(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置に利用されるランプユニットであって、
当該ランプユニットは、少なくとも一端に開口を有する円筒状金属製の基材と、当該基材の開口側の基材内部にランプの封止部が位置するように設けられた一端封止型ランプとを有しており、
前記一端封止型ランプは、連結部材によって前記基材に固定されており、
前記連結部材は、前記基材内面に当接するように圧入固定された金属ブロック製の接触固定部と、当該接触固定部に設けられたランプ封止部挿入口に挿入された封止部との隙間に配置され、金属板を折り曲げることにより弾性力を発生させて当該封止部両面を狭圧保持する接触保持部とを有していることを特徴とするランプユニット。
【請求項２】
ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置に利用されるランプユニットであって、
当該ランプユニットは、少なくとも一端に開口を有する円筒状金属製の基材と、当該基材の開口側の基材内部にランプの封止部が位置するように設けられた一端封止型ランプとを有しており、
前記一端封止型ランプは、連結部材によって前記基材に固定されており、
前記連結部材は、リング状の金属部材であって、その外周に切り欠き部が形成され、当該切り欠き部が前記基材内面に突出する突起部に嵌合するとともに基材の内面に当接して固定される接触固定部と、一対の金属板を折り曲げ加工することにより弾性力を発生させて前記一端封止型ランプの封止部両面を狭圧保持するとともに、前記リング状の接触固定部の内周面に弾性力によって圧入固定される接触保持部とを有していることを特徴とするランプユニット。
【請求項３】
ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置に利用されるランプユニットであって、
当該ランプユニットは、少なくとも一端に開口を有する円筒状金属製の基材と、当該基材の開口側の基材内部にランプの封止部が位置するように設けられた一端封止型ランプとを有しており、
前記一端封止型ランプは、連結部材によって前記基材に固定されており、
前記連結部材は、前記基材内面に当接するように圧入固定された金属ブロック製の接触固定部と、一対の金属板を折り曲げ加工することにより弾性力を発生させて前記一端封止型ランプの封止部両面を狭圧保持するとともに、前記接触固定部の内周面に弾性力によって圧入固定される接触保持部とを有していることを特徴とするランプユニット。
【請求項４】
前記連結部材は、前記一端封止型ランプの発光管と対向する部分が反射面となっていることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載のランプユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ（以下ウエハ）を、成膜、拡散、アニール等のために、光を用いて加熱処理する、光照射式加熱装置に利用されるランプユニットに関するものである。
【０００２】
従来から、半導体製造工程における光照射式加熱処理は、成膜、拡散、アニールなど、広い範囲にわたって行われている。
いずれの処理も、ウエハを高温に均一に加熱処理するものであり、光を照射して、ウエハを急速に加熱することができ、１０００℃以上の温度にまで十数秒から数十秒で昇温させることができる。そして、ある一定温度で保持した後、光照射を停止すれば、ウエハは急速に冷却される。
【０００３】
従来の光照射式加熱装置として、例えば特公平６−９３４４０号公報に示されるようなものがあげられる。これを図１に示す。石英窓８によって仕切られた処理室１内には、ウエハ保持台２の上に加熱処理されるウエハ３が載置されている。なお、石英窓８はウエハ３とランプ４の周囲雰囲気を異なるものとする時に用いられるものであり、必要に応じて取り付けられるものである。
【０００４】
ランプ４は、封止部４１がランプの一端側のみに設けられた一端封止型のランプであり、ウエハ３の上方に複数個並べて配置されている。各ランプ４は、その封止部４１を円筒状の金属製の基材５の内部に配置し、接着材でランプ４を基材５に固定し、基材５を壁６に固定された円筒状の光ガイド７の中に勘合させ固定している。壁６と光ガイド７で形成される空間は冷却液が導入される冷却室９が形成されている。なお、光ガイド７の開口前方には、ランプ４からの光を効率よくウエハ３に反射させるための前方光ガイド７１が設けられているが、光ガイド７を延長させて前方光ガイド７１を兼ねる構造であってもよい。
