(57)【要約】【課題】  複数のフィラメントの点灯状態が独立に制御されて所望の光放射照度分布が得られ、しかも、大電力が投入可能であって各フィラメントについて急速な立ち上がり特性が得られるフィラメントランプおよび被処理体を均一に加熱することができる光照射式加熱処理装置を提供すること。【解決手段】  フィラメントランプは、発光管の内部に、各々コイル状のフィラメントとリードとからなるフィラメント体の複数が管軸方向に並んで配設されてなり、各フィラメントに独立に給電される構成のものであって、各リードは、フィラメントのコイル軸方向に伸びるフィラメント連結部がフィラメントの端部の内部空間内に挿入されてその外周面がフィラメントに当接状態で配置されると共に、フィラメントの径方向に伸びる径方向部がフィラメントのコイルピッチ間に挟まれた状態で係止されて、フィラメントと連結されている。【選択図】  図３
2008041267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に封止部が形成された直管状の発光管の内部に、各々コイル状のフィラメントと当該フィラメントに電力を供給するリードとが連結されてなるフィラメント体の複数が、各フィラメントが発光管の管軸方向に伸びるよう、管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメント体におけるリードの各々が封止部に配設された複数の導電性部材の各々に対して電気的に接続されて各フィラメントに対してそれぞれ独立に給電されるフィラメントランプであって、
各リードは、フィラメントのコイル軸方向に直交する方向に伸びる径方向部と、フィラメントのコイル軸方向に伸びるフィラメント連結部とを有し、
フィラメント連結部がフィラメントの端部における内部空間内に挿入されて外周面がフィラメントの内面に当接状態で配置されると共に径方向部がフィラメントのコイルピッチ間に挟まれた状態で径方向外方に突出して伸びるよう係止され、フィラメントとリードとが連結されていることを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
各リードは、フィラメントのコイル軸方向に伸びるリード本体部と、径方向部を有すると共に先端部がリード本体部方向に伸びる鉤状部とを有し、隣接するフィラメントの間の位置には、リードの鉤状部の一部が係合される被係合部による位置決め機構が形成された板状の支持部材が配設されており、この支持部材によって支持されることによりフィラメントが発光管に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項３】
リードにおけるフィラメント連結部は、リードを構成する線条材の一部がコイル状に巻回されて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
リードにおけるフィラメント連結部は、径方向部を有するリード構成材とは別個のフィラメント連結部構成材がリード構成材の径方向部に接合されて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィラメントランプ。
【請求項５】
リードは、フィラメントコイルのコイル軸方向に伸びる線状のリード本体部構成材と、フィラメント連結部が一体に形成された、軸方向の断面形状がＦ字状の鉤状部構成材とが接合されて形成されていることを特徴とする請求項２に記載のフィラメントランプ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフィラメントランプが複数本並列に配置されてなるランプユニットを有し、当該ランプユニットから放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置に関し、特に、被処理体を加熱処理するために用いられるフィラメントランプおよび当該フィラメントランプを備えた光照射式加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程における、例えば成膜、酸化拡散、不純物拡散、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、イオン注入活性化などの様々なプロセスを行うに際しては、加熱処理が利用されており、特に、例えば半導体ウエハなどの被処理体の温度を急速に上昇させたり下降させたりする急速熱処理（以下、「ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」ともいう。）は、歩留まりや品質を向上させることができることから、好ましく利用されている。
【０００３】
ＲＴＰにおいて用いられる加熱処理装置としては、例えば光透過性材料からなる発光管の内部にフィラメントが配設されてなる白熱ランプなどの光源からの光照射によって、被処理体に接触することなくこれを加熱することのできる光照射式の加熱処理装置が広く利用されている（特許文献１，特許文献２参照）。
このような光照射式の加熱処理装置によれば、例えば、被処理体を１０００℃以上の温度にまで、数秒から数十秒で昇温させることが可能であると共に、光照射を停止することにより、被処理体を急速に冷却（降温）させることが可能である。
【０００４】
このような光照射式の加熱処理装置を用いて例えば半導体ウエハのＲＴＰを行う場合においては、半導体ウエハを１０５０℃以上に加熱する際に半導体ウエハに温度分布の不均一が生じると、半導体ウエハに「スリップ」と呼ばれる現象、すなわち結晶転移の欠陥が発生し不良品となるおそれがあるため、半導体ウエハの全面の温度分布が均一になるように、加熱、高温保持、冷却を行うことが必要とされている。すなわち、ＲＴＰにおいては、被処理物の高精度な温度均一性が求められている。
【０００５】
而して、例えば光照射面全面の物理特性が均一である半導体ウエハに対して放射照度が均一になるように光照射を行った場合であっても、半導体ウエハの周辺部においては、半導体ウエハの側面等から熱が放射されるため、半導体ウエハの周辺部の温度が低くなって半導体ウエハには温度分布の不均一が生じる。
このような問題を解決するために、半導体ウエハの周辺部の表面における放射照度を半導体ウエハの中央部の表面における放射照度よりも大きくなるように光照射することによって、半導体ウエハの側面等からの熱放射による温度低下を補償して半導体ウエハにおける温度分布を均一にすることが行われている。
【０００６】
例えば特許文献１に開示されている加熱処理装置は、図２７に示すように、光透過性材料からなるチャンバ３１外の上下両段に、複数本の白熱ランプ３２，３３が上下で対向しかつ互いに交差するように配置されてなり、チャンバ３１内に収納される被処理体Ｗをその両面から白熱ランプ３２，３３によって光照射してこれを加熱する構成とされている。  この加熱処理装置３０においては、図２８にも示すように、上段の両端にある加熱用の白熱ランプＬ１，Ｌ２のランプ出力を中央部の加熱用の白熱ランプＬ３のランプ出力に比べて大きくし、下段の両端にある加熱用の白熱ランプＬ４、Ｌ５のランプ出力を中央部の加熱用の白熱ランプＬ６のランプ出力に比べて大きくする設定することにより、被処理体Ｗの周辺部ＷＢでの放熱作用による温度低下を補償して、被処理体Ｗの中央部と周辺部との温度差を小さくし、被処理体Ｗの温度分布を均一にすることが可能である、とされている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の加熱処理装置３０においては、例えば図２８に示すように、被処理体Ｗにおける、白熱ランプの発光長に比して極めて小さい狭小な特定領域ＷＡについては、当該特定領域ＷＡの特性に対応した光強度で光照射を行っても、特定領域ＷＡ以外の領域にも同じ条件で光照射されてしまうため、特定領域ＷＡとその他の領域とが適切な温度状態となるように温度調整すること、すなわち、被処理物Ｗの温度状態が均一になるよう、狭小な特定領域ＷＡに対する放射照度のみを制御することはできない。
【０００８】
例えば半導体ウエハには、その表面にスパッタリング法などにより金属酸化物等からなる膜が形成されていたり、また、イオン注入により不純物添加物がドーピングされていることが一般的であり、このような金属酸化物の膜厚や不純物イオンの密度には、半導体ウエハの表面上で場所的な分布を有する。このような場所的分布は、必ずしも半導体ウエハの中心に対して中心対称ではなく、例えば不純物イオン密度については、半導体ウエハの中心に対して中心対称ではない狭小な特定領域において不純物イオン密度が変化することがある。
このような特定領域においては、他の領域と同一の放射照度となるように光照射した場合であっても、温度上昇速度に差異が生じることがあり、特定領域の温度とその他の領域の温度とは必ずしも一致しない。
従って、上記従来の加熱処理装置３０においては、被処理体Ｗの処理温度に不所望な温度分布が生じることになり、被処理体Ｗに所望の物理特性を付与することが困難になる、という問題が生じる。
【０００９】
また、特許文献２に開示されている加熱処理装置は、図２９に示すように、ランプハウス４１内に、Ｕ字形状を有しフィラメント４５への給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプ４３を紙面に対し平行方向及び垂直方向に複数個並べて構成される第１のランプユニット４２と、この第１のランプユニット４２の下方側に配設された、直線形状を有しフィラメントへの給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプ４７を紙面に沿って紙面と垂直方向に複数個並べて構成される第２のランプユニット４６とが配設されてなり、第２のランプユニット４６の下方位置においてサポートリング４８上に載置される半導体ウエハなどの被処理体Ｗを加熱する構成とされている。  そして、この加熱処理装置４０においては、被処理体Ｗにおける、他の部分に比して温度が低くなる傾向にある、被処理体Ｗを載置するサポートリング４８との接続部の温度を上昇させるため、接続部の上方に位置する第１のランプユニット４２に属するＵ字形状のランプを高出力にするよう制御する機構を備えている。
【００１０】
この加熱処理装置４０においては、まず、被処理体Ｗである半導体ウエハの加熱領域を中心対称で同心の複数のゾーンに分割し、第１のランプユニット４２および第２のランプユニット４６の各ランプによる照度分布を組み合わせて、分割されたゾーンの各々に対応した、半導体ウエハの中心に対して中心対称である合成照度分布パターンを形成し、ランプからの光の照度バラツキの影響を抑制するために、半導体ウエハが回転された状態で、各ゾーンの温度変化に応じた加熱処理が行われる。
このような加熱処理装置４０によれば、被処理体Ｗの同心に配置される各ゾーンを個別の照度で加熱することが可能とされており、これにより、被処理体Ｗの温度状態を均一にすることが可能である、とされている。
【００１１】
しかしながら、上述の特定領域が半導体ウエハの中心に対して中心対称でない場合については、半導体ウエハを回転させて加熱処理を行っているので、上記の問題点を良好に解決することはできない。
【００１２】
また、この加熱処理装置４０は、実用上は以下に示すような問題点が生じるおそれがあると考えられる。具体的には、Ｕ字形状を有するランプは、水平部４４Ｂと一対の垂直部４４Ａとから構成されているが、発光に寄与するのは内部にフィラメント４５が配設されている水平部４４Ｂのみであることから、個々のランプは無視できない程度の空間を介在して離間して配置されることとなるため、この空間の直下に対応する部分では温度分布が生じるものと考えられる。
