(57)【要約】【課題】  フィラメントに大電力が投入可能であって、所望の光放射照度分布が確実に得られるフィラメントランプ、および、被処理体上の光放射照度分布および被処理体の加熱処理にバラツキが生ずることのない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、少なくとも一端に封止部が形成された長管状の発光管の内部に、各々コイル状のフィラメントとリードとより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に沿って伸びるよう順次に配設され、各フィラメントに対して独立に給電可能に構成されており、発光管の管軸に直交する断面において、フィラメントに対して直交する２本の外接線と発光管の管壁とにより囲まれる、少なくともフィラメントを含む領域以外の領域に、他のフィラメントに係るリードのすべてが位置されている。光照射式加熱処理装置は、上記フィラメントランプを具えてなる。【選択図】  図２
2008210623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端に封止部が形成された長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に沿って伸びるよう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、
発光管の管軸に直交する断面において、フィラメントに対して直交する２本の外接線と発光管の管壁とにより囲まれる、少なくともフィラメントを含む領域以外の領域に、当該フィラメント以外の他のフィラメントに係るリードのすべてが位置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】
フィラメント体が４つ以上であ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】
発光管の管軸に直交する断面において、フィラメントと当該フィラメント以外の他のフィラメントに係るリードとの共通外接線がなす角度が１０〜６０°の範囲内となるよう、フィラメントのコイル径およびリードの外径が設定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】
リードの外径が０．１５〜１ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載のフィラメントランプ。
【請求項５】
発光管は、その管軸と直交する平面で切断した断面形状が方形状であるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフィラメントランプ。
【請求項６】
前記封止部は、棒状のシール用絶縁体を配設するとともに、複数の前記導電性部材を当該シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、前記発光管と前記シール用絶縁体とが導電性金属箔を介して気密にシールされて、形成されていることを特徴とする請求項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。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のフィラメントランプを具えた光源部を有してなり、当該フィラメントランプがリードが配設されていない領域が被処理体側に位置される状態で配置されていることを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【請求項８】
光源部が複数のフィラメントランプが並列に配置されてなるランプユニットにより構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光照射式加熱処理装置。
【請求項９】
ランプユニットを構成する互いに隣接するフィラメントランプの中心間距離Ｌｐと、フィラメントランプのランプ中心軸から被処理体までの距離Ｌとの比Ｌｐ／Ｌの値が１．５以下とされていることを特徴とする請求項８に記載の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】
現在、半導体製造工程における、例えば、成膜、酸化、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、注入イオン活性化などの様々なプロセスを行うに際しては、光源からの光照射による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】
このような光照射式加熱処理装置（以下、単に「加熱処理装置」という。）においては、光源として例えば白熱ランプが用いられている。
白熱ランプは、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り、投入電力の９０％以上が全放射され、被処理体に接触することなく加熱することが可能であることから、ガラス基板や半導体ウエハの加熱用熱源として使用した場合には、抵抗加熱法に比して被処理体の温度を急速に昇降温させること、具体的には、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停止後、被処理体を急速に冷却することができる。
【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、被処理体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】
従来における加熱処理装置としては、例えば図９に示すように、光透過性材料からなるチャンバ６１外の上下両段に、複数本の白熱ランプ６２，６３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６１内に収納される被処理体Ｗをその両面から白熱ランプ６２，６３によって光照射してこれを加熱する構成のものが知られている（特許文献１参照）。
この加熱処理装置６０においては、図１０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における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６０においては、例えば図１０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６０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、従来における加熱処理装置として、例えば図１１に示すように、ランプハウス７１内に、Ｕ字形状を有しフィラメント７５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７３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７２と、この第１のランプユニット７２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７７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７６とが配設されてなり、第２のランプユニット７６の下方位置においてサポートリング７８上に載置される半導体ウエハなどの被処理体Ｗを加熱する構成のものが知られている（特許文献２参照）。
