(57)【要約】【課題】井桁状に配置されたハロゲンランプの配熱の均一性の向上を図ることができるとともに、赤外線出力の向上を図る。【解決手段】放射透過性のバルブ１２とこのバルブ１２内に封装された高融点金属のフィラメント１３およびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、バルブ１２の両端を封止端部１５１，１５２で封止してハロゲンランプ１１を構成する。バルブ１２の外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、反射膜２０をコーティングする。反射膜２０は、バルブ１２の長軸方向に光熱開口部２１以外が所定の開口角となるようなコーティングを行って形成し、反射膜２０の厚みを３０μｍ以上３００μｍ以下とした。このように構成されたハロゲンランプ１１を井桁状に配置するとともに、交差する部分の放射側に位置する反射膜２０を形成しないようにした。配熱特性と分光特性を向上させることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、前記バルブの外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、前記バルブの長軸方向にアパーチャー以外が所定のアパーチャー角となるコーティングを施し、該コーティングの厚みを３０μｍ以上３００μｍ以下で反射膜を形成して構成されたハロゲンランプを井桁状に配置された電球型ヒータ装置において、
前記井桁状に配置された前記ハロゲンランプの交差する部分の照射側に位置するハロゲンランプの部分には、前記反射膜を塗布しないことを特徴とする電球型ヒータ装置。
【請求項２】
前記反射膜は、前記ハロゲンランプの長手方向に複数に分けて形成したことを特徴する請求項１記載の電球型ヒータ装置。
【請求項３】
前記アパーチャー角は、１５０°〜５５°の範囲としたことを特徴とする請求項１または２記載の電球型ヒータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射透過性バルブの長手方向の外面に、赤外線反射膜およびアパーチャーを備えた電球型ヒータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発熱用の電球型ヒータ装置に用いられるハロゲンランプは、透光性外囲器の表面に、外囲器の長軸方向にそって光干渉膜を形成しないアパーチャーを残して表面に形成された赤外線反射の可能な赤外線反射膜であるアルミナ・シリカで構成されている反射膜が形成されている。このランプは、半導体のウエハを製造する工程で、導入した不純物を電気的に活性化・安定化したり、傷ついた結晶格子のダメージを回復させたりする熱処理のヒータとして利用されている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００６−３０２７１９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、赤外線反射膜付きハロゲンランプを、半導体の加熱装置に使用するために、ハロゲンランプを井桁状に並べて使用した場合、ヒータ同士が赤外線反射膜を加熱してしまう。このような条件下での使用に対する配熱ムラが発生することを改善し、赤外線出力を平面部でできるだけ均一化にし、赤外線出力をどのように向上させるかが課題であった。
【０００５】
また、赤外線反射膜のないクリアなタイプの電球形ヒータを、井桁状に並べて使用するというものがあるが、配熱が３６０°に広がってしまうために、配熱の出力を向上させることは困難であった。
【０００６】
この発明の目的は、井桁状に配列されたヒータとヒータが重なる箇所には反射膜を塗布せず、重ならない箇所には反射膜をコーティングすることにより、配熱の均一性向上が図られ、赤外線出力もＵＰさせることが可能な電球型ヒータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明は、放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、前記バルブの外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、前記バルブの長軸方向にアパーチャー以外が所定のアパーチャー角となるコーティングを施し、該コーティングの厚みを３０μｍ以上３００μｍ以下で反射膜を形成して構成されたハロゲンランプを井桁状に配置された電球型ヒータ装置において、前記井桁状に配置された前記ハロゲンランプの交差する部分の照射側に位置するハロゲンランプの部分には、前記反射膜を塗布しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、配熱の均一性の向上を図ることができるとともに、赤外線出力の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の電球型ヒータ装置の一実施形態に用いるハロゲンランプについて説明するための構成図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す構成図である。
【図３】図１のｘ−ｘ’断面図である。
【図４】図３の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】反射膜の膜厚を変更した場合における分光特性について説明するための説明図である。
【図６】反射膜の膜厚を変更した場合の開口角との放射比率の関係について説明するための説明図である。
【図７】この発明の電球型ヒータ装置に関する一実施形態について説明するための構成図である。
【図８】この発明の電球型ヒータ装置の他の実施形態に用いるハロゲンランプについて説明するための構成図である。
【図９】図８の要部を拡大して示す構成図である。
【図１０】この発明の電球型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図７は、それぞれこの発明の電球型ヒータ装置に関する一実施形態について説明するためのもので、図１はハロゲンランプの全体構成を示す構成図、図２は図１の要部を拡大して示す構成図、図３は図１のｘ−ｘ’断面図、図４は図３の要部を拡大して示す断面図、図５は反射膜の膜厚を変更した場合における分光特性について説明するための説明図、図６は反射膜の膜厚を変更した場合の開口角との放射比率の関係について説明するための説明図、図７は電球型ランプ装置に関する構成図である。
【００１２】
図１、図２において、１１は電球型ヒータの一種であるハロゲンランプである。ハロゲンランプ１１は、例えば半導体ウエハ等の被処理体を加熱させるヒータとして用いられる管型であり、放射透過性を有する石英ガラス製のバルブ１２を有する。バルブ１２は、その内部に耐火性金属の電気抵抗線の一例であるタングステンフィラメント１３を熱源として同心状に収容している。このフィラメント１３は、バルブ１２内で軸方向に複数配設されたアンカー１４により、バルブ１２に対する同心状態が保持される。
【００１３】