すなわち、各ゾーンに対応する、第１のランプユニット４２および第２のランプユニット４６の各ランプによる照度分布を組み合わせて半導体ウエハの中心対称の合成照度分布を形成したとしても、上記空間の直下に対応する部分では照度が比較的急峻に変化（低下）するため、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行おうとしても、上記空間の直下に対応する部分近傍で生じる温度分布を小さくすることは、比較的難しいものと考えられる。
さらに、このような加熱処理装置４０は、近年、ランプユニットを配設するためのスペース（主として高さ方向）を極力小さくする傾向にあることから、Ｕ字形状を有するランプを使用すると、ランプの垂直部に対応するスペースが必要となるため、小スペース化の観点からは好ましくない。
【００１３】
以上のような事情に鑑みて、本発明者らは、次のような構成を有する、光照射式加熱処理装置の光源として用いられるフィラメントランプを提案している（特願２００５−１９１２２２号明細書参照）。
図３０は、フィラメントランプの一例における構成の概略を示す説明用斜視図である。  このフィラメントランプ５０は、両端が気密に封止された直管状の発光管５１を備えてなり、この発光管５１内には、各々コイル状のフィラメントとフィラメントに給電するためのリードとからなるフィラメント体５３Ａ，５３Ｂの複数（図３０においては２個）が、フィラメントが発光管５１の管軸方向に伸びるよう、管軸方向に順次に並んで配置されている。
【００１４】
一方のフィラメント体５３Ａにおけるフィラメント５４Ａの一端に連結される一端側のリード５６Ａは、フィラメント５４Ａ，５４Ｂの間に配設された例えば石英ガラスからなる絶縁体６１に形成された貫通穴６２Ａ内を挿通されて発光管５１の一端側の封止部５２Ａに気密に埋設された金属箔５７Ａを介して封止部５２Ａから外部に突出する外部リード５８Ａに電気的に接続されており、また、一方のフィラメント体５３Ａにおけるフィラメント５４Ａの他端に連結される他端側のリード５５Ａは、発光管５１の他端側の封止部５２Ｂに埋設された金属箔５７Ｄを介して外部リード５８Ｄに電気的に接続されている。一端側のリード５６Ａにおける他方のフィラメント体５３Ｂのフィラメント５４Ｂと対向する部分には、絶縁管６０Ａが設けられている。
また、他方のフィラメント体５３Ｂにおけるフィラメント５４Ｂの一端に連結される一端側のリード５６Ｂは、発光管５１の一端側の封止部５２Ａに埋設された金属箔５７Ｂを介して外部リード５８Ｂに電気的に接続されており、また、他方のフィラメント体５３Ｂにおけるフィラメント５４Ｂの他端に連結される他端側のリード５５Ｂは、絶縁体６１に形成された貫通穴６２Ｂ内を挿通されて発光管５１の他端側の封止部５２Ｂに埋設された金属箔５７Ｃを介して外部リード５８Ｃに電気的に接続されている。他端側リード５５Ｂにおける一方のフィラメント体５３Ａのフィラメント５４Ａと対向する部分には、絶縁管６０Ｂが設けられている。
６３Ａおよび６３Ｂは給電装置であって、一方の給電装置６３Ａは外部リード５８Ａ，５８Ｄを介して一方のフィラメント体５３Ａに接続されていると共に、他方の給電装置６３Ｂは外部リード５８Ｂ，５８Ｃを介して他方のフィラメント体５３Ｂに接続されており、これにより、各フィラメント体５３Ａ，５３Ｂにおけるフィラメント５４Ａ，５４Ｂに個別に給電可能とされている。
また、５９は、発光管５１の内壁と絶縁管６０Ａ，６０Ｂとの間の位置において、発光管５１の管軸方向に並設された環状のアンカーであって、各フィラメント５４Ａ，５４Ｂは、それぞれ、例えば３個のアンカーによって発光管５１と接触しないよう支持されている。
【００１５】
このフィラメントランプ５０は、発光管５１内に複数のフィラメント５４Ａ，５４Ｂを有し、各フィラメント５４Ａ，５４Ｂの発光等の制御を個別に行うことが可能な構造とされているので、光照射式加熱処理装置における加熱用光源として用いた場合には、複数本のフィラメントランプ５０を並列に配列することにより、従来のような、発光管内に１つのフィラメントを有するフィラメントランプに比して、光照射される被処理体の被照射領域に対応してフィラメントを高密度に配置することが可能となる。
従って、このような光照射式加熱処理装置によれば、複数のフィラメント５４Ａ，５４Ｂに対して個別に給電できて各フィラメント５４Ａ，５４Ｂの発光等の制御を個別に行うことができることから、例えば平板状の被処理体上における特定領域が被処理体の形状に対し非対称である場合においても、当該特定領域に対して所望の光強度で光照射することが可能となる結果、熱処理される被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が被処理体の形状に対して非対称である場合においても、被処理体を均一に加熱することができ、従って、被処理体における被照射面の全体にわたって、均一な温度分布を実現することができる。
さらに、例えば特許文献２に記載されているＵ字形状を有するランプを使用する光照射式の加熱処理装置と比較したとき、光照射式の加熱処理装置に搭載するフィラメントランプを直管状にすることが可能であるため、Ｕ字形状ランプの垂直部に対応するスペースが不要となり、加熱処理装置を小型化することができる。
【００１６】
【特許文献１】特開平７−３７８３３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
近年においては、更なる歩留まりの向上や品質の向上が求められており、上記フィラメントランプ５０においてこのような要求を満足するためには、フィラメントランプ５０の立ち上がりを急速にすることが必要であり、例えばフィラメント５４Ａ，５４Ｂへの単位長さ当たりの投入電力を従来以上に増加することにより対応することができるものと考えられる。
単に、フィラメント５４Ａ，５４Ｂに対して高い電力を投入した場合には、フィラメント５４Ａ，５４Ｂが過剰に高温となって溶断してしまうおそれがあるため、素線径の大きいフィラメント構成材をコイル状に巻回することによりフィラメント５４Ａ，５４Ｂを構成することが必要であると共に、フィラメント５４Ａ，５４Ｂの抵抗はフィラメント構成材の断面積に反比例するので、フィラメント５４Ａ，５４Ｂの抵抗が小さくなるのを避けるためには、太径のフィラメント構成材の素線径を大きくする場合には、フィラメント構成材の全長を十分に確保する必要がある。
しかし、フィラメント５４Ａ，５４Ｂの軸方向の長さにはその構成上制約があるため、長いフィラメント構成材を使用しながら、フィラメント５４Ａ，５４Ｂの軸方向長さを所定の長さにおさめるためには、フィラメント５４Ａ，５４Ｂの巻径を大きくせざるを得ない。
【００１８】
例えば図３０に示すフィラメントランプ５０においては、コイル状のフィラメント５４Ａとリード５５Ａ，５６Ａとを連結するために、リード５５Ａ，５６Ａはフィラメント５４Ａのコイル内径より若干大きい外径を有するものが用いられている。具体的には、４ｋＷの電力をフィラメント５４Ａに投入してもフィラメント５４Ａが溶断することがないような構成とするためには、線径０．５ｍｍのフィラメント構成材を使用し、フィラメント５４Ａのコイル外径を４．３ｍｍ、コイル内径を３．３ｍｍとし、リード５５Ａ，５６Ａの外径を３．５ｍｍとする必要がある。また、他方のフィラメント体５３Ｂについても、同様である。
【００１９】
しかしながら、外径３．５ｍｍもの太さのリードを用いて図３０に示すフィラメントランプ５０を構成すると、リード５６Ａ，５５Ｂの周囲を被覆する絶縁管６０Ａ，６０Ｂについても、管径の大きなものを用いることが必要となり、また、発光管５１の外径には制約があるから、絶縁管６０Ａ，６０Ｂがフィラメント５４Ａ，５４Ｂに接近することになって、絶縁管６０Ａ，６０Ｂが点灯時に高温状態になったフィラメント５４Ａ，５４Ｂの熱的影響を受けて溶融してリード５６Ａ，５５Ｂが発光管５１内に剥き出しの状態になり、発光管５１内においてリード５６Ａ，５５Ｂとフィラメント５４Ａ，５４Ｂが接触することによって、隣接するフィラメント間で短絡を生じる、という不具合を生じるおそれがある。
【００２０】
特に、温度分布の均一性を厳しく要求される被処理体の加熱処理に用いられる場合には、発光管内に配設した多数のフィラメントに対して個別に給電する必要が生じるため、発光管内に多数のリードが配設されることになり、隣接するフィラメント間で短絡が生じる危険性が高くなる。
【００２１】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、複数のフィラメントの点灯状態を互いに独立して制御することにより所望の光放射照度分布を得ることができ、しかも、素線径の大きいフィラメント構成材が比較的大きな巻き径で巻回されてなるコイル状のフィラメントと、小径の給電用のリードとを確実に連結させることのできる特定のフィラメント支持構造が採用され、フィラメントに大電力を投入することができる構成のものでありながら、隣接するフィラメント間で短絡が生じることのないフィラメントランプを提供することである。
また、本発明の他の目的は、上記フィラメントランプを備え、被処理体を均一に加熱することができるとともに、小型化することが可能な光照射式加熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のフィラメントランプは、両端に封止部が形成された直管状の発光管の内部に、各々コイル状のフィラメントと当該フィラメントに電力を供給するリードとが連結されてなるフィラメント体の複数が、各フィラメントが発光管の管軸方向に伸びるよう、管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメント体におけるリードの各々が封止部に配設された複数の導電性部材の各々に対して電気的に接続されて各フィラメントに対してそれぞれ独立に給電されるフィラメントランプであって、
各リードは、フィラメントのコイル軸方向に直交する方向に伸びる径方向部と、フィラメントのコイル軸方向に伸びるフィラメント連結部とを有し、
フィラメント連結部がフィラメントの端部における内部空間内に挿入されて外周面がフィラメントの内面に当接状態で配置されると共に径方向部がフィラメントのコイルピッチ間に挟まれた状態で径方向外方に突出して伸びるよう係止され、フィラメントとリードとが連結されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明のフィラメントランプにおいては、各リードは、フィラメントのコイル軸方向に伸びるリード本体部と、径方向部を有すると共に先端部がリード本体部方向に伸びる鉤状部とを有し、隣接するフィラメントの間の位置には、リードの鉤状部が係合される被係合部による位置決め機構が形成された板状の支持部材が配設されており、この支持部材によって支持されることによりフィラメントが発光管に対して位置決めされた構成とされていることが好ましい。
【００２４】
また、本発明のフィラメントランプにおいては、リードにおけるフィラメント連結部は、リードを構成する線条材の一部がコイル状に巻回されて形成された構成とすることができる。
【００２５】
さらに、本発明のフィラメントランプにおいては、リードにおけるフィラメント連結部は、径方向部を有するリード構成材とは別個のフィラメント連結部構成材がリード構成材の径方向部に接合されて形成された構成とすることができる。
【００２６】
さらにまた、本発明のフィラメントランプにおいては、リードは、フィラメントコイルのコイル軸方向に伸びる線状のリード本体部構成材と、フィラメント連結部が一体に形成された、軸方向の断面形状がＦ字状の鉤状部構成材とが接合されて形成された構成とすることができる。
【００２７】
本発明の光照射式加熱処理装置は、上記フィラメントランプが複数本並列配置されてなるランプユニットを有し、当該ランプユニットから放出される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のフィラメントランプによれば、基本的には、各フィラメントに対して独立に給電される構成とされていることにより、被処理体を加熱処理するに際して、被処理体において狭小な領域で温度分布が不均一になったとしても、当該領域に位置するフィラメントに対する給電を調整することにより、被処理体上の狭小な領域における温度を調整することができるので、被処理体の全体にわたって均一な温度分布を実現することができる。
