CN102414800A - 热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热处理装置(100)，具备收容晶片W的处理容器(1)、在处理容器(1)内水平地支承晶片的基板支承部(4)、和设置于处理容器(1)的上方的灯组件(3)，灯组件(3)具有：底座部件(40)；在底座部件40的下表面使前端朝向下方地设置的多个灯(45)；在底座部件(40)的下表面以同心状且向下方突出的方式设置的环状的多个反射器(41，42，43)；在反射器(41，42，43)的内部供给冷却介质的冷却头(47)，多个灯(45)的至少一部分沿着反射器(41，42，43)设置，在反射器(41，42，43)的内部形成沿着其配置方向并由环状空间形成的冷却介质流路(68)。

Description

热处理装置

技术领域

本发明涉及能使基板急速升温和急速降温的热处理装置。

背景技术

在半导体装置的制造中，对作为被处理基板的半导体晶片(以下简单记述为晶片)实施成膜处理、氧化扩散处理、改性处理、退火处理等各种热处理。在这些热处理中，特别是用于除去成膜后的应变的退火处理和离子注入后的退火处理，从提高处理能力的观点和将扩散抑制为最小限的观点看，趋向于高速地升温降温。作为这样的能高速升温降温的热处理装置，多采用以由卤素灯为代表的灯作为加热源的装置。

作为使用这样的灯的热处理装置，已知具有将多个双端型(doubleend)的灯铺设设成平面状的加热组件的装置(例如日本特开2002-64069号公报)。此外，纵向配置多个单端型的灯，还已知具有使各灯的周围被作为反射器来起作用的光导管覆盖构成的加热组件的装置(例如美国专利第5840125号)。

在上述日本特开2002-64069号公报记载的技术中，由于灯的配置密度和每一盏灯的发光密度是有限的，所以加热效率不充分。

此外，在上述美国专利第5840125号记载的技术中，由于纵向配置灯，因而能提高灯的配置密度，但是来自灯的光在与光导管之间的狭小空间反复反射后到达作为被处理基板的晶片，因此在光导管一侧作为热被吸收的比例高，能量效率不好。此外，作为反射器的光导管，由于接受来自灯的光而温度显著上升，所以在光导管之间需要使冷却水等冷却介质流动来冷却，由于光导管设置于每一盏灯，所以光导管阻碍冷却介质的流动，并且冷却水流路的电导变低，不能高效率地进行冷却，为了确保充分的冷却需要提高冷却水的供给压力。

发明内容

本发明的目的是提供使用灯可以高能量效率地对被处理基板进行加热、并且能高效率地对反射器进行冷却的热处理装置。

根据本发明，提供一种热处理装置，其包括：收容被处理基板的处理容器；在上述处理容器内水平地支承被处理基板的基板支承部；经由形成于上述处理容器的开口对被上述基板支承部支承的被处理基板照射光的灯组件；和支承上述灯组件的灯组件支承部，上述灯组件具备：使前端朝向被上述基板支承部支承的被处理基板一侧设置的多个灯；支承上述多个灯的底座部件；多个环状反射器，其按照以对应于被处理基板的中心的部分为中心同心状地、且向被处理基板一侧突出的方式设置于上述底座部件，将从上述灯照射的光反射并导向被处理基板一侧；在上述反射器的内部供给冷却介质的冷却介质供给单元，上述多个灯的至少一部分，沿着上述反射器设置，在上述反射器的内部形成有沿着其配置方向由环状空间形成的冷却介质流路。

根据本发明，多个灯由于将前端朝向被处理基板而配置，所以与将卤素灯铺设成平面状的情况相比，能提高卤素灯的配置密度，能提高灯的照射效率。

此外，多个反射器按照以对应于该被处理基板的中心的部分为中心同心状地、且向被处理基板一侧突出的方式设置在底座部件的被处理基板一侧的面上，多个灯沿着这些反射器配置，所以不像将光导管作为反射器设置那样重复多次反射，就能将来自灯的光导向被处理基板。因此，能减少作为热被吸收的能量，能提高能量效率。

