(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントを有するランプが複数本並列配置されたランプユニットからの光をワークに照射して、前記ワークを加熱する光照射式加熱処理装置であって、
上記ランプは、一つの発光管の内部に軸方向に並んだ複数のフィラメントに各々個別に給電するリード線が配設されたものであり、
上記各ランプ内の各フィラメント長さは、複数のランプを並列に並べたとき、各フィラメントのそれぞれにより同心円が形成されるような長さに設定され、
上記複数のランプは、個々のフィラメントにより同心円が形成されるように、複数並列に配設され、
同一の同心円に属する各フィラメントは、さらに１乃至複数の群に分割され、分割された各群毎に、電力制御部が設けられ、また、上記ランプの各フィラメントに給電する駆動部が設けられ、
上記電力制御部は、各群に属する各フィラメントに給電する駆動部を一括して制御し、
上記駆動部にはバイアス設定部が設けられ、該バイアス設定部により各フィラメントに印加される電圧を調整することにより、各フィラメントから放出される光の光強度が制御される
ことを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【請求項２】
上記各群のフィラメントにより照射される各領域の温度を検出する温度センサが設けられ、
上記電力制御部は、上記温度センサにより検出された温度が予め定められた温度パターンになるように、各群のフィラメントに給電する駆動部を駆動し、上記各領域の温度を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱処理装置。
【請求項３】
上記電力制御部には、予め定められた制御パターンが設定され、
上記電力制御部は、上記予め定められた制御パターンに基づき、各群のフィラメントに給電する駆動部を駆動し、上記各領域が所望の温度になるように制御する
ことを特徴とする請求項１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、被処理物に光照射することにより、急速かつ高温に加熱処理する光照射式加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、広い範囲に渡って行なわれている。いずれの処理も、板状のワークである半導体ウエハ（以下、単にウエハとも呼ぶ）を高温に加熱処理するものである。
この加熱処理に光照射式加熱処理を使用すれば、ウエハを急速に加熱したり冷却することができる。例えば、ウエハへの光照射開始後数秒間〜数十秒間で、ウエハを１０００°Ｃ以上にまで昇温させることが可能である。光照射を停止すれば、急速にウエハを冷却することができる。
光照射式加熱処理装置は、一般に熱源として複数本の白熱ランプを使用する。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は、光出力の立ち上がりが早くワークの急速加熱処理に適している。特に、ハロゲンランプの場合、発光管（バルブ）内に封入されたハロゲンと加熱蒸発するタングステン製フィラメントとの循環再生反応（ハロゲンサイクル）の効果により、バルブを小形化しても黒化せず、寿命も延びるという利点を有する。
【０００３】
ここで、ウエハの材質がケイ素である場合、ウエハを１０５０°Ｃ以上に加熱する際、ウエハに温度分布の不均一が生じると、ウエハにスリップと呼ばれる現象、即ち結晶転移の欠陥が発生する。その結果、加熱処理されるウエハは不良品となる。そこで、光照射式加熱装置を用いてウエハを加熱処理する場合には、ウエハ全面の温度分布が均一となるよう加熱・高温保持・冷却する必要がある。また、成膜のためにウエハを加熱する場合においても同様である。すなわち、均一な厚さでウエハ表面に膜を形成するためには、ウエハの温度分布が均一となるようウエハを加熱しなければならない。
ウエハ全面の物理特性が均一である場合、ウエハ全面での放射照度が均一となるように光照射を行うと、ウエハの温度は均一になると考えられる。しかしながら、実際には、このような照射条件でウエハに光照射を行っても、ウエハの周辺部の温度が低くなり、ウエハに温度分布の不均一が生じる。上記したように、ウエハを１０５０°Ｃ以上に加熱する場合、ウエハに温度分布の不均一が生じるとウエハにはスリップが発生する。
【０００４】
このようにウエハ周辺部の温度が低くなるのは、ウエハの側面もしくはウエハの側面近傍等のウエハ周辺部から熱が放射されるためである。従って、ウエハ全面に渡り温度分布を均一にするためには、ウエハ周辺部からの熱放射による温度低下を補償する必要がある。例えば、ウエハ周辺部表面における放射照度を、ウエハ中央部表面における放射照度よりも大きくなるように、光照射を行う。
【０００５】
一方、ウエハ周辺部の温度低下を防止する方法の１つとして、以前より、ウエハと同等の熱容量の補助材をウエハの外周を包囲するように配置する方法が提案されている。このような補助材は、一般にガードリングと呼ばれている。