しかも、フィラメント連結部がフィラメントコイルの内部空間内に挿入されて当接状態で配置されると共に径方向部がコイルピッチ間に挟まれた状態とされてフィラメントとリードとが連結されていることにより、フィラメントの軸方向に対する変位およびフィラメントの径方向に対する変位が規制された状態とされるので、素線径およびコイル巻き径が大きいフィラメントとリードとを連結させる場合であっても、リードの線径をフィラメントの内径に適合するよう大きくすることなしに両者を確実に連結することができ、従って、大電力をフィラメントに投入することができる構成のものでありながら、隣接するフィラメント間で短絡が生じることを確実に防止することができる。
また、フィラメントランプの輸送時あるいは使用時において、フィラメントとリードの連結部位に衝撃が加わった場合であっても、フィラメントがリードから脱落するおそれがない。
【００２９】
また、本発明のフィラメントランプによれば、リードの鉤状部の一部が係合される被係合部による位置決め機構が形成された板状の支持部材が配設されていることにより、更にフィラメントの周方向の変位（移動）が規制されるので、フィラメントの位置決めを一層確実に行うことができ、各フィラメントを発光管の所望の位置に高精度にかつ容易に配置することができると共に、フィラメント体の位置が経時的に変位することを防止することができて長期間の間にわたって所期の性能を確実に維持することができる。
【００３０】
本発明の光照射式加熱処理装置によれば、上記フィラメントランプの複数からなるランプユニットを備えていることにより、ランプユニットから所定の距離だけ離間した被処理体上の照度分布を精密に、かつ、任意の分布に設定することが可能となるので、被処理体における場所的な温度変化の度合いの分布が被処理体の形状に対して非対称である場合においても、それに対応して、被処理体上の照度分布を設定することが可能となり、被処理体を均一に加熱することができる。
しかも、各フィラメントランプそれ自体の特性により、大電力をフィラメントに投入することができるので、更なる歩留まりおよび品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のフィラメントランプの一例における構成の概略を示す説明用斜視図、図２は、複数のフィラメント体の配置パターンおよび構成を簡略化して示す説明図である。
このフィラメントランプ１０は、両端部が溶着されて封止部１２ａ，１２ｂが形成された、例えば石英ガラスなどの光透過性材料からなる直管状の発光管１１を備えてなり、この発光管１１の内部には、複数例えば３つのフィラメント体１４，１５，１６が発光管１１の管軸方向に並列状態で配設されていると共にハロゲンガスが封入されている。
【００３２】
フィラメント体１４は、図３に示すように、フィラメントコイル１４ｂとこのフィラメントコイル１４ｂの他端部に連結された給電用のリード１４ａおよびフィラメントコイル１４ｂの一端部に連結されたリード１４ｃとにより構成されている。
【００３３】
フィラメント体１４における他端側のリード１４ａは、図４に示すように、１本の線条材により形成されており、線状のリード本体部１４２ａと、このリード本体部１４２ａに直交する方向（連結されるフィラメントコイルの径方向）に伸びる径方向部分を有する鉤状部１４０ａとを有する。
鉤状部１４０ａは、リード本体部１４２ａに連続してリード本体部１４２ａに直交する方向に伸びるよう折り曲げられた径方向部１４３ａと、この径方向部１４３ａに連続する、コイル軸がリード本体部１４２ａと並行して伸びるコイル状のフィラメント連結部１４１ａと、このフィラメント連結部１４１ａに連続してそのコイル軸方向に直交する方向に伸び、先端部がコイル軸方向に伸びるよう折り曲げられたＬ字状部１４４ａとにより構成されている。
フィラメント連結部１４１ａは、フィラメントコイル１４ｂのコイル内径に適合する外径を有する。
【００３４】
また、フィラメント体１４における一端側のリード１４ｃは、便宜上、リード１４ａと同一の構成部分には「ａ」を「ｃ」に替えて同一の符号が付してある。
【００３５】
このフィラメント体１４においては、図５に示すように、フィラメントコイル１４ｂの他端部をリード１４ａの径方向部１４３ａに対して捩じ込むことにより、フィラメント連結部１４１ａがフィラメントコイル１４ｂの他端部における内部空間内に挿入されてその外周面がフィラメントコイル１４ｂの内面に当接状態で配置されると共に、径方向部１４３ａがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされている。そして、フィラメント連結部１４１ａの外径はフィラメントコイル１４ｂの内径よりやや大きく、かつ径方向部１４３ａの外径はフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチよりもやや大きいので、リード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの強固な連結が達成されている。
また、リード１４ｃについても同様に、フィラメント連結部１４１ｃがフィラメントコイル１４ｂの内部に当接状態で配置されると共に、径方向部１４３ｃがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされ、これにより、リード１４ｃとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
【００３６】
フィラメントコイル１４ｂとフィラメント連結部１４１ａ，１４１ｃとは溶接されているわけではない。従って、フィラメントとリードとの連結部に曲げや捩れる力が作用した場合であっても、フィラメントまたはリードが損傷することを防止することができる。
【００３７】
また、フィラメント体１５，１６についても、フィラメント体１４と同一の構成とされており、フィラメントコイル１５ｂ（１６ｂ）とこのフィラメントコイル１５ｂ（１６ｂ）の他端部に連結された給電用のリード１５ａ（１６ａ）およびフィラメントコイル１５ｂ（１６ｂ）の一端部に連結されたリード１５ｃ（１６ｃ）とにより構成されている。
【００３８】
また、発光管１１の内部における隣接するフィラメント間の位置には、フィラメント体１４，１５，１６を支持する、例えば石英ガラスなどの絶縁材料からなるディスク状の支持部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが発光管１１の管軸に対して垂直に設けられており、これらの支持部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによってフィラメント体１４，１５，１６が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持されている。
【００３９】
支持部材１９ｂには、図６に示すように、略中央部に開口１９７が形成されていると共に、その周縁部に、フィラメント体を位置決めするための位置決め機構を構成する複数例えば６つの切欠き部１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６が互いに周方向に離間した位置に形成されている。開口１９７を形成することは必須ではないが、支持部材１９ｂに開口１９７を設けることにより、支持部材１９ｂとフィラメントコイル１４ｂとの間隔を大きくすることが可能となり、支持部材１９ｂの熱的負荷を軽減することができる。
これらの切欠き部は、例えば切欠き部１９１と１９４、１９２と１９５、１９３と１９６の対が、支持部材１９ｂの中心を通る仮想線の略同一線上に位置されている。
また、他の支持部材１９ａ，１９ｃ，１９ｄも、支持部材１９ｂと同一の構成を有する。
【００４０】
フィラメント体１４は、一端側のリード１４ｃにおける鉤状部１４０ｃが支持部材１９ｂの切欠き部１９６に係合されると共にリード本体部１４２ｃが当該切欠き部１９６と対をなす切欠き部１９３内を挿通されて、フィラメントコイル１４ｂが支持部材１９ｂに対して垂直な方向に伸びる姿勢で、取り付けられており、また、他端側のリード１４ａにおける鉤状部１４０ａが支持部材１９ａに対して同様に取り付けられており（図１参照）、これにより、フィラメント体１４が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持される。
フィラメント体１４の他端側のリード１４ａは、発光管１１の他端側の封止部１２ａに気密に埋設された金属箔１３ａを介して外部リード１８ａに電気的に接続されている。また、一端側のリード１４ｃは、支持部材１９ｃ，１９ｄにおけるリードの鉤状部の位置決めに寄与しない切り欠き部内を挿通されて発光管１１の管軸に沿って伸び、発光管１１の一端側の封止部１２ｂに気密に埋設された金属箔１３ｄを介して外部リード１８ｄに電気的に接続されている。
【００４１】
フィラメント体１５は、他端側のリード１５ａにおける鉤状部が、フィラメント体１４の一端部を支持する支持部材１９ｂの一面側において、フィラメント体１４の一端側のリード１４ｃの位置決めに寄与しない支持部材１９ｂの切欠き部１９４に係合されると共にリード本体部が当該切欠き部１９４と対をなす切欠き部１９１内を挿通されて、フィラメントコイル１５ｂが支持部材１９ｂに対して垂直な方向に伸びる姿勢で、取り付けられており、一端側のリード１５ｃにおける鉤状部が支持部材１９ｃに対して同様に取り付けられており（図１参照）、これにより、フィラメント体１５が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持される。
フィラメント体１５の他端側のリード１５ａは、支持部材１９ａにおけるリードの鉤状部の位置決めに寄与しない切り欠き部内を挿通されて発光管１１の管軸に沿って伸び、発光管１１の他端側の封止部１２ａに気密に埋設された金属箔１３ｂを介して外部リード１８ｂに電気的に接続されている。また、一端側のリード１５ｃは、支持部材１９ｄにおけるリードの鉤状部の位置決めに寄与しない切り欠き部内を挿通されて発光管１１の管軸に沿って伸び、発光管１１の一端側の封止部１２ｂに気密に埋設された金属箔１３ｅを介して外部リード１８ｅに電気的に接続されている。
【００４２】
フィラメント体１６は、図１に示すように、他端側のリード１６ａにおける鉤状部が、フィラメント体１５の一端部を支持する支持部材１９ｃの一面側において、フィラメント体１５の一端側のリード１５ｃの位置決めに寄与しない支持部材１９ｃの切欠き部に係合されると共にリード本体部が当該切欠き部と対をなす切欠き部内を挿通されて、フィラメントコイル１６ｂが支持部材１９ｃに対して垂直な方向に伸びる姿勢で、取り付けられており、一端側のリード１６ｃにおける鉤状部が支持部材１９ｄに対して同様に取り付けられており、これにより、フィラメント体１６が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持される。
フィラメント体１６の他端側のリード１６ａは、支持部材１９ｂの切欠き部１９５内および支持部材１９ａにおけるリードの鉤状部の位置決めに寄与しない切欠き部内を挿通されて発光管１１の管軸に沿って伸び、発光管１１の他端側の封止部１２ａに気密に埋設された金属箔１３ｃを介して外部リード１８ｃに電気的に接続されている。
フィラメント体１６の一端側のリード１６ｃは、発光管１１の一端側の封止部１２ｂに気密に埋設された金属箔１３ｆを介して外部リード１８ｆに電気的に接続されている。
【００４３】
