JPH09237789A

JPH09237789A - 遮蔽体および熱処理装置および熱処理方法

Info

Publication number: JPH09237789A
Application number: JP8043648A
Authority: JP
Inventors: Shiyuremuzu Maruchin; マルチン・シュレムズ; Toshimitsu Omine; 俊光大嶺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09
Also published as: US5991508A; KR100272145B1; KR970063434A

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の温度上昇率が高く、処理時間が短い、基
板面内における温度の均一性に優れた遮蔽体および熱処
理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】基板１を搭載するための基板保持体２と、
この基板保持体２に搭載された基板１を収納する処理室
を構成する筐体３と、この筐体３の周囲に設置された熱
源４とを具備し、熱源４と基板１の端部との間に設けら
れた基板１の端部に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽手
段６を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板等の基
板の熱処理を行う時に、基板の端部と熱源との間に設置
される遮蔽体および熱処理装置および熱処理方法に関
し、特に、所望の温度に至るまでの基板温度の上昇率が
高く、基板温度の面内均一性に優れた遮蔽体および熱処
理装置および熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＳｉまたはＧａＡｓ等の半導体基
板、またはガラス基板等の熱処理は、例えばＤＲＡＭ、
ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＣＣＤ等のマイクロエレ
クトロニクス素子、またはガラス上のＴＦＴ等のパネル
表示装置を製造する時に必要とされる技術である。この
熱処理に使用される熱処理装置は、単一の基板を処理す
る枚葉式と、複数枚の基板を同時に処理するバッチ式と
の２つの方式がある。

【０００３】いずれの方式においても、装置内部の温度
を所望の熱処理温度にまで上昇させる間の単位時間あた
りの温度上昇率、いわゆるランプ率を向上することと、
処理される基板面内において温度分布を均一にすること
とが重要である。

【０００４】高いランプ率により、熱処理工程における
全処理時間を短縮することができるため、半導体装置等
を製造するために要する時間を短縮することができる。
さらに、半導体装置の高密度化を実現するためには、半
導体装置内部の接合深さを浅くする必要がある。ここ
で、接合深さは、所望の温度における熱処理時間のみで
なく、この所望の温度に上昇するまでの間と熱処理後に
基板が冷却するまでの間とに基板が得る熱量の収支にも
影響される。一般にランプ率が高いほど、すなわち、所
望の温度に上昇する間での時間が短いほど、基板が得る
熱量は少なくなるため、接合深さが浅くなる。すなわ
ち、ランプ率を向上することにより、より浅い接合を形
成することが可能となる。

【０００５】また、基板面内における温度分布の均一化
により、半導体基板内における素子特性の均一化を図る
ことができるため、歩留まりが向上する。さらに、例え
ばスリップまたは反り等の欠陥は、熱処理中における基
板内の温度分布に起因する。このため、温度の面内均一
化により、これらの欠陥の発生を防止し、半導体装置の
歩留まりの向上と素子特性の向上とを図ることができ
る。

【０００６】特に、素子特性を均一化し、欠陥の発生を
防止するためには、所望の温度における熱処理時間内の
みでなく、基板の温度を上昇させる期間および冷却期間
においても、温度分布の面内均一を図ることが重要であ
る。

【０００７】しかし、基板内の温度の均一化とランプ率
の向上とは、一般に、相反する。すなわち、ランプ率の
向上とともに、基板内の温度分布の均一性を得ることが
困難になる。この理由について、図７を用いて説明す
る。図７は、例えばＳｉ等の基板１に熱輻射が入射する
様子を示しており、基板１の表面に入射する熱輻射を
ｓ、基板１の端に垂直に入射する熱輻射をｐで示してい
る。

【０００８】特に、基板の温度が低い間（図７の
（ａ））は、例えばＳｉ等の半導体基板が熱輻射に対し
て透明体のように振る舞い、熱輻射を吸収しにくくな
る。例えば１×１０¹⁵ｃｍ^-3程度の不純物を含有する、
不純物濃度の低い結晶質のＳｉ基板では、温度が６００
℃より低い場合に、熱輻射に対する吸収長さが例えば１
０ｍｍ程度となる。

【０００９】ここで、一般に、Ｓｉ基板の厚さは例えば
１ｍｍ程度またはそれ以下のオーダであり、Ｓｉ基板の
直径は数百ｍｍ程度のオーダである。すなわち、図７の
（ａ）に示すように、基板の厚さに比べて、熱輻射に対
する吸収長さが長いため、Ｓｉ基板の表面に入射する熱
輻射ｓの大部分が、基板に吸収されずに透過してしてし
まう。

【００１０】一方、基板の直径に比べて熱輻射に対する
吸収長さが短いため、基板の端にほぼ垂直に入射する、
すなわち、基板の表面にほぼ平行な方向で入射する熱輻
射ｐは、基板を透過せずに吸収される。

【００１１】このようにして、基板の平均温度が低温領
域にある間は、基板の端部分が、基板の表面部分に比べ
て、高い上昇率で温度が上昇する。このため、基板の端
部分が、基板の表面部分に比べて、高温となり、基板の
面内において大きい温度差が生じる。

