JP5500511B2 - 加熱用フィラメントランプ - 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用フィラメントランプ関し、特に、半導体ウエハに対して相対的に回転して加熱する加熱用フィラメントランプ係わるものである。
半導体ウエハなどの基板に、酸化膜や金属膜や半導体膜を形成する成膜、アニール、酸化、拡散などの加熱処理を行う加熱源としてフィラメントランプが多用されている。
このような加熱源を用いた加熱装置においては、ワークを回転させて加熱することが一般的であり、例えば、特開2010−869085号公報(特許文献1)にその技術が開示されている。
ところが、直管状のランプを用いた加熱装置においては、ワークの半径方向の内方と外方とで照射にムラが生じやすい。図8にその現象が示されていて、回転するワークWに直管状ランプ20で照射した場合、半径方向の内方領域Aと外方領域Bとでは当然に走査速度が異なり、その結果、半径方向の内方領域Aで加熱温度が高く、外方領域Bで低くなる。このように、ワークの加熱温度が不均一になると安定的かつ均一な処理が行われなくなって不良品となってしまうという不具合がある。
このような不具合を解消するものとして、特開平11−176389号公報(特許文献2)に示されるような、環状ランプを複数備えた光源が提案されている。図9にその構造が示されていて、複数の環状ランプ30〜33が同心円状に配置されている。そして、これらのランプを個別に制御することで加熱温度を均一化しようとするものである。
しかしながら、この技術では円環状ランプを複数配置する必要があるので、各ランプへの配線が極めて複雑になる。
また、ワークの外周領域では熱が発散されるので、外周側に配置されるランプと、内周側に配置されるランプとで、別個に加熱温度を制御することが必要になり、制御機構が複雑となり、かつ手間がかかるという問題がある。
特開2010−869085号公報 特開平11−176389号公報
この発明が解決しようとする課題は、円板状ワークを相対的に回転走査して加熱するための加熱用フィラメントランプおよび加熱装置において、円板状ワークの半径方向の内方と外方とで加熱温度が不均一になることがなく、かつ、複雑なランプの温度制御をすることなく、ワークを均一温度に加熱照射することができるような構造を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明に係る加熱用フィラメントランプでは、前記フィラメントランプが、前記ワークに対応した円形状照射領域の半径方向の内方から外方にまたがって延在し、半径方向の内方から外方に向かって延びる内方発光部と、半径方向の外方で円周方向に延びる外方発光部とからなり、前記外方発光部の単位長さ当りの円周方向成分が、前記内方発光部の単位長さ当りの円周方向成分よりも長くなるようにしたことを特徴とする。
また、前記外方発光部が、円周方向に沿った円弧状領域を有することを特徴とする。
また、前記内方発光部が、円形状照射領域の中心から偏芯した位置に向かって延在していることを特徴とする。
また、前記フィラメントランプの一対が、内方発光部側で連結されて一体化していることを特徴とする。
また、前記フィラメントランプのフィラメントが発光部と非発光部とを有することを特徴とする。
この発明の加熱用フィラメントランプよれば、円板状ワークにおいて、走査速度の遅い、つまり、移動量の小さい半径方向の内方領域に対応した内方発光部では、フィラメントランプの円周方向成分の長さを小さくし、また、移動量の大きい外方領域に対応した外方発光部では、フィラメントランプの円周方向成分の長さを大きくしてあるので、ランプからワークへの照射量が均一化してワークの温度にムラができず、均一なものとなる。
また、外方発光部において、ワークの円周方向に沿って円弧状領域を設けることにより、外部に放熱されて温度が低下するワークの外周部分において、加熱量を大きくして温度の均一化を図ることができる。
また、フィラメントランプのフィラメントが発光部と非発光部とからなることにより、更に温度のきめ細かな均一化を図ることができる。
本発明の加熱用フィラメントランプ 図1の模式的形態図 本発明のフィラメントランプの他の実施例 本発明のフィラメントランプの他の実施例 本発明のフィラメントランプの他の実施例 本発明の加熱装置 本発明の加熱装置におけるランプ配置の一例 従来技術を示す上面図 他の従来技術
図1に本発明のフィラメントランプが示されており、図2にその模式的な形態図が示されている。
図1において、フィラメントランプ1は、円形状ワークを加熱照射するランプであって、ランプとワークは、そのいずれか一方が回転走査してワークに光照射して加熱するものである。
前記フィラメントランプ1は、その内部にフィラメント5を備えており、このフィラメント5は、円板状ワークに対応した円形状照射領域Xに対して、その半径方向の内方から外方にまたがって延在し、半径方向の内方から外方に向かって延びる内方発光部2と、半径方向の外方で円周方向に延びる外方発光部3とからなる。
