JP2017010800A - Lamp heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体材料としてのシリコンウェハ等の被処理物を加熱する熱処理に使用されるランプ加熱装置に関する。 The present invention relates to a lamp heating apparatus used for heat treatment for heating an object to be processed such as a silicon wafer as a semiconductor material.
シリコンウェハ等の平板状の被処理物を大気中又は所定雰囲気中で加熱する熱処理には、ハロゲンランプ等の発光体を熱源としたランプ加熱装置が用いられている。ランプ加熱装置は、線状又は球状を呈する発光体を用いて、平板状の被処理物の全体を均一に加熱する必要がある。 A lamp heating apparatus using a light emitter such as a halogen lamp as a heat source is used for heat treatment for heating a flat plate-like object such as a silicon wafer in the air or in a predetermined atmosphere. The lamp heating device needs to uniformly heat the entire plate-shaped workpiece using a linear or spherical light emitter.
例えば、複数の線状発光体を被処理物に平行な平面内に一定の間隔で配置した場合、被処理物の中央部には複数の線状発光体の全てから光が照射されるが、被処理物の端部は一部の線状発光体のみから光が照射される。このため、全ての線状発光体を一定の電力で駆動した場合には、被処理物の中央部が端部よりも高温になる。 For example, when a plurality of linear light emitters are arranged at regular intervals in a plane parallel to the object to be processed, the central portion of the object to be processed is irradiated with light from all of the plurality of linear light emitters, The end of the object to be processed is irradiated with light only from some of the linear light emitters. For this reason, when all the linear light emitters are driven with a constant power, the central portion of the object to be processed becomes hotter than the end portions.
そこで、従来のランプ加熱装置として、径の異なる複数の環状ランプのそれぞれを被処理物からの距離が互いに異なる位置に配置する等、発光体の形状や配置を種々工夫したものがある(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, as a conventional lamp heating device, there are devices in which various shapes and arrangements of light emitters have been devised, such as disposing each of a plurality of annular lamps having different diameters at positions different from each other (for example, (See Patent Document 1).
しかし、形状の異なる複数の発光体を備えることとすると、発光体の設計が困難で交換作業も煩雑になる。 However, if a plurality of light emitters having different shapes are provided, it is difficult to design the light emitters and the replacement work becomes complicated.
この発明の目的は、複数の線状発光体を被処理物に対して適正に配置することで、発光体の設計の複雑化や交換作業の煩雑化を伴うことなく平板状の被処理物の全面を均一に加熱することができるランプ加熱装置を提供することにある。 An object of the present invention is to appropriately arrange a plurality of linear light emitters with respect to the object to be processed, so that the flat object to be processed can be obtained without complicating the design of the light emitter and complication of replacement work. An object of the present invention is to provide a lamp heating apparatus capable of uniformly heating the entire surface.
この発明のランプ加熱装置は、平板状の被処理物における互いに平行な第1面及び第2面のそれぞれに複数ずつ対向する線状発光体を備えている。第1面に対向する複数の線状発光体は、第1面に平行な面内で互いに平行に配置され、第1面の端部側に位置するものほど第1面との距離を短くして配置されている。第2面に対向する複数の線状発光体は、第2面に平行な面内で互いに平行、かつ第1面に対向する複数の線状発光体と直交する方向に配置され、第2面の端部側に位置するものほど第2面との距離を短くして配置されている。 The lamp heating apparatus according to the present invention includes a plurality of linear light emitters facing each of a first surface and a second surface that are parallel to each other in a flat plate-like workpiece. The plurality of linear light emitters facing the first surface are arranged in parallel to each other in a plane parallel to the first surface, and the distance from the first surface is shortened toward the end of the first surface. Are arranged. The plurality of linear light emitters facing the second surface are arranged in a direction parallel to each other in a plane parallel to the second surface and perpendicular to the plurality of linear light emitters facing the first surface, and the second surface The distance from the second surface is shorter as the position is closer to the end.
この構成によれば、被処理物の側面視において、第1面及び第2面のそれぞれに対向して複数の線状発光体が配置される。第1面に対向する複数の線状発光体は、第1面の端部側に位置するものが中央部に位置するものよりも第1面に近接して配置され、被処理物の側面視において、中央部が第1面から離間する凸状の位置に配置される。第2面に対向する複数の線状発光体は、第2面の端部側に位置するものが中央部に位置するものよりも第2面に近接して配置され、被処理物の側面視において、中央部が第2面から離間する凸状の位置に配置される。 According to this configuration, in the side view of the object to be processed, the plurality of linear light emitters are arranged to face the first surface and the second surface, respectively. The plurality of linear light emitters facing the first surface are arranged closer to the first surface than those located on the end portion side of the first surface, and are viewed from the side of the object to be processed. , The central portion is disposed at a convex position away from the first surface. The plurality of linear light emitters facing the second surface are arranged closer to the second surface than those located on the end portion side of the second surface than those located in the center portion, The central portion is disposed at a convex position away from the second surface.