【００１２】基板の平均温度が高温になると（図７の
（ｂ））、基板は非透過性となり、基板の熱輻射に対す
る吸収長さは、基板の厚さに比べて非常に小さくなる。
このため、基板に対する加熱器からの熱輻射が一様であ
れば、基板も均一に加熱され、温度上昇率は一様とな
る。

【００１３】しかし、低温領域において基板の端部分と
表面部分とに温度差が形成されている。このような基板
内の温度分布は熱伝導により消滅されるが、基板内の温
度が完全に一様となるまでには、時間を要する。

【００１４】特に、急速熱処理においては、例えば１０
００℃の所望の温度に上昇するまでの時間は、１０秒程
度である。このように、低温領域を経過した後に、所望
の温度に上昇するまでの時間は、低温領域において形成
された温度差を熱伝導により消滅させるために十分では
ない。

【００１５】このため、基板の温度が高い領域において
も、大きい温度差が残存し、スリップ等が発生する可能
性がある。上述のような加熱工程の低温領域において発
生する基板面内の温度差の問題は、基板に対して、基板
表面および基板端の両方向から一様に熱輻射が照射され
る場合に、特に重大となる。例えば、抵抗加熱器を使用
するホットウォール型のＲＴＰ（Rapid Thermal Proces
sing）装置では、基板の表面と端とが、ほぼ同じ強度で
熱輻射により照射されるため、問題である。

【００１６】図８に、従来の抵抗加熱器を使用したホッ
トウォール型のＲＴＰ装置の構造を示す。従来のＲＴＰ
装置は、基板１を搭載するための基板保持体２と、この
基板保持体２に搭載された基板１を収納する処理室を構
成する筐体３と、この筐体３の周囲に設置された抵抗加
熱器４と、基板保持体２に搭載された基板１を上昇また
は下降させるために基板保持体２に設置された駆動手段
５とを具備している。

【００１７】このようなＲＴＰ装置では、基板１を基板
保持体２に搭載し、駆動手段５により基板保持体２を例
えば上昇させて基板１を抵抗加熱器４に近付けることに
より、基板１の温度をすみやかに上昇させる。また、基
板１を抵抗加熱器４に近付けた状態で保持することによ
り、基板１の温度を一定に保つ。さらに、駆動手段５に
より基板保持体２を例えば下降させて基板１を抵抗加熱
器４から遠ざけることにより、基板１の温度をすみやか
に冷却する。

【００１８】このような抵抗加熱器を用いたＲＴＰ装置
は、熱処理中は、抵抗加熱器４が基板１を囲む構造とな
る。このため、例えばランプを用いて基板を加熱する熱
処理装置に比べて、熱エネルギーを有効に利用して基板
の熱処理を行うことができる。また、熱処理中に基板の
温度を安定して一定に保持することができるという特徴
を有する。

【００１９】しかし、前述のように、基板１の表面方向
および端方向の両方からほぼ均一に熱輻射を照射する構
造であるため、基板の温度を上昇させる間に、特に、低
温領域において、基板の透過性に起因して、基板の表面
部分と端部分において、温度差が生じるという問題があ
る。

【００２０】また、所望の温度に達するまで急速に温度
を上昇させるため、この低温領域で生じた温度差を、熱
伝導により十分に緩和することができないという問題が
ある。

【００２１】この問題を解決するために、基板１の温度
を上昇する途中において、例えば６００℃から７００℃
程度の温度で温度の上昇を一時停止し、低温領域におい
て生じた温度分布が熱伝導により消滅するまで十分な時
間、この温度で保持するという方法が考えられる。しか
し、この方法では、所望の温度に上昇するまで時間が延
長されるため、全処理時間が長くなるいう問題がある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の抵
抗加熱器を用いたＲＴＰ装置では、基板の温度上昇率を
向上し、処理時間を短縮し、さらに、基板内において温
度を均一にすることが困難であるという問題があった。

【００２３】本発明の目的は、基板の温度上昇率が高
く、処理時間が短い、基板面内における温度の均一性に
優れた熱処理装置および熱処理方法およびこの熱処理装
置に具備される遮蔽体を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明による遮蔽体は、基板を熱処理
する時に前記基板を加熱するための熱源と前記基板の端
部との間に設置され前記基板の端部に照射される熱輻射
を遮蔽し、前記基板の端部に対向するように設置されて
いる低い放射率と低い吸収率とを有する第１の遮蔽体部
分と、この第１の遮蔽体部分の外側に設置されている高
い放射率と高い吸収率とを有する第２の遮蔽体部分とに
より構成されることを特徴とする。

【００２５】また、上記の遮蔽体において、前記第１の
遮蔽体部分は石英またはバブルドクォーツにより構成さ
れ、前記第２の遮蔽体部分はＳｉＣにより構成されるこ
とも可能である。

