JP5286802B2 - Light irradiation type heating device - Google Patents
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本発明は、例えば半導体ウエハなどの被処理体を光照射により加熱処理するために用いられる光照射式加熱装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation type heating apparatus used for heat-treating an object to be processed such as a semiconductor wafer by light irradiation.
現在、半導体製造工程における、例えば、成膜、酸化、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、注入イオン活性化などの様々なプロセスを行うに際しては、光源からの光照射による加熱処理が利用されており、このような加熱処理において用いられる光照射式加熱装置によれば、抵抗加熱法に比して被処理体の温度を急速に昇降温させること、具体的には、例えば被処理体を1000℃以上の温度にまで、数秒間から数十秒間で昇温させることが可能であると共に光照射停止後、被処理体を急速に冷却することができる。 Currently, when performing various processes such as film formation, oxidation, nitridation, film stabilization, silicidation, crystallization, and implanted ion activation in semiconductor manufacturing processes, heat treatment by light irradiation from a light source is used. According to the light irradiation type heating apparatus used in such heat treatment, the temperature of the object to be processed is rapidly increased / decreased compared with the resistance heating method, specifically, for example, the object to be processed Can be raised to a temperature of 1000 ° C. or more in several seconds to several tens of seconds, and the object to be processed can be rapidly cooled after the light irradiation is stopped.
このような加熱処理が行われる光照射式加熱装置においては、光源として例えば白熱ランプが利用されており、半導体ウエハなどの被処理体の全面に光を一括照射するために、複数本の管形のランプを同一平面上に並列に配置されたランプユニットを用いた構造が知られている。 In the light irradiation type heating apparatus in which such heat treatment is performed, an incandescent lamp, for example, is used as a light source, and a plurality of tube shapes are used to collectively irradiate light on the entire surface of an object to be processed such as a semiconductor wafer. A structure using a lamp unit in which the lamps are arranged in parallel on the same plane is known.
近年においては、被処理体の温度を更に高速で昇降温させることが要求されており、例えば、「スパイクアニール」や「フラッシュ加熱」と称される加熱処理においては、例えば200℃/秒を超える昇温速度で急速に昇温させ、目的温度に達した時点で直ちに冷却することが必要とされており、このような加熱処理によれば、非常に薄い拡散層(シャロージャンクション)を形成することができ、半導体素子の性能を向上させることができる。
なお、「フラッシュ加熱」処理には、発光管内に一対の放電電極が配置されたフラッシュランプが用いられている。
In recent years, it has been required to raise and lower the temperature of an object to be processed at a higher speed. For example, in heat treatment called “spike annealing” or “flash heating”, for example, it exceeds 200 ° C./second. It is necessary to rapidly raise the temperature at the rate of temperature rise and immediately cool it when it reaches the target temperature. By such heat treatment, a very thin diffusion layer (shallow junction) is formed. And the performance of the semiconductor element can be improved.
The “flash heating” process uses a flash lamp in which a pair of discharge electrodes are arranged in an arc tube.
このような要求に応えるためには、半導体ウエハなどの被処理体の全面に、さらに、強力な光を照射する必要があり、複数本の管形のランプを同一平面上に並列に配置したランプユニットを複数積層させて、光出力を上げる構造が採用されている。 In order to meet such demands, it is necessary to irradiate the entire surface of the processing object such as a semiconductor wafer with more powerful light, and a plurality of tube-shaped lamps arranged in parallel on the same plane. A structure is adopted in which a plurality of units are stacked to increase the light output.
上記のようなランプユニットを複数積層した光照射式加熱装置を図7を用いて説明する。
図7では、紙面上方に半導体ウエハなどの被処理体が位置するものであり、実際の装置の配置状態とは上下反転させてランプユニットの構造がより分かるように示したものである。
A light irradiation type heating apparatus in which a plurality of lamp units as described above are stacked will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, an object to be processed such as a semiconductor wafer is positioned above the plane of the drawing, and the structure of the lamp unit is shown more clearly by inverting the actual apparatus arrangement state.
この光照射式加熱装置は、複数本の管形のランプ1を同一平面上に並列に配置したランプユニットが上下2組あり、それぞれが第1ランプユニットL1、第2ランプユニットL2となっており、ランプハウス取り付け用のベース板Cの内壁のランプユニット側に不図示の反射鏡が配置されており、反射鏡の前方に第1ランプユニットL1と第2ランプユニットL2がそれぞれランプの管軸が交差するように配置されている。 In this light irradiation type heating device, there are two sets of upper and lower lamp units in which a plurality of tube-shaped lamps 1 are arranged in parallel on the same plane, which are a first lamp unit L1 and a second lamp unit L2. A reflecting mirror (not shown) is arranged on the lamp unit side of the inner wall of the base plate C for mounting the lamp house, and the first lamp unit L1 and the second lamp unit L2 are respectively connected to the lamp tube axis in front of the reflecting mirror. It is arranged to intersect.