ウエハの外周を包囲するように配置されたガードリングの熱容量がウエハの熱容量と同等である場合、ウエハとガードリングとは一体化した一枚の仮想板状体と見なすことが可能となる。この場合、ウエハの周辺部は上記仮想板状体の周辺部とならないので、ウエハの周辺部からの熱放射が発生しない。そのため、ウエハ周辺部の温度が低下することはない。即ち、上記したようなガードリングを用いることより、ウエハ周辺部からの熱放射による温度低下を補償し、ウエハの温度を均一にすることが可能となる。
なお、ガードリングはウエハの外周を包囲するように設けられるので、ガードリングにウエハの周縁部を保持する機構を付加して、ガードリングをウエハ保持材として兼用する場合も多い。
【０００６】
しかしながら、実際は、ガードリングをウエハと一体とみなせるように（即ち、熱容量が同等になるように）製作することは困難である。その理由を以下に示す。
（ａ）ガードリングとウエハとの熱容量を同等にするには、ガードリングの材質をウエハの材質と同じにすればよい。例えば、ウエハがシリコンウエハである場合、ガードリングの材質をケイ素（Ｓｉ）とすればよい。しかしながら、ケイ素は繰り返して大きな温度差にさらされると、変形してしまいガードリングとしての機能を果たさなくなる。
（ｂ）変形の問題を回避するために、一般にガードリングは炭化ケイ素（ＳｉＣ）から作られることが多い。炭化ケイ素はケイ素よりも比熱はやや大きいが、大きくは相違しない。しかしながら、炭化ケイ素は加工が難しく、加工上の問題（歩留まり）により厚さを１ｍｍより薄くできないので、ウエハの厚さ０．７〜０．８ｍｍよりも厚くなる。上記したケイ素と炭化ケイ素の比熱の違い、及びウエハの厚さと炭化ケイ素製のガードリングの厚さとの違いにより、ガードリングの熱容量は、高温に加熱した時、ウエハに比べ単位面積あたり１．５倍ほど大きくなる。
したがって、ウエハの周辺部の温度低下を補償するように、ガードリングを機能させるには、ウエハとガードリングとの上記熱容量差の影響を解消する必要がある。具体的には、ガードリング上の放射照度がウエハ上の放射照度より大きくなるように光照射する必要がある。
【０００７】
以上説明したように、ワークには、加熱・冷却特性が異なる領域が存在する。例えば、ワークがウエハである場合、ウエハ中央部領域とウエハ周辺部領域とでは、ウエハ周辺部からの熱放射の影響を受け、両領域における加熱・冷却特性は互いに相違する。よって、  ウエハ全面の物理特性が均一であるとしたとき、ウエハ全面での放射照度が均一となるように光照射を行ってもウエハの温度は均一とはならない。
そのため、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うためには、ウエハ表面の加熱・冷却特性が互いに相違する各領域毎に、当該領域における放射照度をそれぞれ調整する必要がある。
これは、ワーク（ウエハ）周辺部の温度低下を補償するようにガードリングを使用する場合でも同様である。ガードリングを使用する場合、ウエハとガードリングとの上記熱容量差を考慮して、ガードリング領域をウエハ領域よりも大きな放射照度で光照射する必要がある。
すなわち、ワークの光照射式加熱処理においては、ワークの加熱・冷却特性を考慮して、ワーク表面（ガードリングを使用する場合は、ガードリング表面も含む）を複数のゾーンに分割し、各ゾーンに対してそれぞれ異なる光強度で光照射を行う必要がある。
【０００８】
上記のような事情により、光照射式加熱装置は、ワーク上の各ゾーンにおける照度分布を任意に設定して光照射する機能が必須となる。このような機能を有する光照射式加熱装置を用いることにより、ワーク全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ワークの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。以下、上記機能を有する光照射式加熱装置について説明する。
【０００９】
上記した光照射式加熱装置においては、加熱源は複数の白熱ランプで構成される。そして、複数のランプを幾つかの制御ゾーン（ランプ群）に分けて制御することにより、照射領域における照度分布を所定の分布に設定する。
例えば、特許文献１に記載された光照射式加熱装置は、加熱手段である光照射手段を、複数の直管型のハロゲンランプを並列に並べて構成する。これらのハロゲンランプは、数本ずつのランプ群に分割され、各ランプ群を制御単位として、各ランプ群からの熱出力が独立に制御される。具体的には、まず、ワークの複数点の温度が放射温度計で検知される。そしてその検知結果に基づき、ワークの温度が均一になるように、上記制御単位が制御される。
【００１０】
なお、特許文献１に記載された光照射式加熱装置は、複数の直管型のハロゲンランプを並列に並べることにより光照射手段を構成している。そのため、ワーク上の各ゾーンへそれぞれ異なる光強度で光照射を行う制御（以下、ゾーン制御ともいう）は、直管型ランプの管軸方向と直交する一次元方向にのみ適用される。例えば、図１２に示すように、ワークＷの照射領域をワーク中央部のゾーンＢ、ワーク周辺部のゾーンＡに分割する場合を考える。
