(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に収容された基板に対して熱処理を行う熱処理装置であって、
前記処理室の側部に設けられた基板搬出入口と、
前記処理室内で基板を載置する基板載置部と、
前記処理室内の下側に配置され、前記基板載置部に載置された基板の下方側から基板を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって基板を加熱する際に、前記処理室内で基板を載置した前記基板載置部を前記基板搬出入口の高さより上方に移動させる駆動手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記基板載置部とともに前記加熱手段をも移動させるものであることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
処理室内に収容された基板に対して熱処理を行う熱処理装置であって、
前記処理室の側部に設けられた基板搬出入口と、
前記処理室内で基板を載置する基板載置部と、
前記処理室内の下側に配置され、前記基板載置部に載置された基板の下方側から基板を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって基板を加熱する際に、前記処理室内で基板を載置した前記基板載置部を前記基板搬出入口の高さより上方に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により上方に移動された基板と前記処理室内における処理空間の天井面との間の空間にガスを供給する上方側ガス供給手段と、
前記上方側ガス供給手段より下方において前記処理室内にガスを供給する下方側ガス供給手段と、
前記基板搬出入口を通じて前記処理室外にガスを排出する下方側ガス排出手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の熱処理装置であって、
前記駆動手段は、前記基板載置部とともに前記加熱手段をも移動させるものであることを特徴とする熱処理装置。
【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、
前記駆動手段により上方に移動された前記基板載置部に載置された基板の周辺のガスを排出する上方側ガス排出手段をさらに備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の熱処理装置であって、
前記上方側ガス供給手段が前記基板載置部に載置された基板の上方において当該基板と平行な面内に均一に分布した複数の穴からガスを供給するものであることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の熱処理装置であって、
前記上方側ガス排出手段が前記処理室内の前記駆動手段により上方に移動された前記基板載置部に載置された基板の側方において、当該基板の外周において等方的に設けられた穴を通じてガスを排出するものであることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の熱処理装置であって、
基板の前記処理室への搬入後に基板が前記上方側ガス供給手段に近接するガス供給高さに位置するように基板を載置した前記基板載置部を上昇させた後、前記上方側ガス供給手段により前記処理室内へガスを導入し、さらにその後に前記基板載置部を下降させて、前記基板搬出入口よりも高く前記ガス供給高さよりも低い処理高さに基板が位置するように、前記駆動手段を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記処理室内の上側または前記処理室の天井の上面に配置され、前記処理室内の基板の温度を測定する温度測定手段を、さらに備えたことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理室内に収容された半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下、単に「基板」という。）に対して熱処理を行う熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から基板を水平に支持し、上面から加熱する上面加熱型の熱処理装置では、チャンバ内上方に加熱源を備え、その下方に設けられた基板載置部に基板を載置した状態で基板を加熱する。そして、そのような装置では、基板載置部の側方の一部分には開閉自在なシャッタを備えた基板搬出入口が設けられている。そして、外部の基板搬送機構の基板搬送ハンド上に基板を保持した状態で、その基板搬送ハンドが基板搬出入口に進入し、その基板搬出入口とほぼ同じ高さに設けられた基板載置部に基板を載置し、その状態で基板に対して熱処理を行うのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板のチャンバに対する搬出入の際には基板搬出入口を通じて外部雰囲気が流入する。そのため、チャンバ内の基板搬出入口付近の雰囲気の温度は不均一となり、それとほぼ同じ高さに位置する熱処理中の基板の温度分布にも不均一が生じ、熱処理の品質劣化につながっていた。