被処理物の第1面及び第2面のそれぞれで、複数の線状発光体の全てから光の照射を受ける中央部では法線方向から光が照射される線状発光体からの距離が相対的に長く、複数の線状発光体の一部のみから光を受ける端部では法線方向から光が照射される線状発光体からの距離が相対的に短くなり、全ての線状発光体を同一の電力で駆動した場合でも、照射光量による中央部と端部との温度差が緩和される。 In each of the first surface and the second surface of the object to be processed, the distance from the linear light emitter irradiated with light from the normal direction is relative to the central portion where the light is irradiated from all of the plurality of linear light emitters. Long, the distance from the linear light emitter irradiated with light from the normal direction is relatively short at the end receiving light from only a part of the plurality of linear light emitters. Even when driven with the same power, the temperature difference between the central portion and the end portion due to the amount of irradiation light is alleviated.
また、第1面及び第2面に平行な面内で、第1面に対向する複数の線状発光体と第2面に対向する複数の線状発光体とが互いに直交しているため、第1面及び第2面のそれぞれにおいて複数の線状発光体に対する対向角度差による温度ムラが緩和される。 In addition, in a plane parallel to the first surface and the second surface, the plurality of linear light emitters facing the first surface and the plurality of linear light emitters facing the second surface are orthogonal to each other. In each of the first surface and the second surface, temperature unevenness due to a difference in facing angle with respect to the plurality of linear light emitters is alleviated.
この構成において、被処理物の第1面側及び第2面側に配置される全ての線状発光体を同一形状とすることが好ましい。発光体の設計をより簡略化できる。 In this configuration, it is preferable that all the linear light emitters arranged on the first surface side and the second surface side of the object to be processed have the same shape. The design of the light emitter can be further simplified.
また、被処理物の第1面側及び第2面側のそれぞれにおいて、複数の線状発光体のそれぞれの被処理物に対する配置位置は、互いに等しいことが好ましい。被処理物が円形又は正方形である場合に、被処理物の全体の温度を均一化できる。また、第1面側と第2面側とで線状発光体の支持部材を共通化できる。 Moreover, it is preferable that the arrangement position with respect to each to-be-processed object of a some linear light-emitting body is mutually equal in each in the 1st surface side and 2nd surface side of a to-be-processed object. When the workpiece is circular or square, the overall temperature of the workpiece can be made uniform. Moreover, the support member of a linear light-emitting body can be shared by the 1st surface side and the 2nd surface side.
本発明によれば、発光体の設計の複雑化や交換作業の煩雑化を伴うことなく平板状の被処理物の全面を均一に加熱することができる。 According to the present invention, it is possible to uniformly heat the entire surface of a plate-like object to be processed without complicating the design of a light emitter and complicating replacement work.
以下に、この発明の実施形態に係るランプ加熱装置について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a lamp heating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(A)及び(B)に示すように、この発明の実施形態に係るランプ加熱装置10は、ランプハウス1、処理炉2、支持体3、線状発光体41〜46,51〜56を備え、被処理物Wを所定の温度に加熱する。被処理物Wは、正方形の板状を呈する。
As shown to FIG. 1 (A) and (B), the
ランプハウス1は、断熱性を有する6面体の筐体であり、内部に処理炉2及び線状発光体41〜46,51〜56を収納している。なお、図1(A)は、ランプハウス1の上面11を取り外した状態を示している。
The
処理炉2は、透光性の材料を素材とする偏平な管体であり、前面側に開口部21を有し、背面側に管部22を有している。処理炉2は、ランプハウス1の前面12の開口121からランプハウス1内に挿入され、開口部21を前面12から外部に露出させ、管部22を背面13の孔部131から外部に露出させた状態で、ランプハウス1内に保持される。
The
支持体3は、透光性を有し、上面に被処理物Wを載置した状態で、開口部21を経由して処理炉2内に出し入れされる。処理炉2内には、管部22を経由して処理ガスが導入される。
The support 3 has translucency, and is put into and out of the
線状発光体41〜46は、被処理物Wの第1面である上面側で、ランプハウス1内における処理炉2の外側に、互いに平行にして配置されている。線状発光体41〜46は、ランプハウス1の左側面14と右側面15とを貫通している。線状発光体51〜56は、被処理物Wの第2面である下面側で、ランプハウス1内における処理炉2の外側に、互いに平行にして配置されている。線状発光体51〜56は、ランプハウス1の前面12と背面13とを貫通している。平面視において、線状発光体51〜56は、線状発光体41〜46と直交して配置されている。
The linear light emitters 41 to 46 are arranged in parallel to each other outside the
合計12本の線状発光体41〜46,51〜56は、全て同一形状のハロゲンランプ等の管状ランプであり、ランプハウス1の外部に露出した一端部側から電力の供給を受ける。例えば、線状発光体41〜46は左側面14から露出した端部に電源端子を備え、線状発光体51〜56は背面13から露出した端部に電源端子を備えている。
A total of twelve
なお、線状発光体41〜46,51〜56は、被処理物Wに対する照射光量の均一化を図るため、発光長Lが被処理物Wの一辺の長さであるワークエリアDよりも2×0.8h(但し、hは線状発光体から被処理物Wまでの法線方向の高さ)以上長くすることが好ましい。 Note that the linear light emitters 41 to 46 and 51 to 56 have a light emission length L that is 2 longer than the work area D that is the length of one side of the workpiece W in order to make the amount of light irradiated to the workpiece W uniform. × 0.8h (where h is the height in the normal direction from the linear light-emitting body to the workpiece W) is preferably longer.