而且，在同心状的反射器的内部形成由环状空间形成的冷却介质流路，因此冷却介质的电导低，能高效率地冷却反射器。

附图说明

【图1】是表示本发明的热处理装置的第一实施方式的退火装置的截面图。

【图2】是表示图1的退火装置的灯组件的仰视图。

【图3】是表示图1的退火装置的灯组件的外管的立体图。

【图4】是表示从灯组件卸下灯模块的状态的立体图。

【图5A】是表示第一灯模块的结构的模式图。

【图5B】是表示第二灯模块的结构的模式图。

【图5C】是表示第三灯模块的结构的模式图。

【图5D】是表示第四灯模块的结构的模式图。

【图6】是用于说明卤素灯的结构的侧面图。

【图7】是用于说明相邻的卤素灯之间的距离的图。

【图8】是表示反射器的结构的截面图。

【图9】是表示反射器的、在安装由具有反射面的反射部形成的金属板之前的骨架的立体图。

【图10】是模拟来自使第四区域的卤素灯倾斜45°时的灯的发射光和利用反射器的反射光的图。

【图11】是用于说明冷却头和从冷却头向反射器的内部等供给冷却介质的结构的截面图。

【图12】是表示本发明的第二实施方式的退火装置的灯组件的局部截面图。

【图13】是表示图11的灯组件的主要部分的截面图。

【图14】是表示第二实施方式的卤素灯的安装状态的立体图。

【图15】是表示本发明的第三实施方式的退火装置的主要部分的截面图。

【图16】是表示第三实施方式的退火装置的光透过板支承部分的截面图。

【图17】是表示在第三实施方式的退火装置中，设置在光透过板的上表面的罩的安装状态的立体图。

【图18】是表示本发明的第四实施方式的退火装置的灯组件的仰视图。

【图19】是表示本发明的第五实施方式的退火装置的灯组件的仰视图。

具体实施方式

以下，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。

<第一实施方式>

图1是表示本发明的热处理装置的第一实施方式的退火装置的截面图，图2是表示其灯组件的仰视图，图3是表示灯组件的外观的立体图，图4是表示从灯组件卸下灯模块的状态的立体图，图5是表示各灯模块的结构的模式图。

该退火装置100包括以下主要构成元件：处理容器1，其规定对作为被处理基板的晶片W进行处理的处理空间；盖2，其固定于处理容器1的上端，为环状；灯组件3，其由盖2支承，具备多个卤素灯；晶片支承部4，其在处理容器1内支承晶片W；和驱动部5，其用于升降驱动和旋转驱动在处理容器1内被晶片支承部4支承的晶片W。

在处理容器1的侧壁上部形成有气体导入孔11，作为退火时的处理气体的Ar气体等从处理气体供给源(未图示)经由气体配管12被供给至处理容器1内。在处理容器1的底壁形成有排气口13，排气管14与该排气口13连接。而且，通过使与排气管14连接的真空泵(未图示)运转，处理容器1内经由排气口13和排气管14进行排气，处理容器1内成为规定的真空气氛。此外，在与处理容器1的侧壁的上述气体导入孔11相对一侧，设置有将晶片W进行搬入搬出的搬入搬出口15，该搬入搬出口15通过闸阀16可开闭。

上述晶片支承部4具有：能旋转和升降地设置的底板17；竖立设置于底板17的外周面的多个晶片支承销18；和从底板17的下表面中心向下方延伸的旋转轴19。而且，在被晶片支承销18支承的晶片W的外周设置有例如由硅形成的均热环20。参照符号20a是支承均热环20的支承部件。

上述驱动部5具有：升降部件22，其经由磁屏蔽轴承21可旋转地支承上述旋转轴19，并使被晶片支承部4的晶片支承销18支承的晶片W升降；升降用发动机23，其使升降部件22升降的；旋转发动机24，其通过旋转轴19使被晶片支承部4支承的晶片W旋转。

导轨25以安装在轨道底座26的状态从腔室1的底部向下方垂直方向延伸。而且，在升降部件22安装有沿着导轨25移动的直线滑动块27。该直线滑动块27与垂直延伸的滚珠丝杠28螺合，在滚珠丝杠28的下端经由联轴器(coupling)29连接上述升降用发动机23的旋转轴23a，通过由升降用发动机23使滚珠丝杠28旋转，升降部件22通过直线滑动块27能升降。

上述旋转轴19向磁屏蔽轴承21的下方延伸，在其下端附近安装滑轮30。另一方面，在旋转发动机24的旋转轴24a安装有滑轮31，在滑轮30和滑轮31上卷设有传动带32，旋转发动机24的旋转轴24a的旋转通过传动带32传达至旋转轴19，通过旋转轴19使被晶片支承销18支承的晶片W旋转。在旋转轴19的下端通过联轴器33连接编码器34。