このフィラメントランプ１０においては、フィラメント体のリードの、他のフィラメント体におけるフィラメントおよびリードと対向する箇所に、例えば石英などの絶縁材料からなる絶縁管が設けられている。絶縁管が設けられていることにより、後述するフィラメントに取り付けられたアンカーと、リードとが接触して電気的に短絡することを確実に防止することができる。
具体的には、図２に示すように、フィラメント体１４における一端側のリード１４ｃには、フィラメント体１５のフィラメントコイル１５ｂおよびフィラメント体１６のフィラメントコイル１６ｂと対向する箇所に、絶縁管２５ｃ，２５ｅが設けられている。
また、フィラメント体１５における一端側のリード１５ｃには、フィラメント体１６のフィラメントコイル１６ｂと対向する箇所に、絶縁管２５ｆが設けられており、他端側のリード１５ａには、フィラメント体１４のフィラメントコイル１４ｂと対向する箇所に、絶縁管２５ａが設けられている。
さらに、フィラメント体１６における他端側のリード１６ａには、フィラメント体１４のフィラメントコイル１４ｂおよびフィラメント体１５のフィラメントコイル１５ｂと対向する箇所に、絶縁管２５ｂ，２５ｄが設けられている。
【００４４】
このフィラメントランプ１０においては、発光管１１の内壁と絶縁管との間の位置において、発光管１１の管軸方向に並設された複数の環状のアンカー１７が設けられており、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂは、それぞれ、例えば２個のアンカーによって発光管１１と接触しないよう支持されている。
アンカー１７は、フィラメントランプ１０を作製するに際して、複数のフィラメント体を発光管１１内に容易に挿入して配設することができる程度の弾性を有する。
【００４５】
上記構成のフィラメントランプ１０は、第１の給電装置７ａ、第２の給電装置７ｂ、第３の給電装置７ｃからなる電源部７に接続されている。詳細には、フィラメント体１４と電気的に接続された外部リード１８ａおよび１８ｄの間に第１の給電装置７ａが接続され、フィラメント体１５と電気的に接続された外部リード１８ｂおよび１８ｅの間に第２の給電装置７ｃが接続され、フィラメント体１６と電気的に接続された外部リード１８ｃおよび１８ｆの間に第３の給電装置７ｂが接続されている。
【００４６】
このフィラメントランプ１０は、電源部７によって給電されることにより点灯駆動されるが、各フィラメント体１４，１５，１６に個別の給電装置７ａ，７ｂ，７ｃが接続されているので、各フィラメント体１４，１５，１６のフィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂに個別に電力を給電することにより、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂの点灯制御を個別に行うことができる。
【００４７】
また、給電装置７ａ，７ｂ，７ｃを可変電源により構成した場合には、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂへ給電する電力量の割合を任意に設定することができるので、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂから放射される光の強度比を任意に設定することができ、従って、上記フィラメントランプ１０を光照射式加熱処理装置の加熱用光源として用いた場合に、フィラメントランプ１０から照射される光の、被処理体上での放射照度分布が均一となるよう調整することができる。
例えば、上記フィラメントランプ１０の下方に被照射体を設置し、フィラメント体１４におけるフィラメントコイル１４ｂ直下の被処理体上の放射照度を、フィラメント体１５におけるフィラメントコイル１５ｂ直下の被処理体上の放射照度よりも大きくする必要がある場合には、給電装置７ａからフィラメント体１４に給電する電力を、給電装置７ｂからフィラメント体１５に給電する電力より大きくなるよう、可変電源である給電装置７ａを調整すればよい。
【００４８】
以上において、上記フィラメントランプ１０が光照射式加熱処理装置の加熱用光源として用いられる場合は、一のフィラメント体のフィラメントコイルから放射される光の一部が、他のフィラメント体のリードや絶縁管によって遮られることがないように、各フィラメント体１４，１５，１６を構成・配置することが肝要である。
具体的には、例えば、フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂから放射された光が、図１の下方に設置された被処理体を照射する場合、フィラメントコイル１４ｂから放射される光の一部がリード１５ａ，リード１６ａにより遮光されないように、支持部材１９ａ，１９ｂに設けられた位置決め機構を構成する切欠き部のうち、リード１５ａ，リード１６ａの通過部として機能している切欠き部の位置が決定される。また、フィラメントコイル１５ｂから放射される光の一部がリード１４ｃ，リード１６ａにより遮光されないように、支持部材１９ｂ，１９ｃに設けられた位置決め部である切欠き部のうち、リード１４ｃ，リード１６ａの通過部として機能している切欠き部の位置が決定される。さらに、フィラメントコイル１６ｂから放射される光の一部がリード１４ｃ，リード１５ｃにより遮光されないように、支持部材１９ｃ，１９ｄに設けられた位置決め部である切欠き部のうち、リード１４ｃ，リード１５ｃの通過部として機能している切欠き部の位置が決定される。
このように構成することにより、一のフィラメントから放射された光の一部が、他のフィラメントのリードおよび絶縁管によって遮光されることを防止することができる。
【００４９】
上記構成のフィラメントランプ１０によれば、基本的には、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂに対して独立に給電される構成とされていることにより、被処理体を加熱処理するに際して、被処理体において狭小な領域で温度分布が不均一になったとしても、当該領域に位置するフィラメントに対する給電を調整することにより、被処理体上の狭小な領域における温度を調整することができることので、被処理体の全体にわたって均一な温度分布を実現することができる。
しかも、リード１４ａ，１４ｃにおけるフィラメント連結部１４１ａ、１４１ｃがフィラメントコイル１４ｂの内部空間内に挿入されて当接状態で配置されると共に鉤状部１４０ａ，１４０ｃがコイルピッチ間に挟まれた状態とされてフィラメントコイル１４ｂとリード１４ａ，１４ｃとが連結されていることにより、フィラメントコイル１４ｂの軸方向に対する変位およびフィラメントコイル１４ｂの径方向に対する変位が規制された状態とされるので、素線径およびコイル巻き径が大きいフィラメントコイル１４ｂとリード１４ａ，１４ｃとを連結させる場合であっても、リード１４ａ，１４ｃの線径をフィラメントコイル１４ｂの内径に適合するよう大きくすることなしに両者を確実に連結することができる。例えば素線径が０．５ｍｍ、コイル巻き径が４．３ｍｍであるフィラメントコイルと、線径が０．８ｍｍであるリードとであっても、両者を確実に連結することができる。  また、フィラメントコイル１５ｂ，１６ｂについても同様である。
従って、例えば４ｋＷ以上もの大電力をフィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂに投入することができて各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを所期の発熱状態となるよう急速に立ち上げることができる構成のものでありながら、ランプ点灯時に高温状態となるフィラメントの熱的影響を受けてリードの外周を被覆している絶縁管２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆが溶融することがないよう十分な大きさの間隔を確保した状態で、各フィラメント体１４，１５，１６を発光管１１内に配設することができるので、隣接するフィラメント間で短絡が生じることを確実に防止することができる。
【００５０】
また、フィラメントランプ１０の輸送時あるいは使用時において、フィラメントとリードの連結部位に衝撃が加わった場合であっても、フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂがリードから脱落するおそれがない。
【００５１】
さらに、フィラメント体１４が、リード１４ｃの鉤状部１４０ｃが係合される切欠き部からなる被係合部による位置決め機構が形成された板状の支持部材１９ｂによって支持されていると共に、リード１４ａについても同様に支持部材１９ａによって支持されていることにより、更にフィラメントコイル１４ｂの周方向の変位（移動）が規制されるので、フィラメント体１４の位置決めを一層確実に行うことができる。
また、フィラメント体１５，１６についても、それぞれ、支持部材１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって支持されていることにより、フィラメントコイル１５ｂ，１６ｂの周方向の変位（移動）が規制されるので、フィラメント体１５，１６の位置決めを一層確実に行うことができる。
従って、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを発光管１１内の所望の位置に高精度にかつ容易に配置することができると共に、各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂの位置が重力等の影響によって経時的に変位することを防止することができて長期間の間にわたって所期の性能を確実に維持することができる。
また、フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂが断線するなどの不測の事態によってフィランメントランプの構成部材の一部を交換する必要が生じた場合においても、発光管１１内に各フィラメントコイル１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを高い再現性で高精度に配置することができるため、例えばフィラメント体の交換前後における被処理体の表面上での放射照度分布の再現性を確保することができ、被処理体に対する適正な処理を行うことができる。
【００５２】
以上のフィラメントランプ１０においては、フィラメント体におけるリードは、例えば図７に示すような構成とすることができる。
このリード１４ｃは、リード本体部１４２ｃと、リード本体部１４２ｃに連続してリード本体部１４２ｃに直交する方向に伸びるよう折り曲げられた径方向部１４３ｃ、この径方向部１４３ｃに連続する、コイル軸がリード本体部１４２ｃと並行に伸びるコイル状のフィラメント連結部１４１ｃ、このフィラメント連結部１４１ｃに連続して一端側に傾斜しながらコイル軸方向に直交する方向に伸びる傾斜部１４５ｃおよびこの傾斜部１４５ｃに連続して先端部がコイル軸方向に伸びるよう折り曲げられたコ字状部１４６ｃからなる鉤状部１４０ｃとにより構成されており、径方向部１４３ｃの一端縁とコ字状部１４６ｃの一端縁とが同一線上に位置された状態とされている。
【００５３】
通常、フィラメントコイル１４ｂにおけるフィラメント連結部１４１ｃの外表面と接している箇所は、他の箇所よりも熱容量が低く低温状態となって他の箇所に比べて放射される光が少ない。
然るに、リード１４が上記のような構成とされていることにより、図６を参照して説明すると、鉤状部１４０ｃを支持部材１９ｂの所定の切欠き部１９６に係合させると共にリード本体部１４２ｃを当該切欠き部１９６と対をなす切欠き部１９３内に挿通させた際に、フィラメント連結部１４１ｃを支持部材１９ｂの開口１９７内に配置することができるので、フィラメント連結部１４１ｃを支持部材１９ｂの開口１９７外に配置した場合に比して、フィラメントランプ１０の軸方向における照度分布を均一な状態とすることができる。
【００５４】