各ゾーンに応じて、光照射手段を構成する直管型ハロゲンランプも、ゾーンＡに対応するゾーンＡ用ランプ群ＬＡ、ゾーンＢ用ランプ群ＬＢに分けられる。
この場合、図１２に示す一次元方向に対しては、各ランプ群は各ゾーンに対応することができる。例えば、ゾーンＡ用ランプ群ＬＡから放出される光の光強度をゾーンＢ用ランプ群ＬＢから放出される光の光強度より大きく設定することにより、ゾーンＡにおける放射照度をゾーンＢにおける放射照度より大きくすることが可能となる。
一方、直管型ランプの管軸方向（図１２の一次元方向と直交する方向）については、1 本のランプが両ゾーンに対応するので、ゾーン制御を実施することは不可能である。よって、通常は、ワーク全面（すなわち、２次元方向）に対してゾーン制御を適用するために、光照射中、ワークＷを回転させることが多い。すなわち、特許文献１に記載された光照射式加熱装置を用いてワークを加熱する場合、ワーク上に設定される各ゾーンは、同心円状に分割される。
【００１１】
ここで、ワークＷを回転させた場合、例えば、ゾーンＡの所定位置においては、ワークＷの回転により、ゾーンＡ用ランプ群ＬＡからの光が主に照射される期間、ゾーンＢ用ランプ群ＬＢの光が主に照射される期間が周期的に巡って来る。すなわち、放射照度の脈動状態がゾーンＡ全体に渡って平均化される。よって、ワークを回転させると、放射照度は平均化されて実効的には２次元のゾーン制御が行われることになるが、ワーク自体の均熱精度は低い。
場合によっては、高照度期間、低照度期間の繰り返しにより、ワークの歪みが発生する場合もある。
【００１２】
一方、ワークを回転させることなく、ワーク上の各ゾーンにおける照度分布を任意に設定して光照射する機能を有する光照射式加熱装置が、発明者らにより提案されている。
当該光照射式加熱装置は、特許文献２に記載されているランプを使用する。当該ランプは、特許文献２の図１０に示されているように、１本の発光管の内部に、発光管の軸方向に沿って略同一軸上に複数のフィラメントが配置されている。これらのフィラメントは各々個別の給電装置に接続されている。よって、１本の発光管内部の複数のフィラメントへの供給電力は個別に制御することが可能となる。このような構成のランプを、以下、マルチフィラメントランプと呼ぶことにする。
発明者らが提案した光照射式加熱装置は、このようなマルチフィラメントランプを複数本並列に並べて構成される光照射手段を有する。
【００１３】
ここで、マルチフィラメントランプを複数本並列に並べて構成される光照射手段における各フィラメントは、特許文献３に記載されているように、ワーク上の照射領域に対応して、長さや個数が決定される。例えば、特許文献３の図４に示す例においては、照射領域をウエハ領域、ガードリング内側領域、ガードリング外側領域の３つのゾーンに分割し、各ゾーンに対応させて、光照射手段を構成する各マルチフィラメントランプ内部の配置される複数のフィラメントの長さを設定している。
このように設定された各フィラメントへの供給電力を個別に制御することにより、各ゾーンに対して、任意の光強度で光照射を行うことが可能となる。すなわち、ワークを回転させることなく、ワークを含む照射領域内に設定された各ゾーンに対して、各ゾーンにおける放射照度がそれぞれ所望の値となるように、光照射を行うことが可能となる。
【特許文献１】特開昭６２−２０３０８号公報
【特許文献２】特開２００６−２７９００８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記したように、複数のマルチフィラメントランプを並列に並べて構成される光照射手段を有する光照射式加熱処理装置を使用すれば、ワークを回転させることなく、高精度にゾーン制御を実現することが可能となる。
しかしながら、上記したように、マルチフィラメントランプ内部の複数のフィラメントへの供給電力は個別に制御される。よって、基本的には、フィラメントの数の分だけ、独立した制御系が必要となる。
ワークの巨大化につれてフィラメントの数が多くなると、その数に応じて多数の制御系が必要となる。よって、光照射式加熱処理装置自体大掛かりなものとなり、装置コストが増大してしまう。
【００１５】
本発明は掛かる事情に応じて成されたものであって、その課題は、マルチフィラメントランプを含む複数のランプから構成される光照射手段を有する光照射式加熱処理装置を用いてワークの光加熱処理を行う際、ワークの巨大化に伴いフィラメントの数が多くなったとしても、装置が大掛かりにならず、装置コストの増大を抑制可能な光照射式加熱処理装置を提供することである。
