JP6759983B2

JP6759983B2 - 加熱用光源ユニット

Info

Publication number: JP6759983B2
Application number: JP2016214152A
Authority: JP
Inventors: 勝繁山本; 清隆吉川; 溝尻　貴文; 貴文溝尻
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-11-01
Also published as: JP2018073692A

Description

本発明は、半導体基板や鋼板などの被処理物を赤外線ランプによって熱処理するための加熱用光源ユニットに関する。

ウエハ等の半導体基板を熱処理する熱処理装置としては、加熱手段として赤外線ランプを具えてなるものが知られている。このような熱処理装置においては、点灯中に発熱する赤外線ランプを冷却するために冷却機構が設けられている。例えば特許文献１には、赤外線ランプをケース内に収容し、このケース内部に冷却用気体を流通させる構成の半導体基板の熱処理装置が開示されている。

また、近年では、金属加工分野においても、加熱手段として赤外線ランプが採用されている。例えば特許文献２には、鋼板などの金属板状体を赤外線ランプによって加熱する技術が開示されている。
而して、赤外線ランプによって鋼板などの金属板状体を加熱する場合には、金属板状体が大面積のものであるため、多数の赤外線ランプが用いられる。
しかしながら、多数の赤外線ランプを備えた熱処理装置において、赤外線ランプを冷却する冷却機構を設ける場合には、装置全体の構造が複雑となるため、赤外線ランプの交換が煩雑となる、という問題がある。

特開２００２−１１０５８５号公報特開２０１０−０４４８７５号公報

そこで、本発明の目的は、ランプの交換作業が容易で、しかも、ランプを十分に冷却することが可能な熱処理装置を構成することができる加熱用光源ユニットを提供することにある。

本発明の加熱用光源ユニットは、並設された複数の冷却風流通管、前記複数の冷却風流通管の各々の一端開口に共通に連通するよう形成された冷却風給気部、および前記複数の冷却風流通管の各々の他端開口に共通に連通するよう形成された冷却風排気部を有する第一の冷却風流通システムと、
前記冷却風流通管内に挿通されて、両端が当該冷却風流通管から外部に突出するよう配置され、一端側封止部が前記冷却風給気部に位置すると共に、他端側封止部が前記冷却風排気部を超えて位置するよう設けられた両端封止型の棒状ランプと、
前記棒状ランプの他端側封止部を冷却する第二の冷却風流通システムと
を有することを特徴とする。

本発明の加熱用光源ユニットにおいては、前記冷却風流通管の他端開口から離間した位置に、前記棒状ランプの外周面に接近する内周を有する孔が形成された遮風板が設けられていることが好ましい。
また、前記棒状ランプの他端側封止部から伸びるリード線が、前記第二の冷却風流通システムにおける流路内に配置されていることが好ましい。

本発明の加熱用光源ユニットによれば、第一の冷却風流通システムによる冷却風によって、棒状ランプの一端側封止部および発光部が冷却され、第二の冷却風流通システムによる冷却風によって、棒状ランプの他端側封止部が冷却される。従って、棒状ランプを十分に冷却することができる。
また、熱処理装置に搭載された場合において、ランプ交換の際には加熱用光源ユニットごと交換すればよいため、ランプの交換作業が容易な熱処理装置を構成することができる。

また、冷却風流通管の他端開口から離間した位置には、遮風板が設けられていることにより、冷却風が加熱されることによって生ずる熱風が、第二の冷却風流通システム内に入ることが防止されるため、棒状ランプの他端側封止部を確実に冷却することができる。
また、棒状ランプの他端側封止部から伸びるリード線が、第二の冷却風流通システムにおける流路に配置されているため、第二の冷却風流通システムによる冷却風によって、リード線を冷却することができる。

本発明の加熱用光源ユニットの一例を示す斜視図である。第一の冷却風流通システムを棒状ランプの長手方向に沿って切断した状態を示す説明用断面図である。第一の冷却風流通システムにおける冷却風給気口と棒状ランプの一端側封止部との位置関係を示す説明図である。第二の冷却風流通システムを棒状ランプの長手方向に沿って切断した状態を示す説明用断面図である。