【０００４】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、基板の温度均一性を向上させ、高品質な熱処理を行うことができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、処理室内に収容された基板に対して熱処理を行う熱処理装置であって、処理室の側部に設けられた基板搬出入口と、処理室内で基板を載置する基板載置部と、処理室内の下側に配置され、基板載置部に載置された基板の下方側から基板を加熱する加熱手段と、加熱手段によって基板を加熱する際に、処理室内で基板を載置した基板載置部を基板搬出入口の高さより上方に移動させる駆動手段と、を備え、駆動手段は、基板載置部とともに加熱手段をも移動させるものである。
また、請求項２の発明は、処理室内に収容された基板に対して熱処理を行う熱処理装置であって、処理室の側部に設けられた基板搬出入口と、処理室内で基板を載置する基板載置部と、処理室内の下側に配置され、基板載置部に載置された基板の下方側から基板を加熱する加熱手段と、加熱手段によって基板を加熱する際に、処理室内で基板を載置した基板載置部を基板搬出入口の高さより上方に移動させる駆動手段と、駆動手段により上方に移動された基板と処理室内における処理空間の天井面との間の空間にガスを供給する上方側ガス供給手段と、上方側ガス供給手段より下方において処理室内にガスを供給する下方側ガス供給手段と、基板搬出入口を通じて処理室外にガスを排出する下方側ガス排出手段と、を備えている。
【０００６】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の熱処理装置であって、駆動手段が基板載置部とともに加熱手段をも移動させるものである。
【０００７】
また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載の熱処理装置であって、駆動手段により上方に移動された基板載置部に載置された基板の周辺のガスを排出する上方側ガス排出手段をさらに備えている。
【０００８】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の熱処理装置であって、上方側ガス供給手段が基板載置部に載置された基板の上方において当該基板と平行な面内に均一に分布した複数の穴からガスを供給するものである。
【０００９】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５に記載の熱処理装置であって、上方側ガス排出手段が処理室内の駆動手段により上方に移動された基板載置部に載置された基板の側方において、当該基板の外周において等方的に設けられた穴を通じてガスを排出するものである。
【００１２】
また、請求項７の発明は、請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の熱処理装置であって、基板の処理室への搬入後に基板が上方側ガス供給手段に近接するガス供給高さに位置するように基板を載置した基板載置部を上昇させた後、上方側ガス供給手段により処理室内へガスを導入し、さらにその後に基板載置部を若干下降させて、基板搬出入口よりも高くガス供給高さよりも低い処理高さに基板が位置するように、駆動手段を制御する制御手段をさらに備えている。
【００１３】
さらに、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱処理装置であって、処理室内の上側または処理室の天井の上面に配置され、処理室内の基板の温度を測定する温度測定手段を、さらに備えている。
【００１４】
【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。
【００１５】
＜１．装置構成＞
図１はこの発明の実施の形態である熱処理装置１の部分縦断面図である。また、図２は図１の左側部分の、図３は図１の右側部分の拡大図である。なお、図１〜図３において一部平行斜線を省略した。以下、図１〜図３を参照してこの装置の構成を説明していく。
【００１６】
熱処理装置１は主にチャンバ１０、温度測定部２０、透過カバー３０、基板保持回転部４０、発光部５０、透過キャップ６０、昇降駆動部８０および制御部９０を備えている。
【００１７】
チャンバ１０は上部をハウジング１１、下部を底板１２と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。そのうち、ハウジング１１は内部に冷媒を通して冷却する冷却管１３を有する。また、ハウジング１１には、その天井面として、後述する均熱リング４１に保持された基板Ｗと平行（水平）に下面が反射率の高い鏡面であり、５カ所に円筒状の穴１４ａが設けられた反射板１４が設けられている。そして、ハウジング１１、底板１２および反射板１４により、チャンバ１０内には基板Ｗに熱処理を施すための空間である処理空間ＰＳが形成されている。