すなわち、光照射領域に設定した各ゾーンに対応した各ランプのフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実現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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らが種々検討した結果、前記したマルチフィラメントランプを含む複数のランプから構成される光照射手段を備えた光照射式加熱処理装置において、ワークの巨大化に伴いフィラメントの数が多くなっても、ワークを特定の領域に区画し、その特定の領域に対応するフィラメントを一塊の群として構成し、その群毎に制御を行えば、制御部の数が少なくても所望の温度制御を行うことができることを見出した。
以上に基づき、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）一つの発光管の内部に軸方向に並んだ複数のフィラメントに各々個別に給電するリード線が配設されたランプが複数本並列配置されたランプユニットからの光をワークに照射して、前記ワークを加熱する光照射式加熱処理装置において、あるランプ内にあるフィラメントと、他のランプ内のフィラメントとをまとめ複数の群に構成する。
上記各ランプ内の各フィラメント長さは、複数のランプを並列に並べたとき、各フィラメントのそれぞれにより同心円が形成されるような長さに設定され、上記複数のランプは、個々のフィラメントにより同心円が形成されるように、複数並列に配設され、同一の同心円に属する各フィラメントは、さらに１乃至複数の群に分割され、分割された各群毎に、電力制御部が設けられ、また、上記ランプの各フィラメントに給電する駆動部が設けられる。
上記電力制御部は、各群に属する各フィラメントに給電する駆動部を一括して制御し、上記駆動部にはバイアス設定部が設けられ、該バイアス設定部により各フィラメントに印加される電圧を調整することにより、各フィラメントから放出される光の光強度が制御される。
（２）上記（１）において、フィラメントにより照射される各領域の温度を検出する温度センサを設け、上記電力制御部は、上記温度センサにより検出された温度が予め定められた温度パターンになるように、各群のフィラメントに給電する駆動部を駆動し、上記各領域の温度を制御する。
（３）上記（１）において、電力制御部に、予め定められた制御パターンを設定し、電力制御部は、上記予め定められた制御パターンに基づき、各群のフィラメントに給電する駆動部を駆動し、上記各領域が所望の温度になるように制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）ワークの照射領域におけるゾーンの設定を、従来のような同心円状に設定するだけではなく、さらに同一の同心円を複数のゾーンに分割し、各ゾーンにおける放射照度を所定の値に設定できるようにしているので、ウエハ全面に渡り温度分布を高精度に均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。
（２）各ゾーンに対応して、光照射手段であるランプユニットを構成する複数のランプ内のフィラメントがまとめられてフィラメント群を構成し、各フィラメントを、電気エネルギーを給電する駆動部に個別に接続し、駆動部を各群にそれぞれ設けられた電力制御部からの同一の制御信号により、一括して制御しているので、フィラメントの数の分だけ独立した制御系を設けることなく、同一の群に属する各フィラメントへの給電を１つの制御信号によって一括して制御できる。
このため、各ランプのフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実施することが可能となる。
（３）予め定められた温度制御パターンと温度センサからの温度情報に基づき、各フィラメント群に属するフィラメントへ印加される電圧を個々に調整し、各ゾーンにおける温度を制御することにより、ワークの温度分布を略均一に維持したまま、昇温プロセス・降温プロセスを含む加熱処理をワークに施すことが可能となる。
また、温度センサからの温度情報をフィードバックし、各フィラメント群への給電を制御しているので高精度に加熱処理中のゾーンにおける温度制御を実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
Ａ．光照射式加熱装置の全体構成
まず、本発明の光照射式加熱装置の構成例について説明する。
図１は、光照射式加熱装置１００の構成を説明するための図である。
図１に示すように、光照射式加熱装置１００は、チャンバ３００を有する。チャンバ３００の内部は、石英窓４によりランプユニット収容空間Ｓ１と加熱処理空間Ｓ２とに分割される。ランプユニット収容空間Ｓ１に収容されるランプユニット１０から放出される光を、石英窓４を介して加熱処理空間Ｓ２に設置されるワーク６に照射することにより、ワークの加熱処理が施される。
ランプユニット収容空間Ｓ１に収容される光照射手段であるランプユニット１０は、例えば、８本の直管状の白熱ランプ１を所定の間隔で並列に配置して構成される。
【００１９】
本加熱方法に使用する加熱装置のランプユニット１０においては、発光部分を複数具えた白熱ランプ１が、例えば、所定の距離だけ離間して並列に並べられる。