そして、第1ランプユニットL1を構成しているそれぞれのランプ1は、その両端の封止部において、保持部材30,31で保持されている。具体的には、ランプ1の一端側を保持する保持部材30は、ベース板Cに固定された固定台30aと、この固定台30aに対向する固定板30bからなり、固定台30aと固定板30bには、それぞれのランプの封止部が適宜の間隔で嵌合する不図示の凹み部があり、固定台30aの上にランプ1の封止部を載置し、この状態で、封止部を挟むように固定板30bが適宜の方法で固定台30aに連結され、ランプ1の一端側が保持部材30で保持されるものである。
同様に、ランプ1の他端側を保持する保持部材31は、ベース板Cに固定された固定台31aと、この固定台31aに対向する固定板31bからなり、固定台31aの上にランプ1の封止部を載置し、この状態で、封止部を挟むように固定板31bが適宜の方法で固定台31aに連結され、ランプ1の他端側が保持部材31で保持されるものである。
And each lamp | ramp 1 which comprises the 1st lamp unit L1 is hold | maintained by the
Similarly, the
同様に、第2ランプユニットL2を構成しているそれぞれのランプ1は、その両端の封止部において、固定台32aと固定板32bからなる保持部材32と、固定台33aと固定板33bからなる33で保持されている。
Similarly, each lamp 1 constituting the second lamp unit L2 includes a
なお、実際には、第2ランプユニットL2を構成しているそれぞれのランプ1の両側には給電用のリード線が接続されているが、図を分かりやすくするために、図7において、第2ランプユニットL2を構成しているそれぞれのランプ1のリード線は省略している。 Actually, power supply lead wires are connected to both sides of each lamp 1 constituting the second lamp unit L2, but in order to make the drawing easier to understand, in FIG. The lead wires of the lamps 1 constituting the lamp unit L2 are omitted.
このように、第1ランプユニットL1と第2ランプユニットL2が上下2段に配置されることにより、半導体ウエハなどの被処理体の全面に強力な光を照射することができ、被処理体の温度を高速で昇降温させることができるものである。
このような光照射式加熱装置においては、あるランプが寿命等により点灯不能になった場合、そのランプだけを交換する作業が発生する。
具体的には、図8(a)(b)に示すように、ランプ交換時にランプが落下しないように、ランプユニットと反射鏡からなる構造体を反射鏡が垂直方向下方に位置された状態にする。その後、被処理体に近い第2ランプユニットL2のあるランプ1を交換する作業では、保持部材32を構成している固定台32aから固定板32bの連結を解除し、さらに、保持部材33を構成している固定台33aから固定板33bの連結を解除し、全てのランプ1が取り外し可能となった状態で、点灯不能となったランプだけを交換するものである。
In such a light irradiation type heating device, when a certain lamp becomes unable to be lit due to its life or the like, an operation of replacing only the lamp occurs.
Specifically, as shown in FIGS. 8A and 8B, the structure including the lamp unit and the reflecting mirror is placed in a state where the reflecting mirror is positioned vertically downward so that the lamp does not fall when the lamp is replaced. To do. Thereafter, in the operation of replacing the lamp 1 having the second lamp unit L2 close to the object to be processed, the connection of the
さらに、反射鏡と第2ランプユニットL2の間に位置する第1ランプユニットL1のランプ1が点灯不能となった場合は、前方に第2ランプユニットL2が存在し、後方にランプハウス本体やランプ取付け用ベース板や反射鏡が位置しており、さらに、必要に応じて冷却機構などが配置されているために、ランプハウス本体方向からはランプ交換作業ができないものである。 Further, when the lamp 1 of the first lamp unit L1 located between the reflecting mirror and the second lamp unit L2 cannot be turned on, the second lamp unit L2 exists in the front and the lamp house body and the lamp are in the rear. Since the mounting base plate and the reflecting mirror are located and a cooling mechanism and the like are arranged as necessary, the lamp cannot be replaced from the lamp house body direction.
このために、第1ランプユニットL1のランプを交換する場合、第2ランプユニットL2の方向からしかランプを交換する作業ができないものである。
具体的には、図8(a)(b)に示すように、保持部材32,33連結を解除して、ランプ交換が必要でない第2ランプユニットL2のランプを全て取り外す。そして、保持部材30を構成している固定台30aから固定板30bの連結を解除し、さらに、保持部材31を構成している固定台31aから固定板31bの連結を解除し、第1ランプユニットL1の全てのランプ1が取り外し可能となった状態で、点灯不能となったランプだけを交換するものである。
For this reason, when the lamp of the first lamp unit L1 is replaced, the operation of replacing the lamp can be performed only from the direction of the second lamp unit L2.
Specifically, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
つまり、第1ランプユニットL1のランプを交換する場合、全く交換する必要がない第2ランプユニットL2のランプを取り外さなければならず、ランプ交換時の作業性が極めて悪いという問題があった。 That is, when the lamp of the first lamp unit L1 is replaced, the lamp of the second lamp unit L2, which does not need to be replaced at all, must be removed, and there is a problem that workability at the time of lamp replacement is extremely poor.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、複数本のランプを同一平面上に並列に配置したランプユニットが複数積層され、反射鏡と被処理体側に位置するランプユニットとの間に存在するランプユニットのランプを交換する場合に、被処理体側に位置するランプユニットのランプを取り外すことなく、簡単な作業で特定のランプだけを交換することができる光照射式加熱装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the above situation, and a plurality of lamp units in which a plurality of lamps are arranged in parallel on the same plane are stacked, and the lamp unit is positioned on the reflecting mirror and the object to be processed side. When replacing the lamp of the lamp unit existing between the lamp unit and the light irradiation type heating device, it is possible to replace only a specific lamp with a simple operation without removing the lamp of the lamp unit located on the workpiece side Is to provide.