【００１８】
また、ハウジング１１と底板１２は分離されており、両者は底板１２の外周面外側を覆う伸縮可能な金属ベローズ１５により連結されている。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基板Ｗを受け渡して搬出入するための基板搬出入口１０ａの他、反射板１４を貫通して上側ガス供給路１０ｂが、ハウジング１１の外周には上側ガス排出路１０ｃが、ハウジング１１の側部には下側ガス供給路１０ｄがそれぞれ設けられている。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の一酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）や酸素ガス（Ｏ2）等の処理ガスを供給する装置外に設けられた処理ガス供給源１６および装置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１７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１０ｄは置換ガス供給源１７のみに接続されている。
【００１９】
また、基板搬出入口１０ａの外側にはシャッタ１８が設けられており、図示しない昇降機構の駆動により基板搬出入口１０ａを開閉することができるとともに、後述するように基板搬出入口１０ａ内にはチャンバ１０内のガスを排出する下側ガス排出路１０ｆが設けられている。
【００２０】
図４は熱処理装置１の部分的に透視した平面図である。図示のように、温度測定部２０は反射板１４の５つの穴１４ａのそれぞれに対応して反射板１４の上面に５個取り付けられている。そして、加熱された基板Ｗからの放射光が基板Ｗと反射板１４との間において反射を繰り返す多重反射が生じるが、温度測定部２０は後述する機構により穴１４ａを通じて下方からの多重反射を起こした放射光の強度を基に基板Ｗの温度を測定し、その温度信号を後述の制御部９０に送信する。
【００２１】
透過カバー３０は反射板１４の下面およびハウジング１１の内周面を覆うように設けられた、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る。これにより、反射板１４表面が処理ガス等と反応して「くもる」などして、その反射率が低下することを抑えている。なお、透過カバー３０の詳細は後述する。
【００２２】
基板保持回転部４０は、基板Ｗの周縁部分を全周に亘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炭化珪素（ＳｉＣ）製の均熱リング４１が、その直径とほぼ等しい外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、それに対応する円形の固定子４３ｂが後述する固定部材５２上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４２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基板Ｗの被処理面（上面）と平行な面内（水平面内）で回転可能となっている。
【００２３】
発光部５０は多数の発光式加熱手段としてのハロゲンランプであるランプ５１（図１〜図４および図８において参照符号一部省略）と、それらを備えた固定部材５２とからなっている。図４に示すようにランプ５１は基板Ｗと平行な面（水平面）内においてほぼ均一に分布して設けられている。そのため、ランプ５１が点灯するとその光は基板Ｗを均一に加熱する。また、固定部材５２は底板１２に固定されているとともに、ランプ５１が配置された上面であるリフレクタ５２ａは光の反射率が高い鏡面とされており、均熱リング４１の下面および、それに保持された基板Ｗの下面との間で前述と同様の多重反射を生じさせる。
【００２４】
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、その上面には、同心円上にない３本の石英製の支持ピン６１（図１には２本のみ図示）が設けられており、それら支持ピン６１の上端に基板Ｗを水平に載置することができるものとなっている。また、透過キャップ６０下部には透過キャップ６０全体を昇降させる昇降駆動手段としてのエアシリンダ６２が設けられている。エアシリンダ６２の伸縮により、基板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上に基板Ｗを載置し、その後に透過キャップ６０を下降させることによって基板保持回転部４０の均熱リング４１上に基板Ｗを載置する。逆に基板Ｗを基板搬送機構に渡す際には逆の手順で行う。
【００２５】
