(57)【要約】【課題】環状の加熱ランプと、当該加熱ランプの背後に設けられた環状の反射鏡とで構成された光照射部が、同心円状に複数配置されてなる加熱光源装置において、加熱ランプからの光が処理室のシール部に照射されることを抑制して、過熱による劣化を防止することができる構造を提供するものである。【解決手段】前記反射鏡は放物面鏡であり、当該反射鏡の焦点に前記加熱ランプの発光中心が配置されており、前記光照射部の少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2018181925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の加熱ランプと、当該加熱ランプの背後に設けられた環状の反射鏡とで構成された光照射部が、同心円状に複数配置されてなる加熱光源装置において、
前記反射鏡は放物面鏡であり、当該反射鏡の焦点に前記加熱ランプの発光中心が配置されており、
前記光照射部の少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることを特徴とする加熱光源装置。
【請求項２】
前記光照射部の各々の前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱光源装置。
【請求項３】
前記最外光照射部における反射鏡は、その外縁において垂直方向に垂下した遮光部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円板状ワークを加熱するための加熱光源装置に関し、特に、環状の加熱ランプを同心円状に複数配置してなる加熱光源装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の基板処理装置は、基板処理として、半導体ウエハの熱アニールや、熱処理による酸化膜や窒化膜の形成、ドーパントの熱拡散、化学蒸着処理による薄膜形成など、多様な処理が必要となる。このような処理過程において、基板を加熱（例えば３００℃〜７００℃）するために、光照射による非接触な加熱手段として、ハロゲンランプ等の加熱光源が設けられている。例えば特許第２９２７８７７号公報（特許文献１）には、基板処理装置の実施態様の一例が記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された基板処理装置では、処理室内に半導体ウエハが支持固定され、窓用ガラス板を介して、主熱源となるハロゲンランプからウエハに対して光照射が行われるものであって、このとき、ランプには反射ミラーが設けられていて、ランプからの光を反射ミラーで反射して効率的にウエハに照射する構成とされている。
このような構成を実際に装置化したものが図７に示されていて、基板処理装置は、加熱光源装置１０と、その下方に配置された処置室２０とからなる。
【０００４】
処理室２０は、胴体部２１と、底板２２と、上板２３とからなり、この上板２３と胴体部２１の間には、石英ガラスなどからなる入射窓２４が設けられている。
処置室２０内には、載置台２５上に半導体ウエハなどのワークＷが載置されていて、この処理室２０内は気密に維持されている。
そのため、処理室２０の胴体部２１と底板２２は、Ｏリングなどのシール材２７を介して気密状に取付けられ、また、入射窓２４は、胴体部２１および上板２４との間にＯリングなどのシール材２８、２９を介して気密状に取付けられている。
【０００５】
この処理室２０の上方には、入射窓２４に対向して加熱光源装置１０が配置されている。この加熱光源装置１０は、環状の加熱ランプ１１と、当該加熱ランプ１１の背後に設けられた環状の反射鏡１２とで構成された光照射部１３が、同心円状に複数設けられてなる。
この反射鏡１２は、特許第２７２４７４９号公報（特許文献２）にも示されているように、放物面鏡を用いることが常套的であって、このような放物面鏡を用いる場合、フィラメントランプなどからなる加熱ランプ１１は、その発光中心が放物面反射鏡１２の焦点に位置される。これにより、加熱ランプ１１からの光は反射鏡１１により平行光となって反射されて、入射窓２４を介して処理室２０内のワークＷに照射されるものである。
【０００６】
ところで、このような基板処理装置において、しばしば処理室を気密状態にシールするシール材が過熱されて劣化してしまうという問題が生じている。
上記したように、処理室２０においては、その胴体部２１は底板２２との間にシール材２７、入射窓２４と胴体部２１および上板２３との間にシール材２８、２９が介在しているが、これらシール材２７、２８、２９が、加熱光源装置１０の加熱ランプ１１からの光によって過熱劣化するという不具合が発生している。