【００２６】また、本発明による遮蔽体は、基板を熱処
理する時に前記基板を加熱するための熱源と前記基板の
端部との間に設置され前記基板の端部に照射される熱輻
射を遮蔽し、前記基板の端部に対向するように設置され
ている前記熱輻射に対して透明な第１の遮蔽体部分と、
この第１の遮蔽体部分の外側に設置されている前記熱輻
射に対して不透明な第２の遮蔽体部分とにより構成され
ることを特徴とする。

【００２７】さらに、前述の遮蔽体において、前記基板
の端部の側方外側に設けられた環状体より構成されるこ
とも可能である。また、本発明による熱処理装置は、基
板を搭載するための基板保持体と、この基板保持体に搭
載された基板を収納する処理室を構成する筐体と、この
筐体の周囲に設置された熱源と、この熱源と前記基板の
端部との間に設置され前記基板の端部に照射される熱輻
射を遮蔽する遮蔽体とを具備することを特徴とする。

【００２８】また、本発明による熱処理装置は、基板を
搭載するための基板保持体と、この基板保持体に搭載さ
れた基板を収納する処理室を構成する筐体と、この筐体
の周囲に設置された熱源と、この熱源と前記基板の端部
との間に設置され前記基板の端部に照射される熱輻射を
遮蔽する遮蔽体とを具備し、この遮蔽体は前述の遮蔽体
により構成されることを特徴とする。

【００２９】また、前述の熱処理そうちにおいて、前記
遮蔽体を保持する遮蔽体保持手段と、この遮蔽体保持手
段に保持された前記遮蔽体を移動させるために前記遮蔽
体保持手段に設置された駆動手段とをさらに具備し、前
記遮蔽体は前記基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽す
る位置と前記基板に照射される熱輻射を遮蔽しない位置
との間を前記駆動手段により移動されることも可能であ
る。

【００３０】さらに、本発明による熱処理装置は、基板
を搭載するための基板保持体と、この基板保持体に搭載
された基板を収納する処理室を構成する筐体と、この筐
体の周囲に設置された熱源とを具備する熱処理装置にお
いて、前記基板保持体に搭載された前記基板を移動させ
るために前記基板保持体に設置された第１の駆動手段
と、前記熱源と前記基板の端部との間に設けられた前記
基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽体と、こ
の遮蔽体を保持する遮蔽体保持手段と、この遮蔽体保持
手段に保持された前記遮蔽体を移動させるために前記遮
蔽体保持手段に設置された第２の駆動手段とを具備し、
前記第２の駆動手段は前記第１の駆動手段と独立に駆動
するように構成され、前記遮蔽体は前記基板の端部に照
射される熱輻射を遮蔽する位置と前記基板に照射される
熱輻射を遮蔽しない位置との間を前記第２の駆動手段に
より移動されることを特徴とする。

【００３１】また、上記の熱処理装置において、前記遮
蔽体は、石英またはＳｉＣにより構成されることも可能
である。さらに、上記の熱処理装置において、前記遮蔽
体は、前記基板の端部の側方外側に設けられた環状体よ
り構成されることも可能である。

【００３２】また、前述の熱処理装置において、前記遮
蔽体は、前記筐体の外部に設置されていることも可能で
ある。また、本発明による熱処理方法は、基板を搭載す
るための基板保持体と、この基板保持体に搭載された基
板を収納する処理室を構成する筐体と、この筐体の周囲
に設置された熱源と、前記基板保持体に搭載された前記
基板を移動させるために前記基板保持体に設置された第
１の駆動手段と、前記熱源と前記基板の端部との間に設
けられた前記基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽する
遮蔽体と、この遮蔽体を保持する遮蔽体保持手段と、こ
の遮蔽体保持手段に保持された前記遮蔽体を移動させる
ために前記遮蔽体保持手段に設置された第２の駆動手段
とを具備する熱処理装置を用いた熱処理方法において、
第１の駆動手段を用いて前記基板を熱源に接近させると
同時に前記第２の駆動手段を用いて前記遮蔽体を熱源に
接近させて前記基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽す
る工程と、前記第２の駆動手段を用いて前記遮蔽体のみ
を前記熱源から遠ざける工程と、前記遮蔽体を前記基板
に照射される熱輻射を遮蔽しないような位置に保持した
状態で熱処理を行うことを特徴とする。

【００３３】このように、本発明による熱処理装置は、
熱源と基板の端部との間に設けられた基板の端部に照射
される熱輻射を遮蔽する遮蔽手段を具備するため、この
遮蔽手段により基板の端部に熱輻射が照射されることを
防止することができる。

【００３４】前述のように、特に低温領域においては、
熱輻射の吸収長さが、基板の厚さより長く、基板の直径
より小さい。このため、基板の端部から照射され基板の
直径方向に侵入する熱輻射は、基板に吸収されて基板を
加熱するが、基板の表面から照射された熱輻射は基板を
透過するため、基板表面部分は加熱されない。これに起
因して、基板に対して表面および側面より一様に熱輻射
が照射される従来の熱処理装置では、特に低温領域にお
いて、基板の端部分のみが加熱されるため、基板の端部
分と中心部分との温度差が大きく、スリップ等が発生す
る可能性があった。