本発明のフィラメントランプにおいては、上記第１実施形態に係るフィラメント支持構造に限定されるものではなく、以下に示すフィラメント支持構造によりフィラメントとリードとが連結された構成とすることができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の第２実施形態に係るフィラメントランプの一構成例におけるフィラメント体の構成を示す正面図、図９は、図８に示すフィラメント体におけるリードの構成を示す説明図であって、（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図であり、図１０は、フィラメント体のリードとフィラメントとの連結部を示す拡大断面図である。
【００５６】
このフィラメント体１４は、フィラメントコイル１４ｂとこのフィラメントコイル１４ｂの他端部に連結された給電用のリード１４ａおよびフィラメントコイル１４ｂの一端部に連結されたリード１４ｃとにより構成されている。
リード１４ｃは、フィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に伸びる線状のリード本体部１４２ｃと、このリード本体部１４２ｃに連続してリード本体部１４２ｃに直交する方向（フィラメントコイル１４ｂのコイル軸に直交する方向）に伸びる径方向部１４３ｃおよびこの径方向部１４３ｃに接合された、フィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に伸びる円板状のフィラメント連結部１４１ｃを有し、径方向部１４３ｃの先端部がコイル軸方向外方に向かって伸びるよう折り曲げられた鉤状部１４０ｃとにより構成されている。  また、リード１４ａについても、リード１４ｃと同一の構成を有し、図８において、便宜上、リード１４ｃと同一の構成部材には「ｃ」を「ａ」に替えて同一の符号が付してある。
【００５７】
フィラメント連結部１４１ｃは、フィラメントコイル１４ｂのコイル内径に適合する外径を有する。
【００５８】
リード本体部１４２ｃおよび鉤状部１４０ｃが１本の線条材により形成されたリード構成部材と、フィラメント連結部１４１ｃを構成するフィラメント連結部構成材との接合方法は、特に限定されるものではなく、例えば溶接などにより行われる。
【００５９】
このフィラメント体１４においては、フィラメントコイル１４ｂの一端部をリード１４ｃの鉤状部１４０ｃに対して捩じ込むことにより、フィラメント連結部１４１ｃがフィラメントコイル１４ｂの内部空間内に挿入されて外周面がフィラメントコイル１４ｂの内面に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ｃの径方向部分がフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされている。そして、フィラメント連結部１４１ｃの外径はフィラメントコイル１４ｂの内径よりやや大きく、かつ鉤状部１４０ｃの径方向部１４３ｃの外径はフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチよりもやや大きいので、リード１４ｃとフィラメントコイル１４ｂとの強固な連結が達成されている。
また、リード１４ａについても同様に、フィラメント連結部１４１ａがフィラメントコイル１４ｂの内部に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされ、これにより、リード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
【００６０】
フィラメントコイル１４ｂとフィラメント連結部１４１ａ，１４１ｃとは溶接されているわけではない。従って、フィラメントとリードとの連結部に曲げや捩れる力が作用した場合であっても、フィラメントコイルまたはリードが損傷することを防止することができる。
【００６１】
フィラメント体１４は、図１１に示すように、フィラメント連結部１４１ｃが支持部材１９ｂの略中央に設けられた開口１９７内に位置された状態で、一端側のリード１４ｃにおける鉤状部１４０ｃが支持部材１９ｂの２箇所の切欠き部１９３，１９６に係合されて、フィラメントコイル１４ｂが支持部材１９ｂに対して垂直な方向に伸びる姿勢で、取り付けられている。
また、他端側のリード１４ａにおける鉤状部１４０ａが支持部材１９ａに対して同様に取り付けられており、これにより、フィラメント体１４が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持される（図１参照）。
【００６２】
第２実施形態に係るものにおいては、必然的にフィラメント連結部１４１ｃが支持部材１９ｂに向けて伸びる構成となるため、支持部材１９ｂに開口１９７を設けることが必須となり、図１に示すように、支持部材１９ａ、１９ｃ、１９ｄについても、略中央部に開口が形成されている。
【００６３】
上記構成のフィラメント体１４を備えたフィラメントランプ１０によれば、上記第１実施形態に係るフィラメントランプと実質的に同等の効果を得ることができることに加え、さらに以下のような効果を得ることができる。
すなわち、フィラメント連結部１４１ｃを支持部材１９ｂの開口１９７内に配置することにより、フィラメントランプ１０の管軸方向において、光が放射されない領域（デッドゾーン）が支持部材１９ｂの厚み相当の長さのみで済むことから、被処理物体上での照度分布への悪影響を最小限とすることができる。フィラメントコイル１４ｂにおいて、フィラメント連結部１４１ａに巻き付いている部分は、フィラメント連結部への熱伝導のためフィラメントの温度が上がらないという理由により、発光しないからである。
また、支持部材１９ｂに開口部１９７が設けられていることにより、支持部材１９ｂとフィラメントコイル１４ｂとの間隔を大きくすることが可能となり、支持部材１９ｂの熱的負荷を軽減することができる、という利点もある。
なお、以上においては、一のフィラメント体に着目して説明したが、他のフィラメント体についても、同様の効果が奏されることはいうまでもない。
【００６４】
以上においては、フィラメント連結部は、フィラメントコイルの内径に適合する外径を有する外形形状部分を有するものであれば、外形形状が円板状であるものに限定されず、例えば図１２（Ａ）に示すような、中央に開口が設けられた円環状のものや、例えば図１２（Ｂ）に示すような、円環の一部を切欠いたＣ字状のものにより構成することができる。
【００６５】
〔第３実施形態〕
図１３は、本発明の第３実施形態に係るフィラメントランプの一構成例におけるフィラメント体の構成を示す正面図、図１４は、図１３に示すフィラメント体におけるリードとフィラメントとの連結部を示す拡大断面図である。
【００６６】
このフィラメント体１４は、フィラメントコイル１４ｂとこのフィラメントコイル１４ｂの他端部に連結された給電用のリード１４ａおよびフィラメントコイル１４ｂの一端部に連結されたリード１４ｃとにより構成されている。
リード１４ａは、フィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に伸びる線状のリード本体部１４２ａと、このリード本体部１４２ａに連続してリード本体部１４２ａに直交する方向（フィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に直交する方向）に伸びる径方向部１４３ａおよびこの径方向部１４３ａに接合された、フィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に伸びる棒状のフィラメント連結部１４１ａを有し、径方向部１４３ａの先端部がコイル軸方向外方に伸びるよう折り曲げられた鉤状部１４０ａとにより構成されている。
また、リード１４ｃについても、リード１４ａと同一の構成を有し、図１３において、便宜上、リード１４ａと同一の構成部材には「ａ」を「ｃ」に替えて同一の符号が付してある。
【００６７】
フィラメント連結部１４１ａは、図１５に示すように、一端部に例えば削り出し加工により平面部１４７ａが形成された、フィラメントコイル１４ｂのコイル内径に適合する外径を有する棒状のフィラメント連結部構成材２１が、その平面部１４７ａがリード構成材２０における径方向部１４３ａに対して例えば溶接などにより接合されて、構成されている。フィラメント連結部構成材２１が平面部１４７ａを有することにより、径方向部１４３ａに対してフィラメント連結部構成材２１を容易に接合することができる。
【００６８】
このフィラメント体１４においては、フィラメントコイル１４ｂの一端部をリード１４ａの鉤状部１４０ａに対して捩じ込むことにより、フィラメント連結部１４１ａがフィラメントコイル１４ｂの内部空間内に挿入されて外周面がフィラメントコイル１４ｂの内面に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされている。そして、フィラメント連結部１４１ａの外径はフィラメントコイル１４ｂの内径よりやや大きく、かつ鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａの外径はフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチよりもやや大きいので、リード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの強固な連結が達成されている。
また、リード１４ｃについても同様に、フィラメント連結部１４１ｃがフィラメントコイル１４ｂの内部空間内に挿入されて外周面がフィラメントコイル１４ｂの内面に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ｃの径方向部１４３ｃがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされ、これにより、リード１４ｃとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
【００６９】
フィラメントコイル１４ｂとフィラメント連結部１４１ａ，１４１ｃとは溶接されているわけではない。従って、フィラメントコイルとリードとの連結部に曲げや捩れる力が作用した場合であっても、フィラメントコイルまたはリードが損傷することを防止することができる。
【００７０】
フィラメント体１４は、第２実施形態と同様に、フィラメント連結部１４１ａが支持部材の略中央に設けられた開口内に位置された状態で、他端側のリード１４ａにおける鉤状部１４０ａが支持部材１９ａの２箇所の切欠き部に係合されて、フィラメントコイル１４ｂが支持部材１９ａに対して垂直な方向に伸びる姿勢で、取り付けられていると共に、一端側のリード１４ｃにおける鉤状部１４０ｃが支持部材１９ｂに対して同様に取り付けられており、これにより、フィラメント体１４が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持される（図１参照）。
【００７１】
上記構成のフィラメント体１４を備えたフィラメントランプ１０によれば、上記第１実施形態に係るフィラメントランプと実質的に同等の効果を得ることができる。
【００７２】
以上の第３実施形態に係るフィラメントランプ１０においては、図１６（Ａ）に示すように、フィラメント体１４におけるリード１４ａを構成するフィラメント連結部構成材２１がその平面部１４７ａに、径方向部１４３ａの外径よりもやや幅の狭い溝部１４８ａが径方向に伸びるよう形成された構成のものとすることができる。
このリード１４ａは、図１６（Ｂ）に示すように、フィラメント連結部構成材２１の溝部１４８ａにリード構成材２０の径方向部１４３ａが配置され、平面部１４７ａと溝部１４８ａとの境界部Ｅにおいて、径方向部１４３ａとフィラメント連結部構成材２１とが例えば溶接により接合されて、構成されている。フィラメント連結部構成材２１における平面部１４７ａに溝部１４８ａが形成されていることにより、フィラメント連結部１４１ａを径方向部１４３ａに容易に接合することができる。