【０００７】
その現象を図８により説明すると以下の通りである。
加熱ランプ１１が点光源（線光源）である場合は、加熱ランプ１１からの光は、放物面形状の反射鏡１２により反射されて平行光となって下方に出射されるが、加熱ランプ１１がフィラメントランプである場合、その発光中心は反射鏡１２の焦点に位置するものの、発光部分（フィラメント）は、所定の直径を有することから、反射鏡１２による反射光は、厳密な意味での平行光とはならず、一定程度拡散する拡散光Ｌとなることが避けられない。
そのため、反射鏡１２、特に、同心円状の最も外側に位置する光照射部１３の反射鏡１２からの反射光（拡散光Ｌ）が、前記シール材２７、２８、２９部分に照射され、シール材が過熱されてしまい劣化が進行するという問外が生じている。
この現象は、近時処理効率アップのための加熱ランプへの高入力化の傾向により、より深刻なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２９２７８７７号公報
【特許文献２】特許第２７２４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、ワークを加熱するための環状の加熱ランプと、当該加熱ランプの背後に設けられた環状の反射鏡とで構成された光照射部が、同心円状に複数配置されてなる加熱光源装置において、ワークを収容する処理室に用いられるシール材が光照射部からの光により過熱されて劣化することを防止することができる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明に係る加熱光源装置では、加熱ランプの背後の反射鏡は放物面鏡であり、当該反射鏡の焦点に前記加熱ランプの発光中心が配置されており、前記光照射部の少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることを特徴とする。
また、前記光照射部の各々の前記反射鏡の光軸が、前記加熱光源装置の中心軸に向けて傾斜されていることを特徴とする。
また、前記最外光照射部の反射鏡には、その外縁において垂直方向に垂下した遮光部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の加熱光源装置によれば、加熱光源装置の少なくとも最外照射部の反射鏡からの拡散反射光が、加熱光源装置の中心軸方向に向かうため、処理室に用いられたシール材に直接的に照射されることがなく、その過熱による劣化を防止できるものである。
また、ワークに対してその有効照射領域に向けて拡散反射光が集約されて効果的な加熱処理が施される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の加熱光源装置を有する基板処理装置の断面図
【図２】本発明の加熱光源装置の模式図
【図３】他の実施例の模式図
【図４】本発明の効果を表す説明図
【図５】本発明の実験例
【図６】本発明の効果を表すグラフ
【図７】従来技術の断面図
【図８】従来技術の不具合の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に本発明の加熱光源装置を備えた基板処理装置が示されており、加熱光源装置１０においては、環状の加熱ランプ１１と、この加熱ランプ１１の背後に設けられた環状の放物面鏡からなる反射鏡１２とで構成された光照射部１３が、その垂直方向の中心軸Ｘを中心として同心円状に複数配置されている。これにより、光照射部１３の中心軸Ｘは、加熱光源装置１０の中心軸Ｘを形成する。
このとき、加熱ランプ１１は、その発光中心が、背後の反射鏡１２の焦点に位置するように配置されている。
【００１４】
図２にその詳細が示されていて、複数の環状の加熱ランプ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と、この加熱ランプ１１の背後に設けられた複数の環状の放物面鏡からなる反射鏡１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）とで構成された複数の光照射部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）が同心円状に配置されていて、その複数の光照射部１３のうち、同心円状の最も外側に位置する最外光照射部１３ｃにおける反射鏡１２ｃの光軸Ｙｃが、前記加熱光源装置１０の中心軸Ｘ側に向けて傾斜されている。それ以外の光照射部１３ａ、１３ｂの光軸Ｙａ、Ｙｂは中心軸Ｘと平行とされている。
