JP2020155346A - 光照射装置およびフラッシュランプ - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、SiC、GaNはシリコンに比べ大きな熱伝導率を持つため、従来と同じエネルギーでフラッシュランプアニールを行うと表面からより深い領域まで熱が伝達され、半導体ウエハ表面が所望の温度まで加熱できないという課題が生じている。そのため、従来よりも大きなエネルギーでフラッシュランプアニールを行うか、表面から入射された熱がウエハ内部に拡散しないように、より短い時間でフラッシュランプアニールを行う必要がある。
また、前記処理チャンバの天板は、ドーム形状をしていることが好適である。
また、前記第二電極導入部は、隣接する各フラッシュランプの各発光管の間に位置するように配置されていることが好適である。
また、前記フラッシュランプは、前記天板の中央領域から周辺領域に広がるように同心円状に配置されており、前記中央領域から前記周辺領域に向けて灯数が多くなるように配置することができる。
また、前記フラッシュランプは、それぞれ個別に電力制御可能に構成することができる。
また、前記フラッシュランプが配置される前記天板には、前記各光出射面に対応して光照射窓が設けられていることが好適である。
また、前記第一電極導入部は、前記発光管と同軸方向に延びるように形成することができる。
また、前記発光管の長手方向における前記第二電極の投影面積が、前記発光管の長手方向に直交する方向における前記第二電極の最大投影面積よりも小さくなるように形成することが好適である。
また、前記第二電極には、前記発光管の長手方向に沿うような貫通孔が設けられている形状とすることができる。
また、前記発光管の外表面にはチップ部が形成されており、前記チップ部を、前記第二電極導入部と対向するように配置することが好適である。
また、前記発光管の管壁には、その長手方向に沿って反射膜を形成することができる。
また、前記発光管の周側面には、その長手方向に沿ってトリガ部材が設けられており、前記トリガ部材は、前記第二電極導入部が配置される側とは反対側に配置することが好適である。
なお、処理チャンバ2には排気管22が設けられており、この排気管22を利用して処理チャンバ2内を真空排気する。
一方、発光管31の他端部側には当該発光管31の長手方向軸L1に対して交差するように第二電極導入部34が設けられていて、その内部に第二電極35が設けられ、その先端面が発光管31内の放電空間Sに臨むように配置されている。この配置により、第二電極35はその軸心L2方向が、発光管31の長手方向軸L1と交差する配置関係となる。
上記のように、前記第二電極35の先端面が発光管31の放電空間Sに臨む配置とすることで、第一電極33との間での放電によるアークが第二電極35の周囲の発光管31や第二電極導入部34のガラスに触れることがなく、その劣化が抑制される。
ただ、第二電極導入部34内に設けられる第二電極35の軸線L2が、発光管31の長手方向軸L1と交差するように設けることが求められる。
この封入される発光ガスは、例えば、キセノンガスであり、波長200〜1100nmの光が生成される。
また、上記の第一電極33と第二電極35においては、第二電極35を陽極として利用することが好適である。この種フラッシュランプにおいては、陽極の方が陰極よりもその大きさを小さくすることができ、光出射面36側に位置する第二電極35を陽極とすることで、放電空間S内で生成された閃光が電極によって遮られて有効活用できないという不具合をできるだけ小さなものとすることができる。
図3において、各フラッシュランプ3は、その発光管31の先端の光出射面36が、処理チャンバ2の天板21の光照射窓23に対応するように該天板21に立設されている。そのため、天板21上に配置されるフラッシュランプ3は、中央領域から周辺領域に向けてその設置個数が多くなる。
このとき、隣接する各フラッシュランプ3の発光管31は、前記第一電極導入部32側の間隔が、前記光出射面36側(前記第二電極導入部34側)の間隔よりも広くなるように、前記長手方向軸が互いに傾斜して配置されていて、発光管31の長手方向軸と交差するように延びる前記第二電極導入部34は、隣接する各フラッシュランプ3の各発光管31の間に延びて位置し、他のフラッシュランプ3の発光管31に干渉することがないように配置される。
天板21をドーム形状とすることで、このような配置が容易に得られる。
図5に、内部にフラッシュランプ3を保持した保持体4を天板21に取り付ける具体的な取り付け構造の一例が示されている。天板21には、図4に示した光照射窓23が設けられており、保持体4をこの光照射窓23に対応した位置で天板21にネジ止めすることにより、保持体4内に保持されたフラッシュランプ3は、その光出射面35が前記光照射窓23に対応する位置で配置される。