【００３５】これに対して、本発明による熱処理装置
は、遮蔽手段により基板の端部に熱輻射が照射されるこ
とを防止することができるため、基板端部が加熱される
ことを防止し、基板端部と基板中心部との温度差を縮小
し、基板の温度の面内均一性を向上することができる。

【００３６】また、低温領域において生じる基板端部と
基板中心部との間の温度差が小さいため、高温領域まで
基板の温度を上げる前に、この温度差が熱伝導により消
滅されるまで、ある温度に待機させる必要がない。この
ため、所望の基板温度まで温度を速やかに上昇させるこ
とができ、全処理時間を短縮することが可能となる。

【００３７】特に、遮蔽手段が、基板の端部に対向する
ように設置されている低い放射率と低い吸収率とを有す
る第１の遮蔽体部分と、この第１の遮蔽体部分の外側に
設置されている高い放射率と高い吸収率とを有する第２
の遮蔽体部分とにより構成されている本発明による熱処
理装置では、第２の遮蔽体部分は熱輻射の吸収率が高い
ため、この第２の遮蔽体部分により熱輻射が吸収される
ことにより、基板の端部が加熱されることを防止するこ
とができる。さらに、第１の遮蔽体部分は吸収率が低い
ため、この第１の遮蔽体部分により熱輻射が反射される
ことにより、基板から放射された熱輻射を反射して再び
基板に照射することができる。このため、熱輻射を有効
に利用して、効率的に基板を加熱することができる。こ
れにより、熱処理の処理時間を低減することができる。

【００３８】また、遮蔽手段が、基板の端部に対向する
ように設置されている熱輻射に対して透明な第１の遮蔽
体部分と、この第１の遮蔽体部分の外側に設置されてい
る熱輻射に対して不透明な第２の遮蔽体部分とにより構
成される本発明の熱処理装置では、第２の遮蔽体部分が
不透明であるため、この第２の遮蔽体部分により熱輻射
が吸収されることにより、基板の端部が加熱されること
を防止することができる。さらに、第１の遮蔽体部分は
透明であるため、熱輻射はこの第１の遮蔽体部分を透過
する。ここで、この第１の遮蔽体部分の熱容量を調整す
ることにより、第１の遮蔽体部分と基板の中心部分との
温度が同様の上昇率で上昇するようにすることができ
る。このように、基板の端部分と対向する第１の遮蔽体
部分の温度が基板の中心部分の温度と同様に上昇するよ
うにすることにより、基板の端部と基板の中心部分との
温度差を低減することができる。

【００３９】さらに、遮蔽体保持手段と駆動手段とを具
備し、遮蔽手段が基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽
する位置と基板に照射される熱輻射を遮蔽しない位置と
の間を駆動手段により移動される本発明による熱処理装
置では、低温領域において、基板の端部に照射される熱
輻射を遮蔽する位置に遮蔽手段を移動させることによ
り、基板の端部のみが加熱されることを防止し、基板の
端部と中央部とに温度差が生じることを防止することが
できる。また、高温領域では、基板が不透明となり、表
面方向から照射される熱輻射と端部方向から照射される
熱輻射とは共に基板を加熱するため、この熱輻射が遮蔽
されない位置に遮蔽手段を移動させることにより、基板
を均等に加熱することができる。このように、本発明の
熱処理装置では、基板が透明となる温度領域では、遮蔽
手段により熱輻射から基板の端部を遮蔽手段により遮蔽
することにより、基板温度の均一化を図ることが可能と
なる。また、基板が不透明となる温度領域では、遮蔽手
段を移動させて、基板に到達する熱輻射が遮蔽されない
ようにすることにより、基板を均一に加熱することがで
きる。

【００４０】さらに、この場合には、所望の温度におけ
る熱処理の間、遮蔽手段を除去することができるため、
熱エネルギーを有効に用いて熱処理を行うことができ
る。さらに、この筐体の内部に適当な気体を充填し、例
えば酸化膜等の薄膜を形成する等の処理を行う場合に
は、遮蔽手段を除去することにより、遮蔽手段に起因し
て基板表面に気体が不均一に供給されることを防止する
ことができる。

【００４１】また、上記の熱処理装置において、遮蔽手
段が基板の端部の側方外側に設けられた環状の遮蔽体よ
り構成される本発明による熱処理装置では、基板の端部
に基板表面と平行な方向に照射される熱輻射を効果的に
遮蔽することができる。

【００４２】また、遮蔽手段が筐体の外部に設置されて
いる本発明による熱処理装置では、従来の熱処理装置を
わずかに改良することにより簡単に実現することがで
き、大きな効果を得ることができる。

【００４３】また、遮蔽手段が筐体の外部に設置されて
いるため、遮蔽手段が筐体の内部に設置される場合に比
べて、遮蔽手段を構成する材料の自由度を増大すること
ができる。これにより、さらに簡単に実現することが可
能となる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態による熱処理装置の構造を示す図である。本
実施の形態による熱処理装置は、従来と同様に、基板１
を搭載するための基板保持体２と、この基板保持体２に
搭載された基板１を収納する処理室を構成する筐体３
と、この筐体３の周囲に設置された抵抗加熱器４と、基
板保持体２に搭載された基板１を上昇または下降させる
ために基板保持体２に設置された駆動手段５とを具備し
ている。