また、透過カバー３０、透過キャップ６０およびチャンバ１０の内部壁面が石英製であり、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が少ないので、基板Ｗに金属汚染を及ぼすことが少ない。
【００２６】
昇降駆動部８０はボールねじ８１とモータ８２とを備えた昇降駆動手段であり、モータ８２の回転により、底板１２およびそれに取り付けられた発光部５０、透過キャップ６０、基板保持回転部４０を一体として昇降（ハウジング１１に対して相対的に近接、離隔）させることができる。そして、それにより均熱リング４１上に載置された基板Ｗを昇降させることができる。
【００２７】
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１８、ランプ５１、リニアモータ４３、モータ８２および後述の温度測定部２０内のモータ２４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１６、置換ガス供給源１７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。
【００２８】
つぎに、主要部について詳細に説明する。
【００２９】
図２および図３に示すように、上側ガス供給路１０ｂは透過カバー３０の上面内部に設けられたガス溜め３０ａに通じている。また、図１〜図３および図１のＡ−Ａ断面から上方を見た状態を示す図である図５に示すように透過カバー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３０ｂ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ＰＳに供給される。このように、この装置では上側ガス導入口３０ｂが基板Ｗの被処理面に平行な面内において均一に設けられているので、基板Ｗの被処理面内におけるガス流が均一であり、ガス流による基板Ｗの温度低下の不均一も抑えられる。
【００３０】
上側ガス排出路１０ｃはハウジング１１内部のガス溜め１０ｅに通じている。また、図５に示すように、ガス溜め１０ｅは円筒形のハウジング１１内部の全周に亘って設けられている。図６は図１および図２の矢印Ａ１方向から見た透過カバー３０の内周面の一部を示す図である。図５および図６から分かるように、ガス溜め１０ｅは透過カバー３０の内周面の全周に亘ってスリット状に設けられた上側ガス排出口３０ｃに通じている。そして、上側ガス排出口３０ｃから排出された処理空間ＰＳ内のガスはガス溜め１０ｅを通じて上側ガス排出路１０ｃから装置外の図示しない施設内のダクトに排出される。このように上側ガス排出口３０ｃが透過カバー３０の全周（従って、基板Ｗの周縁部に対向して全周）に亘って設けられていることにより等方的（基板の中心について点対称）にガスを排出することができ、ガス流が一層均一になり、それにより基板Ｗの温度低下の不均一も一層抑えられる。
【００３１】
図７は図１のＢ−Ｂ断面から下方を見た状態を示す図である。下側ガス導入口３０ｄはハウジング１１内のガス溜め１０ｇを介して下側ガス供給路１０ｄに接続されている。置換ガス供給源１７から供給された置換ガスは下側ガス供給路１０ｄ、ガス溜め１０ｇ、下側ガス導入口３０ｄを通じて処理空間ＰＳに導入される。
【００３２】
また、図１および図３に示すように下側ガス導入口３０ｄと下側におけるガス排出の経路としても機能する基板搬出入口１０ａとは、ほぼ同じ高さ（後述する搬出入高さ）で、かつ、基板Ｗを挟んで対向するように設けられている。そして、基板搬出入口１０ａの下方には下側ガス排出路１０ｆが設けられており処理空間ＰＳ内の雰囲気は基板搬出入口１０ａを経て下側ガス排出路１０ｆから排出される。そして下側ガス導入口３０ｄから置換ガスを供給しつつ、基板搬出入口１０ａから内部雰囲気を排出する際には、ガスの供給量と排気量はバランスが取られる。これによりガスの置換の際や、基板Ｗの搬出入の際には下側ガス導入口３０ｄから基板搬出入口１０ａにかけてのガス流ＧＳを形成し、ガス置換を迅速に行えるとともに、基板搬出入口１０ａの下側ガス排出路１０ｆからガスを排出することにより、基板Ｗの搬出入の際には外気の巻き込みを少なくすることができる。
【００３３】
また、制御部９０は昇降駆動部８０の駆動制御を通じて、基板Ｗを主に以下に示す３つの高さに位置させるように基板保持回転部４０の高さを制御する。
【００３４】
図８は昇降駆動部８０が上昇した状態を示す熱処理装置１の縦断面図である。図示のように昇降駆動部８０が上昇した状態（基板Ｗが上側ガス排出口３０ｃに対して１〜６ｍｍ程度）で処理空間ＰＳ上部に処理ガスが供給される。このときの基板Ｗの高さを、ガス供給高さＧＨと呼ぶ。このように、この装置では上側ガス導入口３０ｂから基板Ｗの被処理面に向けて処理ガスを供給する際に基板Ｗを上側ガス導入口３０ｂに近接させることにより基板Ｗ上方の処理ガスを充満させるべき基板Ｗと透過カバー３０との間（したがって、基板Ｗとチャンバ１０の天井面である反射板１４との間）の空間を狭めるので、処理空間ＰＳ内の雰囲気を処理ガスに迅速に置換できる。
