JP2006252784A - Infrared uniform heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウェハー等新素材を真空中又は各種ガス雰囲気下で高速で均一な温度分布で加熱するために使用する赤外線均熱加熱装置に関する。 The present invention relates to an infrared soaking apparatus used to heat a new material such as a silicon wafer in vacuum or various gas atmospheres at a high speed and with a uniform temperature distribution.
50φ程度の中面積の円板状材料を高速に、均一な温度分布で加熱処理する赤外線・均温熱処理装置は公知である(例えば特許文献1)。
この公知の赤外線均熱加熱装置は、複合型反射ミラーと赤外線ランプからなり、複合型反射ミラーは中空の円錐状反射ミラーと円筒状反射ミラーとを組み合わせてなり、赤外線ランプから放射される赤外線が、直進光と、円錐状反射ミラーで反射される反射光と、円筒状反射ミラーで反射される斜反射光とを含み、加熱物を照射加熱するようにしてあり、加熱物を照射加熱する赤外線の照射域に円板状均熱機構を配置し、赤外線ランプより直進放射された赤外線と水平方向に放射し円錐状反射ミラーで反射した赤外線の放射強度を均一化して加熱物を照射し、加熱物全体を略均一に加熱するようにしてあり、上記円板状均熱機構が、周囲が薄い透明支持板であり、この透明支持板に支持された透明支持板より厚みのある中央部均熱円板からなっており、上記複合型反射ミラーの下方に、上部に透明円板を設けた真空チャンバーを配置し、この真空チャンバー中に加熱物を入れ、上記赤外線ランプから放射した赤外線が上記透明円板を透過し加熱物を照射して加熱物全体を略均一な温度分布に加熱するようにしてあり、上記真空チャンバー内に、上記透明円板に固着して透明円柱を設けて構成してある。 This known infrared soaking device is composed of a composite reflective mirror and an infrared lamp, and the composite reflective mirror is a combination of a hollow conical reflective mirror and a cylindrical reflective mirror. Infrared light that irradiates and heats the heated object, including straight light, reflected light that is reflected by the conical reflecting mirror, and obliquely reflected light that is reflected by the cylindrical reflecting mirror. A disk-shaped heat equalization mechanism is placed in the irradiation area of the laser, and the heated object is irradiated by uniformizing the infrared radiation intensity radiated in a horizontal direction with the infrared radiation radiated straight from the infrared lamp and reflected by the conical reflecting mirror. The whole object is heated substantially uniformly, and the disc-shaped soaking mechanism is a transparent support plate with a thin periphery, and the center soaking is thicker than the transparent support plate supported by this transparent support plate. From a disk A vacuum chamber provided with a transparent disk on the top is placed below the composite reflective mirror. A heated object is placed in the vacuum chamber, and infrared rays emitted from the infrared lamp are transmitted through the transparent disk. Then, the heated object is irradiated to heat the entire heated object to a substantially uniform temperature distribution, and a transparent cylinder is provided in the vacuum chamber so as to be fixed to the transparent disk.
この公知の赤外線均熱加熱装置は、上記した通り、加熱物を照射加熱する赤外線の照射域に、円板状均熱機構を配置し、赤外線の放射強度を均一化して加熱物を照射し、加熱物全体を略均一に加熱するようにしてある。具体的には周囲が薄い透明支持板によって支持される厚みのある中央部均熱円板を、複合型反射ミラーの円筒状反射ミラーの下部と真空チャンバーの上部蓋との間に上記薄い透明支持板を挟持して支持している。 As described above, this known infrared soaking device is arranged in the infrared irradiation area to irradiate and heat the heated object, and a disk-like soaking mechanism is arranged to irradiate the heated object with uniform infrared radiation intensity, The entire heated product is heated substantially uniformly. Specifically, a thick central soaking disc supported by a transparent support plate with a thin periphery is placed between the lower part of the cylindrical reflection mirror of the composite reflection mirror and the upper cover of the vacuum chamber. The board is sandwiched and supported.