【０００５】
そして、ランプ４に電力が投入されると、ランプ４内のフィラメントが発光し、この光は直接及びステンレス鋼等で作られた前方光ガイド７１の金メッキされた内側反射面で反射して、処理室１のウエハ保持台２上に載置されたウエハ３に照射され、ウエハ３が加熱される。ランプ４からの輻射エネルギーによって基材５と光ガイド７およびランプ４の封止部４１の温度が過度に上昇しないように、冷却室９内の冷却液によって冷却している。
【０００６】
図２は、ランプを保持している基材と光ガイドとの関係を示す拡大図である。円筒状の金属製の基材５の一端側の内部にランプ４の封止部４１が位置しており、この封止部４１が無機系の弾力を有しない接着材Ｓによって基材５に固定されている。このように、ランプ４と基材５が接着剤Ｓによって一体的になっている構造をランプユニットと呼ぶものである。
【０００７】
そして、基材５は円筒状の光ガイド７に側面同士が接触するように勘合されている。
接着材Ｓは、ランプ４を固定する働きに加え、ランプ４の点灯に伴う封止部４１や封止部４１に続く発光管の熱を接着材Ｓを介して基材５に逃がし、基材５に伝わった熱が光ガイド７に伝わり、光ガイド７の外部を流れる冷却液によって光ガイド７を冷却することにより、最終的にランプ４を冷却するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示すように、基材５内に充填された接着材Ｓは、光ガイド７の下方の処理室１に露出した状態になっており、ランプ４の点灯・消灯によって弾性力を有しない接着材Ｓに繰り返し応力が加わると、接着材Ｓの一部が剥がれ落ちて処理室１内を汚染するという問題があった。
【０００９】
また、細長い基材５内に接着材Ｓを充填させる場合、完全に基材５内を接着材Ｓで充填させることは難しく、基材５内に接着材Ｓが充填されない空隙Ｋが存在する場合があった。この場合、この空隙Ｋによって封止部４１の熱を接着材Ｓを介して効率よく逃がすことができず、十分な冷却をおこなえなくなり、冷却効果が低減するという問題もあった。
【００１０】
さらに、細長い基材５内に充填された接着材Ｓは、完全に乾燥させることは容易ではなく、接着材Ｓの乾燥が不十分な場合、ランプ４を点灯させると接着剤Ｓ中に含まれる水分によってリード線１０間が短絡してしまいランプ４が点灯しないという問題があった。
【００１１】
さらに、ランプ４を点灯させると接着剤Ｓが加熱され、接着剤Ｓ中に含まれる水分が放出され、光ガイド７の開口側である前方光ガイド７１の内面Ｎ（便宜上点線で示す領域）を汚染することがあり、前方光ガイド７１の内面の反射率が低下し、効率良く、ウエハを加熱することができなくなるという問題があった。
【００１２】
さらに、ランプ４を点灯させると、接着剤Ｓの温度が上がり、接着剤Ｓ中に含まれる水分が放出されて、ランプ４の発光管がこの水分によって失透し、照射強度が低減するという問題があった。
【００１３】
本発明は、以上のような問題を解決するために成されたものであって、光照射式加熱装置の処理室を汚染することがなく、ランプを確実に冷却することができるとともに、ランプを確実に点灯させることができ、光ガイドの内面の反射率の低下を抑制し、照射強度の減衰を抑制することができる光照射式加熱装置に利用されるランプユニットを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のランプユニットは、ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置に利用されるランプユニットであって、当該ランプユニットは、少なくとも一端に開口を有する円筒状金属製の基材と、当該基材の開口側の基材内部にランプの封止部が位置するように設けられた一端封止型ランプとを有しており、前記一端封止型ランプは、連結部材によって前記基材に固定されており、前記連結部材は、前記基材内面に当接するように圧入固定された金属ブロック製の接触固定部と、当該接触固定部に設けられたランプ封止部挿入口に挿入された封止部との隙間に配置され、金属板を折り曲げることにより弾性力を発生させて当