請求項1に記載の光照射式加熱装置は、ランプが複数本配置されたランプユニットと、該ランプユニットから放射された光を被処理体側へ反射する反射鏡を備えた光照射式加熱装置であって、前記ランプユニットは、複数のランプを、同一の平面上であって、それぞれのランプの管軸が互いに平行となるように配列した第1ランプユニットと、前記第1ランプユニットから離間し、複数のランプを、同一の平面上であって、それぞれのランプの管軸が互いに平行となるように配列した第2ランプユニットからなり、前記第1ランプユニットは、前記反射鏡と前記第2ランプユニットの間に位置しており、前記第1ランプユニットを構成している各々のランプは、両端に封止部を有する管形のランプであって、一端側に第1給電機構と他端側に第2給電機構が設けられており、前記第1ランプユニットを構成するランプの管軸方向における両端位置に、当該第1ランプユニットを構成するランプを保持するための第1保持部材と第2保持部材が配置されており、前記第1ランプユニットを構成している各々のランプは、ランプの管軸方向に着脱可能に、第1給電機構が第1保持部材で保持され、第2給電機構が第2保持部材で保持されていることを特徴とする。 The light irradiation type heating device according to claim 1 is a light irradiation type heating device including a lamp unit in which a plurality of lamps are arranged, and a reflecting mirror that reflects light emitted from the lamp unit toward the object to be processed. The lamp unit includes a first lamp unit in which a plurality of lamps are arranged on the same plane so that the tube axes of the lamps are parallel to each other, and spaced apart from the first lamp unit. The second lamp unit includes a plurality of lamps arranged on the same plane so that the tube axes of the respective lamps are parallel to each other. The first lamp unit includes the reflecting mirror and the second lamp unit. Each lamp that is positioned between the lamp units and that constitutes the first lamp unit is a tube-shaped lamp having sealing portions at both ends, the first feeding mechanism and the other end at one end side. On the side Two power supply mechanisms are provided, and a first holding member and a second holding member for holding the lamp constituting the first lamp unit at both end positions in the tube axis direction of the lamp constituting the first lamp unit. The first power supply mechanism is held by the first holding member and the second power supply mechanism is the second power supply mechanism so that each of the lamps constituting the first lamp unit is detachable in the tube axis direction of the lamp. It is characterized by being held by two holding members.
請求項2に記載の光照射式加熱装置は、請求項1に記載の光照射式加熱装置であって、特に、前記第1給電機構は、ランプの一端側の封止部に取り付けられたベースと、当該ベースの先端からランプの管軸方向に突出した給電ピンとからなり、前記第1保持部材は、本体部と、当該本体部に設けられたランプの管軸方向に伸びる給電ピン挿入孔とからなり、前記給電ピンが前記給電ピン挿入孔に挿入され、前記第1ランプユニットを構成している各々のランプが、第1保持部材で保持されていることを特徴とする。 The light irradiation type heating device according to claim 2 is the light irradiation type heating device according to claim 1, and in particular, the first power feeding mechanism is a base attached to a sealing portion on one end side of the lamp. And a power supply pin protruding in the tube axis direction of the lamp from the tip of the base, and the first holding member includes a main body portion and a power supply pin insertion hole provided in the main body portion and extending in the tube axis direction of the lamp. The power supply pin is inserted into the power supply pin insertion hole, and each lamp constituting the first lamp unit is held by a first holding member.
請求項3に記載の光照射式加熱装置は、請求項1または請求項2に記載の光照射式加熱装置であって、特に、前記第2給電機構は、ランプの他端側の封止部に取り付けられたベースを有し、前記第2保持部材は、本体部と、当該本体部に設けられたランプの管軸方向に伸びるベース挿入孔とからなり、前記ランプの他端側の封止部に取り付けられたベースが前記ベース挿入孔に挿入され、前記第1ランプユニットを構成している各々のランプが、第2保持部材で保持されていることを特徴とする。
The light irradiation type heating device according to
請求項4に記載の光照射式加熱装置は、請求項2に記載の光照射式加熱装置であって、特に、前記給電ピン挿入孔の内部に前記給電ピンと接触して電気経路となる接触部を有し、当該接触部が第1保持部材の本体部に固定されていることを特徴とする。 The light irradiation type heating device according to claim 4 is the light irradiation type heating device according to claim 2, and in particular, a contact portion that is in contact with the power supply pin inside the power supply pin insertion hole to form an electrical path. And the contact portion is fixed to the main body portion of the first holding member.