ここで、ランプユニット１０を構成する白熱ランプ１は、例えば、特許文献２に記載されているような、直管状の発光管の内部に配置されるフィラメントを複数に分割し、各フィラメントそれぞれ独立に給電可能な構造のヒータを一部採用する。
すなわち、ランプユニット１０を構成する各ヒータは、直管状の白熱ランプ構造であって、更に、略同一軸状に１つ以上配置された発光部分を有している。
そして、各ヒータの発光部分であるフィラメントを個別に発光させたり、各ヒータのフィラメントへの供給電力を個別に調整することによりワーク６上の光強度分布を任意に、かつ、高精度に設定することが可能となる。図２には、３つのフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有する白熱ランプ１（以下ヒータともいう）の例が示されている。
【００２０】
ここで、直管状の白熱ランプ構造を有する各ヒータ１が有する発光部分は、必ずしも略同一軸上に１つ以上配置されている必要はない。しかしながら、各発光部分を略同一軸上に１つ以上配置するようにすれば、各ヒータを直管構造とすることが可能となるので、ランプユニットにおける各ヒータの配置が簡便で、各ヒータ間隔を比較的狭くすることが容易となる。すなわち、白熱ランプの構造としては、発光管形状が直管形状であってフィラメントへの給電装置が直管の両端部に設けられている、所謂、直管型ダブルエンドランプ構造を採用することが望ましい。
【００２１】
図２に特許文献２に記載されているヒータ１の詳細構造を示す。図２に示すように、ヒータ１の発光管１１は、ピンチシールにより、一端側に封止部１２ａ、他端側に封止部１２ｂが形成され、発光管１１内部が気密に封止されている。ここで、ピンチシールは、封止部１２ａに金属箔１３ａ、１３ｂ及び１３ｃが埋設され、封止部１２ｂに金属箔１３ｄ、１３ｅ、１３ｆが埋設されるように行われる。金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、及び１３ｆには、それぞれ、外部リード１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、及び１８ｆが電気的に接続されている。発光管１１の内部には、略同一軸上に沿って、３つのフィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃが順番に設置されている。フィラメント１４ａと１４ｂとの間には絶縁体６１ａが設けられ、フィラメント１４ｂと１４ｃとの間には絶縁体６１ｂが設けられている。
フィラメント１４ａの一端側には、給電線１５ａが電気的に接続され、更に、給電線１５ａは、金属箔１３ａに接続されている。一方、フィラメント１４ａの他端側には、給電線１５ｆが電気的に接続され、更に、給電線１５ｆは、金属箔１３ｆに接続されている。ここで、給電線１５ｆは、順次、絶縁体６１ａに設けられた貫通孔６１１ａ、フィラメント１４ｂと対向する絶縁管１６ｃ、絶縁体６１ｂに設けられた貫通孔６１１ｂ、及びフィラメント１４ｃと対向する絶縁管１６ｆを通過するように設置される。
【００２２】
フィラメント１４ｂの一端側には、給電線１５ｂが電気的に接続され、更に、給電線１５ｂは、金属箔１３ｂに接続されている。一方、フィラメント１４ｂの他端側には、給電線１５ｅが電気的に接続され、更に、給電線１５ｅは、金属箔１３ｅに接続されている。ここで、給電線１５ｂは、絶縁体６１ａに設けられた貫通孔６１２ａ、フィラメント１４ａと対向する絶縁管１６ａを通過するように設置される。
また、給電線１５ｅは、絶縁体６１ｂに設けられた貫通孔６１２ｂ、フィラメント１４ｃと対向する絶縁管１６ｅを通過するように設置される。
フィラメント１４ｃの一端側には、給電線１５ｃが電気的に接続され、更に、給電線１５ｃは、金属箔１３ｃに接続されている。一方、フィラメント１４ｃの他端側には、給電線１５ｄが電気的に接続され、更に、給電線１５ｄは、金属箔１３ｄに接続されている。ここで、給電線１５ｃは、順次、絶縁体６１ｂに設けられた貫通孔６１３ｂ、フィラメント１４ｂと対向する絶縁管１６ｄ、絶縁体６１ａに設けられた貫通孔６１３ａ、及びフィラメント１４ａと対向する絶縁管１６ｂを通過するように設置される。
フィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、発光管１１の軸方向に複数個配設されたアンカー１７によって支持される。アンカー１７は、発光管１１の内壁と、絶縁管１６ａ、１６ｄあるいは１６ｅとの間に挟まれて保持される。
【００２３】
ヒータ１において、外部リード１８ａと１８ｆの間に第１の給電装置６２が接続され、外部リード１８ｂと１８ｅの間に第２の給電装置６３が接続され、外部リード１８ｃと１８ｄの間に第３の給電装置６４が接続されている。すなわち、フィラメント１４ａ、１４ｂ、及び１４ｃは、それぞれ個別の給電装置６２、６３、６４よって独立に給電される。給電装置６２、６３、及び６４は、可変電源であり、必要に応じて給電量を調整可能となっている。なお、各給電装置は、フィラメントに対して、ＤＣ電力を供給するものでもよいし、ＡＣ電力を供給するものでもよい。なお、電力制御可能な給電装置の詳細については、後で説明する。