【００４５】この熱処理装置では、従来と同様に、基板
１を基板保持体２に搭載し、駆動手段５により基板保持
体２を例えば上昇させて基板１を抵抗加熱器４に近付け
ることにより、基板１の温度をすみやかに上昇させる。
また、基板１を抵抗加熱器４に近付けた状態で保持する
ことにより、基板１の温度を一定に保つ。さらに、駆動
手段５により基板保持体２を例えば下降させて基板１を
抵抗加熱器４から遠ざけることにより、基板１の温度を
すみやかに冷却する。

【００４６】さらに、本実施の形態による熱処理装置で
は、従来の熱処理装置と異なり、基板１を環状に囲うよ
うに、遮蔽体６が設置されている。本実施の形態では、
この遮蔽体６が基板保持体２に設置されている。また、
遮蔽体６の材料は、熱輻射を吸収するものが望ましく、
例えば石英またはＳｉＣ等を用いることができる。ま
た、環状の遮蔽体６の内半径は、基板１の半径に比べ
て、例えば１〜２ｍｍ程度大きくする。さらに、遮蔽体
６の外半径は、内半径に比べて、例えば１０〜２０ｍｍ
程度大きくする。また、遮蔽体６の高さは、例えば５〜
１０ｍｍ程度とする。

【００４７】このように、本実施の形態では、基板１と
加熱器４との間に、環状に遮蔽体６を設置することが特
徴である。図２に示すように、この遮蔽体６が、加熱器
からの熱輻射を吸収するため、基板１の端部分に対して
垂直に直接入射する輻射を除去することができる。この
ようにして、特に低温領域において、基板１の端部分の
みが加熱されることを防止し、基板１の端部分と表面部
分との温度差が拡大することを抑制することができる。

【００４８】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実
施の形態による熱処理装置の構造を示す図である。本実
施の形態の熱処理装置は、前述の第１の実施の形態と同
様に、基板１を搭載するための基板保持体２と、この基
板保持体２に搭載された基板１を収納する処理室を構成
する筐体３と、この筐体３の周囲に設置された抵抗加熱
器４と、基板保持体２に搭載された基板１を上昇または
下降させるために基板保持体２に設置された駆動手段５
と、基板１を環状に囲う遮蔽体６とを具備している。

【００４９】このため、本実施の形態による熱処理装置
では、前述の第１の実施の形態と同様に、基板１を環状
に囲う遮蔽体６が熱輻射を吸収し、特に低温領域におい
て、基板１の端部分のみが加熱されることを防止するこ
とができる。

【００５０】さらに、遮蔽体６が基板保持体２に設置さ
れていた前述の第１の実施の形態と異なり、本実施の形
態では、遮蔽体６が遮蔽体保持体７に設置されている。
また、この遮蔽体保持体７には、駆動装置５とは別の駆
動装置８が設けられている。

【００５１】このため、本実施の形態では、遮蔽体保持
体７に設置された遮蔽体６が、遮蔽体保持体７に設けら
れた駆動装置８により、基板１とは別個に上下に移動す
ることができる。

【００５２】前述のように、基板１は、低温領域におい
てのみ透過性を有し、高温領域においては、非透過性を
有する。すなわち、基板１の端部分と表面部分の加熱の
差は、低温領域でのみ生じ、高温領域では、両者ともに
同様に加熱される。

【００５３】ここで、本実施の形態のように、基板１と
遮蔽体６とを別個に移動することができるように熱処理
装置を構成することにより、低温領域では、基板１の周
囲を遮蔽体６で囲い、高温領域では、遮蔽体６を基板１
の周囲より取り除くことが可能となる。

【００５４】例えば、駆動装置５により基板１を加熱器
４に近付けると同時に、駆動装置８により遮蔽体６も加
熱器４に近付ける。次に、基板１と遮蔽体６とが所望の
位置に達し、基板１が所望の温度となった後に、駆動装
置８により遮蔽体６のみを加熱体４から遠ざける。この
ように、基板１のみが加熱体４により覆われた状態で、
所望の温度における熱処理を行う。

【００５５】このようにして、高温領域において、基板
１の表面方向および端部分方向の両方向から一様に熱輻
射を照射することにより、基板１の温度の面内均一性を
さらに向上することができる。

【００５６】また、所望の温度における熱処理中に、遮
蔽体６により熱輻射が吸収されないため、熱エネルギー
を効率良く用いて、基板１の処理を行うことができる。
さらに、例えば酸化雰囲気を筐体３の内部に充填して熱
処理を行い、基板１上に酸化膜を形成する等、薄膜の形
成に熱処理装置を用いる場合には、遮蔽体６が存在する
ために、例えば酸化性雰囲気の供給が基板１の表面内に
おいて一様でなくなり、形成される酸化膜厚が面内にお
いて不均一となる可能性がある。しかし、本実施の形態
による熱処理装置では、所望の温度における熱処理時に
は遮蔽体６を取り除くことができるため、このような悪
影響を除去することができる。