このとき、光照射窓23は、処理チャンバ2内を真空状態にするために天板21に対して気密に取り付けられている。
なお、フラッシュランプ3の天板21への取り付けはこの例に限られず、任意の手段を用いることができる。
また、図3では、煩雑を避ける意味で保持体4は1本のみのフラッシュランプ3に被嵌されたものが示されているが、多数のフラッシュランプ3の全てに被嵌されるものである。
そして、フラッシュランプ3は、中央領域と周辺領域とでそれぞれの領域毎に電力制御が行えるように構成することができる。これにより光出射範囲をエリア制御(ゾーン制御)することが可能となり、所望の加熱工程を実現できる。
また、他の例では、当該フラッシュランプ3は、それぞれ個別に電力制御可能に構成することもでき、こうした場合、より精度の高い光出力制御を実施することができる。
例えば、発光管31の管軸方向L1における第二電極35の投影面積が、管軸方向に直交する方向における第二電極35の最大投影面積よりも小さくなるように、電極形状を調整することが望ましい。
これは、放電空間Sから発生する閃光が第二電極35で遮られないように、発光管31の管軸方向における第二電極35の投影面積を小さくする必要があり、一方で排熱の観点から第二電極35の熱容量を小さくしすぎることのないように、管軸方向に直交する方向における第二電極35の投影面積を大きく設計する必要があるためである。
図8(A)に示す第二電極35は、発光管31の管軸(長手方向軸)L1方向に沿って偏平な形状とされている。これにより、発光管31の管軸方向L1における第二電極35の投影面積Aを、管軸方向に直交する軸線方向L3における最大投影面積Bより小さくできる。
図8(B)に示す第二電極35は、発光管31の管軸方向(長手方向軸)に沿って貫通孔35aが形成されている。この例では第二電極35はリング形状をなすものである。これによっても、第二電極35の管軸方向L1における投影面積Aを、管軸方向に直交する軸方向L3における最大投影面積Bよりも小さくできる。また貫通孔35aが設けられることで、放電空間Sからの光取出しを良好にでき、より均一な光照射を実現できる。
通常、電極軸を封止する工程においては、封止部(電極軸とガラスの封着部分)をガスバーナーで加熱溶着させて気密封止を実現する。より精度の高い加熱溶着を実現するためには、通常はガスバーナーに対して封止部を回転させながら加熱溶着することが望ましい。
そこで第二電極導入部34の軸方向に沿う方向に排気管(後に溶融封止してチップ部37として残存する)を接続させ、第二電極導入部34を回転させながら第二電極35の電極軸35aを封着させる場合に、当該排気管37で支えながら第二電極導入部34を回転させることができ、当該回転時の回転軸ズレを起こさずに封止工程を実現できる。その後、排気管はチップオフ工程で取り除かれるため、結果として第二電極導入部34に対向する領域にチップ部37が形成される。
以上の点から、第二電極導入部34に対向する領域にチップ部37を配置させることが望ましい構成となる。
またこの反射膜38は、第一電極33の周囲を覆うように形成されることが望ましい。これにより、放電空間Sで生じる光が第一電極導入部32側から漏れる割合が大幅に減り、光の利用効率を高められる。
このような反射膜38は放電空間Sで発生する紫外域の光を反射する特性の材料が適しており、例えばシリカやアルミナで構成された反射膜を採用することができる。これは、SiCやGaN等は400nm以下の紫外域の光吸収量が大きく、加熱に対して非常に有効と成りえるためである。
このトリガ部材6は、第二電極導入部34が配置される側とは反対側に配置されている。トリガ部材6による放電は発光管3内部で該トリガ部材6に沿って生じるために、第一電極33と第二電極35間での放電を惹起する意味で、第二電極35に対向する位置に配置させることが好ましい。
なお、第一電極導入部32と第二電極導入部34とは発光管31に対して必ずしも同じ方向に配置されていなくてもよい。
2 :処理チャンバ
21 :天板
22 :排気管
23 :光照射窓
3 :フラッシュランプ
31 :発光管
32 :第一電極導入部
33 :第一電極
34 :第二電極導入部
35 :第二電極
35a:貫通孔
36 :光出射面
37 :チップ部
38 :反射膜
4 :保持体
5 :載置台
6 :トリガ部材
61 :トリガ管
62 :トリガワイヤ
S :放電空間
L1 :発光管の管軸(長手方向軸)
L2 :第二電極の軸線
L3 :発光管の管軸方向に直交する軸線
A :発光管の管軸方向における第二電極の投影面積
B :管軸方向に直交する軸線おける第二電極の最大投影面積