この加熱処理装置７０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７８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７２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７０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７２および第２のランプユニット７６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７０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。
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。
【００１１】
また、この加熱処理装置７０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７４Ｂと一対の垂直部７４Ａ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７５が配設されている水平部７４Ｂ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７２および第２のランプユニット７６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７０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。
【００１２】
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（特許文献３参照）。  図１２は、従来におけ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。
このフィラメントランプ８０は、両端が気密に封止された直管状の発光管８１を備えてなり、この発光管８１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８３Ａ，８３Ｂの複数（図１２においては２個）が、フィラメントが発光管８１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。
【００１３】
一方のフィラメント体８３Ａにおけるフィラメント８４Ａの一端に連結される一端側のリード８６Ａは、フィラメント８４Ａ，８４Ｂの間に配設された例えば石英ガラスからなる絶縁体９１に形成された貫通穴９２Ａ内を挿通されて発光管８１の一端側の封止部８２Ａに気密に埋設された金属箔８７Ａを介して封止部８２Ａから外部に突出する外部リード８８Ａに電気的に接続されており、また、一方のフィラメント体８３Ａにおけるフィラメント８４Ａの他端に連結される他端側のリード８５Ａは、発光管８１の他端側の封止部８２Ｂに埋設された金属箔８７Ｄを介して外部リード８８Ｄに電気的に接続されている。
一端側のリード８６Ａにおける他方のフィラメント体８３Ｂのフィラメント８４Ｂと対向する部分には、絶縁管９０Ａが設けられている。
また、他方のフィラメント体８３Ｂにおけるフィラメント８４Ｂの一端に連結される一端側のリード８６Ｂは、発光管８１の一端側の封止部８２Ａに埋設された金属箔８７Ｂを介して外部リード８８Ｂに電気的に接続されており、また、他方のフィラメント体８３Ｂにおけるフィラメント８４Ｂの他端に連結される他端側のリード８５Ｂは、絶縁体９１に形成された貫通穴９２Ｂ内を挿通されて発光管８１の他端側の封止部８２Ｂに埋設された金属箔８７Ｃを介して外部リード８８Ｃに電気的に接続されている。他端側リード８５Ｂにおける一方のフィラメント体８３Ａのフィラメント８４Ａと対向する部分には、絶縁管９０Ｂが設けられている。
９３Ａおよび９３Ｂは給電装置であって、一方の給電装置９３Ａは外部リード８８Ａ，８８Ｄを介して一方のフィラメント体８３Ａに接続されていると共に、他方の給電装置９３Ｂは外部リード８８Ｂ，８８Ｃを介して他方のフィラメント体８３Ｂに接続されており、これにより、各フィラメント体８３Ａ，８３Ｂにおけるフィラメント８４Ａ，８４Ｂに個別に給電可能とされている。
また、８９は、発光管８１の内壁と絶縁管９０Ａ，９０Ｂとの間の位置において、発光管８１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８４Ａ，８４Ｂは、それぞれ、例えば３個のアンカー８９によって発光管８１と接触しないよう支持されている。
【００１４】
このフィラメントランプ８０は、発光管８１内に複数のフィラメント８４Ａ，８４Ｂを有し、各フィラメント８４Ａ，８４Ｂ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８０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８４Ａ，８４Ｂに対して個別に給電できて各フィラメント８４Ａ，８４Ｂ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加熱処理装置７０と比較したとき、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。
【００１５】
【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
【特許文献３】特開２００６−２７９００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図１２に示す構成（特許文献３の図１に示される構成）に従ってフィラメントランプを複数本作製すると共に、各々、当該フィラメントランプを搭載する加熱処理装置を同一仕様にて複数個作製し、これらの加熱処理装置の各々を同一の稼動条件で稼動することにより被処理体の加熱処理を行ったところ、各加熱処理装置によって加熱処理された被処理体の各々においては、所望とする物理特性や温度上昇速度に対してバラツキを有するものであり、加熱処理装置を所期の性能を有するものとして安定的に構成することができない、という問題が生ずることが判明した。
ここに、「同一仕様」とは、光照射式加熱処理装置の各々において、フィラメントランプに配置されるフィラメント体の個数およびランプユニットに配置されるフィラメントランプの本数が同一であることを意味し、同一仕様を有する各々の光照射式加熱処理装置においては、ランプユニットにおけるフィラメントランプの配置方法が同一である。