【００３５】
また、図１〜図３に実線で示すように、昇降駆動部８０が下降した際の基板Ｗの高さは、基板Ｗの搬出入の高さ、すなわち、基板搬出入口１０ａとほぼ同じ高さであって、このときの基板Ｗの高さを搬出入高さＴＨと呼ぶ。
【００３６】
さらに、図１〜図３に二点鎖線で示すように、昇降駆動部８０が上記ガス供給高さＧＨより若干下降した（基板Ｗと上側ガス排出口３０ｃとの高さの差が１０〜１５ｍｍ程度）際の基板Ｗの高さは、基板Ｗに熱処理が施される高さであって、このときの基板Ｗの高さを処理高さＰＨと呼ぶ。この処理高さＰＨは、基板搬出入口１０ａよりも高い位置（搬出入高さＴＨより高い位置）にある。なお、この処理高さＰＨは基板搬出入口１０ａよりも高い位置で任意の高さに変更できるものとなっており、それにより、ガス流に対応した最適な熱処理が可能となる。
【００３７】
つぎに、温度測定部２０の内部構造について、温度測定部２０の部分断面図である図９および図９の回転セクタ２３、空洞部ＣＰおよび導光ロッド２６の平面的位置関係を示す図である図１０を用いて説明する。前述のように温度測定部２０は反射板１４の５カ所に設けられた穴１４ａ周辺において反射板１４上面に取り付けられている。処理高さＰＨに位置する基板Ｗは発光部５０からの光により熱せられ、その温度に応じた放射光を放つ。そして、その放射光は反射板１４と均熱リング４１および基板Ｗとの間で繰り返し反射する多重反射を行う。そこで、温度測定部２０はこの多重反射後の放射光を穴１４ａから取り入れて、その放射強度を計測し、それを基に基板Ｗの温度を求めるものである。
【００３８】
温度測定部２０は、ケーシング２１を備えており、ケーシング２１の下部には内面が鏡面となった円筒状の穴２１ａが設けられ、その内面が円筒状の空洞部ＣＰを形成している。そして、空洞部ＣＰの上部には光を透過する石英ガラス板２２が設けられ、さらにその上方の水平に設けられた内面２１ｂに近接して回転セクタ２３が設けられている。
【００３９】
図１０に示すように、回転セクタ２３は、円盤を直交する２本の直径で４等分したうちの隣り合わない２つの扇形が表裏両面が鏡面（反射率がほぼ「１」）である反射部ＲＰとなっており、また、他の扇形部分は除去された切り欠き部ＮＰとなっている。また、反射部ＲＰには弧状のスリットＳＬが設けられている。そして、回転セクタ２３の中心ＣＥがモータ２４の回転軸２４ａに取り付けられており（図９参照）、モータ２４の回転により回転セクタ２３は、その板面に平行な平面（水平面）内で回転自在となっている。なお、モータ２４はモータドライバ２５を介して制御部９０に接続されており、制御部９０により、その回転の開始および停止が制御される。
【００４０】
また、回転セクタ２３が回転するとスリットＳＬは空洞部ＣＰ上方を通過するように設けられており、さらに、空洞部ＣＰと同軸に、回転セクタ２３上方にその下端が位置するように導光ロッド２６が取り付けられている。そして、導光ロッド２６他端には入射した光の強度信号を出力する検出器２７が光ファイバーにより接続されている。また、検出器２７には演算部２８が、さらに、演算部２８には制御部９０がそれぞれ電気的に接続されている。そして、導光ロッド２６，検出器２７，演算部２８が放射温度計を形成している。
【００４１】
以上の構成により、制御部９０はモータドライバ２５を通じてモータを駆動し、それによる回転セクタ２３の回転に伴い、反射部ＲＰおよび切り欠き部ＮＰのいずれが空洞部ＣＰ上方に位置するかで、反射板１４の穴１４ａ周辺における多重反射に対する実効的な反射率である実効反射率が異なるものとなり、それにより、検出器により２種類の異なる放射強度信号が得られる。そして、演算部は得られた２種類の放射強度信号に基づいて基板Ｗの温度を求めて温度信号を制御部９０に送り、制御部９０はそれを基に、ランプドライバ５３を通じてランプ５１に供給する電力をフィードバック制御するのである。なお、この温度測定原理の詳細は本出願人による特願平１０−５６８４０号の特許出願に開示されている。
【００４２】
また、前述のように、この実施の形態の熱処理装置１では均熱リング４１の下面およびそれに保持された基板Ｗの下面とリフレクタ５２ａとの間にも多重反射が生じるが、これにより、この実施の形態の熱処理装置１はさらに加熱効率がよいものとなっている。
【００４３】
図１１は１回反射と多重反射との放射強度の比率を理論的に求めた結果を示す図である。すなわち、基板Ｗから放出された放射光がリフレクタ５２ａ等の反射面により１回のみ反射した際の光の放射強度と、さらにその光が基板Ｗに至って反射され、以下、基板Ｗと反射面との間で反射を無限回繰り返した後の放射強度とを一般的に知られている理論式により求め、多重反射の放射強度の１回反射の放射強度に対する比率を、リフレクタ５２ａの反射率ρrが0.5〜1.0であるそれぞれの場合に対して、基板Ｗの反射率ρwを0.1〜0.6の範囲で変化させて求めた結果を示している。図示のように基板Ｗの反射率ρwが上記範囲におけるいずれの値においても、１回反射の強度に対する多重反射の強度の比率は「１」より大きく、したがって、熱処理の際にも基板Ｗおよび均熱リング４１とリフレクタ５２ａとの近接状態を維持して多重反射が生じ易いようにしたこの実施の形態の熱処理装置１は、基板Ｗの加熱効率が高いことが分かる。