該封止部両面を狭圧保持する接触保持部とを有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載のランプユニットは、ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置に利用されるランプユニットであって、当該ランプユニットは、少なくとも一端に開口を有する円筒状金属製の基材と、当該基材の開口側の基材内部にランプの封止部が位置するように設けられた一端封止型ランプとを有しており、前記一端封止型ランプは、連結部材によって前記基材に固定されており、前記連結部材は、リング状の金属部材であって、その外周に切り欠き部が形成され、当該切り欠き部が前記基材内面に突出する突起部に嵌合するとともに基材の内面に当接して固定される接触固定部と、一対の金属板を折り曲げ加工することにより弾性力を発生させて前記一端封止型ランプの封止部両面を狭圧保持するとともに、前記リング状の接触固定部の内周面に弾性力によって圧入固定される接触保持部とを有していることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載のランプユニットは、ランプの光を照射して加熱する光照射式加熱装置に利用されるランプユニットであって、当該ランプユニットは、少なくとも一端に開口を有する円筒状金属製の基材と、当該基材の開口側の基材内部にランプの封止部が位置するように設けられた一端封止型ランプとを有しており、前記一端封止型ランプは、連結部材によって前記基材に固定されており、前記連結部材は、前記基材内面に当接するように圧入固定された金属ブロック製の接触固定部と、一対の金属板を折り曲げ加工することにより弾性力を発生させて前記一端封止型ランプの封止部両面を狭圧保持するとともに、前記接触固定部の内周面に弾性力によって圧入固定される接触保持部とを有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載のランプユニットは、請求項１〜３に記載のランプユニットであって、特に、前記連結部材は、前記一端封止型ランプの発光管と対向する部分が反射面となっていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のランプユニットを、図３、図４を用いて説明する。図４は、図３に示す連結部材の展開図である。
＜実施形態１＞
ランプユニットＲは、ＳＵＳ製の円筒状の基材５と、この基材５の一端側の開口側であって基材５内部に封止部４１が位置するように一端封止型のランプ４が配置されている。
このランプ４は、ランプ４の封止部４１を保持するとともに基材５と連結された連結部材Ｈによって基材５に固定されている。
【００２１】
さらに、詳細に説明すると、連結部材Ｈは、図４に示すように、一枚のアルミニウム板であって、図中点線に示す部分を折り曲げることによって接触保持部Ｈ１と接触固定部Ｈ２が形成され、このように折り曲げることによって接触保持部Ｈ１と接触固定部Ｈ２に弾性力を発生させるものである。なお、図中Ａ部分にランプ４の封止部４１側を入れ込むものである。
【００２２】
連結部材Ｈは、ランプ４の封止部４１の外面にその両側から接触保持部Ｈ１が接触して封止部４１を弾性力によって狭圧保持するものであり、この接触保持部Ｈ１に続いて基材５の内面に接触する接触固定部Ｈ２が形成され、この接触固定部Ｈ２が連結部材Ｈ自体の弾性応力によって外側に開こうとする力を利用し、接触固定部Ｈ２が基材５の内面の当接し突起部５１に嵌合してランプ４を基材５に固定するものである。
【００２３】
このように、ランプ４が接着剤を使用せずに基材５に固定されるので、従来から問題であった接着剤に起因する数々の問題を解消できる。
具体的には、接着剤自体の剥がれによる処理室内の汚染が発生しない。接着剤中に含まれる水分の影響によるランプ４に給電するたのリード線間の短絡が起こらない。光ガイド７あるいは前方光ガイド７１の内面における水分の汚染による反射率の低下が起こらない。接着剤を使用しないので、水分による発光管の失透が起こらず、照射強度が減衰しない。
【００２４】