また、「同一稼動条件」とは、ランプユニットに配置されたフィラメントランプの各々において投入される電力が同一であり、光照射式加熱処理装置の各々において被処理体が配置される雰囲気（例えばガスの種類、ガスの圧力等）が同一であることを意味する。
【００１７】
すなわち、図１２に示すフィラメントランプを搭載した光照射式加熱処理装置においては、上述したように、各々のフィラメントに供給する電力を個別に制御することにより被処理体上の放射照度分布を所望の分布にすることが可能である。従って、同一仕様を有する光照射式加熱処理装置の各々を同一稼動条件で稼動させたとすると、理論上、被処理体の各々は、互いに放射照度分布が一致すると共に温度上昇速度（温度変化の程度）が一致した状態で、加熱処理が行われるものと考えられる。
然るに、実際には、各光照射式加熱処理装置においては、被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じており、昇温特性に差異が生じること、具体的には、他のものに比して約３０％程度も温度上昇速度が低いものが存在することが明らかになった。
このような問題は、特に、発光管内に多数のフィラメント体が配設されたフィラメントランプが搭載されることにより被処理体上にて高精度な温度制御を実現せんとする光照射式加熱処理装置において顕著に発生することがわかり、その原因が製造上の加工、組立て誤差に起因してリードの位置にバラツキが生ずることにあることが確認された。
【００１８】
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り、基本的には、フィラメントに大電力を投入可能なものであって、所期の光放射特性を確実に得ることができ、しかも一定の性能を有するものを安定的に得ることのできるフィラメントランプを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、被処理体上の放射照度分布および被処理体の加熱処理にバラツキを生じることなく、一定の性能を有するものを安定的に得ることのできる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】
【００１９】
本発明のフィラメントランプは、少なくとも一端に封止部が形成された長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に沿って伸びるよう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、
発光管の管軸に直交する断面において、フィラメントに対して直交する２本の外接線と発光管の管壁とにより囲まれる、少なくともフィラメントを含む領域以外の領域に、当該フィラメント以外の他のフィラメントに係るリードのすべてが位置されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明のフィラメントランプにおいては、（１）フィラメント体が４つ以上である構成のもの、（２）発光管の管軸に直交する断面において、フィラメントとリードとの共通外接線がなす角度が１０〜６０°の範囲内となるよう、フィラメントのコイル径およびリードの外径が設定された構成、具体的には、リードの外径が０．１５〜１ｍｍである構成のものとすることができる。
【００２１】
また、本発明のフィラメントランプにおいては、発光管を、その管軸と直交する平面で切断した断面形状が方形状である構成のものとすることができる。
さらに、本発明のフィラメントランプにおいては、前記封止部は、棒状のシール用絶縁体を配設するとともに、複数の前記導電性部材を当該シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、前記発光管と前記シール用絶縁体とが導電性金属箔を介して気密にシールされて、形成された構成とされていることが好ましい。
【００２２】
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を具えた光源部を有してなり、当該フィラメントランプがリードが配設されていない領域が被処理体側に位置される状態で配置されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の光照射式加熱処理装置においては、光源部が複数のフィラメントランプが並列に配置されてなるランプユニットにより構成されたものとすることができる。
このような構成の光照射式加熱処理装置においては、ランプユニットを構成する互いに隣接するフィラメントランプの中心間距離Ｌｐと、フィラメントランプのランプ中心軸から被処理体までの距離Ｌとの比Ｌｐ／Ｌの値が１．５以下とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のフィラメントランプによれば、製造上の加工、組立て誤差に起因してリードの位置にバラツキが生じたものであっても、一のフィラメントに対して当該フィラメント以外の他のフィラメントに係るリードのすべてが特定の領域内に配置されていることにより、フィラメントから直接的に放射される光を他のフィラメントに係るリードによって遮られることがなく有効的に取り出すことのできる領域が形成されるので、所期の光放射特性を有するものとして確実に構成することができる。
【００２５】
また、本発明のフィラメントランプによれば、少なくとも４つ以上のフィラメント体を具備した構成のもの、および、フィラメントのコイル径の大きさに対して所定の関係を満足する外径を有するリードが用いられた構成のものであっても、上記効果を確実に得ることができるので、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ると共に、フィラメントに大電力を投入可能な構成のものを確実に得ることができる。
【００２６】
さらに、フィラメントランプの発光管が、その管軸と直交方向における断面形状が方形状であるものであることにより、発光管の内部に多数のリードを配設することが可能となり、これにより、多数のフィラメント体を設けることが容易になると共に、光照射式加熱処理装置の光源として用いる場合において、フィラメントランプを所定の姿勢で固定、配置することを確実にかつ容易に行うことができる。
【００２７】
さらにまた、シール用絶縁体を利用して封止部が形成されていることにより、多数の導電性部材をシール用絶縁体の外周面を利用して互いに接触することなく配設することができるので、複雑な物理特性を有する被処理体に対して高精度な温度制御を行うためのものとして、多数のフィラメント体を具備するフィラメントランプであっても、封止部を大きくすることなしに、各フィラメント体に対する独立した給電構造を形成することができる。
【００２８】