【００４４】
以上のような構成により、熱処理装置１は以下に示す処理を行う。
【００４５】
＜２．処理手順＞
図１２および図１３は熱処理装置１による熱処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１２および図１３を用いて熱処理の手順について説明する。なお、予めシャッタ１８は閉じられている。
【００４６】
まず、上側ガス導入口３０ｂ、下側ガス導入口３０ｄからの置換ガスの導入および基板搬出入口１０ａを通じて下側ガス排出路１０ｆからの置換ガスの排出をそれぞれ開始する（ステップＳ１）。これにより、ガス流ＧＳ（図７参照）が形成される。
【００４７】
つぎに、シャッタ１８を開き（ステップＳ２）、次いで、外部の基板搬送機構により基板Ｗを基板搬出入口１０ａを通じてチャンバ１０内に搬入し、それに伴いエアシリンダ６２が伸びて透過キャップ６０が上昇し、それにより上昇した支持ピン６１上に基板Ｗを載置する（ステップＳ３）。
【００４８】
つぎに、シャッタ１８を閉じ（ステップＳ４）、次いで、エアシリンダ６２の駆動により透過キャップ６０を下降させることによって支持ピン６１を下降させ、基板Ｗを支持ピン６１から均熱リング４１上に載置して受け渡す（ステップＳ５）。
【００４９】
つぎに、上側ガス排出口３０ｃから処理空間ＰＳ内のガスの排出を開始する（ステップＳ６）。
【００５０】
つぎに、昇降駆動部８０の駆動により基板保持回転部４０を上昇させて基板Ｗを載置した均熱リング４１を上昇させ、基板Ｗを上側ガス導入口３０ｂに近接させていき、前述のガス供給高さＧＨ（図８参照）に位置させる（ステップＳ７）。このガス供給高さＧＨに基板Ｗが位置する状態では処理空間ＰＳは前述のように狭められている。そのため、この空間に処理ガスを供給すると迅速に処理ガスを充満させることができ、ガスの置換効率がよく、処理時間を短縮できる。
【００５１】
つぎに、下側ガス導入口３０ｄからの置換ガスの導入および下側ガス排出路１０ｆからのガスの排出をそれぞれ停止する（ステップＳ８）。
【００５２】
つぎに、昇降駆動部８０の駆動により基板保持回転部４０を若干下降させることにより基板Ｗを載置した均熱リング４１を若干下降させ、処理高さＰＨに基板Ｗを位置させ（ステップＳ９）、さらに、ランプ５１を点灯させ、基板Ｗの熱処理（より正確にはアニール処理）を行う（ステップＳ１０）。なお、この熱処理の間も基板Ｗ上への処理ガスの供給は行われるとともに、温度測定部２０により基板Ｗの温度計測を行い、得られた温度信号に応じて、制御部９０は基板Ｗの温度を所定温度に保つようなランプ５１への供給電力の制御を行う。すなわち、ランプ５１の点灯の強度をフィードバック制御する。
【００５３】
こうして、所定時間の基板Ｗの熱処理が終了すると、つぎに、下側ガス導入口３０ｄからの置換ガスの導入および下側ガス排出路１０ｆからの処理空間ＰＳ内のガスの排出をそれぞれ開始する（ステップＳ１１）。
【００５４】
つぎに、昇降駆動部８０の駆動により基板保持回転部４０を下降させることによって基板Ｗを載置した均熱リング４１を下降させて、基板Ｗを搬出入高さＴＨに位置させる。これにより基板Ｗをランプ５１から遠ざけて速やかに冷却させることができる。その後、エアシリンダ６２の駆動により支持ピン６１を上昇させて基板Ｗを均熱リング４１から支持ピン６１に載置して受け渡す（ステップＳ１２）。
【００５５】
つぎに、シャッタ１８を開き（ステップＳ１３）、外部の基板搬送機構により支持ピン６１上に載置された基板Ｗを基板搬出入口１０ａから搬出する（ステップＳ１４）。
【００５６】
つぎに、シャッタ１８を閉じ（ステップＳ１５）、処理する基板Ｗが最後である場合は、上側ガス導入口３０ｂ、下側ガス導入口３０ｄからの置換ガスの導入および上側ガス排出口３０ｃ、下側ガス排出路１０ｆからのガスの排出をそれぞれ停止する（ステップＳ１６）。
【００５７】
以上で１枚の基板Ｗの熱処理装置への搬入、熱処理および搬出という一連の処理が終了した。さらに、複数枚の基板Ｗの熱処理を行う場合には、各基板Ｗに対してステップＳ１〜Ｓ１５の処理を繰り返し行っていく。
【００５８】
以上説明したように、この実施の形態によれば、均熱リング４１に載置された基板Ｗをランプ５１によって加熱しつつ熱処理する際に、基板Ｗを載置した均熱リング４１をチャンバ１０の側面の一部に設けられた基板搬出入口１０ａの高さより上方の処理高さＰＨに移動させるため、基板Ｗの搬出入によって雰囲気の温度が不均一になった基板搬出入口１０ａの高さより上側の温度分布が比較的均一な雰囲気中において基板Ｗの熱処理が行えるため、基板Ｗの温度均一性が向上し、良好な熱処理を行うことができる。
【００５９】