【００５７】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第３の実
施の形態による熱処理装置の構造を示す図である。本実
施の形態による熱処理装置は、前述の第２の実施の形態
とほぼ同様の構造を有するが、遮蔽体６が、筐体３の内
部ではなく、筐体３の外部に設置されている点が、前述
の第２の実施の形態と異なる。

【００５８】このようにすることにより、前述の第２の
実施の形態における効果に加えて、さらに、熱処理装置
を簡単に構成することができるという効果を有する。本
実施の形態による熱処理装置は、従来の熱処理装置の筐
体３の外部に、遮蔽体６と遮蔽体保持体７と駆動装置８
とを設置することにより構成することができる。このた
め、遮蔽体６を筐体３の内部に設置する場合に比べて、
筐体３を変更する必要がないこと、特に筐体３の気密性
に対する配慮を必要としないこと等により、熱処理装置
を簡単に実現することができる。

【００５９】また、この遮蔽体６を筐体３の外部に設置
するため、遮蔽体６として使用できる材料の自由度を増
大させることができる。次に、遮蔽体６を構成すること
ができる様々な構造について、図５を用いて説明する。
図５は、遮蔽体６の構造の実施例を示す断面図であり、
基板保持体２または筐体３等は省略してある。

【００６０】前述の第１乃至第４の実施の形態に示した
ように、遮蔽体６は単一の材料を用いて構成することが
可能であるが、図５に示すように、複数の材料を組み合
わせて構成することも可能である。すなわち、以降の実
施例に示すさまざまな構造の遮蔽体６を、前述の実施の
形態に適用することも可能である。

【００６１】図５の（ａ）および図５の（ｂ）に示す遮
蔽体６は、遮蔽体部分６ａと６ｂとから構成される。遮
蔽体部分６ａは、放射率が比較的低く、熱伝導度が低
く、熱容量が大きい材料、例えば石英またはバブルドク
ォーツから構成され、基板１に対向するように配置され
る。また、遮蔽体部分６ｂは、放射率の比較的高い材
料、例えばＳｉＣから構成され、遮蔽体部分６ａと加熱
器４（図示せず）との間に配置される。

【００６２】図５の（ａ）に示す第１の実施例では、遮
蔽体部分６ｂが、遮蔽体６の側面部分にのみ形成されて
いる。遮蔽体部分６ｂの幅は、例えば０．３〜２ｍｍ程
度とする。また、その高さは、遮蔽体部分６ａの高さに
比べて例えば１〜２ｍｍ程度小さい。

【００６３】また、図５の（ｂ）に示す第２の実施例で
は、遮蔽体部分６ｂが、遮蔽体６の側面部分のみでなく
上面部分にも形成されている。この遮蔽体部分６ｂの厚
さは、例えば０．３〜２ｍｍ程度とする。また、遮蔽体
６の上面部分に形成されている遮蔽体部分６ｂは、遮蔽
体６と同様の幅を有している。

【００６４】このように、上述の第１および第２の実施
例では、基板１と加熱器４との間に放射率の高い遮蔽体
部分６ｂが構成され、この遮蔽体部分６ｂと基板１との
間に基板１に対向するように、放射率が低く、熱伝導度
が低く、熱容量が大きい遮蔽体部分６ａが構成されてい
ることが特徴である。

【００６５】一般に、放射率の高い材料は、熱吸収率が
高い。このため、基板１と加熱器４との間に、放射率の
高い、すなわち熱吸収率の高い遮蔽体部分６ｂを構成す
ることにより、この遮蔽体部分６ｂが、加熱器４からの
熱輻射を吸収して、基板１より先に温度が上昇する。こ
れにより、加熱器４からの熱輻射が完全に遮断されて逆
に基板１の端部の温度が低下することを防止することが
できる。

【００６６】さらに、この遮蔽体部分６ｂの内側に、基
板１に対向するように、遮蔽体部分６ａを構成する。こ
の遮蔽体部分６ａは、放射率が低い、すなわち吸収率が
低く、反射率が高いため、基板１から放射された熱放射
を反射して、再び基板１を加熱することができる。これ
により、基板１の端部は断熱され、基板１の面内の温度
の均一性が向上する。

【００６７】また、遮蔽体部分６ｂは熱輻射を吸収して
基板１よりも先に温度が上昇するが、遮蔽体部分６ａの
熱伝導度を低くすることにより、高温となった遮蔽体部
分６ｂからの熱伝導により基板１の端部分が加熱される
ことを防止することができる。これも基板１の端部を断
熱するための方法である。

【００６８】さらに、場合によっては、遮蔽体部分６ａ
の熱容量を大きくすることにより、高温となった遮蔽体
部分６ｂにより加熱されて、遮蔽体部分６ａの温度が上
昇することを抑制することができる。このため、高温の
遮蔽体部分６ａにより基板１の端部分が加熱されること
を防止することができる。