すなわち、図２に示すヒータ１によれば、略同一軸上に沿って、３つのフィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃが順番に設置され、各フィラメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ個別の給電装置６２、６３、６４よって独立に給電可能であるため、それぞれのフィラメントから放射される光量を個別に調整することが可能である。そのため、このようなヒータを有するランプユニットによれば、ワーク６上の光強度分布を任意に、かつ、高精度に設定することが可能となる。
なお、ランプユニット１０の各ヒータに含まれる全てのフィラメント各々に個別に給電装置を設けるのではなく、所望の光強度分布によっては、複数のフィラメントを１台の給電装置に接続するようにしてもよい。
以下、複数の給電装置を総称して電源部７と称することもある。
【００２４】
図１に戻り、ランプユニット１０の上方には、反射鏡２が配置される。反射鏡２は、例えば、無酸素銅からなる母材に金をコートした構造であり、反射断面が、円の一部、楕円の一部、放物線の一部又は平板状等の形状を有する。反射鏡２は、ランプユニット１０から上方に向けて照射された光をワーク６側へ反射する。
すなわち、光照射式加熱装置１００において、ランプユニット１０から放出される光は、直接、あるいは反射鏡２で反射されて、ワーク６に照射される。
ランプユニット収容空間Ｓ１には、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から導入される。ランプユニット収容空間Ｓ１に導入された冷却風は、ランプユニット１０における各ヒータ１に吹き付けられ、各ヒータ１を構成する発光管１１を冷却する。
【００２５】
ここで、各ヒータ１の封止部１２ａ、１２ｂは他の箇所に比して耐熱性が低い。そのため、冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２は、各ヒータ１の封止部１２ａ、１２ｂに対向して配置し、各ヒータ１の封止部１２ａ、１２ｂを優先的に冷却するように構成することが望ましい。各ヒータ１に吹き付けられ、熱交換により高温になった冷却風は、チャンバ３００に設けられた冷却風排出口８３から排出される。なお、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ヒータ１を加熱しないように考慮されている。
上記冷却風は、反射鏡２も同時に冷却するように風の流れが設定される。なお、反射鏡２が図示を省略した水冷機構により水冷されているような場合は、必ずしも反射鏡２も同時に冷却するように風の流れを設定しなくともよい。
【００２６】
ところで、加熱されるワーク６からの輻射熱により石英窓４での蓄熱が発生する。蓄熱された石英窓４から２次的に放射される熱線により、ワーク６は不所望な加熱作用を受けることがある。
この場合は、ワークの温度制御性の冗長化（例えば、設定温度よりワークの温度が高温になるようなオーバーシュート）や、蓄熱される石英窓４自体の温度ばらつきに起因するワークにおける温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、ワーク６の降温速度の向上が難しくなる。
よって、これらの不具合を抑制するため、図１に示すように冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２を石英窓４の近傍にも設け、冷却風ユニット８からの冷却風により石英窓４を冷却するようにすることが望ましい。
【００２７】
ランプユニット１０の各ヒータ１は、一対のランプ固定台５００、５０１により支持される。ランプ固定台は導電性部材で形成された導電台５２と、セラミックス等の絶縁部材で形成された保持台５１とからなる。保持台５１はチャンバ３００の内壁に設けられ、導電台５２を保持する。
上記のランプユニット１０を構成するヒータの本数をｎ１、上記ヒータが有する分割されたフィラメントの個数をｍ１として、各フィラメント全てに独立に電力が供給される場合、一対のランプ固定台５００、５０１の組数は、ｎ１×ｍ１組となる。
【００２８】
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が設けられる。なお、図１では１組の電源供給ポート７１、７２が示されているが、ヒータ１の個数、各ヒータ内のフィラメントの個数等に応じて、一組の電源供給ポートの個数は決められる。
図１の例では、電源供給ポート７１はランプ固定台５００の導電台５２と電気的に接続されている。また、電源供給ポート７２はランプ固定台５０１の導電台５２と電気的に接続されている。