以下、本発明の加熱用光源ユニットの実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の加熱用光源ユニットの一例を示す斜視図である。図２は、第一の冷却風流通システムを棒状ランプの長手方向に沿って切断した状態を示す説明用断面図である。図３は、第一の冷却風流通システムにおける冷却風給気口と棒状ランプの一端側封止部との位置関係を示す説明図である。図４は、第二の冷却風流通システムを棒状ランプの長手方向に沿って切断した状態を示す説明用断面図である。

図１に示す加熱用光源ユニットは、それぞれ平行に並ぶよう配置された複数の棒状ランプ１０と、これらの棒状ランプ１０を冷却する第一の冷却風流通システム２０および第二の冷却風流通システム３０を有する。第二の冷却風流通システム３０は、第一の冷却風流通システム２０における、後述する冷却風排気部２５に隣接して配置されている。

棒状ランプ１０は、発光部１１の両端に一端側封止部１２および他端側封止部１３が形成された両端封止型のものである。この棒状ランプ１０としては、赤外線を放射するもの、例えばハロゲンランプが用いられる。
棒状ランプ１０として用いられるハロゲンランプの仕様の一例を示すと、ランプ定格電圧が３６０Ｖ、ランプ電力が８ｋＷ、発光長が６２０ｍｍ、全長が約８８０ｍｍ、バルブの直径が１３ｍｍである。また、加熱用光源ユニットにおける棒状ランプ１０の総数は例えば６本である。

第一の冷却風流通システム２０は、棒状ランプ１０が並ぶ方向に沿って並設された複数の直管状の冷却風流通管２１と、これらの冷却風流通管２１の各々の一端開口２１ａに共通に連通するよう形成された冷却風給気部２２と、冷却風流通管２１の各々の他端開口２１ｂに共通に連通するよう形成された冷却風排気部２５とを有する。

第一の冷却風流通システム２０の冷却風流通管２１の各々は、棒状ランプ１０の外径より大きい内径を有し、全長は棒状ランプ１０の全長よりも小さいものである。各冷却風流通管２１内には、棒状ランプ１０が挿通されて、当該棒状ランプ１０の両端が冷却風流通管２１から外部に突出するよう配置されている。棒状ランプ１０の一端側封止部１２は冷却風給気部２２内に位置されている。また、棒状ランプ１０の他端側封止部１３は、冷却風排気部２５を超えて、当該冷却風排気部２５に隣接する第二の冷却風流通システム３０内に位置されている。

冷却風流通管２１の内径は、棒状ランプ１０の外径の１．１〜１．５倍であることが好ましい。また、棒状ランプ１０の外周面と冷却風流通管２１の内周面との距離は、例えば１．５〜２．５ｍｍである。
冷却風流通管２１を構成する材料としては、棒状ランプ１０からの赤外線を透過し得るものが用いられ、その具体例としては、石英ガラスなどが挙げられる。
冷却風流通管２１の寸法の一例を示すと、全長が約７３０ｍｍ、内径が１７ｍｍ、外径が１９ｍｍである。

第一の冷却風流通システム２０の冷却風給気部２２においては、棒状ランプ１０の一端側封止部１２の下方位置に、冷却風給気口２３が形成されている。この冷却風給気口２３は、適宜の冷却風供給機構（図示省略）に接続される。
冷却風給気口２３は、平面視したときに、棒状ランプ１０の一端側封止部１２の各々をカバーするよう形成されている。これにより、冷却風給気口２３から供給される冷却風が棒状ランプ１０の一端側封止部１２に直接当たるため、当該一端側封止部１２高い効率で冷却することができる。