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を具えた光源部を有し、当該フィラメントランプがリードが配設されていない領域が被処理体に対向する姿勢で配置されていることにより、当該フィラメントランプからの光を効率よく照射することができるので、被処理体上の放射照度分布および被処理体の加熱処理にバラツキを生じることなく、一定の性能を有するものを安定的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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斜視図である。  このフィラメントランプ１０は、両端部に封止部１２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、長管状例えば直管状の発光管１１を備えてなり、この発光管１１の内部には、各々、コイル状のフィラメント２１Ａ〜２１Ｅとこのフィラメント２１Ａ〜２１Ｅの両端部に連結された給電用のリード２２Ａ〜２２Ｅとにより構成された、複数例えば５つのフィラメント体２０Ａ〜２０Ｅが発光管１１の管軸に沿って伸びるよう順次に並ん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。ここに、フィラメント体の個数は、特に限定されるものではなく、被処理体の寸法、物理特性などに応じて適宜に変更することができる。
【００３０】
このフィラメントランプ１０における封止部１２は、例えば石英ガラスからなる円柱状のシール用絶縁体１３を発光管構成材料の内部に挿入、配置した状態において、発光管構成材料の外周面をバーナー等で加熱することにより形成されている（シュリンクシール構造）。
シール用絶縁体１３の外周面上には、フィラメント体の個数に応じた数例えば５枚の金属箔１４が周方向に概ね等間隔毎に離間して並んだ位置において、管軸方向に伸びるよう配設されており、発光管１１の内周面とシール用絶縁体１３の外周面とが金属箔１４を介して気密にシールされている。各々の金属箔１４は、折れ曲がりを回避するために、全長がシール用絶縁体１３の全長より短いものが用いられている。
【００３１】
各フィラメント体２０Ａ〜２０Ｅにおけるリード２２Ａ〜２２Ｅは、それぞれ、封止部１２における対応する金属箔１４を介して、発光管１１の外端より管軸方向外方に突出して伸びる外部リード１５に電気的に接続されている。
そして、各フィラメント体２０Ａ〜２０Ｅに係る外部リード１５は、それぞれ、不図示の給電装置に接続されており、各フィラメント体２０Ａ〜２０Ｅのフィラメント２１Ａ〜２１Ｅに独立に電力を給電することにより、各フィラメント２１Ａ〜２１Ｅの点灯制御を個別に行うことができる。
【００３２】
以上のように、シール用絶縁体１３を発光管１１の内部に配設して封止部１２を形成することにより、円柱状のシール用絶縁体１３の外周面を利用して多数枚の金属箔１４を互いに接触することなく配設することができるので、多数のフィラメント体を具備するフィラメントランプ１０であっても、封止部１２を大きくすることなしに、各フィラメント体２０Ａ〜２０Ｅに対する独立した給電構造を確実に形成することができる。特に、ピンチシール法によって扁平な形状の封止部を形成することに比べれば、多数枚の金属箔１４を配設した場合であっても、封止部１２の大きさを小さくすることができるので、省スペース化の観点で好ましい。なお、各々の金属箔は、寸法上可能であれば、等間隔ではなく、フィラメントランプからの光を効率よく照射できるよう配置したリード位置に対応するよう間隔を調整して配設することができる。
【００３３】
このフィラメントランプ１０においては、例えばフィラメント体２０Ａのリード２２Ａの、他のフィラメント体２０Ｂ〜２０Ｅのフィラメント２１Ｂ〜２１Ｅおよびリード２２Ｂ〜２２Ｅ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１７が設けられている。他のフィラメント体２０Ｂ〜２０Ｅについても同様の構成とされている。
絶縁管１７が設けられていることにより、発光管１１の径方向において隣接する各々のリードが互いに接触して短絡することがなく、各々のリードと当該リードと発光管１１の径方向において対向するフィラメントとが接触して短絡することを確実に防止することができる。
【００３４】
また、フィラメント体２０Ａ〜２０Ｅの各々は、発光管１１の内部において、発光管１１の内壁と絶縁管１７との間の位置に挟まれるように設けられた環状のアンカー１８によって、発光管１１の内壁と接触することのないよう支持されている。この実施例においては、アンカー１８はフィラメントに対して一体的に固定され、フィラメント体２０Ａ〜２０Ｅの各々に対して１つずつ設けられている。
このような構成とされていることにより、発光時において高温となるフィラメント２１Ａ〜２１Ｅが発光管１１の内壁に接触することに起因して発光管１１が失透するという不具合が発生することを防止することができると共に、リード２２Ａ〜２２Ｅを発光管１１の内部空間における所望の位置に確実に配設することができる。
【００３５】
このフィラメントランプ１０においては、フィラメントに対して、当該フィラメント以外の他のフィラメントに係るリードのすべてが、発光管の内部における特定の領域内に位置されている。
具体的に説明すると、図２に示すように、例えばフィラメント２１Ｅの中心軸に直交する平面による切断面において、フィラメント２１Ｅに対して直交する２本の外接線ＴＡ，ＴＢと発光管１１の管壁とにより囲まれる、少なくともフィラメント２１Ｅを含む領域（以下、「有効光取り出し領域ＥＡ１」という。）以外の領域に、当該フィラメント２１Ｅ以外の他のフィラメント２１Ａ〜２１Ｄに係るリード２２Ａ〜２２Ｄのすべてが位置された状態とされている。
この実施例においては、他のフィラメント２１Ａ〜２１Ｄに係るリード２２Ａ〜２２Ｄは、フィラメント２１Ｅに対して対称に配置されていると共に、有効光取り出し領域ＥＡ１と対向する領域（図２においてフィラメント２１Ｅの上方側に位置される領域）ＥＡ２内にもリードが存在しない状態とされている。
また、他のフィラメント２１Ａ〜２１Ｄについても、同様の構成とされている。
【００３６】
有効光取り出し領域ＥＡ１を上記のように定義するのは以下の理由による。
光が被処理体Ｗに対して斜めに入射する場合における被処理体Ｗ上での放射照度Ｉは、光が垂直（入射角０度）に入射した場合の放射照度をＩ0 、光の入射角をθとすると、
（式）Ｉ＝Ｉ0 ｃｏｓθにより示され、入射角θが大きくなるほど放射照度Ｉは小さくなる傾向にある。
被処理体Ｗの加熱処理においては、温度不均一が生ずることを防止するために、ピーク値に対する放射照度の低下の程度が一定の割合以下であることが必要とされ、これに基づいて、使用される光の入射角θの範囲が設定される。
例えば半導体ウエハの加熱処理を行う場合においては、要求温度精度が一番緩いプロセス、例えばドナーキラー処理などであっても、ピーク値に対する放射照度の低下の程度は最大で３０％程度（ピーク温度に対する温度の低下の程度に換算すると２０％程度）であり、この値に応じた光の入射角θの臨界値は例えば４５度程度となる。なお、温度低下の程度が放射照度の低下の程度より緩和されるのは、半導体ウエハは熱伝導率が高いために半導体ウエハ内部で熱が拡散されて低下の程度が緩和されるためである。
従って、実際上は、図２における入射角θの臨界値は例えば４５度に設定され、この角度範囲の領域、すなわち互いに直交する２本の外接線ＴＡ，ＴＢと発光管１１の管壁とにより囲まれる領域以外の領域にリードが位置された状態とされることが有利であり、この角度範囲の領域以外の領域にリードが位置された状態であることにより、フィラメントから放射される光を有効にかつ局所的な落ち込みが生ずることなく極力均一に利用することができるためである。