また、ランプ４の封止部４１が前述したように、連結部材Ｈによって、基材５に連結されており、基材５がその外周面において光ガイド７に嵌合しているので、ランプ４の熱が封止部４１を介して連結部材Ｈに伝わり、連結部材Ｈに伝わった熱が基材５に伝わり、基材５に伝わった熱が光ガイド７に伝わり、光ガイド７に伝わった熱がその外面に流れる冷却液に奪われるので、一連の熱伝導通路が形成されて、確実にランプ４を冷却することができる。
【００２５】
なお、保持部材Ｈは、全体が金属部材である必要はなく、予め成型された高耐熱性プラスチックやセラミック部材の表面に伝熱性の物質をコートしたものであっても良く、要は、ランプ４の熱を金属基材５に伝えることができ、ランプ４を基材５に確実に固定できるものであれば良い。
また、封止部４１と保持部材Ｈの接触保持部Ｈ１の接触を良好にするために、それらの部材の間に保持状態を損なわない程度であって、伝熱性を高めるために、伝熱性ペースを介在させても良い。
【００２６】
図５は、図３のランプユニットＲと光ガイド７をランプの頂部側から見た正面図であり、連結部材Ｈは、ランプ４の発光管４２と対向する部分が、反射面Ｈ３となっている。なお、反射面Ｈ３の表面を金コート等を施すことによって更に反射率を高めることができる。
この結果、ランプ４から放射された光や、前方光ガイド７１の内面で反射しランプ４の方向に戻ってきた光を効率良く前方光ガイド７１の開口方向に反射させることができ、効率良くウエハを加熱することができる。
【００２７】
＜実施形態２＞
図６は、ランプユニットの他の実施例を示す説明図である。
このランプユニットＲ１では、連結部材Ｈは、アルミニウム製の金属ブロックよりなる接触固定部Ｈ２と、銅製の板状の接触保持部Ｈ１からなるものであり、接触保持部Ｈ１が全体的に封止部４１に接触するとともに、接触保持部Ｈ１の一部が突起部Ｈ１１になっており、この突起部Ｈ１１が封止部４１の凹部４１１に嵌合してランプ４を確実に保持している。
一方、接触固定部Ｈ２は、図７に示すように、外形が円周状になっており、その外径は基材５の内径と略等しく、接触固定部Ｈ２を基材５の前方開口から圧入して、接触固定部Ｈ２の外周が基材５の内面に接触した状態で嵌合固定されている。
【００２８】
そして、接触保持部Ｈ１は、図７に示すように、一組の金属板が、それぞれその一端部が予め折り曲げられ、さらに前述した突起部Ｈ１１が形成さえており、この折り曲げ加工により弾性を有するようになっており、この状態で接触固定部Ｈ２のランプ封止部挿入口Ａに嵌め込み、接触保持部Ｈ１の一端部が接触固定部Ｈ２を貫通した状態のときに、貫通して飛び出た他端部を図６に示すように折り曲げ、対向する接触保持部Ｈ１の隙間にランプ４の封止部４１を圧入して、封止部４１の両面を接触保持部Ｈ２によって狭圧保持するものである。
そして、連結部材Ｈは、ランプ４の発光管４２と対向する接触固定部Ｈ１の表面が反射面Ｈ３となっている。
【００２９】
＜実施形態３＞
図８は、ランプユニットの他の実施例を示す説明図である。
このランプユニットＲ２では、連結部材Ｈは、接触保持部Ｈ１と接触固定Ｈ２が別体の部材よりなっており、接触保持部Ｈ１は、図９に示すように、一組の金属板を所定の形状に折り曲げることにより、弾性を有するものであり、封止部４１の両面から接触して狭圧保持するものである。
そして、接触保持部Ｈ１にランプ４を保持した状態で、リング状の金属部材である接触固定部Ｈ２の内面に接触するように嵌め込む。この時、接触保持部Ｈ１は弾性力があり外側に広がる力によって、接触保持部Ｈ１が接触固定部Ｈ２に強固に固定されるとともに、封止部４１を接触保持部Ｈ１で狭圧保持する。
なお、封止部４１の端部に封止部４１を形成する際に封止部４１の面より肉厚である突起状の肉溜部４１２を形成しておけば、この肉溜部４１２が接触保持部Ｈ１の縁Ｈ０に係合することになり、ランプ４の接触保持部Ｈ１からの抜けを防止できる。
【００３０】
そして、図１０に示すように、接触固定部Ｈ２の外径は、基材５の内径と略等しく、接触固定部Ｈ２の外周の一部にＬ字状に切り欠き部Ｂが形成されており、基材５の外周をポンチによって押圧成型した基材５内面に突出する突起部５１に、切り欠き部Ｂの案内部Ｂ１を位置させた状態で、接触固定部Ｈ２を基材５内に圧入し、その後、この接触固定部Ｈ２を回転させることによって、切り欠き部Ｂの固定部Ｂ２が突起部５１に嵌合することによって、接触固定部Ｈ２を基材５の内面に接触するとともに確実に嵌合させている。
【００３１】
＜実施形態４＞
図１１は、ランプユニットの他の実施例を示す説明図である。