また、冷却風給気部２２には、冷却風流通管２１の各々の一端開口２１ａに連通する複数の供給孔２４が形成されている。この供給孔２４は、冷却風給気部２２の内部に開口する、冷却風流通管２１の内径と同等の径を有する小径部分２４ａと、冷却風給気部２２の外部に開口する、冷却風流通管２１の外径に適合する径を有する大径部分２４ｂとにより形成されている。供給孔２４の大径部分２４ｂには、冷却風流通管２１の各々の一端部が挿入されて固定されている。

第一の冷却風流通システム２０の冷却風排気部２５においては、棒状ランプ１０の下方位置に、冷却風排気口２６が形成されている。
また、冷却風排気部２５には、冷却風流通管２１の各々の他端開口２１ｂに連通する複数の排出孔２７が形成されている。この排出孔２７は、冷却風排気口２６の内部に開口する、冷却風流通管２１の内径と同等の径を有する小径部分２７ａと、冷却風排気口２６の外部に開口する、冷却風流通管２１の外径に適合する径を有する大径部分２７ｂとにより形成されている。排出孔２７の大径部分２７ｂには、冷却風流通管２１の各々の他端部が挿入されて固定されている。

冷却風流通管２１の他端開口２１ｂから離間した位置、具体的には、第一の冷却風流通システム２０の冷却風排気部２５と第二の冷却風流通システム３０との間の位置には、冷却風流通管２１の他端開口２１ｂから放出される冷却風Ｒ１を遮断する遮風板２８が設けられている。この遮風板２８には、棒状ランプ１０が挿通する孔２９が形成されている。この孔２９は、棒状ランプ１０の外周面に接近する内周を有する。棒状ランプ１０の外周面と孔２９の内周との距離は、例えば０．１〜０．５ｍｍである。

第二の冷却風流通システム３０においては、棒状ランプ１０の他端側封止部１３の下方位置に、冷却風給気口３１が形成されている。この冷却風給気口３１は、適宜の冷却風供給機構（図示省略）に接続される。
冷却風給気口３１は、第一の冷却風流通システム２０の冷却風給気口２３と同様に、平面視したときに、棒状ランプ１０の他端側封止部１３の各々をカバーするよう形成されている。これにより、冷却風給気口３１から供給される冷却風Ｒ２が棒状ランプ１０の他端側封止部１３に直接当たるため、当該他端側封止部１３を高い効率で冷却することができる。

また、第二の冷却風流通システム３０においては、冷却風給気口３１の側方位置には、冷却風排気口３２が当該冷却風給気口３１から離間して形成されている。冷却風給気口３１と冷却風排気口３２との間には、冷却風流路部材３５が設けられている。この冷却風流路部材３５によって、冷却風給気口３１から冷却風排気口３２に至る冷却風の流路が形成されている。
この例では、棒状ランプ１０の他端側封止部１３から伸びるリード線１５が、第二の冷却風流通システム３０における流路に沿って配置されている。このリード線１５は、電装部４０に電気的に接続されている。

上記の加熱用光源ユニットにおいては、点灯中の棒状ランプ１０が以下のようにして冷却される。
第一の冷却風流通システム２０においては、冷却風供給機構（図示省略）から冷却風給気口２３を介して冷却風給気部２２の内部に冷却風Ｒ１が供給される。この冷却風Ｒ１は、棒状ランプ１０の一端側封止部１２に当たり、これにより、棒状ランプ１０の一端側封止部１２が冷却される。その後、冷却風Ｒ１は、一端開口２１ａから他端開口２１ｂに向かって冷却風流通管２１内を流通し、これにより、棒状ランプ１０の発光部が冷却される。そして、冷却風Ｒ１は、冷却風流通管２１の他端開口２１ｂから冷却風排気部２５の内部に排出され、冷却風排気口２６から外部に排気される。