請求項5に記載の光照射式加熱装置は、請求項3に記載の光照射式加熱装置であって、特に、前記第2給電機構は、前記ベースの後端からランプの管軸方向に伸び出したリード線を有し、前記第2保持部材は、前記ベース挿入孔に連通する前記リード線が通るリード線貫通孔が形成されていることを特徴とする。
The light irradiation type heating device according to
請求項6に記載の光照射式加熱装置は、請求項4に記載の光照射式加熱装置であって、特に、前記給電ピン挿入孔は、ランプ側に拡開して、前記給電ピンの先端を給電ピン挿入孔に案内するガイド面を有していることを特徴とする。
The light irradiation type heating device according to
請求項7に記載の光照射式加熱装置は、請求項5に記載の光照射式加熱装置であって、特に、前記ベース挿入孔は、ランプ側に拡開して、前記ベースの後端をベース挿入孔に案内するガイド面を有していることを特徴とする。
The light irradiation type heating apparatus according to claim 7 is the light irradiation type heating apparatus according to
本発明の光照射式加熱装置は、複数本のランプを同一平面上に並列に配置したランプユニットが複数積層され、反射鏡と被処理体側に位置するランプユニットとの間に存在するランプユニットのランプを交換する場合に、被処理体側に位置するランプユニットのランプを取り外すことなく、簡単な作業で特定のランプだけを交換することができる。
また、ランプ交換時に、ランプの位置決めも同時にできるものである。
The light irradiation type heating apparatus according to the present invention includes a plurality of lamp units in which a plurality of lamps are arranged in parallel on the same plane, and a lamp unit existing between a reflecting mirror and a lamp unit located on the object side. When replacing the lamp, only a specific lamp can be replaced with a simple operation without removing the lamp of the lamp unit located on the object side.
Further, the lamp can be positioned at the same time when the lamp is replaced.
以下、本願発明の光照射式加熱装置を図1から図6を用いて説明する。
図1は、本願発明の光照射式加熱装置を用いた光照射式加熱処理装置の断面図である。
The light irradiation type heating apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a light irradiation type heat treatment apparatus using the light irradiation type heating apparatus of the present invention.
図1に示すように、この光照射式加熱処理装置2は、光を透過する、例えば、石英ガラスからなる石英窓3により、本願発明の光照射式加熱装置を構成するランプハウス4と内部に加熱処理空間を有するチャンバ40を有する。ランプハウス4に配置された第1のランプユニット5および第2のランプユニット6から放出される光を、石英窓3を介してチャンバ40内に配置される被処理体7に照射することにより、被処理体7の加熱処理が施される。
As shown in FIG. 1, this light irradiation type heat treatment apparatus 2 has a
ランプハウス4に収容される第1ランプユニット5と第2ランプユニット6は、例えば、10本の各々のランプ1を所定の間隔で並列に配置して構成され、第2ランプユニット6は第1ランプユニット5から離間して積層されるように配置されている。そして、第1ランプユニット5を構成するランプ1の管軸方向は、第2のランプユニット6を構成するフィラメントランプ1の管軸方向に対して交差するように配置される。
The
第1ランプユニット5側の外方(図1の紙面上方)には反射鏡8が配置される。反射鏡8は、例えば、無酸素銅からなる母材に金をコートした構造であり、図示しない反射断面が、円の一部、楕円の一部、放物線の一部または平板等の形状を有する。反射鏡8は、第1ランプユニット5および第2ランプユニット6から上方に向けて照射された光を被処理体7側へ反射する。
即ち、第1ランプユニット5および第2ランプユニット6から放出される光は、直接又は反射鏡8で反射されて、被処理体7に照射される。
A reflecting mirror 8 is disposed on the outer side of the first lamp unit 5 (above the paper surface in FIG. 1). The reflecting mirror 8 has a structure in which a base material made of oxygen-free copper is coated with gold, for example, and a reflection cross section (not shown) has a shape of a part of a circle, a part of an ellipse, a part of a parabola, a flat plate, or the like. . The reflecting mirror 8 reflects light irradiated upward from the
That is, the light emitted from the
ランプハウス4には、空冷ユニット9からの冷却風が冷却風供給ノズル10の吹出し口11から導入される。ランプハウス4に導入された冷却風は、第1ランプユニット5および第2ランプユニット6における各ランプ1に吹き付けられ、各ランプ1を構成する発光管を冷却する。ここで、各ランプ1の封止部は他の箇所に比して耐熱性が低い。
そのため、冷却風供給ノズル10の吹出し口11は、各ランプ1の封止部に対向して配置し、各ランプ1の封上部を優先的に冷却するように構成することが望ましい。
Cooling air from the air cooling unit 9 is introduced into the lamp house 4 from the
Therefore, it is desirable that the