ランプ固定台５００の導電台５２は、例えば、ランプユニット１０における１つのヒータ１の給電装置である外部リード１８ａ（図２参照）と電気的に接続されている。ランプ固定台５０１の導電台５２は、例えば、外部リード１８ｆ（図２参照）と電気的に接続されている。このような構成により、給電装置から、ランプユニット１０における１つのヒータ１のフィラメント１４ａへの給電が可能となる。
ヒータ１の他のフィラメント１４ｂ、１４ｃ、また、ランプユニット１０の他のヒータ１の各フィラメント、の各ヒータ１の各フィラメントについても、他の一対の電源供給ポート７１、７２より、各々同様の電気的接続がなされる。
【００２９】
一方、加熱処理空間Ｓ２には、ワーク６が固定される処理台５が設けられる。例えば、ワーク６が半導体ウエハである場合、処理台５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り、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いるガードリング構造であることが好ましい。
半導体ウエハ６は、上記した円環状の処理台５（ガードリング）の円形開口部に半導体ウエハ６を嵌め込むように配置され、上記段差部で支持される。処理台５（ガードリング）は、自らも光照射によって高温となり対面する半導体ウエハ６の外周縁を補助的に放射加熱し、半導体ウエハの外周縁からの熱放射を補償する。これにより、半導体ウエハ６の外周縁からの熱放射などに起因する半導体ウエハ周縁部の温度低下が抑制される。
【００３０】
処理台５に設置されるワーク６の光照射面の裏面側には、温度測定部９１がワーク６に当接或いは近接して設けられる。温度測定部９１は、ワーク６の温度分布をモニタするためのものであり、ワーク６の寸法に応じて個数、配置が設定される。
温度測定部９１は、例えば、熱電対や放射温度計が使用される。温度測定部９１によりモニタされた温度情報は、温度計９に送出される。温度計９は、各温度測定部９１により送出された温度情報に基づき、各温度測定部９１の測定地点である各領域における温度を算出する。
また、加熱処理の種類に応じて、加熱処理空間Ｓ２には、プロセスガスを導入・排気するプロセスガスユニット８００を接続してもよい。例えば、熱酸化プロセスを行う場合は、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を接続する。
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から加熱処理空間Ｓ２に導入される。また、排気は排出口８６から行われる。
【００３１】
Ｂ．光照射領域におけるゾーン分割例および各ゾーンに対応するフィラメントの配置例
次に、本発明の光照射式加熱装置を用いてワークを加熱処理する場合における、光照射領域におけるゾーンの分割例および各ゾーンに対応するマルチフィラメントランプ内のフィラメントの配置例について図３を用いて説明する。
例として、ワークは半導体ウエハとし、理解を容易にするためにガードリングについて考慮しないものとする。
【００３２】
上記したように、ワークがウエハである場合、ウエハ中央部領域とウエハ周辺部領域とでは、ウエハ周辺部からの熱放射の影響を受け、両領域における加熱・冷却特性は互いに相違する。
そこで、従来のように、まずワーク上の光照射領域を２つのゾーンに分ける。すなわち、ウエハ中央部ゾーン（ゾーン１）とウエハ周辺部ゾーンを設定する。両ゾーンは同心円状に配置され、内側がウエハ中央部ゾーン、外側がウエハ周辺部ゾーンとなる。
ここで、例えば、ワークの光照射式加熱処理によって熱酸化プロセスを行う場合、加熱処理空間Ｓ２には、プロセスガスである酸素ガス、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）が導入・排気される。熱酸化プロセス以外にも、ウエハ表面に膜成長させる場合には、膜成長用のプロセスガスが導入される。
このように、加熱処理空間Ｓ２にはガス導入・ 排気が頻繁に行われるので、加熱処理空間Ｓ２内の雰囲気はダイナミックに変動する。
【００３３】
このように、加熱処理空間Ｓ２において、プロセスガス、パージガス等のガスの流れが存在する場合、ガスの上流側に位置するワーク表面領域とガスの下流側に位置するワーク表面領域とでは、各領域における加熱・冷却特性は互いに相違することになる。
このような状況下においては、ワーク上の光照射領域を単純に同心円状に設定するだけでは、各領域における放射照度をそれぞれ調整しても、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことは困難となる。このようなガスの上流側、下流側における加熱・冷却特性の相違は、特に、ウエハ周辺部ゾーンにおいて顕著となる。
【００３４】