而且，在腔室1的底部与升降部件22之间，以覆盖旋转轴19的方式设置有波纹管35。此外，参照符号36是用于升降部件22的定中心的定中心机构。而且，参照符号37是发射温度计。

灯组件3具有：底座部件40，其由盖2支承并设置为在处理容器1的上方覆盖处理容器1的上部开口；多个卤素灯45，其使前端部朝向下方安装在底座部件40的下表面；3个反射器41，42，43，其在底座部件40的下表面设置为以对应该晶片W的中心的部分为中心旋转对称且同心状(同心圆状)、并向下方突出的，反射从卤素灯45照射的光；圆板状的光透过板46，其由环状的盖2经由密封环50支承，在卤素灯45与晶片W之间，以堵塞处理容器1的上部开口的方式气密地设置，作为具有透光性的窗部；冷却头47，其作为在反射器41，42，43的内部和底座部件40的内部使冷却水等冷却介质流动的冷却介质供给单元。光透过板46由具有透光性的电介体例如石英形成。多个卤素灯灯45沿着反射器41，42，43设置。作为卤素灯45，采用供电部仅设置于一方的单端型，供电部以位于上部的方式配置。使前端朝向下方地配置。如图2所示，多个卤素灯45配置于：最内侧的反射器41的内侧的第一区域3a、反射器41与42之间的第二区域3b、反射器42与43之间的第三区域3c、和最外侧的反射器43的外侧的第四区域3d。在第二区域3b、第三区域3c、第四区域3d，为了供给冷却水等，存在不设置卤素灯45的非设灯区域48，这些区域的非设灯区域48以位于重叠的位置的方式存在。

而且，卤素灯45作为多个为一体的筒形(cartridge type)的灯模块设置。具体而言，如图3和图5A～5D所示，在最内侧的第一区域3a设置两个第一灯模块61，其由安装在设有两个卤素灯45的安装部51而形成(参照图5A)，在第二区域3b设置五个第二灯模块62，其由安装在设有三个卤素灯45的安装部52而形成(参照图5B)，在第三区域3c设置八个第三灯模块63，其由安装在设有四个卤素灯45的安装部53而形成(参照图5C)，在第四区域3d设置十个第四灯模块64，其由安装在设有五个卤素灯45的安装部54而形成(参照图5D)。在各安装部51～54设置有用于向卤素灯45供电的供电端口(未图示)。而且，这些灯模块61～64按照可装卸的方式设置，将全部的灯模块卸下的状态如图4所示。

如图6所示，卤素灯45具有：由圆筒状的透明的石英玻璃形成的石英管55；设置于石英管55的内部的灯丝56；和用于向灯丝56供电的供电端子57。

石英管55的外径为18mm，通常向灯丝56供给100～1200W左右、最大1500W左右的电力。这时，在卤素灯45点亮时，若以全功率供电，相邻的卤素灯45的石英管55的表面温度因该热而上升。而且，如图7所示，相互相邻的卤素灯45的石英管55的中心间距离L不到22mm时，石英管55的表面温度可能会超过石英玻璃的软化温度的1600℃。因而，相邻的卤素灯45的中心间的距离L优选为22mm以上。根据模拟的结果，平均单位面积的发热量为3200W/m²、距离L为20mm的时候到达3000K这样的极高温度，但是距离L成为22mm时变为1600K(1327℃)左右，比软化温度更低。

相邻的卤素灯45之间的距离越大，这样的相邻的卤素灯45相互的热的影响越小，使该距离变大时加热效率变低。因而，优选在能得到希望的加热效率的范围内规定该距离L的上限，具体而言优选40mm以下。

反射器41，42，43，如图1和图8所示，具有：安装于底座部件40的顶板部内壁、截面为逆槽状的环状的底座65；和环状的主体部66，其截面形状为从底座65向下方呈前端渐细的形状，具有成为在内部流通冷却水等冷却介质的冷却介质流路68的环状的空间。主体部66具有外侧的表面为反射面的两个侧壁66a、66b和侧壁66a、66b的前端侧的前端壁67，由它们包围的空间成为冷却介质流路68。

反射器41，42，43，为了提高冷却效率，具有使主体部66的侧壁66a，66b极薄的、内部的大部分成为冷却介质流路68的结构。但是，若侧壁66a，66b过薄，则强度降低。侧壁66a，66b的厚度为了充分地确保冷却效率优选5mm以下，从确保强度的观点看优选1.2mm以上。