また、バルブ１２内には、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｌ）を封入するとともに、所容量のハロゲンガスを封入し、バルブ１２の長軸方向の両端部を直径方向に圧潰するピンチシールによって、矩形扁平状の一対の封止端部１５１，１５２を形成する。これら封止端部１５１，１５２内には、バルブ１２と膨張係数が近似した導電性の、例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成された矩形箔状の金属箔１６１，１６２をそれぞれ埋設している。１２１は、バルブ１２内にアルゴンガスやハロゲンガスを封入した後に密封されたチップ部である。なお、不活性ガスは、アルゴン以外に、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）でも構わない。
【００１４】
各金属箔１６１，１６２は、その内端部に、一対のインナーリード線１７１，１７２を介してフィラメント１３の軸方向両端を接続する一方、各外端部には、給電のための一対のアウターリード線１８１，１８２をそれぞれ接続している。アウターリード線１８１，１８２は、各封止端部１５１，１５２から気密に外部へ延出している。
【００１５】
バルブ１２の長手方向の外表面には、赤外線を反射させる白塗装による反射膜２０がコーティングされる。反射膜２０は、アルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を、バルブ１２の長軸方向に規定のアパーチャー角になるように、アパーチャー２１以外にコーティングを行い、焼成する。反射膜２０の膜厚は、３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とする。
【００１６】
なお、バルブ１２と反射膜２０との境界部分は、図３の囲みｙの拡大断面図を示す図４のように、反射膜２０は斜めに切削されている。これにより反射膜２０の剥がれ防止に寄与する。
【００１７】
図５は、反射膜２０の膜厚を１００μｍの場合（ａ）と、３０μｍとした場合（ｂ）との分光（配熱）特性を示している。このように、反射膜２０は、３０〜３００μｍの範囲の場合は良好な配熱特性を呈する。
【００１８】
また、図５は、波長が４００ｎｍ〜２５００ｎｍにおける分光出力（μｍ／ｃｍ２）の関係について示すもので、ピーク波長１１００ｎｍ付近で２０％程度の向上を図ることができる。なお、ここでの反射膜２０の膜厚は１００μｍとしたが、３０μｍ〜３００μｍの範囲で同様の効果を得ることができる。
【００１９】
図６は、アパーチャー２１のアパーチャー角を１８０°から９０°に縮めていった場合と反射膜２０の膜厚を３０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、３００μｍにおける光熱開口部２１の開口角との放射比率の関係について説明するために示したものである。なお、図６では反射膜２０がない状態での分光出力１００％を基準にしている。
【００２０】
すなわち、膜厚が３０μｍ〜３００μｍで開口角が９０°（＝反射膜角２７０°）の場合の放射比率は、２００％若干下回る程度から２１０％程度以上を得ることができる。
【００２１】
図６から明らかなように、放射比率は、反射膜２０の膜厚を３０μｍ〜３００μｍとした場合に、光熱開口部２１の開口角が１５０°〜５５°とした場合においてより向上が見られる。
【００２２】
図７を参照して電球型ランプ装置に関する構成図について説明する。この実施形態は、被加熱体である半導体ウエハ７１に対して、ハロゲンランプ１１を井桁状に配置される。ウエハ７１に近い側のハロゲンランプ１１の反射膜２０は、ウエハ７１に遠い側のハロゲンランプ１１と重なる部分を除去している。
【００２３】
これにより、井桁状に配置されたハロゲンランプ１１の交差する部分では、ウエハ７１に遠いハロゲンランプ１１からの放射と反射膜２０からの反射された放射とをウエハ７１に近い側のハロゲンランプ１１を介してウエハ７１を加熱させる。ハロゲンランプ１１の交差する部分は、ハロゲンランプ１１の両端近傍であり、この部分はフィラメント１３の両端でもあることから、放射熱がやや下降してくる部分でもあるが、交差する両方のハロゲンランプ１１からの放射により全体として放射熱の下降を抑えることができる。
【００２４】
この実施形態では、ハロゲンランプを井桁状に配置して半導体ウエハを加熱する場合に、ハロゲンランプが交差する部分での放射熱の下降を抑えることができ、ウエハへの配熱分布の均一化を図ることができる。
【００２５】
図８〜図１０は、この発明の電球型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための、図８は他の実施形態に用いるハロゲンランプについて説明するための構成図、図９は図８の要部を拡大して示す構成図、図１０はこの発明の電球型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための構成図である。上記実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してここでの説明は省略する。
【００２６】
すなわち、反射膜２０は、長手方向に複数箇所で非反射膜形成部２０１が形成されている。つまり、反射膜２０は、長手方向に飛び石のような状態の配置で形成される。長手方向に形成される複数の反射膜２０のそれぞれ長さは、目的とする配光に基づき自由な設定が可能である。
【００２７】
なお、バルブ１２と反射膜２０との境界部分は、図３の囲みｙの拡大断面図を示す図４のように、反射膜２０は斜めに切削されている。これにより反射膜２０の剥がれ防止に寄与する。この場合も、ウエハ７１に遠い位置のハロゲンランプ１１と交差する近い位置のハロゲンランプ１１には反射膜を塗布しないようにしてある。
【００２８】
この実施形態では、反射膜を飛び石のように状態に配置するとともに、その長さを任意に変更することで、より配熱の均一化を向上させることができる。
【００２９】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、４本のハロゲンランプを用いて井桁状に配置したシステムは、５本以上のハロゲンランプを用いてもよく、この場合にも交差する部分の放射側のハロゲンランプの反射膜を施さないようにすればよい。
【符号の説明】
【００３０】
１１  ハロゲンランプ
１２  バルブ
１２１  チップ部
１３  フィラメント
１４  アンカー
１５１，１５２  封止端部
１６１，１６２  金属箔
１７１，１７２  インナーリード線
１８１，１８２  アウターリード線
２０  反射膜
２０１  非反射膜
７１  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011065759.tif 000009
【図８】
2011065759.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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