このランプユニットＲ３では、連結部材Ｈは、アルミニウム製の金属ブロックよりなる接触固定部Ｈ２と、銅製の板状の接触保持部Ｈ１からなるものであり、それぞれが別体構造である。
連結部材Ｈの接触保持部Ｈ１は、図９に示すものと同じように、一組の金属板を所定の形状に折り曲げることにより、弾性を有するものであり、接触保持部Ｈ１の弾性力によって外側に広がる力によって、接触保持部Ｈ１が接触固定部Ｈ２の内周面に強固に固定されるるとともに、封止部４１を接触保持部Ｈ１で狭圧保持する。接触固定部Ｈ２は、実施形態２と同様、外形が円周状になっており、その外径は基材５の内径と略等しく、接触固定部Ｈ２を基材５の前方開口から圧入して、接触固定部Ｈ２の外周が基材５の内面に接触した状態で嵌合されるものである。
【００３２】
また、連結部材Ｈは、ランプ４の発光管４２と対向する部分が放物線状の反射面Ｈ３となっている。このように、反射面Ｈ３が、例えば双曲線状や放物線状の曲面状態になっているので放物面Ｈ３からの反射光を高い効率で、光ガイド７の開口側に反射させることができる。
【００３３】
実施形態２〜４のランプユニットによれば、実施形態１のランプユニットと同様に、従来から問題であった接着剤に起因する数々の問題を解消できる。
具体的には、接着剤自体の剥がれによる処理室内の汚染が発生しない。接着剤中に含まれる水分の影響によるランプ４に給電するたのリード線間の短絡が起こらない。光ガイド７の内面における水分の汚染による反射率の低下が起こらない。接着剤を使用しないので、水分による発光管の失透が起こらず、照射強度が減衰しない。
【００３４】
さらに、ランプ４の封止部４１が、連結部材Ｈによって、基材５に連結されており、基材５がその外周面において光ガイド７に嵌合しているので、ランプ４の熱が封止部４１を介して連結部材Ｈに伝わり、連結部材Ｈに伝わった熱が基材５に伝わり、基材５に伝わった熱が光ガイド７に伝わり、光ガイド７に伝わった熱がその外面に流れる冷却液に奪われるので、一連の熱伝導通路が形成されて、確実にランプ４を冷却することができる。
【００３５】
さらに、実施形態２、４のランプユニットによれば、連結部材Ｈは、ランプ４の発光管４２と対向する部分が反射面Ｈ３となっているので、ランプ４から放射された光や、光ガイド７の内面で反射しランプ４の方向に戻ってきた光を効率良く光ガイド７の開口方向に反射させることができ、効率良くウエハを加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のランプユニットを用いた光照射式加熱装置の説明図である。
【図２】従来のランプユニットの説明図である。
【図３】本発明のランプユニットの説明図である。
【図４】図３のランプユニットの連結部材の展開図である。
【図５】図３のランプユニットと光ガイドをランプの頂部側から見た正面図である。
【図６】ランプユニットの他の実施例の説明図である。
【図７】図６のランプユニットの接触保持部と接触固定部の説明図である。
【図８】ランプユニットの他の実施例の説明図である。
【図９】図８のランプユニットの接触保持部の説明図である。
【図１０】図８のランプユニットの接触固定部の説明図である。
【図１１】ランプユニットの他の実施例の説明図である。
【符号の説明】
１    処理室
２    保持台
３    ウエハ
４    ランプ
４１  封止部
４２  発光部
５    基材
６    壁
７    光ガイド
７１  前方光ガイド
８    石英窓
９    冷却室
１０  リード線
Ｈ    連結部材
Ｈ１  接触保持部
Ｈ２  接触固定部
Ｈ３  反射面
Ｒ    ランプユニット
【図１】
0003555536.tif 000002
【図２】
0003555536.tif 000003
【図３】
0003555536.tif 000004
【図４】
0003555536.tif 000005
【図５】
0003555536.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003555536.tif 000008
【図８】
0003555536.tif 000009
【図９】
0003555536.tif 000010
【図１０】
0003555536.tif 000011
【図１１】
0003555536.tif 000012