【００３７】
上記フィラメントランプ１０の構成例を示すと、発光管１１の外径が例えば１２〜１６ｍｍ、発光管１１の内径が例えば１０〜１４ｍｍ、フィラメント２１Ａ〜２１Ｅの外径（コイル径）が２〜５ｍｍ（フィラメント２１Ａ〜２１Ｅを構成する素線の直径がφ０．１〜０．５ｍｍ）、例えば２．９ｍｍであり、フィラメント２１Ａ〜２１Ｅの長さが例えば３０〜３００ｍｍであり、リード２２Ａ〜２２Ｅの外径がφ０．１５〜１ｍｍ、例えばφ０．８ｍｍであり、フィラメント１本当たりの最大定格電流値が２．５〜２０Ａである。
【００３８】
而して、上記構成のフィラメントランプ１０によれば、一のフィラメントに対して当該フィラメント以外の他のフィラメントに係るリードのすべてが特定の領域内に配置されていることにより、フィラメントから直接的に放射される光を、他のフィラメントに係るリードおよび絶縁管１７によって遮られることがなく有効的に取り出すことのできる有効光取り出し領域ＥＡ１が確実に形成されるので、所期の光放射特性を有するものとして確実に構成することができる。
【００３９】
上記フィラメントランプ１０においては、多数の給電用のリード２２Ａ〜２２Ｅが、発光管１１の管軸に沿って伸びる各フィラメント２１Ａ〜２１Ｅと概ね平行に発光管１１内を伸びるよう配設された構成とされていることから、（１）フィラメント体の数が４つ以上であるもの、（２）フィラメントとリードとの共通外接線のなす角度αが１０°＜α＜６０°の範囲で構成される、リードの外径がフィラメントの外径に比して比較的大きな割合を占めるものに極めて有用である。
【００４０】
上記（２）について図３を参照して具体的に説明すると、近年においては、半導体ウエハなどの被処理体を急速加熱するために、フィラメントランプの大電力化、すなわちフィラメントへの単位長さあたりの投入電力を従来以上に増加させることが求められている。このような要請に伴って、例えば２．５〜２０Ａ程度の大きな電流をフィラメントに流すことが必要となるため、リード２２の線径ＤL は、点灯中に高温となって発熱したり途中で溶断することのないように決められる。例えば定格電流値が２．５Ａである場合には、例えばφ０．１５ｍｍ程度の線径ＤL のリード２２、定格電流値が２０Ａである場合には、例えばφ１ｍｍ程度の線径ＤL のリード２２が用いられる。なお、フィラメントランプにおいては、互いに電流値の異なる複数のフィラメントが配設される場合があるが、製造工程上の管理の煩雑さを避けるため、一番許容電流値の大きいリード径に統一して製作される場合も多い。
一方、フィラメント２１のコイル外径ＤF は、大電力を投入できるようフィラメント２１を構成する素線の全長を十分に確保しながら、フィラメント２１の軸方向の長さが被照射領域の寸法に対して所定の長さに収まるように決められる。例えばフィラメント２１のコイル外径ＤF は２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
更に、被処理体の被光照射面での放射照度を大きくするためには、１フィラメント当たりに投入する電力を大きくするのと同時にフィラメントランプを密に並べることが必要となり、発光管１１の外径を可及的に小さくすることが要求される結果、発光管１１内に配設されるフィラメント２１とリード２２との離間距離も寸法的な制約を受けることとなる。例えばフィラメント２１とリード２２との中心間距離ＬC は、おおよそ６ｍｍ程度の範囲内とすることが必要である。
以上のように、上記構成のフィラメントランプ１０においては、フィラメント２１とリード２２との共通外接線ＣＴ１，ＣＴ２のなす角度αが１０°＜α＜６０°の範囲内で構成されるものとなり、リード２２が発光管１１内に単に配置された構成のものであれば、リード２２の影によって放射照度が低下する、という問題が生ずるおそれがあるが、本発明に係るリード配置構造によれば、このような問題が生ずることを確実に防止することができる。
なお、フィラメント体の数については、フィラメント体の数が多くなるに従って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るようになることから、高精度の温度制御を要求される工程、例えば酸化工程や注入イオン活性化工程を行う場合には、フィラメント体の数は５つ以上であることが好ましく、更にφ３００ｍｍ以上の大口径の半導体ウエハについて処理を行う場合には、７ないし９つであることが好ましい。フィラメント体の数が多くなることに伴ってリードの数も多くなることから、適切な位置にリードを配置することが益々重要になる。
【００４１】
以上、本発明のフィラメントランプに係る一実施形態について説明したが、本発明は上記の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。
図４は、本発明のフィラメントランプの他の構成例における概略を示す、発光管の管軸に直交する平面による切断面を示す断面図である。
このフィラメントランプ１０は、その管軸に対して直交する平面によって切断した断面形状が方形状である角筒状の発光管１１Ａを備えていることの他は、上記実施例に係るものと同様の構成を有しており、一のフィラメント２１についての有効光取り出し領域ＥＡ１およびこれに対向する領域ＥＡ２内に他のフィラメントに係るリード２２が存在しない状態において、発光管１１Ａの両側の内壁に沿ってリード２２が配設されている。ここに、互いに隣接する絶縁管１７同士は、例えば密接状態とされている。発光管１１Ａがその断面形状が例えば正方形や長方形である角筒状のものであることにより、当該他のフィラメントに係るリード２２を発光管１１Ａの両側の内壁を利用して適正な位置に配設することができるため、当該角筒と等しい外径を有する円筒状の発光管を具えたものに比べて、多数のリード２２を一層容易にかつ一層確実に配設することができ、従って、被処理体において高精度な温度制御を実現可能なフィラメントランプ１０を有利に作製することができる。
また、上記構成のフィラメントランプ１０によれば、発光管１１Ａの断面形状が方形状であることにより、後述する光照射式加熱処理装置のランプユニット収容空間にフィラメントランプを配置する際に、リードが配設されていない領域が被処理体に対向するようフィラメントランプ１０を固定する作業を確実かつ容易に行うことができる。
【００４２】
また、本発明は、発光管の形状が直管状であるフィラメントランプに限定されず、発光管が例えば渦巻き状、サークル状（円環状）などの形状とされたフィラメントランプにも適用することができる。
【００４３】
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と共に、特定のリード配置構造が採用されていることにより、各フィラメントから所定の方向に向かって放射される光を一定以上の放射照度で取り出すことのできる構成とされているので、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。
