給し、案内部材１３０の他方の端部において不活性ガスを回収してもよい。これにより、ガスは、案内部材１３０の内部を一方向Ｘに流れることができる。各噴射孔ｈを介して凹面１２２に向かって噴射可能である。

以上、一つのランプＬを基準として、ヒータブロック１００の構造について説明したが、ランプＬは複数配備され、他方向Ｙに配列されて板状の熱源を形成してもよい。すなわち、ランプＬの数は多種多様であってもよい。例えば、ランプＬの数は少なくとも一つであってもよく、ヒータブロック１００の一方の面の上にリニア状に配列されてもよい。

ヒータブロック１００に複数のランプＬが配備されれば、収納部１２０は複数配備されてそれぞれのランプＬを収容し、且つ、案内部材１３０は複数配備されてそれぞれの収納部１２０と対向し、内部にそれぞれのランプＬを収容し、それぞれの内周面がそれぞれのランプＬの外周面から離間してもよい。ガス供給源１６０は、案内部材１３０と並列に連結されてもよい。いうまでもなく、複数のガス供給源１６０が配備されて、それぞれの案内部材１３０と直列に連結されてもよい。

また、噴射手段は、それぞれの案内部材１３０に配備されてもよい。すなわち、噴射孔ｈは、ランプＬと対向する凹面１２２にガスを噴射可能なようにそれぞれの案内部材１３０を貫通し、それぞれの案内部材１３０の上に一方向Ｘに配列されてもよい。このとき、噴射孔ｈは、凹面１２２の中心部に対向するか、又は案内部材１３０の上において複数の配列を形成するように、他方向Ｙに離間して案内部材１３０の一方向の中心軸（図示せず）に対称となり、案内部材１３０の背面に位置してもよい。

更に、噴射孔ｈは、一方向Ｘに等間隔で離間して、それぞれ異なる直径に形成されるか、又は同一の直径に形成されて、一方向に相互間の間隔が異なっていてもよい。

以下、本発明の実施の形態に係る熱処理方法について説明する。このとき、上述した内容と重複する説明は省略する。本発明の実施の形態に係る熱処理方法は、基板と対向するように配置されたランプを用いて、基板を熱処理する方法であって、ランプＬを用いて光を生成する過程と、ランプＬの背面に配置された凹面１２２を用いて、基板Ｓに光を集束させる過程と、ランプＬと凹面１２２との間の空間にガスの流れを生成して、凹面１２２の汚れを防ぐ過程とを含む。

ランプＬにおいて光を生成し、凹面１２２を用いて基板Ｓに光を集束させて該基板Ｓを熱処理する間に、凹面１２２が異物により汚れると、該凹面１２２の熱効率が落ちる虞がある。

従って、基板Ｓを熱処理する間に、防汚部を用いて、ランプＬと凹面１２２との間の空間にガスの流れを生成して凹面１２２の汚れを防ぐ。

詳しくは、ランプＬの外側に配置された案内部材１３０を介し、ランプＬの外周面に沿って該ランプＬが延びる方向にガスを移動させる。このとき、ガスは、不活性ガスを含んでいてもよい。なお、ガスは、ランプＬが延びる方向に移動する間に、該ランプＬと接触し且つ熱交換をして昇温してもよい。

次いで、ランプＬが延びる方向に案内部材１３０の上に配列された噴射孔ｈによって凹面１２２にガスを噴射し、噴射されたガスによって凹面１２２を保護する。このとき、一方向及び他方向に、凹面１２２に均一にガスを噴射する。なお、凹面１２２を用いて、ガスの流れを基板Ｓに向かって屈折させて、該基板Ｓに昇温したガスを供給する。

これらの過程は、同時に又は一緒に行われてもよく、また、任意の順序に従って順次に行われてもよい。一方、ガスを用いて凹面１２２の汚れを防ぐ間に、光は案内部材１３０を透過してもよく、基板Ｓと凹面１２２とに円滑に発せられてもよい。次いで、基板Ｓの熱処理が終わると、ガスの供給を中断し、基板Ｓを取り替えた後、次回の基板の熱処理を行う。

本発明の実施の形態によれば、凹面、すなわち、反射鏡の汚れを防ぐことができ、工程の熱効率を保つことができる。なお、ガスを用いて、基板Ｓの温度を更に均一に制御することができる。すなわち、防汚部は、ガスを反射鏡の防汚及び基板Ｓの温度の制御という二つの目的のために種々に活用することができる。

上述した本発明の実施の形態は、その説明のためのものであり、その制限のためのものではない。上述した本発明の実施の形態に開示された構成と方式とは、組み合わせたり交差したりして種々の形態に変形される筈であり、このような変形例もまた、本発明の範囲内であると見なされるということに留意すべきである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及びこれと均等な技術的思想の範囲内において異なる種々の形態に具体化され、本発明が属する技術分野における当業者であれば、本発明の技術的思想の範囲内において種々の実施の形態が採用可能であるということが理解できる筈である。

Claims (21)