而且，与底座部件40的上述第四区域3d相比更外侧的外侧环部44也作为反射器起作用，在其内部也形成有冷却介质流路70。

这些反射器41、42，43可以是焊接结构，也可以由铸造、锻造或者冲压成形来形成。若考虑制造的容易性等则优选焊接结构，优选按以下方式制造。首先，将多个骨架部件69以适当长间隔复数点焊于底座65，接着将顶端壁67点焊于骨架部件69的顶端，成为图9所示的状态。即，首先形成由骨架部件69和顶端壁67等构成的骨架。而且，通过从图9的状态将构成反射壁66a，66b的金属板安装在该骨架，具体而言在底座65与前端部67之间的内周侧和外周侧，沿着骨架部件69安装。由此制造反射器41，42，43。作为主体部66，能使用例如不锈钢(SUS)，在其反射面实施反射率高的材料的涂覆(coating)、例如镀金。

反射器41，42，43的内侧和外侧的反射面的至少一部分，优选构成为相对于被晶片支承销18支承的晶片W的上表面的法线倾斜的圆锥面。由此，能将来自卤素灯45的光容易地导向位于下方的晶片W。但是，在装置设计上，全部的反射器的全部的面也可以不倾斜，这时的角度优选按每个反射器在0～60°的范围适宜地进行选择。此外，各反射器的内侧面和外侧面的倾斜角度可以相同也可以不同。

此外，卤素灯45优选相对于被晶片支承销18支承的晶片W的上表面的法线向内侧倾斜。这样通过使卤素灯45倾斜地设置，能提高来自卤素灯45的光的照射效率。图10是模拟来自使第四区域的卤素灯倾斜45°时的灯的发射光和由反射器的反射光的图。从该图看知道，通过使卤素灯倾斜，大量的反射光朝向晶片W照射。这时的倾斜角度可以根据装置设计选择适宜的值，但是优选5～47°的范围。此外，卤素灯45的倾斜角度能在每个区域进行调整，例如，能按照从最内侧的第一区域向最外侧的第四区域倾斜变大的方式调整。此外，也可以使各区域的多个灯模块的每个，卤素灯45的倾斜角度不同。

冷却头47，如图11所示，具有导入冷却水等冷却介质的导入端口71和排除冷却介质的排出端口72，冷却介质供给配管和冷却介质排出配管(都未图示)与它们连接。此外，在冷却头47的内部形成连接导入端口71的冷却介质供给流路73，从该冷却水供给流路73分支的分支流路74，75，76，77分别连接冷却介质流路70、反射器43的冷却介质流路68、反射器42的冷却介质流路68、反射器41的冷却介质流路68。并且，在冷却头47的内部形成连接排出端口72的冷却介质排出流路78，从该冷却介质排出流路78分支的分支流路79，80，81，82分别连接冷却介质流路70、反射器43的冷却介质流路68、反射器42的冷却介质流路68、反射器41的冷却介质流路68。而且，为了方便在图11没有画出卤素灯45。

退火装置100还具有控制部90。控制部90具有微处理器，主要控制退火装置100的各构成部。

接着，针对这样构成的退火装置100的动作进行说明。

首先，使闸阀16打开，通过未图示的搬送臂将晶片W经过搬入搬出口15搬入处理容器1内，将晶片W载置在向上方突出的状态的晶片支承销18上。然后，关闭闸阀16，并且由升降用发动机23使晶片W下降到处理位置。

然后，一边使晶片W旋转，一边向多个卤素灯45供电，使卤素灯45点亮，开始退火。卤素灯45的光透过光透过板46到达晶片W，晶片W被其热量加热。这时的加热温度例如为700～1200℃，升温速度和降温速度能实现20～50℃/sec左右。此外，从卤素灯45向晶片W的照射能量能实现0.5W/mm²以上，晶片W的温度均一性也高。

这种情况下，由于多个卤素灯45使前端朝向下方地配置，所以与如上述专利文献1公布那样将卤素灯铺设为平面状的情况相比，更能提高卤素灯的配置密度。因此，能提高卤素灯45的照射效率。

此外，反射器41，42，43被设置为同心状，多个卤素灯45沿着这些反射器配置，因此可以不像引用文献2那样设置光导管作为反射器的方式重复多次的反射，就能将来自卤素灯45的光导向晶片W。因此，能使作为热被吸收的能量减少，能提高能量效率。

并且，因为在同心状的反射器41，42，43的内部形成由环状的空间形成的冷却介质流路68，所以冷却介质的电导变低，能高效地冷却反射器41，42，43。

而且此外，反射器41，42，43，由于在以底座65和骨架部件69形成骨架之后，将构成反射部66的金属板安装为环状地构成，所以能容易地形成，此外，构成反射面的反射部66是金属板，所以冷却效率更高。