【００４４】
＜光照射式加熱処理装置＞
図５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６は、図５に示す光照射式加熱処理装置におけるランプユニットを構成するフィラメントランプの配列例を被処理体と共に示す平面図である。
この光照射式加熱処理装置３０は、内部空間が例えば石英からなる窓板３２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３１を備えており、ランプユニット収容空間Ｓ１には、複数本の上記フィラメントランプ１０により構成されたランプユニット４０が配置されていると共に、このランプユニット４０の上方に、当該ランプユニット４０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４１が配置されており、これにより、光源部が形成されている。
【００４５】
ランプユニット４０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ると共に有効光取り出し領域ＥＡ１が被処理体Ｗ側に向く姿勢で、すなわち、図２を参照すると、２本の外接線ＴＡ，ＴＢの交点とフィラメントの中心点を結ぶ直線Ｃが被処理体Ｗに対して直交する姿勢で、例えば所定の間隔で離間して並設されて構成されている。
【００４６】
ランプユニット４０全体における発光領域は、被処理体Ｗにおいて各フィラメント（図６においてフィラメントランプ１０の内部に実線で示す）２１が横切る領域の長さに少なくとも対応するよう、発光管１１内に配設されるフィラメント２１の数が調整されて、またはフィラメント２１の数を互いに同一にして１個あたりのフィラメント２１の長さが調整されて、あるいはフィラメント２１の数および長さの双方が調整されて、設定されている。
例えば被処理体Ｗが円形状の半導体ウエハであるとすると、半導体ウエハの表面をその形状中心を中心とする同心状の複数の円環状の領域Ｚ１〜Ｚ３（一番内側の領域Ｚ１は円形）に分割し、各領域Ｚ１〜Ｚ３毎に、半導体ウエハの物理特性等に応じた条件で各フィラメントランプ１０に係るフィラメント２１の点灯制御を行うことによって、所望の光放射照度分布が得られる。
【００４７】
ランプユニット４０を構成する互いに隣接するフィラメントランプ１０の中心間距離（ランプ配置ピッチ）Ｌｐは、図７に示すように、被処理体Ｗ上の光放射照度分布において、いわゆる「リップル」と呼ばれる放射照度の落ち込みが生じない、あるいは可及的に少なくなるよう、フィラメントランプ１０のランプ中心軸から被処理体Ｗまでの距離Ｌとの関係において設定することができる。
具体的には、比較的要求精度が緩やかなドナーキラープロセス等の場合においては、Ｌｐ／Ｌの値が１．５以下となるよう構成されていることが好ましく、特に、高い温度精度が要求される半導体アニールプロセスや酸化膜成膜プロセスの場合には、Ｌｐ／Ｌの値が１以下となるよう構成されていることが好ましい。
このような構成とされていることにより、リップルの発生による温度不均一が生ずることを防止することができる。
【００４８】
反射鏡４１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。
【００４９】
ランプユニット４０の各フィラメントランプ１０は、一対の固定台４２Ａ，４２Ｂにより支持されている。
固定台４２Ａ，４２Ｂは導電性部材からなる導電台４３と、セラミックス等の絶縁部材からなる保持台４４とにより構成されており、保持台４４は、チャンバ３１の内壁に設けられており、導電台４３を保持している。
ランプユニット４０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、一対の固定台４２Ａ，４２Ｂが必要とされる。
【００５０】
チャンバ３１には、電源部３５の給電装置３７からの給電線が接続される一対の電源供給ポート３６Ａ，３６Ｂが設けられており、この一対の電源供給ポート３６Ａ，３６Ｂ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３６Ａは、一方の固定台４２Ａの導電台４３と電気的に接続されており、この固定台４２Ａの導電台４３は、一のフィラメントランプにおける一のフィラメントに係る一端側の外部リードと電気的に接続されている。また、電源供給ポート３６Ｂは、他方の固定台４２Ｂの導電台４３と電気的に接続されており、この固定台４２Ｂの導電台４３は、フィラメントに係る他端側の外部リードと電気的に接続されている。
これにより、電源部３５における給電装置３７に対して、ランプユニット４０を構成する１つのフィラメントランプ１０におけるフィラメント体２０Ａ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体２０Ｂ〜２０Ｅについても、他の一対の電源供給ポートによって、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、ランプユニット４０を構成する他のフィラメントランプ１０の各フィラメントについても、各々、対応する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、各フィラメントランプ１０に係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。なお、ランプユニットにおける一のフィラメントランプのみを選択的に点灯制御することもできる。
【００５１】
上記光照射式加熱処理装置３０においては、ランプユニット４０の各フィラメントランプ１０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３５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、有効光取り出し領域ＥＡ１を介して直接的に、あるいは有効光取り出し領域ＥＡ１に対向する領域ＥＡ２を介して反射鏡４１に向かって放射される光が反射鏡４１によって反射されて、窓板３２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、被処理体Ｗの加熱処理が行われる。
【００５２】
この光照射式加熱処理装置３０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３１の外部に設けられた冷却風ユニット４５からの冷却風がチャンバ３１に設けられた冷却風供給ノズル４６の吹出し口４６Ａを介してランプユニット収容空間Ｓ１に導入され、当該冷却風がランプユニット４０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３１に形成された冷却風排出口４７から外部に排出される。