また、チャンバ１０の天井面が反射板１４であるため、基板Ｗを上昇させて反射板１４と近接させることにより、基板Ｗと反射板１４との間で基板Ｗからの放射光が多重反射を起こすため、熱の拡散を防ぐことができ、基板Ｗの加熱効率がよい。
【００６０】
また、ランプ５１が均熱リング４１に近接して設けられ、昇降駆動部８０が基板保持回転部４０とともに発光部５０をも昇降させるため、基板Ｗを加熱する際にもランプ５１が基板Ｗに近接しているので、ランプ５１からの熱放射のロスが少ないので加熱効率がよい。
【００６１】
また、基板Ｗがガス供給高さＧＨにまで上昇することによって狭められた処理空間ＰＳに処理ガスを供給するため、基板Ｗが下方に位置する（搬出入高さＴＨ）際に、広がった処理空間ＰＳに処理ガスを供給する場合に比べて迅速に処理空間ＰＳ内に処理ガスを充満させることができ、熱処理の開始を早めて処理時間を短縮することができる。
【００６２】
また、均熱リング４１に載置された基板Ｗの上方において基板Ｗの被処理面と平行な面内（水平面内）に均一に分布した複数の上側ガス導入口３０ｂから処理ガスを供給するものであるため、基板Ｗと平行な面内（水平面内）で均一に処理ガスを供給することができ、基板Ｗより低温のガスの供給による基板Ｗの温度低下をその面内で均一にすることにより、均一な熱処理を行うことができる。
【００６３】
また、均熱リング４１に載置された基板Ｗのほぼ側方において、当該基板Ｗの外周においてほぼ等方的に設けられたスリット状の上側ガス排出口３０ｃを通じてガスを排出するものであるため、ガス排出による基板Ｗの温度低下をその面内で均一にして、より均一な熱処理を行うことができる。なお、この発明における「基板のほぼ側方」とは基板Ｗの主面の延長線上の位置と、その上下の近傍位置との双方を包含する用語である。
【００６４】
また、上側ガス導入口３０ｂより下方においてチャンバ１０内にガスを供給する下側ガス導入口３０ｄと、上側ガス排出口３０ｃより下方においてチャンバ１０内のガスを排出する下側ガス排出路１０ｆとをさらに備えるため、上側ガス導入口３０ｂのみによりガスを供給し、上側ガス排出口３０ｃのみによりガスを排出する場合に比べて、チャンバ１０内のガスを迅速に置換することができ、処理時間を短縮することができる。
【００６５】
また、下側ガス排出路１０ｆが基板搬出入口１０ａ内に設けられ、基板搬出入口１０ａを通じてチャンバ１０外にガスを排出するものであるため、基板Ｗの搬出入の際の外気の巻き込みを抑えることができ、チャンバ１０内の雰囲気の汚染を防止することができ、それにより基板Ｗの汚染も防止することができる。
【００６６】
また、基板Ｗのチャンバ１０への搬入後に基板Ｗが上側ガス導入口３０ｂに近接するように基板Ｗを保持した基板保持回転部４０を上昇させた後、チャンバ１０内へ処理ガスを導入し、さらにその後に基板保持回転部４０を若干下降させるように昇降駆動部８０のモータ８２を制御するため、最初の基板Ｗの上昇により、基板Ｗと透過カバー３０の天井面との間の空間に処理ガスの導入（置換ガスの排出）が迅速に行え、その後、熱処理に適切な位置に若干下げて、熱処理を行うため、十分な処理ガスの供給が行え、それにより高品質な熱処理を行うことができる。
【００６７】
さらに、チャンバの天井である反射板１４上面に配置され、チャンバ１０内の基板Ｗの温度を測定する温度測定部２０をさらに備えるため、基板の被処理面を上に向けて熱処理を行う場合に、その被処理面の温度を測定することができるため、より正確な温度管理が行え、より高品質の熱処理を行うことができる。
【００６８】
＜３．変形例＞
上記実施の形態において熱処理装置およびそれによる熱処理の一例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【００６９】
例えば、上記実施の形態では、基板Ｗを加熱しつつ処理ガスを供給する熱処理を施すものとしたが、特に処理ガスを供給しないで単に基板Ｗを加熱するのみの熱処理装置もこの発明の技術的範囲に含まれる。
【００７０】
また、上記実施の形態では、基板Ｗをガス供給高さＧＨ、搬出入高さＴＨ、処理高さＰＨの３つの高さに位置させるように昇降駆動部８０を制御するものとしたが、例えば、基板保持回転部４０を最も低く位置させたメンテナンス用の高さを設けるなど、それより多くの異なる高さに位置させるよう制御してもよい。また、逆に、処理高さＰＨと搬出入高さＴＨの２つの高さのみに制御する場合には、昇降駆動部８０をボールねじ８１とモータ８２との代わりにエアシリンダを用いることもでき、その他の昇降手段は任意である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８の発明によれば、基板載置部に載置された基板の下方側から加熱手段によって基板を加熱する際に、駆動手段により処理室内で基板を載置した基板載置部を基板搬出入口の高さより上方に移動させるため、基板の搬出入によって雰囲気の温度が不均一になった基板搬出入口の高さより上方の温度分布が比較的均一な雰囲気中において基板Ｗの熱処理が行えるため、基板の温度均一性を向上させ、高品質な熱処理を行うことができる。