而且，反射器41，42，43的内侧和外侧的反射面，通过构成相对于被晶片支承销18支承的晶片W的上表面的法线倾斜的圆锥面，通过下方的晶片W容易引导反射的卤素灯45的光，因此能使反射器的反射次数进一步减少，能更加提高照射效率。此外，通过使卤素灯45按照相对晶片W的上表面的法线向内侧倾斜的方式设置，能提高来自卤素灯45的光的照射效率。

而且，还使多个卤素灯45成为一个整体、使安装于安装部的筒形的灯模块可拆装地设置，因此能使卤素灯的交换等的维护容易地实施，能提高维护性。

<第二实施方式>

接着，针对本发明的第二实施方式进行说明。

本实施方式的目的在于实现卤素灯45的供电端子57的保护。在退火处理时将卤素灯45点亮时，通过其热供电端子57被加热。通过加热，当供电端子57的温度超过350℃时，作为导体使用的Mo箔急速地氧化，并断线。因此，在本实施方式中实施供电端子57的冷却和从卤素灯45向供电端子57的遮光。

图12是表示本发明的第二实施方式的退火装置的灯组件的局部截面图，图13是表示其主要部分的截面图，图14是表示卤素灯的安装状态的立体图。对于本实施方式的灯组件103，卤素灯45具有以热传导性良好的冷却块111覆盖供电端子57的构造。冷却块111具有在供电端子57的侧方突出的突出部112，该突出部112的下表面为散热面112a。而且，卤素灯45以该散热面112a与被冷却介质冷却的冷却壁114接触的方式设置。由此，供电端子57的热向冷却块111传热，从其散热面112a向冷却壁114散热，防止供电端子57过度升温。如图示，在本实施方式中，反射器42、43具有底座环42a，43a，第二区域3b的卤素灯45将底座环42a作为冷却壁114，第三区域3c的卤素灯将底座环43a作为冷却壁114。而且，第二区域3b和第三区域3c的卤素灯45通过在反射器42、43的冷却介质流路68流动的冷却介质，其供电端子57被冷却。此外，第四区域3d的卤素灯45将形成冷却介质流路70的外侧环部44的冷却介质流路70的附近部分作为冷却壁114。虽未图示，但是第一区域3a的卤素灯将反射器41的底座环作为冷却壁114。

如图13所示，供电端子57的插入部57a插入插座115，插座115安装于灯模块的安装部。在插座115安装板簧116作为以安装于供电端子57的冷却块111压着冷却壁114的方式进行施力的施力部件。通过该板簧116的作用力，冷却块111压着冷却壁114，由此冷却块111能稳定地接触冷却壁114，能提高供电端子57的冷却能力。代替板簧116，可以使用螺旋弹簧等其他的施力部件。

此外，在卤素灯45的石英管55的供电端子57附近位置，设置对从灯丝56发出的光进行遮光的遮光壁120。由此，能抑制供电端子57的升温。可设置多个遮光壁120。

图14表示第三区域3c的第三灯模块63安装于反射器43的底座环43a的状态。在底座环43a形成凹部121，凹部121的底成为冷却壁114。而且，分别在第三灯模块63的四个卤素灯45安装的冷却块111的突出部112与凹部121嵌合，由此突出部112的发射面112a成为与冷却壁114接触。其他的区域的灯模块也具有相同的安装方式。此外，在反射器43的底座环43a的正下方部分的内周侧，遮光壁120设置为环状，在遮光壁120形成卤素灯45的石英管55能嵌入的半圆状的槽口部120a。以与设置在反射器43的内侧的遮光壁120对应的方式，设置反射器42的外侧的遮光壁120(参照图12)，虽未图示，但在反射器42的外侧的遮光壁120，在对应于设置在反射器43的内侧的遮光壁120的槽口部120a的部分形成有半圆状的槽口部。由此，在第三灯模块63中，从卤素灯45的灯丝56向供电端子57的光通过遮光壁120有效地被遮光。其他区域的卤素灯45，也通过相同构造的遮光壁120从灯丝56向供电端子57的光被遮光。

在这样的本实施方式中，由于将卤素灯45的供电端子57用冷却块111覆盖，并使冷却块111的突出部112的散热面112a与被冷却介质冷却的冷却壁114接触，所以供电端子57的热向冷却块111传热，从其散热面112a向冷却壁114散热，能防止供电端子57过度升温。这时，通过板簧116的作用力冷却块111被冷却壁114推压，由此冷却块111能稳定地与冷却壁114接触，能更加提高供电端子57的冷却能力。