図2に示されるように、前記フィラメントランプ1は、その外方発光部3における単位長さ(ΔL)当りの円周方向成分(ΔX1)が、内方発光部2における単位長さ(ΔL)当りの円周方向成分(ΔX2)よりも長くなっている。
この円周方向長さ(ΔX)は、必ずしも、フィラメント5の内方端から外方端の全長にわたって漸次変化している必要はなく、例えば、内方発光部2における半径方向の内方端側で直線形状であってもよい。
図3に他の実施例が示されていて、内方発光部2は、その内方端が円形状照射領域Xの中心Oに向かっておらず、該中心Oから偏芯した位置に向かう例である。
また、同図においては、フィラメントランプ1の外方発光部3において、その端部側から所定の長さにわたり、円周方向に沿った円弧状領域3aが形成されている態様も同時に示されている。こうすることにより、熱が逃げ易いワークの外周部で、加熱量を増やして温度低下を避けることができる。
図4に他の実施例が示されていて、前述した図1で示されるフィラメントランプ1の一対が、その内方発光部2において、連結されて一体構造とされたものである。
なお、同図では両側の外方発光部3が互いに向き合う方向に延在するものが示されているが、互いに同じ円周方向に向かう方向に延在して、全体で略S字形状をなすように形成されていてもよい。
図5に他の実施例が示されていて、フィラメントランプ1内のフィラメント5が、発光部5aと非発光部5bとからなるものである。この構造において、発光部5aと非発光部5bの割合を適宜に選択することにより、更に精密な温度均一性を得ることができる。
図6には、上述した加熱用フィラメントランプ1を組み込んだ加熱装置10が示されている。
フィラメントランプ1は、ランプホルダ12の下面に取り付けられて、ランプユニット11を構成している。
ランプユニット11の下方には、回転可能なワークステージ13が配置され、該ワークステージ13上にワークWが載置されている。
勿論、ワークステージ13が回転する代わりに、ランプホルダ11側が回転する構造であってもよい。
また、ワークWの上方にランプユニット11を配置するものを示したが、逆の配置、即ち、ワークステージ13が上方に配置され、その下方にランプユニット11が配置されて、ワークWに対して下方から照射する構造であってもよい。
上記加熱装置10においては、上記した図1〜4のフィラメントランプ1が搭載されるが、更には、図7に示すような、複数のフィラメントランプ1が配置されるものであってもよい。
即ち、ワークWの円周方向に適宜間隔で複数の、この例では2つの、フィラメントランプ1、1が配置されている。
以上説明したように、本発明における加熱用フィラメントランプは、円板状ワークに対応した円形状照射領域の半径方向の内方から外方にまたがって延在し、半径方向の内方から外方に向かって延びる内方発光部と、半径方向の外方で円周方向に延びる外方発光部とからなり、前記外方発光部の単位長さ当りの円周方向成分が、前記内方発光部の単位長さ当りの円周方向成分よりも長くしてあることにより、回転移動量の大きな半径方向の外方でランプが対応する領域が大きくなって、単一のランプによってワークでの温度均一性が得られるものである。
1 加熱用フィラメントランプ
2 内方発光部
3 外方発光部
3a 円弧状領域
5 フィラメント
5a 発光部
5b 非発光部
10 加熱装置
11 ランプユニット
12 ランプホルダ
13 ワークステージ
X 円形状照射領域
W 円板状ワーク


Claims (5)

  1. 円板状ワークを相対的に回転走査して加熱するための加熱用フィラメントランプにおいて、
    前記加熱用フィラメントランプのフィラメントは、前記ワークに対応した円形状照射領域の半径方向の内方から外方にまたがって延在し、半径方向の内方から外方に向かって延びる内方発光部と、半径方向の外方で円周方向に延びる外方発光部とからなり、
    前記外方発光部の単位長さ当りの円周方向成分が、前記内方発光部の単位長さ当りの円周方向成分よりも長い
    ことを特徴とする加熱用フィラメントランプ。
  2. 前記外方発光部が、円周方向に沿った円弧状領域を有することを特徴とする請求項1に記載の加熱用フィラメントランプ。
  3. 前記内方発光部が、その内方端が円形状照射領域の中心から偏芯した位置に向かって延在していることを特徴とする請求項1に記載の加熱用フィラメントランプ。
  4. 前記フィラメントランプの一対が、内方発光部側で連結されて一体化していることを特徴とする請求項1に記載の加熱用フィラメントランプ。
  5. 前記加熱用フィラメントランプのフィラメントが、発光部と非発光部とを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の加熱用フィラメントランプ。
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