各ランプ1に吹き付けられ、熱交換により高温になった冷却風は、ランプハウス4に設けられた冷却風排出口12から排出される。なお、冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各ランプ1を加熱しないように考慮される。冷却風は、反射鏡8も同時に冷却するように風の流れが設定される。なお、反射鏡8が図示を省略した水冷機構により水冷されるような場合は、必ずしも反射鏡8も同時に冷却するように風の流れを設定しなくともよい。
The cooling air blown to each lamp 1 and heated to a high temperature by heat exchange is discharged from a cooling
ところで、加熱される被処理体7からの輻射熱により石英窓3での蓄熱が発生する。蓄熱された石英窓3から2次的に放射される熱線により、被処理体7は不所望な加熱作用を受けることがある。この場合、被処理体7の温度制御性の冗長性(例えば、設定温度より被処理体7の温度が高温になるようなオーバーシュート)や、蓄熱される石英窓3自体の温度のばらつきに起因する被処理体7における温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、被処理体7の降温速度の向上が難しくなる。よって、これらの不具合を抑制するため、図1に示すような冷却風供給ノズル10の吹出し口11を石英窓3の近傍にも設け、空冷ユニット9からの冷却風により石英窓3を冷却するようにすることが望ましい。
By the way, heat storage in the
第1ランプユニット5の各ランプ1は、両端に封止部を有する管形のランプであって、一端側に第1給電機構13と他端側に第2給電機構14が設けられている。第1ランプユニット5を構成するランプ1の管軸方向における両端位置に、第1ランプユニット5を構成するランプ1を保持するための第1保持部材15と第2保持部材16が配置されており、この第1保持部材15と第2保持部材16は、ランプハウス4の内壁に直接固定されている。
なお、図1では、第1保持部材15と第2保持部材16は、ランプハウス4の内壁に固定されているように描かれているが、後述するように、第1保持部材15と第2保持部材16は、ランプ取付け用ベース板41に固定し、ランプ取付け用ベース板41をランプハウス4の内壁に取り付けてもよい。
第2ランプユニット6の各ランプ1は、両端に封止部を有する管形のランプであって、第1ランプユニット5と同様に、一端側に第3給電機構と他端側に第4給電機構が設けられており、第2ランプユニット6を構成するランプ1の管軸方向における両端位置に、第1ランプユニット5と同様に、第2ランプユニット6を構成するランプ1を保持するための第3保持部材と第4保持部材が配置されている。
なお、図1では、第2ランプユニット6の第3給電機構と第4給電機構、及び、第2ランプユニット6を構成するランプ1を保持するための第3保持部材と第4保持部材は、図示していない。
Each lamp 1 of the
In FIG. 1, the first holding
Each lamp 1 of the
In FIG. 1, the third power supply mechanism and the fourth power supply mechanism of the
ランプハウス4には、電源部17の給電装置からの給電線が接続される一対の電源供給ポート18、19が設けられる。なお、図1では1組の電源供給ポート18、19が示されているが、ランプ1の個数等に応じて、電源供給ポートの個数は決められる。図1では、第1ランプユニット5の第1給電機構13と第2給電機構14は、電源供給ポート18、19に、例えばリード線を介して電気的に接続されており、第2ランプユニット6の第3給電機構と第4給電機構は、不図示の他の電源供給ポートが電気的に接続されている。
このように構成することにより、電源部17における給電装置から、第1ランプユニット5と第2ランプユニット6のそれぞれのランプ1ヘの給電が可能となる。
The lamp house 4 is provided with a pair of
With this configuration, power can be supplied from the power supply device in the
また、チャンバ40内には、被処理体7が固定される処理台20が設けられている。例えば、被処理体7が半導体ウエハである場合、処理台20は、モリブデンやタングステン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバイト(SiC)等のセラミック材料、または石英、シリコン(Si)からなる薄板の環状体であり、その円形開口部の内周部に半導体ウエハを支持する段差部が形成されているガードリング構造であることが好ましい。被処理体7である半導体ウエハは、この円環状のガードリングの円形開口部に半導体ウエハを嵌め込むように配置され、上記段差部で支持される。処理台20は、自らも光照射によって高温となり対面する半導体ウエハの外周縁を補助的に放射加熱し、半導体ウエハの外周縁からの熱放射を補償する。これにより、半導体ウエハの外周縁からの熱放射等に起因する半導体ウエハ外周縁部の温度低下が抑制される。
In the
処理台20に設置される被処理体7の光照射面の裏面側には、温度測定部21が被処理体7に近接または当接して設けられている。温度測定部21は、被処理体7の温度分布をモニタするためのものであり、被処理体7の寸法に応じて個数が配置設定される。温度測定部21は、例えば、熱電対や放射温度計が使用される。温度測定部21によりモニタされた温度情報は、温度計22に送出される。温度計22は、各温度測定部21により送出された温度情報に基づき、各温度測定部21の測定地点における温度を算出するとともに、算出された温度情報を温度制御部23を介して主制御部24に送出する。主制御部24は、被処理体7上の各測定地点における温度情報に基づき、被処理体7上の温度が所定の温度で均一となるように指令を温度制御部23に送出する。温度制御部23は、この指令に基づき、電源部17から各ランプ1ヘ供給される電力を制御する。例えば、主制御部24は、ある測定地点の温度が所定の温度に比して低いという温度情報を温度制御部23から得た場合、当該測定地点に近接するランプから放射される光が増加するように、当該ランプに対する給電量を増加させるように温度制御部23に対して指令を送出する。温度制御部23は、主制御部24から送出された指令に基づいて、電源部17から供給される電力を増加させる。
On the back side of the light irradiation surface of the object to be processed 7 installed on the processing table 20, a