上記公知の赤外線均熱加熱装置は、上記した通り、円板状均熱機構が、周囲が薄い透明支持板によって支持される厚みのある中央部均熱円板によって構成され、この円板状均熱機構を複合型反射ミラーの円筒状反射ミラーの下部と真空チャンバーの上部蓋との間に薄い透明支持板を挟持して支持する構造となっていた。
この構造は、厚みのある中央部均熱円板の周りに薄い透明支持板を設けたものであり、このような構造からなる円板状均熱機構は、具体性がなく実現性がない。また、実現性があってもその組立て作業は面倒である。
そこで、本発明は、より簡単な構造からなり、組立て作業も簡単な赤外線均熱加熱装置を提供するものである。
In the known infrared soaking device, as described above, the disc-like soaking mechanism is constituted by a thick central soaking disc supported by a transparent support plate having a thin periphery, and this disc-like soaking device is used. The heat mechanism is supported by sandwiching a thin transparent support plate between the lower part of the cylindrical reflection mirror of the composite reflection mirror and the upper cover of the vacuum chamber.
In this structure, a thin transparent support plate is provided around a thick central soaking disc, and the disc-like soaking mechanism having such a structure has no concreteness and is not feasible. Even if there is a possibility, the assembly work is troublesome.
Therefore, the present invention provides an infrared soaking device having a simpler structure and easier assembly work.
そのために、本発明赤外線均熱加熱装置は、赤外線ランプを内蔵し、複合型反射ミラーからなる赤外線加熱機構部と、上記赤外線ランプで発生した赤外線を集光して赤外線を透過、伝送する透明石英円柱とからなる赤外線均熱加熱装置であって、上記透明石英円柱の赤外線放出端に、中央部に切欠凹部を形成して構成した均熱機構を設けてある。 For this purpose, the infrared soaking device of the present invention has an infrared lamp built-in, an infrared heating mechanism part composed of a composite reflection mirror, and a transparent quartz that condenses the infrared light generated by the infrared lamp and transmits and transmits the infrared light. An infrared soaking device comprising a cylinder is provided with a soaking mechanism formed by forming a notch recess at the center at the infrared emitting end of the transparent quartz cylinder.
また、本発明赤外線均熱加熱装置は、上記均熱機構の切欠凹部を透明石英円柱の赤外線放出端に直接形成してあるものである。
さらに、本発明赤外線均熱加熱装置は、短い透明石英円柱の一端の中央部に切欠凹部を形成して均熱治具を構成し、この均熱治具を上記透明石英の赤外線放出端に取り付けてなるものである。
In the infrared soaking device of the present invention, the notch recess of the soaking mechanism is formed directly on the infrared emitting end of the transparent quartz cylinder.
Further, the infrared soaking device of the present invention forms a notch recess at the center of one end of a short transparent quartz cylinder to form a soaking jig, and this soaking jig is attached to the infrared emission end of the transparent quartz. It will be.
本発明の赤外線均熱加熱装置は、赤外線ランプを内蔵し、複合型反射ミラーからなる赤外線加熱機構部と、上記赤外線ランプで発生した赤外線を集光して赤外線を透過、伝送する透明石英円柱とからなる赤外線均熱加熱装置であって、上記透明石英円柱の赤外線放出端に、中央部に切欠凹部を形成して構成した均熱機構を設けてあるから、透明石英円柱の放出端から放出されて加熱物に達する赤外線の強度は、放出端の中央部の切欠凹部から放出される赤外線が加熱物にまで達する距離が、放出端の周囲から加熱物にまで達する距離より長くなるから、赤外線の強度が減衰され、上記放出端の周囲と中心部が均一になり、加熱物を均一に加熱することができる効果がある。 An infrared soaking device of the present invention includes an infrared heating mechanism unit including an infrared lamp and composed of a composite reflection mirror, and a transparent quartz cylinder that collects infrared rays generated by the infrared lamp and transmits and transmits the infrared rays. An infrared soaking device comprising the infrared emitting end of the transparent quartz cylinder is provided with a soaking mechanism formed by forming a notch recess in the center, so that it is emitted from the emitting end of the transparent quartz cylinder. The intensity of infrared rays reaching the heated object is such that the distance that the infrared rays emitted from the notch recess at the center of the emission end reaches the heated item is longer than the distance from the periphery of the emission end to the heated item. The strength is attenuated, the periphery and the center of the discharge end become uniform, and there is an effect that the heated object can be heated uniformly.