【００７３】
〔第４実施形態〕
図１７は、本発明の第４実施形態に係るフィラメントランプの一例におけるフィラメント体を構成するリードの構成を示す（Ａ）正面図、（Ｂ）リードの作製方法を示す説明図である。
このリード１４ａは、線状のリード本体部１４２ａと、このリード本体部１４２ａに直交する方向（フィラメントコイル１４ｂのコイル軸に直交する方向）に伸びる径方向部１４３ａおよびこの径方向部１４３ａと一体に成形された、リード本体部１４２ａと並行に伸びる棒状のフィラメント連結部１４１ａを有し、径方向部１４３ａの先端部がリード本体１４２ａと並行に伸びるよう折り曲げられた鉤状部１４０ａとにより構成されている。  このリード１４ａは、リード本体部構成材２２の一端部に、例えば金型法により作製された断面形状がＦ字状の鉤状部構成材２３における径方向部分の基端部が当接された状態において、リード本体部構成材２２と鉤状部構成材２３とを例えば溶接することにより接合し、これにより、得ることができる。ここに、リード本体部構成材２２と鉤状部構成材２３との溶接部Ｗｐは、フィラメント連結部１４１ａと十分に離間した位置に形成されている。
【００７４】
このような構成のリード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの連結は、フィラメントコイルの一端部をリード１４ａの鉤状部１４０ａに対して捩じ込むことにより、フィラメント連結部１４１ａがフィラメントコイルの内部空間内に挿入されて外周面がフィラメントコイルの内面に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａがフィラメントコイルのコイルピッチ間においてフィラメントコイルの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされている。そして、フィラメント連結部１４１ａの外径はフィラメントコイル１４ｂの内径よりやや大きく、かつ鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａの外径はフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチよりもやや大きいので、リード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの強固な連結が達成されている。
【００７５】
上記構成のリード１４ａとフィラメントコイルとが連結されてなるフィラメント体１４を備えたフィラメントランプによれば、上記第１実施形態に係るフィラメントランプと実質的に同等の効果を得ることができることに加え、さらに以下のような効果を得ることができる。
２以上の構成部材が溶接により接合されてリード１４ａが形成されているという構成上、溶接部Ｗｐは、溶接されていない箇所に比べて、高温状態となった際の熱的ストレスによって破壊されやすく、特に、ランプ点灯時においては、フィラメント連結部１４１ａが高温状態になりやすい。
然るに、溶接部Ｗｐがフィラメント連結部１４１ａと十分に離間した位置に形成されていることにより、ランプ点灯時に過剰に高温状態となることを防止することができるので、熱的ストレスによって破壊されることを防止することができる。
【００７６】
〔第５実施形態〕
図１８は、本発明の第５実施形態に係るフィラメントランプの一例におけるフィラメント体の構成を示す正面図、図１９は、図１８に示すフィラメント体の側面図、図２０は、図１８に示すフィラメント体におけるフィラメントコイルとリードとの連結部を示す拡大断面図である。
このフィラメント体１４は、フィラメントコイル１４ｂとこのフィラメントコイル１４ｂの他端部に連結された給電用のリード１４ａおよびフィラメントコイル１４ｂの一端部に連結されたリード１４ｃとにより構成されている。
【００７７】
リード１４ａは、１本の線条材により形成されており、フィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に伸びる線状のリード本体部１４２ａと、このリード本体部１４２ａに直交する方向（フィラメントコイル１４ｂの径方向）に伸びる径方向部分を有する鉤状部１４０ａとを有する。
鉤状部１４０ａは、リード本体部１４２ａに連続してリード本体部１４２ａに直交する方向に伸びるよう折り曲げられた径方向部１４３ａと、この径方向１４３ａに連続して、全体がフィラメントコイル１４ｂのコイル軸方向に伸びるよう形成されたフィラメント連結部１４１ａと、このフィラメント連結部１４１ａに連続してそのコイル軸方向に直交する方向に伸び、先端部がコイル軸方向に伸びるよう折り曲げられたＬ字状部１４４ａとにより構成されている。
フィラメント連結部１４１ａは、フィラメントコイル１４ｂのコイル内径に適合する外径を有する弧状湾曲部１４９ａを有する。
また、リード１４ｃについても、リード１４ａと同一の構成を有し、図１８において、便宜上、リード１４ａと同一の構成部材には「ａ」を「ｃ」に替えて同一の符号が付してある。
【００７８】
このフィラメント体１４においては、フィラメントコイル１４ｂの他端部をリード１４ａの鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａおよびＬ字状部１４４ａに対して捩じ込むことにより、フィラメント連結部１４１ａがフィラメントコイル１４ｂの内部空間内に挿入されて弧状湾曲部１４９ａの外周面がフィラメントコイル１４ｂの内面に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ａの径方向部１４３ａおよびＬ字状部１４４ａがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされ、さらに、弧状湾曲部１４９ａの外周面とフィラメントコイル１４ｂの内周面との当接部分が例えば溶接により接合され、これにより、リード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
また、リード１４ｃについても同様に、フィラメント連結部１４１ｃがフィラメントコイル１４ｂの内部に当接状態で配置されると共に、鉤状部１４０ｃの径方向部１４３ｃおよびＬ字状部１４４ｃがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされ、これにより、リード１４ｃとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
【００７９】
フィラメント体１４は、第２実施形態と同様に、フィラメント連結部１４１ａが支持部材の略中央に設けられた開口内に位置された状態で、リード１４ａにおける鉤状部１４０a が支持部材１９ａの２箇所の切欠き部に係合されて、フィラメントコイル１４ｂが支持部材１９ａに対して垂直な方向に伸びる姿勢で、取り付けられていると共に、リード１４ｃにおける鉤状部１４０ｃが支持部材１９ｂに対して同様に取り付けられており、これにより、フィラメント体１４が発光管１１に対して位置決めされた状態で支持される（図１参照）。
【００８０】
上記構成のフィラメント体１４を備えたフィラメントランプによれば、上記第１実施形態に係るフィラメントランプと実質的に同等の効果を得ることができ、さらに、フィラメント連結部１４１ａ，１４１ｃにおける弧状湾曲部１４９ａ，１４９ｃとフィラメントコイル１４ｂとの当接面で溶接されて接合されているので、フィラメントコイル１４ｂとリード１４ａ，１４ｃとの連結が強固なものとなる。
【００８１】
以上、本発明のフィラメントランプの実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば上記第１実施形態〜第５実施形態に係るフィラメントランプは、隣接するフィラメント間の位置に板状の支持部材が配設された構成のものについて説明したが、フィラメントコイルがリードによって特定の支持構造で連結されていれば、図２１に示すように、支持部材を有さない構成とすることができる。図２１において、２５は絶縁管である。
このような構成のフィラメントランプにおいては、各フィラメント体におけるリードは、例えば図２２乃至図２４に示すような構成のものを用いることができる。具体的には、このフィラメント体１４におけるリード１４ａ  （１４ｃ）は、１本の線条材により形成されており、連結されるフィラメント１４ｂのコイル軸方向に伸びるコイル状のフィラメント連結部１４１ａ（１４１ｃ）と、このフィラメント連結部１４１ａ（１４１ｃ）の一端部に連続してフィラメント連結部１４１ａ（１４１ｃ）のコイル軸方向に直交する方向に伸びる径方向部１４３ａ（１４３ｃ）と、この径方向部１４３ａ（１４３ｃ）に連続してフィラメント連結部１４１ａ（１４１ｃ）のコイル軸方向に伸びる線状のリード本体部１４２ａ（１４２ｃ）とにより構成されている。  このフィラメント体１４においては、フィラメントコイル１４ｂの他端部をリード１４ａの径方向部１４３ａに対して捩じ込むことにより、フィラメント連結部１４１ａがフィラメントコイル１４ｂの他端部における内部空間内に挿入されてその外周面がフィラメントコイル１４ｂの内面に当接状態で配置されると共に、径方向部１４３ａがフィラメントコイル１４ｂのコイルピッチ間においてフィラメントコイル１４ｂの径方向外方に突出するよう挟まれた状態とされ、これにより、リード１４ａとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
また、一端側のリード１４ｃについても同様にして、リード１４ｃとフィラメントコイル１４ｂとの連結が達成されている。
このような構成のフィラメント体を備えてなるフィラメントランプにおいても、上記のものと同様の実用上十分な効果が得られる。
【００８２】
また、本発明のフィラメントランプにおいては、フィラメント体の数は限定されるものではなく、目的に応じて適宜に変更することができる。フィラメント体の数を多くすれば、被処理体に対する放射照度分布を一層精密に制御することができ、例えば、高精度の温度制御を要求される拡散工程を行う場合には、５個以上であることが好ましく、特にφ３００ｍｍ以上の大口径の半導体ウエハについての処理を行う場合には、７ないし９個であることが好ましい。
さらに、封止部に気密に埋設される導電性部材は、金属箔に限らず、板状体、棒状体等のものであってもよい。
【００８３】
以上のように、本発明のフィラメントランプは、発光管内に配設された複数のフィラメント体が各々独立に給電可能に構成されており、また、特定のフィラメント支持構造が採用されていることによりフィラメント体に対して大電力を投入することが可能に構成されていることから、当該フィラメントランプの複数からなるランプユニットを構成することにより、光照射式加熱処理の加熱用光源として極めて有用なものとなる。以下、本発明の光照射式加熱処理装置について説明する。
【００８４】
＜光照射式加熱処理装置＞
図２５は、本発明の光照射式加熱処理装置の一例における構成の概略を示す正面断面図、図２６は、図２５に示す光照射式加熱処理装置の光源部を構成する第１のランプユニットおよび第２のランプユニットにおける、フィラメントランプの配列例を示す平面図である。
この光照射式加熱処理装置１００は、内部空間が例えば石英からなる窓板４によって上下に区画されてランプユニット収容空間Ｓ１および加熱処理空間Ｓ２が形成されたチャンバ３００を備えている。
【００８５】
ランプユニット収容空間Ｓ１には、例えば１０本の上記フィラメントランプ１０が、ランプ中心軸が互いに同一平面レベルに位置された状態で、所定の間隔で離間して並設されてなる第１のランプユニット２００Ａと、例えば１０本の上記フィラメントランプ１０が、ランプ中心軸が互いに同一平面レベルに位置された状態で、所定の間隔で離間して並設されてなる第２のランプユニット２００Ｂとが、上下方向に並んだ位置において互いに対向するように配置されている。