主制御部24は、第1および第2ランプユニット5、6におけるランプ1の点灯中、冷却風ユニット9に指令を送出することにより、発光管、石英窓3が高温状態とならないように制御する。また、加熱処理の種類に応じて、チャンバ40内には、プロセスガスを導入・排気するプロセスガスユニット25接続してもよい。例えば、熱酸化プロセスを行なう場合は、チャンバ40内に酸素ガス、およびチャンバ40内をパージするためのパージガス(例えば、窒素ガス)を導入・排気するプロセスガスユニット25を接続する。プロセスガスユニット25からのプロセスガス、パージガスはチャンバ40に設けられたガス供給ノズル26の吹出し口27からチャンバ40内に導入される。また、排気は排出口28から行なわれる。
なお、第1ランプユニット5および第2ランプユニット6を構成するランプ1は、発光管の内部にフィラメントを有する白熱ランプや、発光管の内部に一対の放電電極が配置されたフラッシュランプでもあってもよい。
The
The lamp 1 constituting the
図2は、図1に示す光照射式加熱装置の第1ランプユニットと第2ランプユニットの説明図であって、第1ランプユニットを構成するランプの管軸と直交する方向から見た説明図である。
なお、図2では、紙面上方に半導体ウエハなどの被処理体が位置するものであり、実際の装置の配置状態とは上下反転させてランプユニットの構造がより分かるように示したものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the first lamp unit and the second lamp unit of the light irradiation type heating device shown in FIG. 1, and is an explanatory diagram viewed from a direction orthogonal to the tube axis of the lamp constituting the first lamp unit. It is.
In FIG. 2, an object to be processed such as a semiconductor wafer is positioned above the plane of the drawing, and is shown upside down with respect to the actual arrangement state of the apparatus so that the structure of the lamp unit can be understood more clearly.
この光照射式加熱装置は、第1ランプユニット5と第2ランプユニット6が上下に2段に積層されており、この実施例においては、ランプハウス4の内壁の近傍に適宜の手段によって反射鏡8が配置されており、第1ランプユニット5は反射鏡8と第2ランプユニット6の間に位置している。
第1ランプユニット5を構成しているランプ1は、両端に封止部を有する管形のランプであって、一端側に第1給電機構13と他端側に第2給電機構14が設けられており、第1給電機構13は、ランプ1の一端側の封止部に取り付けられたベース13aと、このベース13aの先端からランプ1の管軸方向に突出した給電ピン13bとからなり、第2給電機構14は、ランプ1の他端側の封止部に取り付けられたベース14aと、このベース14aの後端からランプ1の管軸方向に伸び出したリード線14bとなるものである。
In this light irradiation type heating device, a
The lamp 1 constituting the
第1ランプユニット5を構成するランプ1の管軸方向における両端位置に、第1ランプユニット5を構成するランプ1を保持するための第1保持部材15と第2保持部材16が配置されており、第1保持部材15と第2保持部材16は、ランプハウス4の内壁に固定されているランプ取付け用のベース板41に固定されている。
A first holding
次に、第1ランプユニット5を構成するランプ1の保持構造を詳細に説明する。
図3は、第1ランプユニット5を構成するランプ1の第1給電機構13と第1保持部材15の関係を示す拡大断面図である。
第1保持部材15は、セラミック材等の絶縁体からなる本体部15aと、この本体部15aに設けられたランプ1の管軸方向に伸びる給電ピン挿入孔15bとからなる。
この給電ピン挿入孔15bの内部には、給電ピン13bと接触して電気経路となる接触部15cが配置されている。接触部15cには、ランプへ電力を給電するリード線が接続されている。
具体的には、給電ピン13bの長さは15mm、外径が3mmであり、給電ピン貫通孔15bのランプ1の管軸方向の長さは20mm、内径4mmであり、接触部15cは銅製の円筒状部材であり、内径が給電ピン13bの外径と略等しい3.1mmであり、接触部15cの長手方向の中ほどに内径が小さくなるように円筒状部材の一部の外面を切り出して板バネとし、この板バネによって給電ピン13bの外周を挟持する構造になっている。そして、この接触部15cは、給電ピン挿入孔15b内で本体部15aに固定されており、本体部15aは、適宜の機構でベース板41に固定されているものである。
Next, the holding structure of the lamp 1 constituting the
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the relationship between the first
The first holding
Inside the power supply
Specifically, the length of the
そして、ランプ1を第1保持部材15の向きに管軸方向に動かすことにより、つまり、給電ピン13bが管軸方向に動き給電ピン挿入孔15bに挿入されることにより、ランプ1の一端側の第1給電機構13が第1保持部材15で保持されることになる。
また、この動きとは反対に、ランプ1を第2保持部材16の向きに管軸方向に動かすことにより、つまり、給電ピン13bが管軸方向に動き給電ピン挿入孔15bから抜けることにより、ランプ1の一端側の第1給電機構13が第1保持部材15から外れることになる。
この結果、第1ランプユニット5を構成している各々のランプ1は、ランプ1の管軸方向に着脱可能に、第1給電機構13が第1保持部材15で保持された構造になっている。
さらに、給電ピン13bが、セラミック材等の絶縁体からなる本体部15aに設けられた給電ピン挿入孔15b内に挿入されるため、隣り合うランプ1の給電ピン13bとの絶縁を、この本体部15aでとることができる。
Then, by moving the lamp 1 in the direction of the tube axis in the direction of the first holding
On the contrary, by moving the lamp 1 in the direction of the tube axis in the direction of the second holding
As a result, each lamp 1 constituting the
Further, since the
図4は、第1ランプユニット5を構成するランプ1の第2給電機構14と第2保持部材16の関係を示す拡大断面図である。