【００７２】
また、特に請求項１または請求項３の発明によれば、駆動手段が基板載置部とともに加熱手段をも移動させるため、基板を加熱する際にも加熱手段が基板に近接しているので、加熱手段からの熱放射のロスが少なく、基板の加熱効率がさらによい。
【００７３】
また、特に請求項２の発明によれば、駆動手段により上方に移動された基板と処理室内における処理空間の天井面との間の空間にガスを供給するため、下方に位置する基板と天井面との間にガスを供給する場合に比べて迅速にその空間内にガスを充満させることができ、熱処理の開始を早めて処理時間を短縮することができる。
【００７４】
また、特に請求項５の発明によれば、上方側ガス供給手段が基板載置部に載置された基板の上方において基板と平行な面内に均一に分布した複数の穴からガスを供給するものであるため、均一にガスを供給することができ、ガス供給による基板の温度低下を均一にして均一な熱処理を行うことができる。
【００７５】
また、特に請求項６の発明によれば、上方側ガス排出手段が処理室内の駆動手段により上方に移動された基板の側方において、当該基板の外周において等方的に設けられた穴を通じてガスを排出するものであるため、ガス排出による基板の温度低下を均一にして、より均一な熱処理を行うことができる。
【００７６】
また、特に請求項２の発明によれば、上方側ガス供給手段より下方において処理室内にガスを供給する下方側ガス供給手段と、上方側ガス排出手段より下方において処理室内のガスを排出する下方側ガス排出手段とをさらに備えるため、上方側ガス導入口のみによりガスを供給し、上方側ガス排出口のみによりガスを排出する場合に比べて、処理室内のガスを迅速に置換することができ、処理時間を短縮することができる。
【００７７】
また、特に請求項２の発明によれば、下方側ガス排出手段が基板搬出入口を通じて処理室外にガスを排出するものであるため、基板の搬出入の際の外気の巻き込みを抑えることができ、処理室内の雰囲気の汚染を防止することができ、基板の汚染も防止することができる。
【００７８】
また、特に請求項７の発明によれば、基板の処理室への搬入後に基板が上方側ガス供給手段に近接するガス供給高さに位置するように基板を載置した基板載置部を上昇させた後、上方側ガス供給手段により処理室内へガスを導入し、さらにその後に基板載置部を下降させて、基板搬出入口よりも高くガス供給高さよりも低い処理高さに基板が位置するように、駆動手段を制御するため、最初の基板の上昇により基板と加熱手段との間の空間にガスの導入が迅速に行え、その後、熱処理に適切な位置に若干下げて、熱処理を行うため、十分なガスの供給が行え、それにより高品質な熱処理を行うことができる。
【００７９】
さらに、特に請求項８の発明によれば、処理室内の上側に配置され、基板の温度を測定する温度測定手段をさらに備えるため、基板の被処理面を上に向けて熱処理を行う場合に、その被処理面の温度を測定することができるため、より正確な温度管理が行え、より高品質な熱処理を行うことができる。
【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部分縦断面図である。
【図２】図１の左側部分の拡大図である。
【図３】図１の右側部分の拡大図である。
【図４】熱処理装置を部分的に透視した平面図である。
【図５】図１のＡ−Ａ断面から上方を見た状態を示す図である。
【図６】図１の矢印Ａ１方向から見た透過カバーの内周面の一部を示す図である。
【図７】図１のＢ−Ｂ断面から下方を見た状態を示す図である。
【図８】昇降駆動部が下降した状態を示す熱処理装置の縦断面図である。
【図９】温度測定部の部分断面図である。
【図１０】回転セクタ、空洞部および導光ロッドの平面的位置関係を示す図である。
【図１１】多重反射と１回反射との放射強度の比率を示す図である。
【図１２】熱処理装置による熱処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】熱処理装置による熱処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  熱処理装置
１０ａ  基板搬出入口
１０ｆ  下側ガス排出路（下方側ガス排出手段）
１４  反射板
１６  処理ガス供給源
１７  置換ガス供給源
２０  温度計測部
５１  ランプ（加熱手段）
５２ａ  リフレクタ
３０ｂ  上側ガス導入口（上方側ガス供給手段）
３０ｃ  上側ガス排出口（上方側ガス排出手段）
３０ｄ  下側ガス導入口（下方側ガス供給手段）
４１  均熱リング（基板載置部）
８０  昇降駆動部（駆動手段）
９０  制御部
ＧＨ  ガス供給高さ
ＰＨ  処理高さ
ＴＨ  搬出入高さ
ＰＳ  処理空間
Ｗ  基板
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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