図2に示すように、線状発光体41〜43は、矩形の被処理物Wの上面WAに対して、それぞれ法線方向について高さh1,h2,h3の高さ位置で、それぞれの間に水平方向について距離L2,L3の間隔を設けて配置されている。高さh1は高さh2より長く、高さh2は高さh3より長くされている。線状発光体44〜46は、線状発光体41〜43と左右対称となる位置に配置されている。線状発光体41と線状発光体44との間には距離L2より長い距離L1の間隔が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
被処理物Wの上面WAの上側に上述のように線状発光体41〜46を配置することにより、被処理物Wの上面WAには図2に示すように、中央部よりも端部近傍の照射光量が高くなるように光が照射される。被処理物Wにおける放熱による温度低下は中央部に比較して端部近傍が大きいため、中央部に比較して端部近傍により多くの光を照射することで、被処理物Wの上面W側の温度の均一化を図ることができる。
By arranging the
つまり、被処理物Wの加熱状態を確認しつつ、例えば図2に示す光量分布となるように、高さh1〜h3、並びに距離L1〜L3を決定する。これによって、線状発光体41〜46の駆動電力を変化させることなく、被処理物Wの上面WAを均一に加熱することができる。
That is, while confirming the heating state of the workpiece W, the heights h1 to h3 and the distances L1 to L3 are determined so that the light quantity distribution shown in FIG. Thereby, the upper surface WA of the workpiece W can be uniformly heated without changing the driving power of the
線状発光体51〜56については、被処理物Wを挟んで線状発光体41〜46と上下対称となる位置から、平面視において線状発光体41〜46に対して90度回転させた位置に配置する。線状発光体41〜46の長手方向と線状発光体51〜56の長手方向とを直交させることで、被処理物W全体の温度ムラの発生を緩和できる。
The linear light emitters 51 to 56 are rotated by 90 degrees with respect to the
このように、被処理物Wの部分的な温度低下に応じて被処理物Wからの距離を変化させて線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56を配置することで、線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56のそれぞれを同一仕様及び同一駆動量とすることができる。これによって被処理物Wの全体を一様な色温度の光で加熱することができ、より高い精度で被処理物Wの均熱化を図ることができる。また、線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56を同一仕様及び同一駆動量とすることで、寿命の均一化を図ることもできる。
As described above, the linear light emitters 41 to 46 and the
なお、線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56は、複数本ずつ纏めて図示しない単一の支持部材にランプハウス1の外側に露出した部分で固定される。発光寿命の観点から線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56の全てを一括して交換することが好ましいため、単一の支持部材に複数本の線状発光体を固定することで交換作業が簡略化される。この場合に、線状発光体41〜46に使用する支持部材と線状発光体51〜56とは同一形状とすることができるため、線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56をそれぞれ一体的に支持部材に固定することもできる。
The linear
また、処理炉2内を例えば中央部、左部、右部、前部及び後部のように複数のゾーンに分割し、線状発光体41〜46及び線状発光体51〜56の発光量をゾーン毎に調整できるようにすることが好ましい。これによって、外的要因による被処理物の部分的な温度差を解消することができる。例えば、処理炉2内に処理ガスを流通させる場合、処理ガスの流入側の温度は流出側の温度よりも低下するが、流入側のゾーンに位置する線状発光体の発光量を流出側のゾーンに位置する線状発光体の発光量よりも大きくすることで、被処理物の均熱化を図ることができる。
Moreover, the inside of the
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1−ランプハウス
2−処理炉
41〜46,51〜56−線状発光体
10−ランプ加熱装置
1-Lamp House 2-Processing Furnace 41-46, 51-56-Linear Light Emitter 10-Lamp Heating Device
Claims (3)
前記第1面に対向する前記複数の線状発光体は、前記第1面に平行な面内で互いに平行にして、前記第1面の端部側に位置するものほど前記第1面との距離を短くして配置され、
前記第2面に対向する前記複数の線状発光体は、前記第2面に平行な面内で互いに平行、かつ前記第1面に対向する前記複数の線状発光体と直交させて、前記第2面の端部側に位置するものほど前記第2面との距離を短くして配置したランプ加熱装置。 A plurality of linear light emitters facing each of a first surface and a second surface parallel to each other in a flat plate-shaped workpiece;
The plurality of linear light emitters opposed to the first surface are parallel to each other in a plane parallel to the first surface, and are located closer to the end portion of the first surface. Placed at a short distance,
The plurality of linear light emitters facing the second surface are parallel to each other in a plane parallel to the second surface and orthogonal to the plurality of linear light emitters facing the first surface, The lamp heating apparatus which arrange | positions and arrange | positions the distance with said 2nd surface short, so that it is located in the edge part side of a 2nd surface.
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