第2保持部材16は、セラミック材等の絶縁体からなる本体部16aと、この本体部16aに設けられたランプ1の管軸方向に伸びるベース挿入孔16bと、このベース挿入孔16bに連通するリード線14bが通るリード線貫通孔16cが形成されている。
具体的には、ランプ1の他端側に取り付けられたベース14aは、長さが30mm、外径が20mmであり、ベース挿入孔16bのランプ1の管軸方向の長さは20mm、内径21mmであり、リード線貫通孔16cの管軸方向の長さは40mm、内径5mmである。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the relationship between the second
The second holding
Specifically, the
そして、本体部16aを第1保持部材15の向きに管軸方向に動かすことにより、ベース14aがベース挿入孔16bに挿入されることになり、ランプ1の他端側の第2給電機構14が第2保持部材16で保持されることになる。なお、本体部16aを第1保持部材15の向きに管軸方向に動かし、ベース14aがベース挿入孔16bに挿入された状態になった時に、本体部16aは適宜の機構でベース板41に固定されるものである。
また、この動きとは反対に、本体部16aを第1保持部材15とは反対向きに管軸方向に動かすことにより、つまり、ベース14aがベース挿入孔16bから抜けることにより、ランプ1の他端側の第2給電機構14が第2保持部材16から外れることになる。
この結果、第1ランプユニット5を構成している各々のランプ1は、ランプ1の管軸方向に着脱可能に、第2給電機構14が第2保持部材16で保持された構造になっている。
なお、本体部16aには、複数のベース挿入孔16bを設けられて、1つの本体部で複数のランプを保持する構造であってもよい。
Then, by moving the body portion 16a in the direction of the tube axis in the direction of the first holding
In contrast to this movement, the other end of the lamp 1 is moved by moving the main body portion 16a in the tube axis direction opposite to the first holding
As a result, each lamp 1 constituting the
The main body portion 16a may be provided with a plurality of base insertion holes 16b so that a single main body portion holds a plurality of lamps.
なお、第2ランプユニット6の各々のランプ1も、ランプの両端に設けられた第3、第4の給電機構と第3、第4の保持部材で、第1ランプユニットの保持構造と同じ保持構造で保持されているものであるが、前述したように、第2ランプユニット6は、第1ランプユニット5を取り外すことなくランプ交換作業が行えるため、図7に示すように従来の保持部材32,33を使用する構造でもよい。
Each of the lamps 1 of the
上述した第1ランプユニット5によれば、第1ランプユニット5のランプ1が点灯不能となった場合、第2保持部材16の本体部16aをベース板41から固定解除する。そして、本体部16aを第1保持部材15とは反対側にランプ1の管軸方向に動かすことにより、ランプ1の他端側のベース14aが第2保持部材16から外れることになる。この状態の時、ランプ1の一端側の給電ピン13bが給電ピン挿入孔15b内で接触部15cで挟持されている状態であるので、給電ピン13bが給電ピン挿入孔15bから抜け落ちることがなく、ランプ1の一端側は第1保持部材15で保持された状態になっている。さらに、ランプ1を管軸方向に沿って第2保持部材16方向に動かすことにより、ランプ1を完全に第1保持部材15から外して、点灯不能のなったランプ1だけを選択的に取り外すことができる。
According to the
そして、交換用のランプ1を第1ランプユニット5に取り付ける場合は、交換用のランプ1の給電ピン13bを給電ピン挿入孔15bに管軸方向から挿入し、接触部15Cに挟持させる。さらに、リード線貫通孔16c内にリード線14bを通した状態で、交換用のランプ1の他端側に第2保持部材の本体部16aを管軸方向から動かし、ベース挿入孔16b内にベース14aを挿入し、本体部16aをベース板41に固定する。
When the replacement lamp 1 is attached to the
この結果、第2ランプユニット6のランプを取り外す必要がなく、言い換えれば、第2ランプユニット6はそのままの状態にしておきながら、第1ランプユニット5のランプ1のみ簡単な作業で交換することができるものである。
As a result, it is not necessary to remove the lamp of the
さらに、ランプ1の一端側の給電ピン13bが給電ピン挿入孔15bに挿入され、この給電ピン挿入孔15b内で管軸方向に給電ピン13bの位置を調整することができ、さらに、給電ピン挿入孔15bは、第1保持部材15の本体部15aの所定の位置に形成されているため、ランプ1は、管軸方向と管軸と直交する方向の位置決めができる。
また、ランプ1の他端側に設けられたベース14aがベース挿入孔16bに挿入され、このベース挿入孔16bは、第2保持部材16の本体部16aの所定の位置に形成されているため、ランプ1は、管軸と直交する方向の位置決めができる。
Further, a
Further, since the
図5は、第1保持部材15の変形例を説明するための拡大断面図であり、第1給電機構13も合わせて描いたものである。
第1保持部材15の本体部15aに設けられた給電ピン挿入孔15bは、ランプ1側に拡開したガイド面15b1を有している。
このガイド面15b1を有することにより、給電ピン13bの先端が、給電ピン挿入孔15bの中心に位置していない状態であっても、ランプ1を第1保持部材15の方向に管軸方向に動かすと、給電ピン13bの先端がガイド面15b1に沿って動き、給電ピン13bが確実に給電ピン挿入孔15bに案内されるものである。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view for explaining a modification of the first holding
The power feed
By having this guide surface 15b1, the lamp 1 is moved in the direction of the tube axis in the direction of the first holding
つまり、第2ランプユニット6を構成するランプの管軸と交差する方向から交換用の第1ランプユニット5を構成するランプ1を挿入する際、その挿入距離が長くなり、ランプの一端側の給電ピン13bの位置だしが難しいものであるが、ガイド面15b1を利用することにより、給電ピン13bの位置が給電ピン挿入孔15bの中心からずれても、確実に、給電ピン13bが給電ピン挿入孔15bに挿入できるものである。