また、本発明の赤外線均熱加熱装置は、上記均熱機構の切欠凹部を透明石英円柱の赤外線放出端に直接形成してあるから、透明石英円柱の放出端の加工だけで本発明装置を提供できる効果がある。
さらに、本発明赤外線均熱加熱装置は、短い透明石英円柱の一端の中央部に切欠凹部を形成して均熱治具を構成し、この均熱治具を上記透明石英の赤外線放出端に取り付けてなるから、既存の赤外線均熱加熱装置に取り付けて簡単に使用できる効果がある。
In addition, since the infrared soaking device of the present invention has the notch recess of the above soaking mechanism formed directly on the infrared emitting end of the transparent quartz cylinder, the apparatus of the present invention is provided only by processing the emitting end of the transparent quartz cylinder. There is an effect that can be done.
Further, the infrared soaking device of the present invention forms a notch recess at the center of one end of a short transparent quartz cylinder to form a soaking jig, and this soaking jig is attached to the infrared emission end of the transparent quartz. Therefore, it has an effect that it can be easily used by being attached to an existing infrared soaking device.
図6及び図7にそれぞれ異なる実施例の赤外線均熱加熱装置を一部を省略して示してある。これら赤外線均熱加熱装置は、赤外線ランプ2を内蔵し、複合型反射ミラーからなる赤外線加熱機構部1と上記赤外線ランプ2で発生した赤外線を集光して、この赤外線を透過、伝送する透明石英円柱3とからなる。
FIG. 6 and FIG. 7 show a part of the infrared soaking apparatus of the different embodiments. These infrared soaking and heating devices incorporate an
図6に示した実施例は、赤外線加熱機構部1を回転楕円反射ミラーで構成し、この回転楕円反射ミラーは、赤外線放射側1/2回転楕円反射ミラー4と赤外線集光側1/2回転楕円反射ミラー5とからなり、赤外線ランプ2で発生した赤外線が、赤外線放射側1/2回転反射ミラー4及び赤外線集光側1/2回転反射ミラー5を介して透明石英円柱3の入射端3Aから透明石英円柱3に入射し、透明石英円柱3内を伝送して、透明石英円柱3の放出端3Bから放出して、真空又は各種ガス雰囲気下にある真空チャンバー6内に載置する加熱物Pを照射するものである。
In the embodiment shown in FIG. 6, the infrared heating mechanism unit 1 is constituted by a rotating ellipsoidal reflecting mirror, and this rotating ellipsoidal reflecting mirror is composed of the infrared radiation side 1/2 rotating ellipse reflecting mirror 4 and the infrared condensing side 1/2 rotation. The infrared ray generated by the
図7に示した実施例は、赤外線加熱機構部1を、上部に位置する中空の円錐状反射ミラー14とこの円錐状反射ミラー14に連接する中空の円筒状反射ミラー15とを組み合せて構成してある。そして円錐状反射ミラー14の中心部に設けた赤外線ランプ2からの赤外線を透明石英円柱3の入射端3Aから透明石英円柱3に入射し、透明石英円柱3内を伝送して、透明石英円柱3の放出端3Bから放出して、真空又は各種ガス雰囲気下にある真空チャンバー6内に載置する加熱物Pを照射するものである。
In the embodiment shown in FIG. 7, the infrared heating mechanism 1 is configured by combining a hollow conical reflecting
従来の赤外線加熱装置の透明石英円柱3の放出端は、図4に示すように平坦面となっていた。そのために透明石英円柱3の中央部と周囲部とでは赤外線の放射量が相違し、透明石英円柱3の中央部の赤外線放出量が周囲部より多かった。従って図5に示す赤外線照射の強度分布のように中央部分の強度が強く、周囲部分の強度が弱かった。
The emission end of the
本発明では、図1に示すように上記透明石英円柱3の赤外線放出端3Bに、中央部に切欠凹部7を形成して構成した均熱機構10を設けてある。一例をあげれば、透明石英円柱3の直径が20φであり、切欠凹部7の穴径は10φであり、切欠凹部7の深さは10mmである。