此外，在卤素灯45的石英管55的供电端子57附近位置设置对从灯丝56发出的光进行遮光的遮光壁120，因此能防止从灯丝56发出的光到达供电端子57，能抑制由从卤素灯45发出的光所导致的供电端子57的破损等。

<第三实施方式>

接着，针对本发明的第三实施方式进行说明。

在灯组件中，安装在光透过板与盖之间的密封环接近卤素灯45而设置，因此在灯组件中通过从卤素灯产生的热，还有通过被从卤素灯发射的光照射，可能升温而产生热变形和熔融。因此，在本实施方式中，主要针对用于保护这样的密封环的结构进行说明。

图15是表示本发明的第三实施方式的退火装置的主要部分的截面图，图16是表示第三实施方式的退火装置的光透过板支承部分的截面图。本实施方式的退火装置包括具有形成有凸缘(flange)部(台阶部)46a的光透过板46′的灯组件203。该光透过板46′的凸缘部46a隔着密封环50由成为底座的盖2′支承。

灯组件203具有上下设置的两个支承框架131、132(在图中仅图示第二灯模块62和第三灯模块63)，其支承第一区域3a的第一灯模块61、第二区域3b的第二灯模块62和第三区域3c的第三灯模块63。这些支承框架131、132，按照各灯模块的卤素灯45从相邻的反射器离开5mm以上的方式，支承第一灯模块61、第二灯模块62和第三灯模块63。此外，第四区域3d的第四灯模块64按照其卤素灯从外侧环部44离开5mm以上的方式被框架133支承。由此在卤素灯45与反射器之间和支承框架131与132之间能确保通风。而且，在灯组件203内，通过未图示的鼓风机或者风扇，能确保图15中用箭头表示的通风并能进行热排气。即，按照以下方式来通风并进行热排气：从盖2′一侧通过光透过板46′的上表面朝向内侧，进而朝向卤素灯45的设置部，并通过卤素灯45与反射器之间并上升，进而通过支承框架131和132之间向外部排出。由此，利用由风扇供给的冷却空气，从卤素灯45等产生的热排气被稀释，且与密封环50对应的部分成为热排气的上流侧，因此能抑制密封环50的温度的上升。

如图16所示，成为底座的盖2′，具有与光透过板46′的凸缘部46a对应的阶梯部，在与光透过板46′对应的部分形成有环状的收容密封环50的密封环槽50a，在密封环槽50a的正下方形成有沿着密封环槽50a呈环状的冷却介质流路135。

在与光透过板46′的上表面的凸缘部46a对应的部分设置有用于防止向密封环50的直射光的环状的罩141。罩141是具有遮光性的部件，例如由Teflon(登录商标)形成。该罩141如图17所示，被沿着圆周方向等间隔地设置的固定夹具142固定。固定夹具142通过螺栓142a固定于盖2′。

在光透过板46′的底面与盖2′的对应的面之间，设置滑动部件143用于缓和因光透过板46′与盖2′的热膨胀差所引起的应力。滑动部件143由滑动性良好的材料、例如Teflon(登录商标)形成。

在光透过板46′的凸缘部46a的底面与盖2′的对应的面之间形成台阶t，该台阶t为0.5mm以上。由此，减轻作用于密封部的力。由于台阶t的存在，为了防止密封环50被拉向内侧，在比密封环槽50a的密封环50更靠内侧的部分设置由硬质树脂形成的支持环(support ring)144。

在本实施方式中，灯组件203具有通风结构，按照以下方式来通风并进行热排气：从盖2′一侧通过光透过板46′的上表面并朝向内部，进而通过卤素灯45与反射器之间并上升，进而通过支承框架131和132之间向外部排出。因此，利用由风扇供给的冷却空气，从卤素灯45等产生的热排气被稀释，且与密封环50对应的部分成为热排气的上流侧，因此能使配置密封环50的部分的气氛的温度降低，能抑制密封环50的温度上升。此外，密封环50通过在冷却介质流路135流动的冷却介质冷却，由此能进一步抑制密封环50的温度上升。并且，在与光透过板46′的密封环50对应的凸缘部46a上表面设置有具有遮光性的罩，因此能防止来自灯组件203的直射光向密封环50入射，也能防止密封环50由于直射光而升温。而且此外，光透过板46′具有有凸缘部46a的台阶结构，因此能抑制对密封环50的散射光的侵入。