That is, when the lamp 1 constituting the
図6は、第2保持部材16の変形例を説明するための拡大断面図であり、第2給電機構14も合わせて描いたものである。
第2保持部材16の本体部16aに設けられたベース挿入孔16bは、ランプ1側に拡開したガイド面16b1を有している。
このガイド面16b1を有することにより、ベース14aの後端が、ベース挿入孔16bの中心に位置していない状態であっても、本体部16aを第1保持部材15の方向に管軸方向に動かすと、ベース14aの後端がガイド面16b1に沿って動き、ベース14aが確実にベース挿入孔16bに案内されるものである。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view for explaining a modification of the second holding
A
By having the guide surface 16b1, the main body portion 16a is moved in the direction of the first holding
1 ランプ
2 光照射式加熱処理装置
3 石英窓
4 ランプハウス
40 チャンバ
41 ベース板
5 第1ランプユニット
6 第2ランプユニット
7 被処理体
8 反射鏡
13 第1給電機構
13a 第1給電機構のベース
13b 第1給電機構の給電ピン
14 第2給電機構
14a 第2給電機構のベース
14b 第2給電機構のリード線
15 第1保持部材
15a 第1保持部材の本体部
15b 第1保持部材の給電ピン挿入孔
15c 第1保持部材の接触片
16 第2給電機構
16a 第2給電機構の本体部
16b 第2給電機構のベース挿入孔
16c 第2給電機構のリード線貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Light irradiation type
Claims (2)
前記ランプユニットは、複数のランプを、同一の平面上であって、それぞれのランプの管軸が互いに平行となるように配列した第1ランプユニットと、
前記第1ランプユニットから被処理体側に離間し、複数のランプを、同一の平面上であって、それぞれのランプの管軸が互いに平行となるように配列した第2ランプユニットからなり、
前記第1ランプユニットは、前記反射鏡と前記第2ランプユニットの間に位置するとともに、前記第1ランプユニットを構成するランプの管軸方向は、前記第2ランプユニットを構成するランプの管軸方向に対して交差するように配置されており、
前記第1ランプユニットを構成している各々のランプは、両端に封止部を有する管形のランプであって、一端側に第1給電機構と他端側に第2給電機構が設けられており、
前記第1ランプユニットを構成している各々のランプは、これらランプが配列された同一平面内において管軸方向に移動することで、前記第2ランプユニットを構成するランプを取り外すことなく、着脱可能とされていることを特徴とする光照射式加熱装置。 A light irradiation type heating apparatus including a lamp unit in which a plurality of lamps are arranged and a reflecting mirror that reflects light emitted from the lamp unit toward the object to be processed,
The lamp unit includes a first lamp unit in which a plurality of lamps are arranged on the same plane so that the tube axes of the lamps are parallel to each other;
The second lamp unit is spaced from the first lamp unit toward the object to be processed, and includes a plurality of lamps arranged on the same plane so that the tube axes of the respective lamps are parallel to each other.
The first lamp unit is located between the reflecting mirror and the second lamp unit, and the tube axis direction of the lamp constituting the first lamp unit is the tube axis of the lamp constituting the second lamp unit. Arranged to intersect the direction,
Each of the lamps constituting the first lamp unit is a tube-shaped lamp having sealing portions at both ends, and is provided with a first power feeding mechanism on one end side and a second power feeding mechanism on the other end side. And
Each lamp constituting the first lamp unit can be attached and detached without moving the lamp constituting the second lamp unit by moving in the tube axis direction within the same plane in which the lamps are arranged. A light irradiation type heating device characterized by the above .
The said 1st electric power feeding mechanism consists of the base attached to the sealing part of the one end side of a lamp | ramp, and the electric power feeding pin protruded in the tube-axis direction of the lamp | ramp from the front-end | tip of the said base . Light irradiation type heating device.
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