Claims (18)
- 発光ガスが封入された長尺な発光管と、該発光管の一端部側に設けられた第一電極導入部と、他端部側に設けられた第二電極導入部と、各電極導入部内に設けられた第一電極および第二電極とを有するフラッシュランプを多数備えた光照射装置であって、
前記フラッシュランプの発光管の前記第二電極導入部側の先端部には、光出射面が設けられていて、前記フラッシュランプは、前記光出射面が処理チャンバ内に臨むように、当該処理チャンバの天板に多数隣接して立設されていることを特徴とする光照射装置。 - 前記フラッシュランプの少なくとも前記第二電極導入部は、当該発光管の長手方向軸に対して交差するように配置され、
隣接する前記各フラッシュランプの発光管は、前記第一電極導入部側の間隔が、前記光出射面側の間隔よりも広くなるように、前記長手方向軸が互いに傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 - 前記フラッシュランプは、前記処理チャンバ内の被処理物に隙間なく光照射するように配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。
- 前記処理チャンバの天板は、ドーム形状をしていることを特徴とする請求項2に記載の光照射装置。
- 前記第二電極導入部は、隣接する各フラッシュランプの各発光管の間に位置するように配置されていることを特徴とする請求項2に記載の光照射装置。
- 前記フラッシュランプは、前記天板の中央領域から周辺領域に広がるように同心円状に配置されており、前記中央領域から前記周辺領域に向けて灯数が多くなるように配置されていることを特徴とする請求項2に記載の光照射装置。
- 前記フラッシュランプは、前記中央領域と前記周辺領域とで、それぞれの領域毎に電力制御可能に構成されていることを特徴とする請求項6に記載の光照射装置。
- 前記フラッシュランプは、それぞれ個別に電力制御可能に構成されることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の光照射装置。
- 前記フラッシュランプが配置される前記天板には、前記各光出射面に対応して光照射窓が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の光照射装置。
- 発光ガスが封入された長尺な発光管と、該発光管の一端部側に設けられた第一電極導入部と、他端部側に設けられた第二電極導入部と、各電極導入部内に設けられた第一電極および第二電極とを備えたフラッシュランプであって、
前記フラッシュランプの発光管の前記第二電極導入部側の先端部には、光出射面が設けられており、
少なくとも前記第二電極導入部は、前記発光管の長手方向軸に対して交差するように配置され、
前記第二電極の先端は、前記発光管内へ突出するように配置されていることを特徴とするフラッシュランプ。 - 前記第二電極が陽極であることを特徴とする請求項10に記載のフラッシュランプ。
- 前記第一電極導入部は、前記発光管と同軸方向に延びるように形成されることを特徴とする請求項10に記載のフラッシュランプ。
- 前記発光管の長手方向における前記第二電極の投影面積が、前記発光管の長手方向に直交する方向における前記第二電極の最大投影面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項10〜請求項12の何れかに記載のフラッシュランプ。
- 前記第二電極は、前記発光管の長手方向に沿って偏平な形状であることを特徴とする請求項13に記載のフラッシュランプ。
- 前記第二電極には、前記発光管の長手方向に沿うような貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項13に記載のフラッシュランプ。
- 前記発光管の外表面にはチップ部が形成されており、
前記チップ部は、前記第二電極導入部と対向するように配置されていることを特徴とする請求項10〜請求項15のいずれかに記載のフラッシュランプ。 - 前記発光管の内周面には、その長手方向に沿うように、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項10〜請求項16のいずれかに記載のフラッシュランプ。
- 前記発光管の外周面には、その長手方向に沿ってトリガ部材が設けられており、
前記トリガ部材は、前記第二電極導入部が配置される側とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項10〜請求項17のいずれかに記載のフラッシュランプ。
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