[发明专利]基板冷却机构、基板冷却方法和热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对热处理后的基板进行冷却的基板冷却机构、基板冷却方法和具有那种基板冷却机构的热处理装置。

背景技术

例如在对半导体晶圆等基板进行扩散处理、成膜处理和氧化处理等热处理的情况下，广泛使用分批式的立式热处理装置，该热处理装置将沿铅垂方向多层地配置有多张基板的石英制的舟皿输入到立式的石英制的处理容器内，利用设在处理容器的周围的圆筒状的电阻发热型的加热器加热基板。

在这种立式热处理装置中，在处理容器的下方设有作为基板输送室的加载区，当在该加载区内将多张基板搭载于舟皿后，将该舟皿输入到处理容器内，进行热处理。在热处理结束后，将搭载于舟皿的基板自处理容器移到加载区，自舟皿取出基板而输出基板。此时，基板为500℃～1200℃左右的高温，由此，加载区也处于高温，所以公知有向加载区的炉口附近供给冷却气体而进行冷却的技术（专利文献1等）。

专利文献1：日本特开2002－176045号公报

但是，即使向加载区供给冷却气体，也很难使被加热成高温的基板的温度有效地降低，基板的冷却耗费时间，相应地使处理的生产率降低。

另外，为了提高冷却效果，也可以大量流动冷却气体，但在多数的情况下，由于在舟皿中以狭窄的间隔搭载有多张基板，所以不得不从侧面供给冷却气体，因此也产生如下问题：在基板的面内冷却不均匀，从而使基板的温度分布产生不均，因热膨胀的不同而发生变形，基板容易损坏。特别是，随着基板的大型化，基板内的温度分布的不均更加严重。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的，其要解决的课题在于提供冷却机构、冷却方法和具有这种冷却机构的热处理装置，该冷却机构和冷却方法能够在用于加热多张基板的分批式的热处理装置中对热处理后的基板进行快速冷却，而且即使基板大型化，也能均匀地进行冷却。

为了解决上述课题，本发明的第1技术方案提供基板冷却机构，该基板冷却机构用于在热处理装置中对热处理后的基板进行冷却，该热处理装置包括：基板保持构件，其用于保持多张基板；处理容器，其用于收容上述基板保持构件；加热部件，其以围绕上述基板保持构件的方式配置，利用辐射热进行加热；输送机构，其用于在上述处理容器的内部与上述处理容器的外部之间输送上述基板保持构件，该热处理装置利用上述加热部件对保持于上述基板保持构件的基板进行热处理，该基板冷却机构的特征在于，该基板冷却机构具有：筒状的热量屏蔽构件，其用于屏蔽向上述热处理后的基板辐射的辐射热，能够在插入到上述加热部件和上述处理容器内的上述基板保持构件之间的插入位置与自插入位置抽出的抽出位置之间移动；空气冷却部，其配置在上述处理容器的外部，上述热量屏蔽构件以两个半筒状构件能够合为一体以及分开的方式设置在上述抽出位置，上述两个半筒状构件设置为能够在彼此分开地配置的退避位置与彼此合为一体而构成为筒状的合体位置之间移动，在上述两个半筒状构件在上述合体位置合为一体的状态下，上述热量屏蔽构件在上述抽出位置与上述插入位置之间移动，且该热量屏蔽构件的外侧面由辐射率比内侧面的辐射率低的材料构成。

在上述第1技术方案中，优选上述空气冷却部具有用于向上述基板保持构件供给冷却气体的冷却气体供给机构。另外，优选该基板冷却机构还具有用于分别支承上述热量屏蔽构件的上述半筒状构件的支承构件，在上述半筒状构件合为一体而插入到上述加热部件与上述处理容器内的上述基板保持构件之间时，上述支承构件具有将上述半筒状构件的热量排出的功能。上述支承构件能够由氮化铝和氧化铝中的任一种构成。另外，构成上述热量屏蔽构件的上述外侧面的材料能够使用石英和钨中的任一种，构成上述内侧面的材料能够使用氮化铝和氧化铝中的任一种。

上述热量屏蔽构件可以具有在被抽出到上述抽出位置时不会妨碍来自上述冷却气体供给机构的冷却气体的供给那样的长度。另外，上述热量屏蔽构件能够采用具有供来自上述冷却气体供给机构的冷却气体通过而向上述基板保持构件的基板供给那样的孔的结构。在该情况下，上述热量屏蔽构件能够采用仅在妨碍来自上述冷却气体供给机构的冷却气体的供给的部分具有供冷却气体通过的孔的结构。