(57)【要約】【課題】保守や点検作業の際におけるランプハウスの移動操作が容易で、ランプハウスの支持・移動機構も比較的簡易なものとすることが可能である装置を提供する。【解決手段】熱処理炉１０の上方空間においてランプハウス３２を下方のランプ作動位置とその上方位置との間で上下方向へ往復移動させる昇降機構と、ランプハウスを上方へ移動させた状態で熱処理炉の上方位置と熱処理炉の上方空間から退避して熱処理炉の上面側を開放する保守点検位置との間で水平方向へ往復移動させる水平移動機構とを備えた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上部の炉壁が光透過性材料で形成され、一側面に閉塞可能な基板搬出入口が形設され、内部に基板が搬入されて保持される熱処理炉と、
この熱処理炉内に保持された基板の少なくとも上面に対向して配設され、前記光透過性材料で形成された炉壁を通して基板に光を照射して加熱するランプハウスと、
を備えた基板の熱処理装置であって、
前記熱処理炉の上方空間において前記ランプハウスを、下方のランプ作動位置とその上方位置との間で上下方向へ往復移動させる昇降機構と、
前記ランプハウスを、前記昇降機構によって上方へ移動させられた状態で前記熱処理炉の上方位置と熱処理炉の上方空間から退避して熱処理炉の上面側を開放する保守点検位置との間で水平方向へ往復移動させる水平移動機構と、
を備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】
前記水平移動機構が、前記熱処理炉への基板の搬出入方向に沿って前記ランプハウスを移動させるものである請求項１記載の基板の熱処理装置。
【請求項３】
前記水平移動機構によって前記保守点検位置へ移動させられた前記ランプハウスの直下に、上面が鏡面加工された点検用平板が配置された請求項１または請求項２記載の基板の熱処理装置。
【請求項４】
前記熱処理炉の炉壁とその炉壁に対向する前記ランプハウスとの間に配設され、ランプハウスから熱処理炉内の基板への熱輻射を遮断するシャッター板、および、このシャッター板を、前記熱処理炉の炉壁と前記ランプハウスとの間に介在するシャッター作動位置とそのシャッター作動位置から退避した退避位置との間で水平方向へ往復移動させるシャッター移動機構が設けられ、
前記ランプハウスの保守点検位置が前記シャッター板の退避位置の直上に設定されるとともに、シャッター板の上面が鏡面加工されて、シャッター板が前記点検用平板に兼用された請求項３記載の基板の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱処理炉内へ半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を１枚ずつ搬入し光照射により基板を加熱して熱処理する基板の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やＣＶＤ装置などのように、熱処理炉内へ基板、例えば半導体ウエハを１枚ずつ搬入し基板に光を照射するなどしてウエハを加熱し熱処理する枚葉式の熱処理装置が、各種の工程で広く使用されている。図７に、ランプアニール装置の概略構成の１例を模式的に側断面で示す。
【０００３】
図７に示したランプアニール装置は、基板、例えば半導体ウエハＷの搬入および搬出を行うための開口１２を有する熱処理炉１０を備えている。熱処理炉１０の上部炉壁は、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって形成され、光入射窓１４となっている。熱処理炉１０の開口１２側には、前室１６が連接して設けられている。前室１６の外側開口面は、ゲートバルブ１８によって開閉自在に閉塞され、閉塞時には、熱処理炉１０の内部を気密に保持することができる構造となっている。また、図示していないが、前室１６の外側開口面と対向する側に、熱処理前のウエハＷを熱処理炉１０内へ搬入し熱処理後のウエハＷを熱処理炉１０内から搬出するハンドリングアームを備えたウエハ搬出入装置が配設されている。
【０００４】
熱処理炉１０の内部には、例えば石英ガラスで円筒状に形成されたリング保持筒２０が配設されており、リング保持筒２０の上端部に、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスによって薄板状に形成され、かつ、内径がウエハＷの直径より小さく外径がウエハＷの直径より大きいリング状に形成されたウエハ支持リング２２が水平姿勢で固着され、このウエハ支持リング２２によってウエハＷが水平姿勢に支持される。また、熱処理炉１０内へのウエハＷの搬入および熱処理炉１０内からのウエハＷの搬出の際に、ウエハ搬出入装置のウエハハンドリングアームとウエハ支持リング２２との間でのウエハＷの受け渡し操作のために、ウエハ移載機構２４が設けられている。さらに、熱処理炉１０の内部には、ウエハ支持リング２２上に支持されたウエハＷの上面に対向して、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって形成され多数のガス吹出し孔が穿設されたシャワープレート２６が配設されている。このシャワープレート２６と光入射窓１４との間は、処理ガスが導入されるガス導入室２８となっており、このガス導入室２８に連通するガス導入口３０は、図示しないガス供給路を通して処理ガス供給源に接続されている。