赤外線ランプ2で発生した赤外線は、透明石英円柱3内で殆んど減衰することなく、入射端3Aから放出端3Bまで伝送されるが、放出端3Bより放出されると減衰が大きくなる。従って放出端から加熱物までの距離が短いと減衰量が少なく、距離が長いと減衰量が多くなる。
本発明の場合、赤外線の量の多い中央部分に切欠凹部7を形成してあるから、この中央部分の切欠凹部7からの赤外線の減衰量が多くなり、放出端3Bから放出される赤外線の量は平均化される。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the infrared
The infrared rays generated by the
In the case of the present invention, since the
図2に別の実施例2を示してある。この実施例では、短い透明石英円柱13の一端の中央部に切欠凹部7を形成して均熱器具11を構成してあり、この均熱器具11を通常の透明石英円柱3の放出端3Bに取り付けて構成してある。この取り付け手段は公知の取り付け手段であれば何でもよいが、図示した実施例では、短い透明石英円柱13の上部の周囲を立ち上げて立ち上げ部16を設け、この立ち上げ部16内に透明石英円柱3の先端を嵌入し、これらを石英製ネジ7で取り付けてある。
FIG. 2 shows another
このようにすれば、上記した通り放出端の中央部から放出される赤外線の減衰を大きくし、放出端3Bから放出される赤外線放射の強度を図3に示すように平均し、加熱物Pを平均して加熱する。
In this way, as described above, the attenuation of the infrared rays emitted from the central portion of the emission end is increased, the intensity of the infrared radiation emitted from the
1 赤外線加熱機構部
2 赤外線ランプ
3 透明石英円柱
3A 入射端
3B 放出端
4 赤外線放射側1/2回転楕円反射ミラー
5 赤外線集光側1/2回転楕円反射ミラー
6 真空チャンバー
7 切欠凹部
10 均熱機構
11 均熱器具
13 短い透明石英円柱
14 円錐状反射ミラー
15 円筒状反射ミラー
16 立ち上げ部
17 石英製ネジ
P 加熱物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared
Claims (3)
2. The infrared ray according to claim 1, wherein a soaking jig is formed by forming a notch recess at the center of one end of the short transparent quartz cylinder, and the soaking jig is attached to the infrared emitting end of the transparent quartz cylinder. Soaking device.
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---|---|---|---|---|
KR101516801B1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-05-04 | 주식회사 넥스트론 | Heating unit capable of controling fast heating and uniform temperature for fixed area and blowing forming apparatus including the same |
KR20160082134A (en) * | 2014-12-31 | 2016-07-08 | 한국기계연구원 | High temperature local heating type susceptor and heating apparatus having the same |
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- 2005-03-08 JP JP2005063398A patent/JP2006252784A/en active Pending
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KR20160082134A (en) * | 2014-12-31 | 2016-07-08 | 한국기계연구원 | High temperature local heating type susceptor and heating apparatus having the same |
KR101670807B1 (en) * | 2014-12-31 | 2016-11-01 | 한국기계연구원 | High temperature local heating type susceptor and heating apparatus having the same |
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