JP2018181925A - Heating light source device - Google Patents
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Description
この発明は、円板状ワークを加熱するための加熱光源装置に関し、特に、環状の加熱ランプを同心円状に複数配置してなる加熱光源装置に係わるものである。 The present invention relates to a heating light source device for heating a disk-like work, and more particularly to a heating light source device in which a plurality of annular heating lamps are arranged concentrically.
半導体の基板処理装置は、基板処理として、半導体ウエハの熱アニールや、熱処理による酸化膜や窒化膜の形成、ドーパントの熱拡散、化学蒸着処理による薄膜形成など、多様な処理が必要となる。このような処理過程において、基板を加熱(例えば300℃〜700℃)するために、光照射による非接触な加熱手段として、ハロゲンランプ等の加熱光源が設けられている。例えば特許第2927877号公報(特許文献1)には、基板処理装置の実施態様の一例が記載されている。 A substrate processing apparatus for semiconductors requires various processes such as thermal annealing of a semiconductor wafer, formation of an oxide film or nitride film by heat treatment, thermal diffusion of a dopant, thin film formation by a chemical vapor deposition process as substrate processing. In such a process, in order to heat the substrate (for example, 300 ° C. to 700 ° C.), a heating light source such as a halogen lamp is provided as a non-contact heating means by light irradiation. For example, Japanese Patent No. 2927877 (Patent Document 1) describes an example of an embodiment of a substrate processing apparatus.
この特許文献1に記載された基板処理装置では、処理室内に半導体ウエハが支持固定され、窓用ガラス板を介して、主熱源となるハロゲンランプからウエハに対して光照射が行われるものであって、このとき、ランプには反射ミラーが設けられていて、ランプからの光を反射ミラーで反射して効率的にウエハに照射する構成とされている。
このような構成を実際に装置化したものが図7に示されていて、基板処理装置は、加熱光源装置10と、その下方に配置された処置室20とからなる。
In the substrate processing apparatus described in
An actual apparatus of such a configuration is shown in FIG. 7, and the substrate processing apparatus comprises a heating
処理室20は、胴体部21と、底板22と、上板23とからなり、この上板23と胴体部21の間には、石英ガラスなどからなる入射窓24が設けられている。
処置室20内には、載置台25上に半導体ウエハなどのワークWが載置されていて、この処理室20内は気密に維持されている。
そのため、処理室20の胴体部21と底板22は、Oリングなどのシール材27を介して気密状に取付けられ、また、入射窓24は、胴体部21および上板24との間にOリングなどのシール材28、29を介して気密状に取付けられている。
The
In the
Therefore, the
この処理室20の上方には、入射窓24に対向して加熱光源装置10が配置されている。この加熱光源装置10は、環状の加熱ランプ11と、当該加熱ランプ11の背後に設けられた環状の反射鏡12とで構成された光照射部13が、同心円状に複数設けられてなる。
この反射鏡12は、特許第2724749号公報(特許文献2)にも示されているように、放物面鏡を用いることが常套的であって、このような放物面鏡を用いる場合、フィラメントランプなどからなる加熱ランプ11は、その発光中心が放物面反射鏡12の焦点に位置される。これにより、加熱ランプ11からの光は反射鏡11により平行光となって反射されて、入射窓24を介して処理室20内のワークWに照射されるものである。
The heating
As shown in Japanese Patent No. 2724749 (Patent Document 2), it is customary to use a parabolic mirror, and when such a parabolic mirror is used: A
ところで、このような基板処理装置において、しばしば処理室を気密状態にシールするシール材が過熱されて劣化してしまうという問題が生じている。
上記したように、処理室20においては、その胴体部21は底板22との間にシール材27、入射窓24と胴体部21および上板23との間にシール材28、29が介在しているが、これらシール材27、28、29が、加熱光源装置10の加熱ランプ11からの光によって過熱劣化するという不具合が発生している。
By the way, in such a substrate processing apparatus, there is a problem that a sealing material for sealing a processing chamber in an airtight state is often overheated and deteriorated.
As described above, in the
その現象を図8により説明すると以下の通りである。
加熱ランプ11が点光源(線光源)である場合は、加熱ランプ11からの光は、放物面形状の反射鏡12により反射されて平行光となって下方に出射されるが、加熱ランプ11がフィラメントランプである場合、その発光中心は反射鏡12の焦点に位置するものの、発光部分(フィラメント)は、所定の直径を有することから、反射鏡12による反射光は、厳密な意味での平行光とはならず、一定程度拡散する拡散光Lとなることが避けられない。
そのため、反射鏡12、特に、同心円状の最も外側に位置する光照射部13の反射鏡12からの反射光(拡散光L)が、前記シール材27、28、29部分に照射され、シール材が過熱されてしまい劣化が進行するという問外が生じている。
この現象は、近時処理効率アップのための加熱ランプへの高入力化の傾向により、より深刻なものとなっている。
The phenomenon will be described below with reference to FIG.
When the
Therefore, the reflected light (diffuse light L) from the reflecting
This phenomenon is becoming more serious due to the trend of increasing the input power to the heating lamp to increase the processing efficiency in recent years.