【００６９】また、図５の（ｂ）に示す第２の実施例
は、図１に示すように、加熱器４が基板１の側方および
上方を覆うように構成されている場合について示したも
のである。すなわち、加熱器４が基板１の上方にも構成
されている図１に示すような熱処理装置では、基板１の
端部分は側方からの熱輻射のみでなく上方からの熱輻射
も受けて加熱される。このため、第２の実施例のよう
に、遮蔽体６の上面を放射率の高い遮蔽体部分６ｂとし
て構成することにより、上方からの熱輻射が基板の端部
分に到達することを防止することができる。このように
して、第１の実施例に比べて、さらに基板１の温度分布
の面内均一性を向上することができる。

【００７０】このように、単一の材料により遮蔽体６を
構成する場合に比べて、放射率の高い遮蔽体部分６ｂの
内側に、放射率が低く、熱伝導度が低く、熱容量が大き
い遮蔽体部分６ａを構成する上記の実施例では、熱エネ
ルギーを有効に利用し、遮蔽体６の影響により、基板１
の端部分が加熱されることを防止し、基板１の端部が断
熱されて、基板１の温度の面内均一性を向上することが
できる。

【００７１】次に、第３の実施例として、遮蔽体６の他
の構造について、図５の（ｃ）を用いて説明する。前述
の第１および第２の実施例と同様に、本実施例の遮蔽体
６も２つの遮蔽体部分６ｃ、６ｄから構成されるが、各
遮蔽体部分の有する特性が、前述の第１および第２の実
施例と異なる。

【００７２】本実施例では、遮蔽体部分６ｄは、熱輻射
に対して不透明な物質により構成される。すなわち、熱
輻射を透過しない。これにより、基板１の端部分に到達
する熱量を調節する。

【００７３】また、遮蔽体部分６ｃは、熱輻射に対して
は透明な物質、例えば石英により構成するが、この遮蔽
体部分６ｃの温度が、基板１の中心部分とほぼ同様に上
昇するように、熱容量を調節する。例えば、遮蔽体部分
６ｃの厚さまたは形状等を適宜設計することが可能であ
る。このようにすることにより、遮蔽体部分６ｃに対向
する基板１の端部分の温度上昇率を、基板１の中心部分
の温度上昇率と同様にすることが可能となる。このた
め、基板１の温度を上昇する間に、基板１の面内におい
て温度差が生じることを抑制し、スリップ等の発生を防
止することができる。

【００７４】図６は、本発明による熱処理装置の効果を
概念的に示したもので、本発明の熱処理装置および従来
の熱処理装置を用いた場合の、基板面内における温度の
均一性を比較している。横軸に、基板端部分の温度、縦
軸に基板端部分の温度と基板中心部分の温度との差を示
している。また、図中の斜線を施した領域は、基板端部
分と基板中心部分との温度差に起因して、スリップが発
生しやすい温度範囲を示している。基板端部分と基板中
心部分との温度差が大きい程、基板端部分の温度が高い
程、スリップが発生しやすい。

【００７５】この図に示すように、従来は、基板温度が
例えば６００℃以下の低温領域では、基板端部分と基板
中心部分との温度差が大きく、スリップが発生する可能
性があった。これに対して、本発明による熱処理装置で
は、低温領域における基板端部分と基板中心部分との温
度差を低減することができるため、スリップの発生を防
止することができる。

【００７６】なお、前述の実施の形態では、抵抗加熱器
４が、基板１の上方および側方に設置されているホット
ウォール型の熱処理装置を例として説明したが、このよ
うな場合に限らず、基板１に対して上方および側方より
ほぼ一様に熱輻射が照射されるあらゆる熱処理装置に適
用することができる。例えば、抵抗加熱器４が基板１の
上方のみに設置され、側方にはこの抵抗加熱器４により
加熱されるホットウォール９が設けられている場合、ま
たは、抵抗加熱器４が基板１の側方のみに設置され、上
方にはこの抵抗加熱器４により加熱されるホットウォー
ル９が設けられている場合等にも、本発明による遮蔽体
６を、基板１の側面を囲うように環状に設置することに
より、本発明と同様の効果を得ることができる。

【００７７】また、前述の実施の形態では、１枚の基板
１を処理する熱装置装置を示したが、複数枚の基板１を
同時に処理する装置にも、本発明を適用することが可能
である。この場合、本発明の遮蔽体６を各基板１につい
てそれぞれ設置することも、複数枚の基板１に対して単
一の遮蔽体６を設けることも可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、本発明による遮蔽体およ
び熱処理装置および熱処理方法によれば、基板の温度上
昇率と、基板面内における温度の均一性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による熱処理装置の
構造を示す図。