1. 一方向に延びるランプと、
   前記ランプを収容可能に形成されるハウジングと、
   前記ハウジングの一方の面に取り付けられ、前記ランプを収容可能なように凹部を備える収納部と、
   前記ランプと前記収納部との間の空間にガスの流れを生成可能なように前記収納部に配設される防汚部と、
   を備えるヒータブロック。
2. 前記防汚部は、
   少なくとも一部が前記ランプと前記収納部との間に位置し、一方向にガスを移動可能に形成される案内部材と、
   前記ランプと対向する前記凹部に前記ガスを噴射可能なように前記案内部材に連結される噴射手段と、
   前記案内部材に連結されるガス供給源と、
   を備える請求項１に記載のヒータブロック。
3. 前記案内部材は、一方向に延び、前記ガスを通過させ得る流路が内部に形成される請求項２に記載のヒータブロック。
4. 前記案内部材は、前記ランプの外側を包むように形成され、前記ランプの外周面に沿って一方向に延び、前記外周面から離間して前記外周面との間に前記ガスを通過させ得る流路を形成する請求項２に記載のヒータブロック。
5. 前記案内部材は、光を透過させ得る材質により形成される請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のヒータブロック。
6. 前記噴射手段は、前記案内部材を貫通し、前記流路と連通され、一方向に配列する噴射孔を備える請求項３又は請求項４に記載のヒータブロック。
7. 前記噴射孔は、前記凹部の中心部に対向する請求項６に記載のヒータブロック。
8. 前記噴射孔は、複数の配列を形成するように一方向に交差する他方向に離間し、
   前記複数の配列は、前記ランプの一方向の中心軸の両側に等距離で離間する請求項６に記載のヒータブロック。
9. 前記案内部材の横断面上において、前記案内部材の中心点と前記噴射孔とをそれぞれ結ぶ連結線同士の内角は、１８０°以内である請求項８に記載のヒータブロック。
10. 前記噴射孔は、一方向に等間隔で離間し、前記流路の上流からの距離に応じて直径が異なる請求項６に記載のヒータブロック。
11. 前記噴射孔は、互いに同一の直径に形成され、前記流路の上流からの距離に応じて相互間の間隔が異なる請求項６に記載のヒータブロック。
12. 前記ランプは、複数配備され、他方向に配列されて板状の熱源を形成し、
    前記収納部は、複数配備されてそれぞれのランプを収容し、
    前記案内部材は、複数配備されてそれぞれの収納部に対向し、
    前記噴射手段は、それぞれの案内部材に配備される請求項２に記載のヒータブロック。
13. 基板を処理し得る空間が内部に形成されるチャンバと、
    前記チャンバの内部に配置される基板支持部と、
    前記基板支持部と対向し、前記チャンバの一方の側に取り付けられるヒータブロックと、
    を備え、
    前記ヒータブロックは、前記基板支持部と対向する一方の面に、
    一方向に延びるランプ、前記ランプを収容する収納部、及び前記収納部の前記ランプと対向する面の汚れを防ぐ防汚部を備える熱処理装置。
14. 前記収納部は、前記ランプを収容可能なように凹部を備え、前記凹部は、前記チャンバの内部に露出され、
    前記防汚部は、前記ランプと、該ランプと対向する前記凹部の凹面との間の空間にガスの流れを生成可能に形成される請求項１３に記載の熱処理装置。
15. 前記防汚部は、
    一方向に延び、内部に前記ランプを収容し、内周面が前記ランプの外周面から離間する中空管構造の案内部材と、
    前記凹面にガスを噴射可能に前記案内部材を貫通し、前記案内部材の上に一方向に配列する噴射孔と、
    前記案内部材に連結されるガス供給源と、
    を備え、
    前記案内部材は、光を透過させ得る材料により形成される請求項１４に記載の熱処理装置。
16. 前記噴射孔は、前記凹面の中心部に対向するか、又は前記案内部材上において複数の配列を形成するように一方向に交差する他方向に離間し、案内部材の一方向の中心軸に対称となり、前記案内部材の背面側に位置する請求項１５に記載の熱処理装置。
17. 前記噴射孔は、一方向に等間隔で離間して互いに異なる直径に形成されるか、又は互いに同一の直径に形成され、一方向に相互間の間隔が異なる請求項１５に記載の熱処理装置。
18. 基板と対向するように配置されたランプを用いて基板を熱処理する方法であって、
    前記ランプを用いて光を生成する過程と、
    前記ランプの背面に配置された凹面を用いて、前記基板に前記光を集束させる過程と、
    前記ランプと前記凹面との間の空間にガスの流れを生成して、前記凹面の汚れを防ぐ過程と、
    を含む熱処理方法。
19. 前記凹面の汚れを防ぐ過程は、
    前記ランプの外側に配置された案内部材を介して、前記ランプの外周面に沿って前記ランプが延びる方向にガスを移動させる過程と、
    前記ランプが延びる方向に前記案内部材の上に配列された噴射孔を用いて、前記凹面に前記ガスを噴射する過程と、
    前記ガスで前記凹面を保護する過程と、
    を含む請求項１８に記載の熱処理方法。
20. 前記凹面の汚れを防ぐ過程は、
    前記凹面を用いて、前記ガスの流れを前記基板側に屈折させ、前記基板に前記ガスを供給する過程を含む請求項１９に記載の熱処理方法。
21. 前記光は、前記案内部材を透過して前記基板及び凹面に発せられ、
    前記噴射孔は、前記凹面に均一に前記ガスを噴射し、
    前記ガスは、不活性ガスを含み、前記ランプが延びる方向に移動する間に前記ランプと接触し且つ熱交換をして昇温する請求項１９に記載の熱処理方法。