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１２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４６の吹出し口４６Ａが、各フィラメントランプ１０の封止部１２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１２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４１も同時に冷却するよう、設定されている。また、反射鏡４１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４１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。
【００５３】
また、この光照射式加熱装置３０においては、冷却風供給ノズル４６の吹出し口４６Ａが窓板３２の近傍の位置にも形成されており、冷却風ユニット４５からの冷却風によって窓板３２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３２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３２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。
【００５４】
チャンバ３１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３３が設けられている。
処理台３３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３３は、処理台３３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。
【００５５】
処理台３３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５１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５１は温度計５０に接続されている。ここに、温度測定部５１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。
【００５６】
温度計５０は、各温度測定部５１によりモニタされた温度情報に基づいて、各温度測定部５１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５２を介して主制御部５５に送出する機能を有する。
主制御部５５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５２に送出する機能を有する。
温度制御部５２は、主制御部５５からの指令に基づいて、電源部３５から各フィラメントランプ１０のフィラメントに供給される電力の大きさを制御する機能を有する。
【００５７】
主制御部５５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５２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から放射される光が増加するように、当該フィラメントに対する給電量を増加させるよう温度制御部５２に対し指令を送出し、温度制御部５２は、主制御部５５から送出された指令に基づいて、電源部３５から当該フィラメントに接続された電源供給ポート３６Ａ，３６Ｂに供給される電力を増加させる。
また、主制御部５５は、ランプユニット４０におけるフィラメントランプ１０の点灯時において、冷却風ユニット４５に指令を送出し、冷却風ユニット４５は、この指令に基づいて、発光管１１および反射鏡４１、窓板３２が高温状態とならないよう冷却風を供給する。
【００５８】
さらに、この光照射式加熱処理装置３０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５７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５７が接続される。
プロセスガスユニット５７からのプロセスガス、パージガスはチャンバ３１に設けられたガス供給ノズル５８の吹出し口５８Ａを介して加熱処理空間Ｓ２内に導入されると共に排出口５９を介して外部に排出される。
【００５９】
而して、上記構成の光照射式加熱処理装置３０によれば、基本的には、以下の効果が奏される。
すなわち、ランプユニット４０は、複数のフィラメント体が発光管１１内においてその管軸方向に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、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が複数本並列に配置されて構成されていることにより、発光管の管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２次元方向に対して高精度に設定することができる。
例えばフィラメントランプ１０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６に示す被処理体Ｗにおける、円環状の領域Ｚ２内におけるフィラメントランプ１０Ａおよびフィラメントランプ１０Ｂ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およびフィラメントランプ１０Ｂが有する各フィラメントのうち、領域１に対応するフィラメント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。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。
【００６０】
また、ランプユニット４０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。
【００６１】
さらに、フィラメントランプ１０が発光管１１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ので、被処理体Ｗ上での放射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３０の高さ方向における、ランプユニット４０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３０を小型化することができる。
【００６２】
しかも、上記フィラメントランプ１０の各々がリードが配設されていないことにより形成される有効光取り出し領域ＥＡ１領域が被処理体Ｗに対向する姿勢で配置されていることにより、各フィラメントランプ１０からの光を効率よく照射することができるので、上記効果を確実に得ることができると共に、同一仕様を有する光照射式加熱処理装置の各々を同一稼動条件により稼動させているにも関わらず、被処理体の放射照度分布および昇温速度にバラツキが生じる、という問題が生ずることがなく、一定の性能を有するものを安定的に得ることができる。
【００６３】
本発明の光照射式加熱処理装置においては、光源部が、各々、複数本のフィラメントランプにより構成されたランプユニットを複数具えた構成とされていてもよい。