【０００５】
熱処理炉１０の上方には、光入射窓１４と対向して平行にランプハウス３２が設けられている。ランプハウス３２には、ハロゲンランプ、アークランプ、キセノンランプ等のランプ３４が配設されており、ランプ３４の背面側にはリフレクタ３６が配設されている。ランプ３４は、この例では棒状ランプであり、複数のランプ３４が互いに平行に配列されており、各ランプ３４から放射された光は、光入射窓１４を透過して熱処理炉１０内のウエハ支持リング２２上に支持されたウエハＷの上面に照射される。
【０００６】
上記した構成を備えたランプアニール装置において、熱処理炉１０内の構成部品のメンテナンス、例えば洗浄などを行ったり、消耗品であるランプ３４の交換やその点灯確認を行ったりする場合には、従来、ランプハウス３２を、水平軸を回転中心として鉛直面内で回動させることにより、熱処理炉１０の上面側を開放するとともに、ランプハウス３２の下面側を露呈させるようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年におけるウエハの大径化に伴い、ランプハウス３２も大型化している。このため、保守や点検作業の際に、ランプハウス３２を回動させる操作が難しくなり、また、ランプハウス３２の支持・回動機構も頑丈なものとする必要がある。
【０００８】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、保守や点検作業の際におけるランプハウスの移動操作が容易で、ランプハウスの支持・移動機構も比較的簡易なものとすることが可能である基板の熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、少なくとも上部の炉壁が光透過性材料で形成され、一側面に閉塞可能な基板搬出入口が形設され、内部に基板が搬入されて保持される熱処理炉と、この熱処理炉内に保持された基板の少なくとも上面に対向して配設され、前記光透過性材料で形成された炉壁を通して基板に光を照射して加熱するランプハウスと、を備えた基板の熱処理装置であって、前記熱処理炉の上方空間において前記ランプハウスを、下方のランプ作動位置とその上方位置との間で上下方向へ往復移動させる昇降機構と、前記ランプハウスを、前記昇降機構によって上方へ移動させられた状態で前記熱処理炉の上方位置と熱処理炉の上方空間から退避して熱処理炉の上面側を開放する保守点検位置との間で水平方向へ往復移動させる水平移動機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の熱処理装置において、前記水平移動機構が、前記熱処理炉への基板の搬出入方向に沿って前記ランプハウスを移動させるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、前記水平移動機構によって前記保守点検位置へ移動させられた前記ランプハウスの直下に、上面が鏡面加工された点検用平板を配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の熱処理装置において、前記熱処理炉の炉壁とその炉壁に対向する前記ランプハウスとの間に配設され、ランプハウスから熱処理炉内の基板への熱輻射を遮断するシャッター板、および、このシャッター板を、前記熱処理炉の炉壁と前記ランプハウスとの間に介在するシャッター作動位置とそのシャッター作動位置から退避した退避位置との間で水平方向へ往復移動させるシャッター移動機構が設けられ、前記ランプハウスの保守点検位置を前記シャッター板の退避位置の直上に設定するとともに、シャッター板の上面を鏡面加工して、シャッター板を前記点検用平板に兼用したことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る発明の基板の熱処理装置においては、保守や点検の際に、昇降機構によってランプハウスを上方へ移動させた後、水平移動機構によってランプハウスを熱処理炉の上方位置から水平方向へ移動させることにより、熱処理炉の上面側が開放され、熱処理炉内の構成部品のメンテナンス作業が可能になる。また、熱処理炉の上方空間から退避して保守点検位置に移動したランプハウスに対し、その下面側からランプの交換などを行うことが可能になる。
【００１４】
請求項２に係る発明の熱処理装置では、水平移動機構によってランプハウスが熱処理炉への基板の搬出入方向に沿って移動させられることにより、熱処理炉の上面側が開放され、また、ランプハウスが熱処理炉の上方空間から退避して保守点検位置に配置される。
【００１５】
請求項３に係る発明の熱処理装置では、保守点検位置においてランプハウスのランプを交換した後にランプの点灯確認を行う場合に、ランプハウスを下方から上向きに覗き込まなくても、鏡面加工された点検用平板に映ったランプの光を上方から下向きに目視することにより、ランプが正常に点灯しているかどうかを確認することが可能になる。特に、ランプハウスの保守点検位置の下方が、水冷用配管や熱排気用配管、各種配線などが敷設されたユーティリティゾーンとなっているような場合には、作業者はそのゾーンに潜り込んで配管や配線の隙間からランプハウスを見上げてランプ１本１本の点灯を確認する必要があり、作業が面倒で作業時間がかかる、といった問題点があるが、保守点検位置においてランプハウスの直下に点検用平板が配置されることにより、上記問題点が解消される。