此外，例如石英制的光透过板46′和金属制的盖2′，热膨胀差大，且从卤素灯45向光透过板46′照射光并在光透过板46′和盖2′之间产生热应力，但是在本实施方式中在光透过板46′的底面与盖2′的对应的面之间设置滑动性良好的滑动部件143，因此两者之间的热应力被缓和，能防止光透过板46′的破损等。进而，在光透过板46′的凸缘部46a的底面与盖2′的对应的面之间形成0.5mm以上的台阶，因此不需要用薄的凸缘部46a支承大气压，能防止光透过板46′的破损。

<第四实施方式>

接着，针对本发明的第四实施方式进行说明。本实施方式涉及卤素灯45的配置。

图18是表示本发明的第四实施方式的退火装置的灯组件的仰视图。灯组件303与第一实施方式相同，具有3个反射器41，42，43，多个卤素灯45配置于最内侧的反射器41的内侧的第一区域3a、反射器41与42之间的第二区域3b、反射器42与43之间的第三区域3c、和最外侧的反射器43的外侧的第四区域3d。在本实施方式中，以第二区域3b、第三区域3c、第四区域3d的非设灯区域48的相邻的区域之间不重叠的方式配置卤素灯45。具体而言，使第二区域3b与第四区域3d的非设灯区域48为对应的位置，使其之间的第三区域3c的非设灯区域48成为与第二区域3b和第四区域3d的非设灯区域48为相反侧的位置。

在本实施方式中，为了一边使晶片W旋转一边实施退火处理，相邻的非设灯区域48即使重叠，在理论上加热的均一性上也没有问题。但是，由于光透过板46不旋转，若非设灯区域48重叠，则光透过板46被不均一地加热，从晶片挥发的副产物在光透过板46的温度低的区域选择性地蒸镀，光透过板46的局部透光性降低。与此对应，通过以本实施方式所述使相邻区域的非设灯区域48偏移，能使光透过板64更均一地加热。非设灯区域48的配置不限定于图18所示的配置，也可以将第二区域3b、第三区域3c、第四区域3d的非设灯区域按约每120°偏移等其他的配置。

<第五实施方式>

接着，针对本发明的第五实施方式进行说明。本实施方式也涉及卤素灯45的配置。

图19是表示本发明的第五实施方式的退火装置的灯组件的仰视图。本实施方式的灯组件403，没有最内侧的反射器41，且第一区域3a的卤素灯45在一直线上排列四个，这点与第四实施方式的灯组件303不同，其他与第四实施方式相同。

在第四实施方式中，第一区域3a的卤素灯45与第二区域3b的卤素灯45之间较宽，存在灯光难以照射的部分，可能不能使晶片W的中央部分均一地加热。即，通过配置最内侧的反射器41，可能卤素灯45的配置位置被限制并难以实施均一照射，此外，考虑晶片W旋转时，将卤素灯45配置为直线能在更大的范围进行照射。

因此，在第五实施方式中，不设置最内侧的反射器41，且将第一区域3a的五个卤素灯45配置在一直线上，能使晶片W的内侧区域的均一加热成为可能。

而且，本发明不限定于上述实施方式，可以有各种变形。例如，在上述实施方式中，作为热处理装置举例表示了退火装置，但是也能适用于成膜装置等、需要加热被处理基板的其他的装置。此外，在上述实施方式中设置三个同心状的反射器，但是不限定于此，对应被处理基板的大小和卤素灯的配置，可设置两个以上的任意数目。

此外，在上述实施方式中，表示了使用卤素灯作为灯的例子，但是只要是可加热的灯不限定于此。此外，作为灯使用了单端型的灯，但是也可以使用双端的灯。在该情况下，可以形成两个供电部为上部的U字状，并以U字的弯曲部分为前端部而设置灯。

并且，在上述实施方式中表示了将灯组件按照朝向形成于处理容器的上表面的开口的方式设置于处理容器的上方的例子，但是也可以在处理容器的下表面形成开口，以朝向该开口的方式设置于处理容器的下方。

而且此外，在上述实施方式中，针对使用半导体晶片作为被处理基板的情况进行了说明，但是也可以是FPD(平面显示器)基板等其他的基板。此外，在上述实施方式中，对应圆形的半导体晶片，将反射器设计为同心圆状，但是不限定于此，例如在FPD基板那样的矩形基板的时候，也可以将反射器配置为矩形。