この発明が解決しようとする課題は、ワークを加熱するための環状の加熱ランプと、当該加熱ランプの背後に設けられた環状の反射鏡とで構成された光照射部が、同心円状に複数配置されてなる加熱光源装置において、ワークを収容する処理室に用いられるシール材が光照射部からの光により過熱されて劣化することを防止することができる構造を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that a plurality of light irradiation parts configured by an annular heating lamp for heating a work and an annular reflecting mirror provided behind the heating lamp are arranged concentrically. It is an object of the present invention to provide a structure capable of preventing a sealing material used in a processing chamber that accommodates a workpiece from being overheated and deteriorated by light from a light irradiation unit.
上記課題を解決するために、この発明に係る加熱光源装置では、加熱ランプの背後の反射鏡は放物面鏡であり、当該反射鏡の焦点に前記加熱ランプの発光中心が配置されており、前記光照射部の少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることを特徴とする。
また、前記光照射部の各々の前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸に向けて傾斜されていることを特徴とする。
また、前記最外光照射部の反射鏡には、その外縁において垂直方向に垂下した遮光部が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the heating light source device according to the present invention, the reflecting mirror behind the heating lamp is a parabolic mirror, and the light emission center of the heating lamp is disposed at the focal point of the reflecting mirror. The optical axis of the reflecting mirror in at least the outermost light irradiation unit positioned at the outermost side of the light irradiation unit is characterized by being inclined toward the central axis side of the heating light source device.
Further, the optical axis of the reflecting mirror of each of the light emitting parts is inclined toward the central axis of the heating light source device.
Further, the reflecting mirror of the outermost light irradiation portion is characterized in that a light shielding portion vertically suspended at the outer edge thereof is provided.
この発明の加熱光源装置によれば、加熱光源装置の少なくとも最外照射部の反射鏡からの拡散反射光が、加熱光源装置の中心軸方向に向かうため、処理室に用いられたシール材に直接的に照射されることがなく、その過熱による劣化を防止できるものである。
また、ワークに対してその有効照射領域に向けて拡散反射光が集約されて効果的な加熱処理が施される。
According to the heating light source device of the present invention, the diffuse reflection light from the reflecting mirror of at least the outermost irradiation part of the heating light source device is directed to the central axis direction of the heating light source device. Without being exposed to light, which can prevent its deterioration due to overheating.
Further, the diffuse reflection light is concentrated on the work toward the effective irradiation area, and effective heat treatment is performed.
図1に本発明の加熱光源装置を備えた基板処理装置が示されており、加熱光源装置10においては、環状の加熱ランプ11と、この加熱ランプ11の背後に設けられた環状の放物面鏡からなる反射鏡12とで構成された光照射部13が、その垂直方向の中心軸Xを中心として同心円状に複数配置されている。これにより、光照射部13の中心軸Xは、加熱光源装置10の中心軸Xを形成する。
このとき、加熱ランプ11は、その発光中心が、背後の反射鏡12の焦点に位置するように配置されている。
FIG. 1 shows a substrate processing apparatus provided with a heating light source device of the present invention. In the heating
At this time, the
図2にその詳細が示されていて、複数の環状の加熱ランプ11(11a、11b、11c)と、この加熱ランプ11の背後に設けられた複数の環状の放物面鏡からなる反射鏡12(12a、12b、12c)とで構成された複数の光照射部13(13a、13b、13c)が同心円状に配置されていて、その複数の光照射部13のうち、同心円状の最も外側に位置する最外光照射部13cにおける反射鏡12cの光軸Ycが、前記加熱光源装置10の中心軸X側に向けて傾斜されている。それ以外の光照射部13a、13bの光軸Ya、Ybは中心軸Xと平行とされている。
なお、ここで、反射鏡12の光軸Yとは、図2に見られるように、加熱光源装置10の中心軸X(各光照射部13の中心軸でもある)を含む垂直平面で断面したときの前記反射鏡の光軸をいう。
The detail is shown in FIG. 2, and a reflecting
Here, as seen in FIG. 2, the optical axis Y of the reflecting
そして、前記最外光照射部13cの反射鏡12cには、その外縁に垂直方向に垂下した環状の遮光部15が設けられている。
この遮光部15は、特に、最外光照射部13cの反射鏡12cからの拡散反射光Lの外方に向かう光を遮光するとともに、加熱ランプ11cからの直射光も遮光して、シール部への光照射を抑制する。
The reflecting
In particular, the
図3は、他の実施例であって、この例では、全ての光照射部13(13a、13b、13c)の反射鏡12(12a、12b、12c)の光軸Ya、Yb、Ycが加熱光源装置10の中心軸Xに向かって傾斜している。その傾斜の程度(傾斜角)は必ずしも一定である必要はなく、ここでは、外側に行くほど傾斜角が大きくなっている。
FIG. 3 shows another embodiment, in which the optical axes Ya, Yb, Yc of the reflecting mirrors 12 (12a, 12b, 12c) of all the light emitting parts 13 (13a, 13b, 13c) are heated. The
図4は本発明の効果を表す説明図であって、最外光照射部13cの反射鏡12cの光軸Ycが加熱光源装置10の光軸方向に向かって傾斜していることで、加熱ランプ11cからの光の反射光Lは、拡散していても、下方のシール材27、28、29部分に直接照射されることがない。
この効果は、図3の実施例でも同様である。
なお、上記の実施例において、光照射部13は3つのもの、即ち、環状の加熱ランプ11が3本のものが示されているが、ワークWの大きさとの関係でこの数に限定されるものではない。
FIG. 4 is an explanatory view showing the effect of the present invention, in which the optical axis Yc of the
This effect is the same as in the embodiment of FIG.