【００１６】
請求項４に係る発明の熱処理装置では、ランプハウスの保守点検位置において、シャッター移動機構によってシャッター作動位置から退避位置へ移動させられたシャッター板の、鏡面加工された上面に映ったランプの光を上方から下向きに見ることにより、ランプ交換後におけるランプの点灯確認を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１ないし図６を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、半導体ウエハ等の基板の熱処理装置の１つであるランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。このランプアニール装置において基板の熱処理を行う主要部の構成および動作は、図７に関して説明した上記装置と同様であるので、図１においても図７で使用した符号を同一部材に付して、ここでは重複する説明を省略し、ランプハウスの移動機構について主として説明する。
【００１９】
このランプアニール装置は、ランプハウス３２を熱処理炉１０の上方空間において、実線で示した下方のランプ作動位置と二点鎖線で示した上方位置との間で上下方向へ往復移動させる昇降機構を備えている。この昇降機構として、例えば、図３〜図５にランプアニール装置の主要部の斜視図を示すようにエアーシリンダ３８が設けられる。もう少し詳しく説明すると、熱処理炉１０に対する高さ方向の位置が固定されたコの字形の保持板４０の上面に複数、図示例では対角的に２つのエアーシリンダ３８をそれぞれ固着し、各エアーシリンダ３８の３本のロッド部４２（中央のシリンダロッドと両側の２本のシリンダロッドガイドより成る）の上端部を、ランプハウス３２にそれぞれ固着された各ブラケット４４を介してランプハウス３２に連結した構成を有している。保持板４０のコの字形の内周縁は、ランプハウス３２の外周縁より僅かに大きく形成されており、ランプハウス３２は、保持板４０の内周縁に遊嵌するようにして上下方向へ往復移動可能に保持板４０に支持されている。そして、エアーシリンダ３８を駆動させることにより、ランプハウス３２が保持板４０に対し、従って熱処理炉１０に対して上下方向へ移動するようになっている。
【００２０】
また、このランプアニール装置は、ランプハウス３２を、図１に二点鎖線で示すように上方へ移動させた状態で、熱処理炉１０の上方位置Ａと図２に示すように熱処理炉１０の上方空間から退避して熱処理炉１０の上面側を開放する保守点検位置Ｂとの間で水平方向へ往復移動、図１に示した例では熱処理炉１０へのウエハＷの搬出入方向に沿って開口１２と反対側において往復移動させる水平移動機構を備えている。もう少し詳しく説明すると、ランプハウス３２が保持された保持板４０は、図３〜図５に示すように、水平方向に互いに平行に配設され装置固定部（図示せず）に取着された一対のガイドレール４６、４６上に支持され、保持板４０の一側縁部にそれぞれ一体に固着された前後一対の係合部４８、４８を介して、装置固定部に取着された係合レール５０に摺動自在に係合している。そして、昇降機構によってランプハウス３２を上方へ移動させた状態で、手動で（あるいは駆動装置により）ランプハウス３２を水平方向へ移動させることができるようになっている。
【００２１】
また、保守点検位置Ｂには、図２および図３〜図５に示すように、保守点検位置Ｂに移動して停止したランプハウス３２の直下に、上面が鏡面加工された点検用平板５２が配設されている。点検用平板５２は、鏡そのものでもよいし、ステンレス鋼板やアルミニウム板などの金属板の表面を研磨したものでもよい。
【００２２】
上記した構成を備えたランプアニール装置において、熱処理炉１０内の構成部品のメンテナンスを行ったり、ランプハウス３２のランプ３４の交換やその点灯確認を行ったりする場合には、以下のような手順で作業が行われる。
【００２３】
図３は、ウエハの熱処理が行われているときの状態であり、熱処理が終了して保守点検作業を行おうとするときは、図３に示した状態（また、図１に実線で示した状態）から、図４に示すように（また、図１に二点鎖線で示すように）、エアーシリンダ３８を駆動させてランプハウス３２を上方へ移動させる。次に、作業者がランプハウス３２および保持板４０を一体で向こう側へ押し遣り（あるいは手前側に引き寄せ）、図５に示すように（また、図２に示すように）、ランプハウス４０を熱処理炉１０の上方位置Ａから保守点検位置Ｂへ移動させ、保守点検位置Ｂにランプハウス４０を停止させる。これにより、熱処理炉１０の上面側が開放され、光入射窓１４を開けることにより熱処理炉１０内の構成部品のメンテナンス作業を行うことが可能になる。また、熱処理炉１０の上方空間から退避して保守点検位置Ｂに移動したランプハウス３２に対しては、その下面側からランプ３４の交換などを行うことが可能になる。そして、保守点検位置Ｂにおいてランプハウス３２のランプ３４を交換したときは、複数本のランプ３４を小電力で順次点灯させつつまたは一括点灯させ、鏡面加工された点検用平板５２に映ったランプ３４の光を観察することにより、全てのランプ３４がフィラメント全長にわたって正常に点灯しているかどうかを確認する。