一方、第二の冷却風流通システム３０においては、冷却風供給機構（図示省略）から冷却風給気口３１を介して第二の冷却風流通システム３０の内部に冷却風Ｒ２が供給される。この冷却風Ｒ２は、棒状ランプ１０の他端側封止部１３に当たり、これにより、棒状ランプ１０の他端側封止部１３が冷却される。その後、冷却風Ｒ２は、冷却風流路部材３５によって形成された流路に沿って流通し、これにより、棒状ランプ１０の他端側封止部１３から伸びるリード線１５が冷却される。そして、冷却風Ｒ２は、冷却風排気口３２から外部に排気される。

以上において、第一の冷却風流通システム２０における冷却風給気部２２の内部は、冷却風Ｒ１が供給されることによって加圧されていることが好ましい。
第一の冷却風流通システム２０による冷却風Ｒ１の流量は、例えば１〜３ｍ³／ｍｉｎである。
また、第二の冷却風流通システム３０の内部に冷却風Ｒ２が供給されることによって、第一の冷却風流通システム２０による冷却風Ｒ１が加熱されることによって生ずる熱風が、第二の冷却風流通システム３０内のランプの他端側封止部１３を異常に加熱することを確実に防止することができる。
第二の冷却風流通システム３０による冷却風Ｒ２の流量は、例えば１０〜４０Ｌ／ｍｉｎである。

このような加熱用光源ユニットによれば、第一の冷却風流通システム２０による冷却風Ｒ１によって、棒状ランプ１０の一端側封止部１２および発光部１１が冷却され、第二の冷却風流通システム３０による冷却風Ｒ２によって、棒状ランプ１０の他端側封止部１３が冷却される。従って、棒状ランプ１０を十分に冷却することができる。
また、熱処理装置に搭載された場合において、ランプ交換の際には加熱用光源ユニットごと交換すればよいため、ランプの交換作業が容易な熱処理装置を構成することができる。

また、冷却風流通管２１の他端開口２１ｂから離間した位置、具体的には、第一の冷却風流通システム２０の冷却風排気部２５と第二の冷却風流通システム３０との間の位置には、遮風板２８が設けられていることにより、冷却風Ｒ１が加熱されることによって生ずる熱風が、第二の冷却風流通システム３０内に入ることが防止されるため、棒状ランプ１０の他端側封止部１３を確実に冷却することができる。
また、棒状ランプ１０の他端側封止部１３から伸びるリード線１５が、第二の冷却風流通システム３０における流路に配置されているため、第二の冷却風流通システム３０による冷却風によって、リード線１５を冷却することができる。

１０棒状ランプ
１１発光部
１２一端側封止部
１３他端側封止部
１５リード線
２０第一の冷却風流通システム
２１冷却風流通管
２１ａ一端開口
２１ｂ他端開口
２２冷却風給気部
２３冷却風給気口
２４供給孔
２４ａ小径部分
２４ｂ大径部分
２５冷却風排気部
２６冷却風排気口
２７排出孔
２７ａ小径部分
２７ｂ大径部分
２８遮風板
２９孔
３０第二の冷却風流通システム
３１冷却風給気口
３２冷却風排気口
３５冷却風流路部材
４０電装部
Ｒ１，Ｒ２冷却風

Claims

並設された複数の冷却風流通管、前記複数の冷却風流通管の各々の一端開口に共通に連通するよう形成された冷却風給気部、および前記複数の冷却風流通管の各々の他端開口に共通に連通するよう形成された冷却風排気部を有する第一の冷却風流通システムと、
前記冷却風流通管内に挿通して、両端が当該冷却風流通管から外部に突出するよう配置され、一端側封止部が前記冷却風給気部に位置すると共に、他端側封止部が前記冷却風排気部を超えて位置するよう設けられた両端封止型の棒状ランプと、
前記棒状ランプの他端側封止部を冷却する第二の冷却風流通システムと
を有することを特徴とする加熱用光源ユニット。
前記冷却風流通管の他端開口から離間した位置に、前記棒状ランプの外周面に接近する内周を有する孔が形成された遮風板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加熱用光源ユニット。
前記棒状ランプの他端側封止部から伸びるリード線が、前記第二の冷却風流通システムにおける流路に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱用光源ユニット。