In the above embodiment, although three
本発明の効果を実証するための実験を行った。実験に使用された加熱光源装置10および処置室20は、図5の通りである。このとき、各光照射部における各反射鏡の傾斜は図3に基づく構造であり、全ての反射鏡の光軸が傾斜している。
<本発明>
環状加熱ランプ:フィラメントランプ4本
外径:10mm
直径:
第1の環状加熱ランプ: 55mm
第2の環状加熱ランプ:125mm
第3の環状加熱ランプ:195mm
第4の環状加熱ランプ:265mm
加熱光源装置の各反射鏡の光軸の傾斜角度:
第1の反射鏡: 3°
第2の反射鏡: 7°
第3の反射鏡:10°
第4の反射鏡:14°
<従来例>
加熱ランプは本発明と同様。また、加熱光源装置の各反射鏡の光軸は、いずれも加熱光源装置の中心軸と平行(傾斜角度0°)。
An experiment was conducted to demonstrate the effect of the present invention. The heating
<Invention>
Annular heating lamp: 4 filament lamps Outer diameter: 10 mm
diameter:
First annular heating lamp: 55mm
Second annular heating lamp: 125 mm
Third annular heating lamp: 195 mm
Fourth annular heating lamp: 265 mm
Tilt angle of the optical axis of each reflector of the heating light source device:
First reflector: 3 °
Second reflector: 7 °
Third reflector: 10 °
Fourth reflector: 14 °
<Conventional example>
The heating lamp is the same as the present invention. In addition, the optical axes of the respective reflecting mirrors of the heating light source device are all parallel to the central axis of the heating light source device (inclination angle 0 °).
図6に、上記の実験によって得られた本発明および従来例のワーク面相当での照度分布が示されていて、有効照射範囲(ワークの大きさ:φ300mm)より外側の裾部での照度が低下しており、これによって、シール材への光照射量が低下することが分かる。 The illuminance distribution on the work surface equivalent of the present invention and the conventional example obtained by the above experiment is shown in FIG. 6, and the illuminance at the foot outside the effective irradiation range (work size: φ300 mm) is It is understood that the light irradiation amount to the sealing material is lowered.
以上説明したように、本発明における加熱光源装置は、環状の加熱ランプと反射鏡とからなる光照射部を同心円状に複数配置し、そのうち、少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における反射鏡の光軸が、加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることにより、反射鏡で反射された拡散反射光が中心寄りに収束されて、シール材を照射することが抑制される。これにより、シール材の過熱が抑制されて、その劣化を防止することができる。
また、最外光照射部の反射鏡の外縁に垂直方向に垂下した遮光部が設けられていることで、シール材への光照射を更に効果的に抑制することができる。
As described above, in the heating light source device according to the present invention, a plurality of light irradiation units including an annular heating lamp and a reflecting mirror are concentrically arranged, and at least the reflection at the outermost light irradiation unit positioned outermost Since the optical axis of the mirror is inclined toward the central axis side of the heating light source device, the diffuse reflection light reflected by the reflection mirror is converged to the center and irradiation of the sealing material is suppressed. . Thereby, the overheating of the sealing material is suppressed, and the deterioration thereof can be prevented.
In addition, the provision of the light shielding portion vertically suspended on the outer edge of the reflecting mirror of the outermost light irradiation portion can further effectively suppress the light irradiation to the sealing material.
10 加熱光源装置
11 加熱ランプ
12 反射鏡(放物面鏡)
13 光照射部
15 遮光部
20 処理室
21 胴体部
22 底板
23 上板
24 入射窓
25 載置台
27、28、29 シール材
W ワーク
X 加熱光源装置の中心軸
Y 反射鏡の光軸
10 heating
13
Claims (3)
前記反射鏡は放物面鏡であり、当該反射鏡の焦点に前記加熱ランプの発光中心が配置されており、
前記光照射部の少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることを特徴とする加熱光源装置。 In a heating light source device in which a plurality of light irradiation parts configured by an annular heating lamp and an annular reflecting mirror provided behind the heating lamp are arranged concentrically,
The reflecting mirror is a parabolic mirror, and the light emission center of the heating lamp is disposed at the focal point of the reflecting mirror.
The heating light source device characterized in that the optical axis of the reflecting mirror in at least the outermost light irradiation portion located at the outermost side of the light irradiation portion is inclined toward the central axis side of the heating light source device.
The heating light source device according to claim 1 or 2, wherein the reflecting mirror in the outermost light irradiation portion is provided with a light shielding portion vertically suspended at an outer edge thereof.
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