此外，只要不脱离本发明的范围，将多个实施方式的构成元件进行适当的组合，或者去除上述实施方式的构成元件的一部分也属于本发明的范围。

Claims (23)

1.一种热处理装置，其特征在于，包括：

收容被处理基板的处理容器；

在所述处理容器内将被处理基板水平支承的基板支承部；

经由形成于所述处理容器的开口，对被所述基板支承部支承的被处理基板照射光的灯组件；和

支承所述灯组件的灯组件支承部，

所述灯组件具有：

多个灯，其被设置成前端朝向被所述基板支承部支承的被处理基板一侧；

支承所述多个灯的底座部件；

多个环状反射器，其按照以与被处理基板的中心对应的部分为中心同心状地、且向被处理基板一侧突出的方式设置于所述底座部件，将从所述灯照射的光反射并导向被处理基板一侧；和

将冷却介质供给至所述反射器的内部的冷却介质供给单元，

所述多个灯的至少一部分沿着所述反射器设置，在所述反射器的内部形成有沿着其配置方向且由环状空间形成的冷却介质流路。

2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

还包括使所述基板支承部旋转的旋转机构，由此一边使被所述基板支承部支承的被处理基板旋转一边通过所述灯加热被处理基板。

3.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述反射器具有：规定冷却介质流路并且表面成为反射面的侧壁，所述侧壁的厚度为1.2～5mm。

4.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述反射器，在对应于被处理基板的中心的位置具有旋转对称的形状。

5.如权利要求4所述的热处理装置，其特征在于：

所述多个反射器的内侧和外侧的反射面的至少一部分，构成相对于被所述基板支承部支承的被处理基板的面的法线倾斜的圆锥面。

6.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述多个反射器的内侧和外侧的反射面，相对于被所述基板支承部支承的被处理基板的面的法线为0～60°的角度。

7.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯，相对于被所述基板支承部支承的被处理基板的面的法线向内侧倾斜。

8.如权利要求7所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯的倾斜角度的范围为5～47°。

9.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

具有多个灯模块，其构成为将所述灯按多个一组安装于安装部件，并且，这些灯模块以能够拆装的方式设置于所述底座部件。

10.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯，具有透明的石英管和设置于其内部的中央的灯丝，多个所述灯中相邻的灯的所述石英管的中心之间的距离为22mm以上40mm以下。

11.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯，具有透明的石英管、设置于其内部的灯丝和用于向所述灯丝供电的供电端子，所述灯组件还具有与所述供电端子接触并用于对其进行冷却的冷却块，所述冷却块具有散热面，所述散热面以接触由冷却介质冷却的冷却壁的方式设置。

12.如权利要求11所述的热处理装置，其特征在于：

所述冷却壁被在所述反射器流通的冷却介质所冷却。

13.如权利要求11所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件还具有：按照将所述冷却块向所述冷却壁推压的方式进行施力的施力部件。

14.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件还具有防止从所述灯发出的光到达所述供电端子的遮光壁。

15.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述遮光壁设置于所述反射器。

16.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件还具有：以堵塞所述处理容器的所述开口的方式设置的、使从所述灯发射的光透过的光透过部件，所述光透过部件被所述灯组件支承部支承。

17.如权利要求16所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件还具有：设置于所述光透过部件与所述灯组件支承部之间的密封环。

18.如权利要求17所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件具有：能够将从所述灯产生的热排气的通风结构。

19.如权利要求18所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件的所述底座部件具有：以各所述灯从相邻的反射器离开5mm以上的方式支承所述灯的框架。

20.如权利要求17所述的热处理装置，其特征在于：

所述灯组件支承部，在配置有所述密封环的部位的附近具有使冷却所述密封环的冷却介质流通的冷却介质流路。

21.如权利要求17所述的热处理装置，其特征在于：

在所述光透过部件的上表面设置有：将从所述灯组件射向所述密封环的光遮蔽的罩。

22.如权利要求17所述的热处理装置，其特征在于：

在所述光透过部件的被支承面与所述灯组件支承部的支承面之间，设置具有滑动性的滑动部件。

23.如权利要求17所述的热处理装置，其特征在于：

在所述灯组件支承部形成有所述密封环被插入的密封环槽，插入所述密封环槽的所述密封环与所述光透过部件的面贴紧并密封，在所述灯组件支承部的形成所述密封环槽的面与所述光透过部件的所述台阶部的所述面之间形成0.5mm以上的台阶。

Images