第１のランプユニット２００Ａを構成する各フィラメントランプ１０と、第２のランプユニット２００Ｂを構成する各フィラメントランプ１０とは、ランプ中心軸が互いに交差する状態とされている。
【００８６】
第１のランプユニット２００Ａの上方には、第１のランプユニット２００Ａおよび第２のランプユニット２００Ｂから上方に向けて照射された光を被処理体Ｗ側へ反射する反射鏡２０１が配置されている。
反射鏡２０１は、例えば無酸素銅からなる母材に金がコートされてなるものであり、反射断面が、例えば円の一部、楕円の一部、放物線の一部または平板状などから選ばれる形状を有する。
【００８７】
第１のランプユニット２００Ａの各フィラメントランプ１０は、一対の第１の固定台６５０、６５１により支持されている。
第１の固定台６５０，６５１は導電性部材からなる導電台６６と、セラミックス等の絶縁部材からなる保持台６７とにより構成されており、保持台６７は、チャンバ３００の内壁に設けられており、導電台６６を保持している。
第１のランプユニット２００Ａを構成するフィラメントランプ１０の本数をｎ１、フィラメントランプ１０が有するフィラメント体の個数をｍ１とするとき、各フィラメント体全てに独立に電力が供給される構成とされている場合には、ｎ１×ｍ１組の、一対の第１の固定台６５０、６５１が必要とされる。
【００８８】
第２のランプユニット２００Ｂの各フィラメントランプ１０は、図示しない第２の固定台により支持されており、第２の固定台は、第１の固定台と同様に、導電台と保持台とにより構成されている。
第２のランプユニット２００Ｂを構成するフィラメントランプ１０の本数をｎ２、フィラメントランプ１０が有するフィラメント体の個数をｍ２とするとき、各フィラメント全てに独立に電力が供給される構成とされている場合には、ｎ２×ｍ２組の、一対の第２の固定台が必要とされる。
【００８９】
チャンバ３００には、電源部７の給電装置からの給電線が接続される一対の電源供給ポート７１、７２が設けられており、この一対の電源供給ポート７１、７２の組数は、フィラメントランプ１０の個数、各フィラメントランプ１０内のフィラメント体の個数等に応じて設定される。
この実施例においては、電源供給ポート７１は、第１のランプ固定台６５０の導電台６６と電気的に接続されており、この第１のランプ固定台６５０の導電台６６は、例えばフィラメントコイル１４ｂにリード１４ａを介して接続された外部リード１８ａ（図１参照）と電気的に接続されている。
また、電源供給ポート７２は、第１のランプ固定台６５１の導電台６６と電気的に接続されており、この第１のランプ固定台６５１の導電台６６は、例えば、フィラメントコイル１４ｂにリード１４ｃを介して外部リード１８ｄ（図１参照）と電気的に接続されている。
これにより、電源部７における給電装置７ａに対して、第１のランプユニット２００Ａにおける１つのフィラメントランプ１０のフィラメント体１４が電気的に接続される。また、このフィラメントランプ１０の他のフィラメント１５ｂ，１６ｂについても、他の一対の電源供給ポート７１、７２より、各々、給電装置に対して同様の電気的接続がなされる。
そして、第１のランプユニット２００Ａを構成する他のフィラメントランプ１０の各フィラメントおよび第２のランプユニット２００Ｂを構成する各フィラメントランプ１０の各フィラメントについても、各々、給電装置に対して同様の電気的接続がなされる。
このような構成とされていることにより、各フィラメント体におけるフィラメントを選択的に発光させることにより、あるいは各フィラメント体への供給電力の大きさを個別に調整することにより、被処理体Ｗ上の放射照度分布を任意に、かつ、高精度に設定することができる。
【００９０】
この光照射式加熱処理装置１００においては、被処理体Ｗの加熱処理を行うに際して各フィラメントランプ１０を冷却する冷却機構が設けられている。
具体的には、チャンバ３００の外部に設けられた冷却風ユニット８からの冷却風がチャンバ３００に設けられた冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２を介してランプユニット収容空間Ｓ１に導入され、当該冷却風が第１のランプユニット２００Ａおよび第２のランプユニット２００Ｂにおける各フィラメントランプ１０に吹き付けられることにより、各フィラメントランプ１０における発光管１１が冷却され、その後、熱交換により高温になった冷却風がチャンバ３００に形成された冷却風排出口８３から外部に排出される。
【００９１】
このような冷却機構は、各フィラメントランプ１０の封止部１２ａ、１２ｂは他の箇所に比して耐熱性が低いため、冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２が、各フィラメントランプ１０の封止部１２ａ、１２ｂに対向するよう形成され、各フィラメントランプ１０の封止部１２ａ、１２ｂが優先的に冷却されるように構成されていることが望ましい。
なお、ランプユニット収容空間Ｓ１に導入される冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各フィラメントランプ１０を加熱しないよう、また、反射鏡２０１も同時に冷却するよう、設定されている。また、反射鏡２０１が図示を省略した水冷機構により水冷される構成のものである場合には、必ずしも反射鏡２０１も同時に冷却されるように冷却風の流れが設定されていなくともよい。
【００９２】
また、この光照射式加熱装置１００においては、冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２が窓板４の近傍の位置にも形成されており、冷却風ユニット８からの冷却風によって窓板４が冷却される構成とされている。これにより、加熱される被処理体Ｗからの輻射熱によって蓄熱される窓板４から２次的に放射される熱線によって、被処理体Ｗが不所望な加熱作用を受けて被処理体Ｗの温度制御性の冗長化（例えば、設定温度より被処理物の温度が高温になるようなオーバーシュート）や、蓄熱される窓板４自体の温度ばらつきに起因した被処理体Ｗにおける温度均一性の低下、あるいは被処理体Ｗの降温速度の低下、などの不具合が発生することを確実に防止することができる。
【００９３】
チャンバ３００における加熱処理空間Ｓ２には、被処理体Ｗが固定される処理台５が設けられている。
処理台５は、例えば被処理体Ｗが半導体ウエハである場合には、モリブデンやタングステン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などのセラミック材料、または石英、シリコン（Ｓｉ）からなる薄板の環状体であって、その円形開口部の内周部に半導体ウエハを支持する段差部が形成されてなるガードリング構造のものにより構成されていることが好ましい。
処理台５は、処理台５それ自体も光照射によって高温とされるので、対面する半導体ウエハの外周縁が補助的に放射加熱され、これにより、半導体ウエハの外周縁からの熱放射などに起因する半導体ウエハの周縁部の温度低下が補償される。
【００９４】
処理台５に設置される被処理体Ｗの裏面側には、被処理体Ｗの温度分布をモニタするための、例えば熱電対や放射温度計よりなる温度測定部９１の複数が被処理体Ｗに当接或いは近接して設けられており、各温度測定部９１は温度計９に接続されている。ここに、温度測定部９１の個数および配置位置は、特に限定されるものではなく、被処理体Ｗの寸法に応じて設定することができる。
【００９５】
温度計９は、各温度測定部９１によりモニタされた温度情報に基づいて、各温度測定部９１の測定地点における温度を算出するとともに、算出された温度情報を温度制御部９２を介して主制御部３に送出する機能を有する。
主制御部３は、被処理体Ｗ上の各測定地点における温度情報に基づいて、被処理体Ｗ上の温度が所定の温度で均一な分布状態となるように指令を温度制御部９２に送出する機能を有する。
温度制御部９２は、主制御部３からの指令に基づいて、電源部７からの各フィラメントランプのフィラメントコイルに供給される電力の大きさを制御する機能を有する。
【００９６】
主制御部３は、例えばある測定地点の温度が所定の温度に比して低いという温度情報を温度制御部９２から得た場合には、当該測定地点に対して光照射を行うフィラメントコイルから放射される光が増加するように、当該フィラメントコイルに対する給電量を増加させるよう温度制御部９２に対し指令を送出し、温度制御部９２は、主制御部３から送出された指令に基づいて、電源部７から当該フィラメントコイルに接続された電源供給ポート７１、７２に供給される電力を増加させる。
【００９７】
また、主制御部３は、ランプユニット２００Ａ、２００Ｂにおけるフィラメントランプ１の点灯時において、冷却風ユニット８に指令を送出し、冷却風ユニット８は、この指令に基づいて、発光管１１および反射鏡２０１、窓板４が高温状態とならないよう冷却風を供給する。
【００９８】
この光照射式加熱処理装置１００においては、加熱処理の種類に応じたプロセスガスを加熱処理空間Ｓ２内に導入・排気するプロセスガスユニット８００が接続されている。
例えば、熱酸化プロセスを行なう場合は、加熱処理空間Ｓ２に酸素ガス、および、加熱処理空間Ｓ２をパージするためのパージガス（例えば、窒素ガス）を導入・排気するプロセスガスユニット８００が接続される。
プロセスガスユニット８００からのプロセスガス、パージガスはチャンバ３００に設けられたガス供給ノズル８４の吹出し口８５を介して加熱処理空間Ｓ２内に導入されると共に排出口８６を介して外部に排出される。
【００９９】
上記光照射式加熱処理装置１００においては、第１のランプユニット２００Ａおよび第２のランプユニット２００Ｂの各フィラメントランプのフィラメントの各々に対して適正な大きさに制御された電力が電源部７から供給されて点灯状態とされることにより、各フィラメントランプ１０から放射される光が、直接的にあるいは反射鏡２０１によって反射されて窓板４を介して加熱処理空間Ｓ２に設けられた被処理体Ｗに照射されて、被処理体Ｗの加熱処理が行われる。
【０１００】
而して、上記構成の光照射式加熱処理装置１００によれば、光源部を構成する第１のランプユニット２００Ａおよび第２のランプユニット２００Ｂの各々は、発光管内において、複数のフィラメント体が発光管の長手方向に順次に並んで配置され、各フィラメントに対して独立に給電されるフィラメントランプ１０が複数並列に配置されて構成されていることにより、発光管の軸方向およびこれと垂直な方向の両方向について光強度分布の調整をすることができるので、被照射体Ｗの表面における放射照度分布を高精度に設定することができる。
【０１０１】
例えばフィラメントランプの発光長よりも全長が短い狭小な特定領域のみに限定して、この特定領域上の放射照度を設定することができるので、この特定領域とその他の領域において、それぞれの特性に対応した放射照度分布を設定することができる。例えば、図２６に示す被処理体Ｗにおける、フィラメントランプ１０Ａとフィラメントランプ１０Ｂないし１０Ｃとが交差する箇所の直下の領域（領域１ともいう）の温度が、被処理体Ｗにおける他の領域（領域２ともいう）の温度に比して低いような場合、或いは、領域１における温度上昇の度合いが領域２における温度上昇の度合いより小さいことがあらかじめ判明しているような場合には、フィラメントランプ１０Ａが有する各フィラメントコイルのうち、領域１に対応するフィラメントコイルへの給電量を増加させることにより、領域１と領域２との温度が均一となるように温度調整することができる。なお、図２６において、各フィラメントランプの内部に図示されている線分は、各フィラメントコイルの配置位置を示すものである。従って、被処理体Ｗの全体にわたって均一な温度分布で加熱処理を行うことができる。
【０１０２】