【図２】本発明による熱処理の原理を説明する図。

【図３】本発明の第２の実施の形態による熱処理装置の
構造を示す図。

【図４】本発明の第３の実施の形態による熱処理装置の
構造を示す図。

【図５】本発明による熱処理装置の遮蔽体の構造に関わ
る実施例を示す図。

【図６】本発明の効果を示す図。

【図７】従来の熱処理の原理を説明する図。

【図８】従来の熱処理装置の構造を示す図。

【符号の説明】

１…基板、２…基板保持体、３…筐体、４…抵抗加熱器、５、８…駆動装置、６…遮蔽体、７…遮蔽体保持体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を熱処理する時に前記基板を加熱す
るための熱源と前記基板の端部との間に設置され前記基
板の端部に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽体におい
て、前記基板の端部に対向するように設置されている低
い放射率と低い吸収率とを有する第１の遮蔽体部分と、
この第１の遮蔽体部分の外側に設置されている高い放射
率と高い吸収率とを有する第２の遮蔽体部分とにより構
成されることを特徴とする遮蔽体。
【請求項２】前記第１の遮蔽体部分は石英またはバブ
ルドクォーツにより構成され、前記第２の遮蔽体部分は
ＳｉＣにより構成される請求項１記載の遮蔽体。
【請求項３】基板を熱処理する時に前記基板を加熱す
るための熱源と前記基板の端部との間に設置され前記基
板の端部に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽体におい
て、前記基板の端部に対向するように設置されている前
記熱輻射に対して透明な第１の遮蔽体部分と、この第１
の遮蔽体部分の外側に設置されている前記熱輻射に対し
て不透明な第２の遮蔽体部分とにより構成されることを
特徴とする遮蔽体。
【請求項４】前記基板の端部の側方外側に設けられた
環状体より構成される請求項１乃至３のいずれか一項に
記載の遮蔽体。
【請求項５】基板を搭載するための基板保持体と、こ
の基板保持体に搭載された基板を収納する処理室を構成
する筐体と、この筐体の周囲に設置された熱源と、この
熱源と前記基板の端部との間に設置され前記基板の端部
に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽体とを具備すること
を特徴とする熱処理装置。
【請求項６】基板を搭載するための基板保持体と、こ
の基板保持体に搭載された基板を収納する処理室を構成
する筐体と、この筐体の周囲に設置された熱源と、この
熱源と前記基板の端部との間に設置され前記基板の端部
に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽体とを具備し、この
遮蔽体は請求項１乃至４のいずれか一項に記載された構
成であることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】前記遮蔽体を保持する遮蔽体保持手段
と、この遮蔽体保持手段に保持された前記遮蔽体を移動
させるために前記遮蔽体保持手段に設置された駆動手段
とをさらに具備し、前記遮蔽体は前記基板の端部に照射
される熱輻射を遮蔽する位置と前記基板に照射される熱
輻射を遮蔽しない位置との間を前記駆動手段により移動
される請求項５または６記載の熱処理装置。
【請求項８】基板を搭載するための基板保持体と、こ
の基板保持体に搭載された基板を収納する処理室を構成
する筐体と、この筐体の周囲に設置された熱源とを具備
する熱処理装置において、前記基板保持体に搭載された
前記基板を移動させるために前記基板保持体に設置され
た第１の駆動手段と、前記熱源と前記基板の端部との間
に設けられた前記基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽
する遮蔽体と、この遮蔽体を保持する遮蔽体保持手段
と、この遮蔽体保持手段に保持された前記遮蔽体を移動
させるために前記遮蔽体保持手段に設置された第２の駆
動手段とを具備し、前記第２の駆動手段は前記第１の駆
動手段と独立に駆動するように構成され、前記遮蔽体は
前記基板の端部に照射される熱輻射を遮蔽する位置と前
記基板に照射される熱輻射を遮蔽しない位置との間を前
記第２の駆動手段により移動されることを特徴とする熱
処理装置。
【請求項９】前記遮蔽体は、石英またはＳｉＣにより
構成される請求項８記載の熱処理装置。
【請求項１０】前記遮蔽体は、前記基板の端部の側方
外側に設けられた環状体より構成される請求項８または
９記載の熱処理装置。
【請求項１１】前記遮蔽体は、前記筐体の外部に設置
されている請求項５乃至１０記載の熱処理装置。
【請求項１２】基板を搭載するための基板保持体と、
この基板保持体に搭載された基板を収納する処理室を構
成する筐体と、この筐体の周囲に設置された熱源と、前
記基板保持体に搭載された前記基板を移動させるために
前記基板保持体に設置された第１の駆動手段と、前記熱
源と前記基板の端部との間に設けられた前記基板の端部
に照射される熱輻射を遮蔽する遮蔽体と、この遮蔽体を
保持する遮蔽体保持手段と、この遮蔽体保持手段に保持
された前記遮蔽体を移動させるために前記遮蔽体保持手
段に設置された第２の駆動手段とを具備する熱処理装置
を用いた熱処理方法において、第１の駆動手段を用いて
前記基板を熱源に接近させると同時に前記第２の駆動手
段を用いて前記遮蔽体を熱源に接近させて前記基板の端
部に照射される熱輻射を遮蔽する工程と、前記第２の駆
動手段を用いて前記遮蔽体のみを前記熱源から遠ざける
工程と、前記遮蔽体を前記基板に照射される熱輻射を遮
蔽しないような位置に保持した状態で熱処理を行うこと
を特徴とする熱処理方法。