[发明专利]基板热处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及在电子装置制造过程等中使用的基板热处理设备。

背景技术

作为传统的加热基板的机构，专利文献1提出了如下机构：在基板由与升降装置一体的支撑销支撑并且定位成靠近加热板的情况下，对基板加热。在专利文献1公开的技术中，加热板放置在真空单元的上部，包括支撑销的升降装置设置在加热板下方。在加热基板的过程中，将基板载置在支撑销上，然后驱动升降装置以升高支撑销，使得基板被定位成靠近加热板并且被加热。

另一方面，对于快速加热存在另一种方案：为了利用灯加热器获得均匀的晶片温度，直径比晶片的直径稍大的环状部件（在下文中，被称作护环）被设置到晶片的外周（专利文献2）。当晶片由定位成与晶片相对的灯加热时，晶片的表面温度通常在晶片中心处最高，放射热导致晶片的热释放至周围环境，使得温度在外边缘处低。如果设置外周环，则晶片外边缘一体地接合到外周环，从而能够降低热放射量。这能够改善晶片温度的均匀性。

在传统的技术中，护环被放置在设备中的预定位置，待处理的各晶片通过搬运机构搬运。晶片和护环以预定的位置关系定位，然后投射灯光以加热晶片。处理后的晶片以类似的方式搬出。在上述结构中，例如在取决于各种目的在多个位置加热晶片的加热处理的情况中，外周环和晶片之间的位置关系在多个位置中变化（在照射时灯和晶片之间的距离变化）。如果改变外周环的位置以避免上述情况，机构必须复杂化，此外，导致可靠性的问题。

为了获得被加热的晶片的温度的均匀性而使用的护环因此期望由与晶片相同的材料制成。然而，护环不像晶片，护环被反复地使用（加热）。因此，经常选择热特征（比热和导热率）接近晶片的其他耐久性材料用于护环。

这样做的一个原因在于，因为机械限制难以设置用于护环的强制冷却装置。尤其是在用于在真空中处理的设备中，缺少冷却装置导致护环的不期望的温度增加，还导致处理之前护环与晶片之间的温度差并且导致该温度差随时间而变化，这也会影响处理。期望护环通过不仅提供晶片温度的均匀性还阻挡灯光朝向腔室的下部行进来防止或减少部件的温度增加和损伤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-254545号公报

专利文献2：日本特开2000-58471号公报

发明内容

为了在专利文献1公开的包括升降装置的加热设备中进行快速加热，必需减少热从晶片的边缘逃逸。然而，将专利文献2公开的护环设置在根据专利文献1的加热设备中的晶片周围需要上下移动护环的另一机构（升降装置）。换言之，必须将护环连接到升降装置的轴。

护环支撑晶片并且通过致动器等上下移动的上述机构（升降装置）的实现涉及下述问题。

第一个问题是热膨胀的问题。护环直接受到热的照射从而同晶片的情况一样在处理时被加热至超过例如500°的高温。护环通常由诸如陶瓷等易碎性材料制成，上下移动护环的升降装置由诸如不锈钢等金属材料制成。用于护环的陶瓷和用于升降装置的金属材料取决于它们的组合具有大约2～4倍的热膨胀系数差异。因此，被加热至高温的护环和升降装置具有由于热引起的膨胀量差异。当护环被刚性地连接到升降装置的轴时，由于膨胀量的差异引起的部件之间的过度的热应力或干涉会导致包括护环和紧固部件（螺钉）的破损以及紧固部件（金属）的变形的缺陷。即使部件不破损，变形的部件也会彼此磨擦而产生颗粒。

第二个问题是热通过护环和升降装置的轴的接合部逃逸的问题。晶片在处理时被加热至高温。如上所述，护环阻挡灯光朝向腔室的下部行进并且防止或减小部件的温度增加。这导致护环的上部和下部之间的温度差大。该温度差促进了护环和轴之间的热传递。这意味着热通过轴从护环逃逸。热的逃逸是晶片加热处理时的损失。此外，护环起到使晶片中的温度均匀的作用。如果热从护环和轴的接合部逃逸，则护环的面内温度变得不均匀，晶片因此具有不均匀的温度分布。

考虑到前述传统的问题做出本发明，本发明的目的是提供如下基板热处理设备：该基板热处理设备能够在减少由于高温时的热膨胀引起的组成构件的破损的情况下高速、均匀地加热基板。