【００２４】
次に、図６は、この発明の別の実施形態を示すものであって、ランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。この図において、半導体ウエハＷの搬入および搬出を行うための熱処理炉１０の開口は、紙面の手前側の壁面に設けられており図示されていない。
【００２５】
このランプアニール装置には、熱処理炉１０の光入射窓１４とランプハウス３２との間にシャッター板５４が配設されている。支持機構を図示していないが、シャッター板５４は、図６に実線で示すように熱処理炉１０の光入射窓１４とランプハウス３２との間に介在するシャッター作動位置とそのシャッター作動位置から退避した二点差線で示す退避位置との間で水平方向へ往復移動自在に支持されている。また、図示していないが、シャッター板５４をシャッター作動位置と退避位置との間で往復移動させるシャッター移動機構が設けられている。シャッター移動機構としては、例えば、回転モータとワイヤとプーリとから構成されたもの、リニアモータを利用したものなどが用いられる。このシャッター板５４は、ウエハの熱処理の際に、ランプハウス３２のランプ３４の消灯と同時もしくはその直前に退避位置（二点鎖線で示す位置）から作動位置（実線で示す位置）へ高速で移動して、熱処理炉１０の光入射窓１４とランプハウス３２との間に介在することにより、ランプ３４の消灯直後の余熱による熱処理炉１０内のウエハＷへの熱輻射を遮断して、ウエハＷの温度を速やかに降下させる目的で設置されている。
【００２６】
シャッター板５４の上面は、鏡面加工されており、二点差線で示したシャッター板５４の退避位置は、ランプハウス３２の保守点検位置Ｂの直下とされている。そして、シャッター板５４が、上記した点検用平板に兼用されるようになっている。すなわち、ランプハウス３２の保守点検位置において、シャッター移動機構によってシャッター作動位置から退避位置へ移動させられたシャッター板５４の上面にランプ３４の光が映され、その上面に映されたランプ３４の光を観察することにより、ランプ交換後におけるランプ３４の点灯確認を行うことができるようになっている。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板の熱処理装置を使用すると、保守や点検作業の際におけるランプハウスの移動操作を容易に行うことができ、ランプハウスの支持・移動機構も比較的簡易なものとすることができる。
【００２８】
請求項２に係る発明の熱処理装置では、ランプハウスが熱処理炉への基板の搬出入方向に沿って移動するので、装置の設置幅を広くする必要が無い。
【００２９】
請求項３に係る発明の熱処理装置では、ランプハウスのランプの交換後におけるランプ点灯確認の作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【００３０】
請求項４に係る発明の熱処理装置では、シャッター板が、ランプ交換後におけるランプの点灯確認のための点検用平板に兼用されるので、構成を簡略にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、ランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示した装置においてランプハウスが保守点検位置に移動した状態を模式的に示す図である。
【図３】図１に示したランプアニール装置の主要部の構成を示す斜視図であって、保守点検作業の手順で説明するための図である。
【図４】同じく、ランプアニール装置の主要部の構成を示す斜視図であって、保守点検作業の手順で説明するための図である。
【図５】同じく、ランプアニール装置の主要部の構成を示す斜視図であって、保守点検作業の手順で説明するための図である。
【図６】この発明の別の実施形態を示すものであって、ランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図７】従来のランプアニール装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０　熱処理炉
１２　熱処理炉の開口
１４　光入射窓
１８　ゲートバルブ
２２　ウエハ支持リング
２４　ウエハ移載機構
３２　ランプハウス
３４　ランプ
３６　リフレクタ
３８　エアーシリンダ
４０　保持板
４２　エアーシリンダのロッド部
４４　ブラケット
４６　ガイドレール
４８　保持板の係合部
５０　係合レール
５２　点検用平板
５４　シャッター板
Ｗ　半導体ウエハ
Ａ　熱処理炉の上方位置
Ｂ　保守点検位置
【図１】
2004047746.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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