JP4839579B2

JP4839579B2 - 光加熱装置

Info

Publication number: JP4839579B2
Application number: JP2004148861A
Authority: JP
Inventors: 潤史宇宿
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: JP2005332916A

Description

本発明はフラッシュランプを用いた光加熱装置に関するものであり、特に、半導体や液晶基板の急速加熱処理装置の熱源として用いるフラッシュランプ光加熱装置に係わるものである。

半導体の集積回路の製造工程には、半導体を構成する基体に打ち込まれた不純物を特定のプロファイルをもって拡散させる工程が含まれ、このために極めて短時間で加熱処理を行う急速加熱装置が用いられている。
近年、このような要望に応える急速加熱手段として、点灯時間が極めて短くて、高い照射エネルギーが得られるフラッシュランプを用い、被処理物の大きさに応じてその配列本数を適宜設定して構成したフラッシュランプ光加熱装置が用いられるようになっている。

図１は光加熱装置の説明図である。
光加熱装置は、被処理物Ｗを内部で処理するための処理室１と、互いに平行に配置された複数のフラッシュランプ３を備えたランプハウス２とよりなるものである。そして、ランプハウス２内には、ランプ３を覆うように反射ミラー４が、天板５から支持体６により吊下支持されている。

図２で示されるように、前記ランプ２は、天板５に対して支持体７によって支持された絶縁性支持ブロック８に、板バネ９ａ、９ｂを介して上下から挟むように保持されている。１０は天板を取り付ける支柱、１１はトリガワイヤ、１２はランプハウス２の光透過窓、１３は処理室１の光透過窓である。

このような光加熱装置おいては、従来、ランプハウス２では、その筐体や梁部材、反射ミラー４を吊下する天板５、フラッシュランプ３をランプハウス２内の天板５に取り付ける支持体７、光透過窓１２の枠部材、などの構造部材は、普通鋼、或いはステンレス鋼を用いていた。
また、処理室１も同様に、その筐体や梁部材、光透過窓１３の枠部材や被処理物Ｗを載置する処理台（図示なし）などの構造部材は、普通鋼、或いはステンレス鋼を用いていた。

さらには、それらの構造部材を固着させるためのネジ等の固着具も、同様に普通鋼、或いはステンレス鋼製のものを使用していた。

ところで、光加熱処理の対象物である被処理物がシリコンウエハであり、このシリコンウエハを光アニールする場合などでは、シリコンウエハを１０００℃程度まで昇温させる際に、不純物のプロファイルが所定の分布になるように、昇温速度を２×１０^４〜２×１０^６℃／秒の範囲で、急速に温度を上げなければならなく、また、照射エネルギーが２０Ｊ／ｃｍ^２以上の高エネルギーが必要であり、これだけのエネルギーを１０ｎｓという短時間に照射すると、照射される光のピークパワーは２×１０^９Ｗにもおよぶ。

このように極短時間に極めて高いエネルギーをもつ光がフラッシュランプ３から放射されると、この放射光に曝される処理室１およびランプハウス２の前述した構造部材の表面が高温となり、その表面の微小突起物が急激に温度上昇してスパッタリングを発生し、該スパッタリングにより火花（酸化鉄）が飛散する。特に、構造部材のエッジ部分やネジ溝のエッジ部分などでは温度上昇が激しいので、前記スパッタリング現象が一層発生し易い。このスパッタリングにより飛散した酸化鉄は黒色であり、これがランプハウス２の光透過窓１２や処理室１の光透過窓１３に付着して、窓の光透過率が著しく低下するという問題があった。

また、ランプハウス２内においては、光透過窓１２への悪影響以外に、この飛散した酸化鉄がフラッシュランプ３の発光管に付着し、これが黒点となって、フラッシュランプ３から放射された光がこの黒点で吸収され、当該黒点で異常に温度上昇してしまい、クレータ状の欠陥が生じ、ついには発光管が破損に至るという問題があった。

さらには、反射ミラー４は、光反射性を良くするために、通常、アルミニウムを利用しているが、このアルミニウムは、その表面が酸化防止のためにアルマイト処理が施されている。
しかしながら、極短時間に極めて高いエネルギーをもつ光が、このアルミニウムに照射されると、アルミニウムが瞬時に膨張、収縮を繰り返すために、アルマイト処理した表面層が、アルミニウムの母材から剥離してパーティクルとなり、光透過窓部材に付着し、窓の光透過率が低下するという問題もあった。
特開２００２−２３１４８８号

この発明が解決しようとする課題は、処理室及びランプハウスを構成する構造部材から光透過窓の透過率を低下させ、更には、フラッシュランプの発光管に付着して発光管を破損させる原因となる物質が発生しないようにして、処理室及びランプハウスの光透過窓の透過率が低下せず、フラッシュランプの発光管が破損しない光加熱装置を提供することである。

この発明の光加熱装置は、処理室と、フラッシュランプを備えたランプハウスとからなる光加熱装置において、前記処理室および前記ランプハウスを構成する構造部材を固着させるための固着部材を有し、前記固着部材は、前記フラッシュランプからの放射光に曝されるとともに、ニッケルメッキが施されていることを特徴とする。
また、前記固着部材は、ネジであって、素材が真鍮であることを特徴とする。
あるいは、前記固着部材は、板バネであって、素材が鋼であることを特徴とする。