また、ランプユニット２００Ａ，２００Ｂから所定の距離だけ離間した被処理体Ｗ上の放射照度分布を精密に、かつ、任意の分布に設定することができる結果、被処理体Ｗ上の放射照度分布を被処理体Ｗの形状に対して非対称に設定することも可能となる。従って、被処理体Ｗにおける場所的な温度変化の度合いの分布が被処理体Ｗの形状に対して非対称である場合においても、それに対応して、被処理体Ｗ上の放射照度分布を設定することができ、被処理体Ｗを均一な温度分布状態で加熱することができる。
【０１０３】
さらに、フィラメントランプ１０が発光管内に配置される各フィラメント同士の離間距離を極めて小さくできる構成のものであることから、発光しない各フィラメント間の離間部の影響を小さくすることができ、被処理体上での照度分布の不所望なバラツキを極めて小さくすることが可能である。
また、光照射式加熱処理装置１００の高さ方向における、ランプユニットの配設スペースも小さくて済むため、光照射式加熱処理装置１００を小型化することができる。
【０１０４】
特に、本発明の光照射式加熱処理装置１００は、光源部であるランプユニット２００Ａ, ２００Ｂに上記本発明のフィラメントランプ１０を採用しているので、以下の効果を奏することができる。
各フィラメントランプは、リードにおけるフィラメント連結部がフィラメントコイルの内部空間内に挿入されて当接状態で配置されると共に鉤状部がコイルピッチ間に挟まれた状態とされてフィラメントコイルとリードとが連結されていることにより、フィラメントコイルの軸方向に対する変位およびフィラメントコイルの径方向に対する変位が規制された状態とされるので、素線径およびコイル巻き径が大きいフィラメントコイルとリードとを連結させる場合であっても、リードの線径をフィラメントコイルの内径に適合するよう大きくすることなしに両者を確実に連結することができる。
従って、大電力をフィラメントコイルに投入することができて各フィラメントコイルを所期の発熱状態となるよう急速に立ち上げることができる構成のものでありながら、ランプ点灯時に高温状態となるフィラメントコイルの熱的影響を受けてリードの外周を被覆している絶縁管が溶融することがないよう十分な大きさの間隔を確保した状態で、各フィラメント体を発光管内に配設することができるので、隣接するフィラメント体間で短絡が生じることを確実に防止することができる。
また、フィラメントコイルからの放射光がリードに遮られる割合が少なくなり、被処理体の表面面上での放射照度分布に対する悪影響の程度を抑制することができ、特に、発光管内に多数のフィラメント体が配設されてなるものである場合に有用である。
【０１０５】
さらに、フィラメントランプの輸送時あるいは使用時において、フィラメントコイルとリードの連結部位に衝撃が加わった場合であっても、フィラメントコイルがリードから脱落するおそれがなく、長期間の間にわたって安定して被処理体の加熱処理を行うことができる。
【０１０６】
さらにまた、鉤状部がフィラメントのコイルピッチ間に挟まれた状態で、フィラメントが鉤状部に連結されていることにより、フィラメントランプの軸方向において、フィラメントコイル間に存在する光が放射されない領域（デッドゾーン）が、各フィラメントコイル間に配置される支持部材の厚み相当分の長さのみであるので、被処理体の表面上における照度分布への悪影響の程度を小さく抑制することができる。
【０１０７】
さらにまた、フィラメント体におけるリードがその鉤状部が係合される切欠き部からなる被係合部による位置決め機構が形成された板状の支持部材によって支持されていると共に、リードについても同様に支持部材によって支持されていることにより、フィラメントコイルの周方向の変位（移動）が規制されるので、フィラメント体の位置決めを一層確実に行うことができる。
従って、各フィラメントを発光管内の所望の位置に高精度にかつ容易に配置することができると共に、各フィラメントの位置が経時的に変位することを防止することができて長期間の間にわたって所期の性能を確実に維持することができる。
また、フィラメントが断線するなどの不測の事態によってフィランメントランプの構成部材の一部を交換する必要が生じた場合においても、発光管内に各フィラメント体を高い再現性で高精度に配置することができるため、例えばフィラメント体の交換前後における被処理体の表面上での放射照度分布の再現性を確保することができ、被処理体に対する適正な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るフィラメントランプの一例における構成の概略を示す説明用斜視図である。
【図２】複数のフィラメント体の配置パターンおよび構成を簡略化して示す説明図である。
【図３】フィラメント体の一構成例を示す正面図である。
【図４】リードの一構成例を示す正面図である。
【図５】フィラメント体のリードとフィラメントとの連結部を示す拡大断面図である。
【図６】フィラメント体と支持部材との連結部を拡大して示す斜視図である。
【図７】リードの他の構成例を示す正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るフィラメントランプの一構成例におけるフィラメント体の構成を示す正面図である。
【図９】図８に示すフィラメント体におけるリードの構成を示す説明図であって、（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図である。
【図１０】フィラメント体のリードとフィラメントとの連結部を示す拡大断面図である。
【図１１】フィラメント体と支持部材との連結部を拡大して示す斜視図である。
【図１２】フィラメント体におけるリードの他の構成例を示す正面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るフィラメントランプの一構成例におけるフィラメント体の構成を示す正面図である。
【図１４】図１３に示すフィラメント体におけるリードとフィラメントとの連結部を示す拡大断面図である。
【図１５】図１３に示すフィラメント体におけるリードの作製方法を示す説明図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係るフィラメントランプの他の構成例におけるリードの構成を説明するための図であって、（Ａ）作製方法の説明図、（Ｂ）鉤状部とフィラメント連結部構成材との接合状態を示す拡大断面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係るフィラメントランプの一例におけるフィラメント体を構成するリードの構成を示す（Ａ）正面図、（Ｂ）リードの作製方法を示す説明図である。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るフィラメントランプの一例におけるフィラメント体の構成を示す正面図である。
【図１９】図１８に示すフィラメント体の側面図である。
【図２０】図１８に示すフィラメント体におけるフィラメントコイルとリードとの連結部を示す拡大断面図である。
【図２１】本発明のフィラメントランプの更に他の例における構成の概略を示す説明用斜視図である。
【図２２】図２１に示すフィラメントランプにおけるフィラメント体の一構成例を示す正面図である。
【図２３】図２２に示すフィラメント体を構成するリードの構成例を示す正面図である。
【図２４】図２２に示すフィラメント体における、リードとフィラメントとの連結部を示す拡大断面図である。
【図２５】本発明の光照射式加熱処理装置の一例における構成の概略を示す正面断面図である。
【図２６】図２５に示す光照射式加熱処理装置の光源部を構成する第１のランプユニットおよび第２のランプユニットにおける、各フィラメントランプの配列例を示す平面図である。
【図２７】従来の加熱処理装置の一例における構成の概略を示す正面断面図である。
【図２８】図２７に示す加熱処理装置の光源部を構成するランプの配列例を示す斜視図である。
【図２９】従来の加熱処理装置の他の例における構成の概略を示す正面断面図である。
【図３０】従来のフィラメントランプの一例における構成の概略を示す説明用斜視図である。
【符号の説明】
【０１０９】
３  主制御部
４  窓板
５  処理台
７  電源部
７ａ  第１の給電装置
７ｂ  第２の給電装置
７ｃ  第３の給電装置
７１，７２  一対の電源供給ポート
６５０、６５１  一対の第１の固定台
６６  導電台
６７  保持台
８  冷却風ユニット
８００  プロセスガスユニット
８１  冷却風供給ノズル
８２  吹出し口
８３  冷却風排出口
８４  ガス供給ノズル
８５  吹出し口
８６  排出口
９  温度計
９１  温度測定部
９２  温度制御部
１０  フィラメントランプ
１１  発光管
１２ａ，１２ｂ  封止部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ  金属箔
１４，１５，１６  フィラメント体
１４ａ，１５ａ，１６a   リード
１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ  フィラメントコイル
１４ｃ，１５ｃ，１６ｃ  リード
１４０ａ，１４０ｃ  鉤状部
１４１ａ，１４１ｃ  フィラメント連結部
１４２ａ，１４２ｃ  リード本体部
１４３ａ，１４３ｃ  径方向部
１４４ａ，１４４ｃ  Ｌ字状部
１４５ｃ  傾斜部
１４６ｃ  コ字状部
１４７ａ  平面部
１４８ａ  溝部
１４９ａ，１４９ｃ  弧状湾曲部
１７  アンカー
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ  外部リード
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ  支持部材
１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６  切欠き部
１９７  開口
２０  リード構成材
２１  フィラメント連結部構成材
２２  リード本体部構成材
２３  鉤状部構成材
Ｗｐ  溶接部
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ  絶縁管
１００  光照射式加熱処理装置
２００Ａ  第１のランプユニット
２００Ｂ  第２のランプユニット
２０１  反射鏡
３００  チャンバ
Ｓ１  ランプユニット収容空間
Ｓ２  加熱処理空間
３０  加熱処理装置
３１  チャンバ
３２，３３  白熱ランプ
Ｗ  被処理物
ＷＡ  特定領域
ＷＢ  周辺部
４０  加熱処理装置
４１  ランプハウス
４２  第１のランプユニット
４３  ダブルエンドランプ
４４Ａ  一対の垂直部
４４Ｂ  水平部
４５  フィラメント
４７  ダブルエンドランプ
４６  第２のランプユニット
４８  サポートリング
５０  フィラメントランプ
５１  発光管
５２Ａ，５２Ｂ  封止部
５３Ａ，５３Ｂ  フィラメント体
５４Ａ，５４Ｂ  フィラメント
５５Ａ，５５Ｂ  他端側リード
５６Ａ，５６Ｂ  一端側リード
５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ，５７Ｄ  金属箔
５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５８Ｄ  外部リード
５９  アンカー
６０Ａ，６０Ｂ  絶縁管
６１  絶縁体
６２Ａ，６２Ｂ  貫通穴
６３Ａ，６３Ｂ  給電装置
【図１】
2008041267.tif 000003
【図２】
2008041267.tif 000004
【図３】
2008041267.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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