なお、ここで、反射鏡１２の光軸Ｙとは、図２に見られるように、加熱光源装置１０の中心軸Ｘ（各光照射部１３の中心軸でもある）を含む垂直平面で断面したときの前記反射鏡の光軸をいう。
【００１５】
そして、前記最外光照射部１３ｃの反射鏡１２ｃには、その外縁に垂直方向に垂下した環状の遮光部１５が設けられている。
この遮光部１５は、特に、最外光照射部１３ｃの反射鏡１２ｃからの拡散反射光Ｌの外方に向かう光を遮光するとともに、加熱ランプ１１ｃからの直射光も遮光して、シール部への光照射を抑制する。
【００１６】
図３は、他の実施例であって、この例では、全ての光照射部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の反射鏡１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の光軸Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃが加熱光源装置１０の中心軸Ｘに向かって傾斜している。その傾斜の程度（傾斜角）は必ずしも一定である必要はなく、ここでは、外側に行くほど傾斜角が大きくなっている。
【００１７】
図４は本発明の効果を表す説明図であって、最外光照射部１３ｃの反射鏡１２ｃの光軸Ｙｃが加熱光源装置１０の光軸方向に向かって傾斜していることで、加熱ランプ１１ｃからの光の反射光Ｌは、拡散していても、下方のシール材２７、２８、２９部分に直接照射されることがない。
この効果は、図３の実施例でも同様である。
なお、上記の実施例において、光照射部１３は３つのもの、即ち、環状の加熱ランプ１１が３本のものが示されているが、ワークＷの大きさとの関係でこの数に限定されるものではない。
【００１８】
本発明の効果を実証するための実験を行った。実験に使用された加熱光源装置１０および処置室２０は、図５の通りである。このとき、各光照射部における各反射鏡の傾斜は図３に基づく構造であり、全ての反射鏡の光軸が傾斜している。
＜本発明＞
環状加熱ランプ：フィラメントランプ４本
外径：１０ｍｍ
直径：
第１の環状加熱ランプ：  ５５ｍｍ
第２の環状加熱ランプ：１２５ｍｍ
第３の環状加熱ランプ：１９５ｍｍ
第４の環状加熱ランプ：２６５ｍｍ
加熱光源装置の各反射鏡の光軸の傾斜角度：
第１の反射鏡：  ３°
第２の反射鏡：  ７°
第３の反射鏡：１０°
第４の反射鏡：１４°
＜従来例＞
加熱ランプは本発明と同様。また、加熱光源装置の各反射鏡の光軸は、いずれも加熱光源装置の中心軸と平行（傾斜角度０°）。
【００１９】
図６に、上記の実験によって得られた本発明および従来例のワーク面相当での照度分布が示されていて、有効照射範囲（ワークの大きさ：φ３００ｍｍ）より外側の裾部での照度が低下しており、これによって、シール材への光照射量が低下することが分かる。
【００２０】
以上説明したように、本発明における加熱光源装置は、環状の加熱ランプと反射鏡とからなる光照射部を同心円状に複数配置し、そのうち、少なくとも最も外側に位置する最外光照射部における反射鏡の光軸が、加熱光源装置の中心軸側に向けて傾斜されていることにより、反射鏡で反射された拡散反射光が中心寄りに収束されて、シール材を照射することが抑制される。これにより、シール材の過熱が抑制されて、その劣化を防止することができる。
また、最外光照射部の反射鏡の外縁に垂直方向に垂下した遮光部が設けられていることで、シール材への光照射を更に効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０    加熱光源装置
１１    加熱ランプ
１２    反射鏡（放物面鏡）
１３    光照射部
１５    遮光部
２０    処理室
２１    胴体部
２２    底板
２３    上板
２４    入射窓
２５    載置台
２７、２８、２９  シール材
Ｗ      ワーク
Ｘ      加熱光源装置の中心軸
Ｙ      反射鏡の光軸
【図１】
2018181925.tif 000003
【図２】
2018181925.tif 000004
【図３】
2018181925.tif 000005
【図４】
2018181925.tif 000006
【図５】
2018181925.tif 000007
【図６】
2018181925.tif 000008
【図７】
2018181925.tif 000009
【図８】
2018181925.tif 000010