この発明の光加熱装置は、処理室およびランプハウスを構成する構造部材を固着させるための固着部材を有し、固着部材は、フラッシュ光からの放射光に曝されるとともに、ニッケルメッキを施したものであるので、反射率の高い固着部材にフラッシュ光が当っても、これを反射することができ、固着部材の素材表面でのスパークの発生がなく、固着部材の素材の飛散を防止でき、光透過窓の光透過率の低下を防止でき、また、ランプへの飛散物の付着による局所的黒化に伴う破裂を発生させることもない。

図１に示す光加熱装置において、フラッシュランプ３からのフラッシュ光に、直接または反射光などで間接に曝される、処理室１とランプハウス２を構成する構造部材は、全てアルミニウムにする。また、このアルミウム製構造部材には表面処理を施さないものである。アルミニウムの光反射率は約９０％で、普通鋼やＳＵＳの反射率の約５０％よりもはるかに高い。
ここで、構造部材とは、例えば、処理室１では、該処理室を構成する筐体や梁材、光透過窓１３の枠部材、被処理物Ｗを載置する処理台などである。
一方、ランプハウス２では、該ランプハウスを構成する筐体や梁材、反射ミラー４を取り付ける天板５及びこの天板５に反射ミラー４を吊下支持する支持体６、フラッシュランプ３を天板５に取り付ける支持体７、天板５をランプハウス２に支持するための支持体１０、光透過窓１２の枠部材などである。

このため、フラッシュ光に曝されても、処理室及びランプハウスを構成する構造部材が反射率の高いアルミニウムであるから、当該フラッシュ光をよく反射し、素材表面で局所的に急激な温度上昇をすることがない。その結果、構造部材の表面からスパッタリングが発生することもなく、素材が飛散することがないので、光透過窓に付着してその透過率を低下させることもなく、更には、フラッシュランプの発光管に付着して異常高温の原因となることもないから、発光管を破損させるということもない。

また、このアルミニウムはその表面がアルマイト処理等の処理を施されていないから、アルミニウム構造部材の表面温度の上昇により膨張収縮を起こしても、表面から異物が剥離するということもない。

さらには、処理室及びランプハウスを構成する構造部材を固着させるための固着部材であるネジには、強度の観点からアルミニウムを用いることができないので、素材として真鍮を使い、この真鍮の素材の表面に光を反射するためのニッケルメッキを施すものである。
つまり、ニッケルメッキを施すことにより、極短時間に極めて高いエネルギーをもつフラッシュ光が照射されても高い反射率で光を反射することでき、ネジ表面での局部的な急激な温度上昇がなく、このため表面でスパークを発生することもない。

なお、図３で示すように、処理室１やランプハウス２の筐体など、外部からネジ止めする固着ネジ１５には、内部側にシールドナット１６を用いておくのが好ましい。この場合でも、シールドナット１６にはニッケルメッキを施しておく。
こうすれば、内部にはネジが露出しないので、従来の鋼製のネジを使用することができる。

また、図２に示されるように、フラッシュランプ３は、絶縁性の支持ブロック８に、固着部材である板バネ９ａ、９ｂを介して保持されているが、該板バネ９ａ、９ｂにもフラッシュランプ３からの放射光が回りこんできて照射される。そこで、該板バネにもスパッタリング防止策を講じる必要があるが、固着ネジと同様に、強度の観点からこれにもアルミニウムを用いることはできない。そこで、素材としてステンレス鋼などの鋼材を用いて、この表面にニッケルメッキを施したものを使用する。
これにより、板バネ９ａ、９ｂに極短時間に極めて高いエネルギーをもつフラッシュ光が照射されても高い反射率で光を反射することでき、板バネ表面からのスパークが抑制されて素材が飛散することがない。

なお、上記実施例における、アルミニウムで構成される構造部材や、ニッケルメッキが施される固着部材は、必ずしも処理室やランプハウスのすべての構造部材や固着部材を意味するものではない。放射されるフラッシュ光の照射強度によって、その影響程度が異なるので、フラッシュ光に直接または反射光などで間接に曝されてスパークを発生することが明らか、もしくは懸念される構造部材や固着部材を適宜に選択すればよいことは勿論である。

この発明のフラッシュランプを用いた光加熱装置を表す。この発明の部分詳細を表す。この発明の部分を表す。

符号の説明

１処理室
２ランプハウス
３フラッシュランプ
４反射ミラー
５天板
６支持体
７支持体
８支持ブロック
９ａ、９ｂ板バネ
１２光透過窓
１３光透過窓
Ｗ被処理物

Claims

処理室と、フラッシュランプを備えたランプハウスとからなる光加熱装置において、
前記処理室および前記ランプハウスを構成する構造部材を固着させるための固着部材を有し、
前記固着部材は、前記フラッシュランプからの放射光に曝されるとともに、ニッケルメッキが施されていることを特徴とする光加熱装置。
前記固着部材は、ネジであって、素材が真鍮であることを特徴とする請求項１に記載の光加熱装置。
前記固着部材は、板バネであって、素材が鋼であることを特徴とする請求項１に記載の光加熱装置。