このような構成について具体的に説明すると、例えば図８に示すように、第１のランプユニット４０Ａおよび第２のランプユニット４０Ｂが被処理体Ｗの上方位置（ランプユニット収容空間内）において、互いに上下方向に並んで対向して配置される。
第１のランプユニット４０Ａおよび第２のランプユニット４０Ｂは、いずれも、複数本例えば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ると共に有効光取り出し領域が被処理体Ｗ側に向く姿勢で、例えば所定の間隔で離間して並設されて構成されており、第１のランプユニット４０Ａ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４０Ｂ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。
このような構成の光源部を具えた光照射式加熱処理装置によれば、上記効果を一層確実に得ることができる。
【００６４】
また、本発明の光照射式加熱処理装置においては、上記特定のフィラメントの複数によってランプユニットを構成し、これを加熱用光源として用いる場合について説明したが、必ずしもランプユニットを構成する必要はなく、単一のフィラメントランプによって光源部が構成されたものであってもよい。
さらに、本発明の光照射式加熱処理装置において加熱処理される被処理体は、半導体ウエハに限定されるものではなく、例えば、太陽電池パネル用の多結晶シリコン基板やガラス基板またはセラミックス基板、液晶表示素子用のガラス基板等を例示することができる。
特に、太陽電池パネル用の各種材質の基板には四角形基板が多用されており、このような被処理体の加熱処理に用いられる光照射式加熱処理装置の多くのものは、四角形基板を水平移動させながら、管軸が基板移動方向と直交する方向に伸びるよう配置された単一のフィラメントランプによって、あるいは、各々管軸が基板移動方向と直交する方向に伸びるよう並設された複数本のフィラメントランプによって、帯状の光を照射して加熱処理を行う構成とされている。このような場合には、４つ以上のフィラメント体が配設された、本発明に係るフィラメントランプが用いられることにより、基板の移動方向に平行な２辺部（帯状の両端部）の温度低下を補償しつつ、基板中央部（帯状の中央部）の放射照度分布を調整することができるので、より高精度の温度制御を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】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斜視図である。
【図２】図１に示すフィラメントランプの、管軸に直交する平面による切断面を示す断面図である。
【図３】フィラメントのコイル径の大きさとリードの外径の大きさとの関係を示す説明図である。
【図４】本発明のフィラメントランプの他の構成例における概略を示す、発光管の管軸に直交する平面による切断面を示す断面図である。
【図５】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６】図５に示す光照射式加熱処理装置におけるランプユニットを構成するフィラメントランプの配列例を被処理体と共に示す平面図である。
【図７】ランプユニットにおけるランプ配置ピッチと被処理体までの距離との関係を示す断面図である。
【図８】本発明の光照射式加熱処理装置の他の構成例における、ランプユニットを構成するフィラメントランプの配列例を被処理体と共に示す平面図である。
【図９】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１０】図９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１１】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１２】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】
【００６６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  フィラメントランプ
１１，１１Ａ  発光管
１２  封止部
１３  シール用絶縁体
１４  金属箔
１５  外部リード
１７  絶縁管
１８  アンカー
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ  フィラメント体
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ  フィラメント
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ  リード
３０  光照射式加熱処理装置
３１  チャンバ
３２  窓板
３３  処理台
３５  電源部
３６Ａ，３６Ｂ  電源供給ポート
３７  給電装置
４０  ランプユニット
４０Ａ  第１のランプユニット
４０Ｂ  第２のランプユニット
４１  反射鏡
４２Ａ，４２Ｂ  固定台
４３  導電台
４４  保持台
４５  冷却風ユニット
４６  冷却風供給ノズル
４６Ａ  吹出し口
４７  冷却風排出口
Ｓ１  ランプユニット収容空間
Ｓ２  加熱処理空間
５１  温度測定部
５０  温度計
５２  温度制御部
５５  主制御部
５７  プロセスガスユニット
５８  ガス供給ノズル
５８Ａ  吹出し口
５９  排出口
Ｗ  被処理体
Ｌｐ  ランプ配置ピッチ
Ｌ  被処理体までの距離
６０  加熱処理装置
６１  チャンバ
６２，６３  白熱ランプ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６  白熱ランプ
ＷＡ  特定領域
ＷＢ  周辺部
７０  加熱処理装置
７１  ランプハウス
７２  第１のランプユニット
７３  ダブルエンドランプ
７４Ａ  一対の垂直部
７４Ｂ  水平部
７５  フィラメント
７６  第２のランプユニット
７７  ダブルエンドランプ
７８  サポートリング
８０  フィラメントランプ
８１  発光管
８２Ａ，８２Ｂ  封止部
８３Ａ，８３Ｂ  フィラメント体
８４Ａ，８４Ｂ  フィラメント
８５Ａ，８５Ｂ  他端側リード
８６Ａ，８６Ｂ  一端側リード
８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃ，８７Ｄ  金属箔
８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ  外部リード
８９  アンカー
９０Ａ，９０Ｂ  絶縁管
９１  絶縁体
９２Ａ，９２Ｂ  貫通穴
９３Ａ，９３Ｂ  給電装置
【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】
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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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