また、図１では省略したが、加熱処理空間Ｓ２の壁部の一部には、当該加熱処理空間Ｓ２内にワークを搬入・搬出するための搬入口、搬出口が設けられる。当然ながら、搬入口、搬出口表面は、通常の壁部のように平坦ではなく、凹凸部が存在する。このような構造の加熱処理空間Ｓ２内に設置されたワークに対し光照射が成される場合、光照射手段からの光の一部が上記した搬入口、搬出口の凹凸部により複雑に反射される。すなわち、ウエハの周辺部近傍には、光の反射条件が均一ではない光反射面が存在する。よって、ウエハ周辺部ゾーンにおける加熱・冷却特性は均一ではなくなる。すなわち、ガスの流れが静止している状態においても、ガスの流れがあるときと同様、ワーク上の光照射領域を単純に同心円状に設定するだけでは、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことは困難となる。
【００３５】
そこで、ガスの流れの影響、加熱処理空間Ｓ２の壁部における光反射特性の影響に対応するために、ゾーンの設定をさらに細分化する。上記したように、ガスの流れの影響、加熱処理空間Ｓ２の壁部における光反射特性の影響は、ウエハ周辺部ゾーンに対して顕著に作用する。すなわち、これらの影響により、ウエハ周辺部ゾーンにおける加熱・冷却特性は不均一となる。よって、ウエハ周辺部ゾーンを細分化する。
【００３６】
理解を容易にするために、図３において、プロセスガスやパージガスの流れは、紙面の上部から下部へと流れるものとする。また、ワークの搬入口、搬出口は、ガスの流れと直交する方向に配置されるものとする。すなわち、搬入口が図３の左側、搬出口が図３の右側に設けられているものとする。
このような構成においては、円環状のウエハ周辺部ゾーンは、ガス上流側、ガス下流側、搬入口近傍側、搬出口近傍側において、それぞれ、加熱・冷却特性が異なることになる。そこで、円環状のウエハ周辺部ゾーンをゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５に分割する。
すなわち、ガス上流側のゾーンをゾーン２、ガス下流側のゾーンをゾーン３、搬入口近傍側のゾーンをゾーン４、搬出口近傍側のゾーンをゾーン５と設定する（図３において、点線で囲まれた各流域であり、四角で囲まれた数字の１−５が、各ゾーンの番号を表している）。
以上のように、ワークの照射領域をゾーン１、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５に分割し、各ゾーンにおける放射照度をそれぞれ個別に調整することにより、ウエハ全面に渡り温度分布を均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。
【００３７】
以上のように設定した５つのゾーンに対応するように、マルチフィラメントランプを含む複数のランプからなる光照射手段における各フィラメントの長さの設定、ならびに、各フィラメントの配置を決定する。
図３に示す例では、光照射手段は、４本のマルチフィラメントランプ（ランプＮｏ. １、ランプＮｏ. ２、ランプＮｏ. ３、ランプＮｏ. ４）と４本のシングルフィラメントランプ（ランプＮｏ. ５、ランプＮｏ. ６、ランプＮｏ. ７、ランプＮｏ. ８）とから構成される。
４本のマルチフィラメントランプはワークの中央側に対応する位置に配置され、４本のシングルフィラメントランプは、４本のマルチフィラメントランプの外側に、それぞれ２本ずつ配置される。
【００３８】
すなわち、ウエハ中央部ゾーンであるゾーン１に対応するように、ランプＮｏ. １のフィラメント（１）、ランプＮｏ. ２のフィラメント（１）、ランプＮｏ. １の外側に配置されたランプＮｏ. ３のフィラメント（１）、ランプＮｏ. ２の外側に配置されたランプＮｏ. ４のフィラメント（１）が配置される（フィラメントは図３では括弧付き数字で示している）。
以下、表記を簡単にするために、ランプＮｏ. ＡのフィラメントＢをフィラメントＡ−Ｂと称することにする。例えば、ランプＮｏ. １のフィラメント（１）は、フィラメント１−１となる。
すなわち、ゾーン１に対応するフィラメントは、図３の左側から、フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の順に配置される。なお、以下では、これらのフィラメントを総称する場合にはフィラメント１４ということもある。
また、円形のゾーン１に対応するように、各フィラメントの長さも設定される。すなわち、フィラメント３−１、４−１の長さは、フィラメント１−１、２−１の長さより短い。
【００３９】
同様に、ガス上流側に配置されたゾーン２に対応するように、フィラメント３−２、１−２、２−２、４−２が、図３左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン２の形状に対応して設定される。
また、ガス下流側に配置されたゾーン３に対応するように、フィラメント３−３、１−３、２−３、４−３が、図３左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン３の形状に対応して設定される。
さらに、搬入口側に配置されたゾーン４に対応するように、フィラメント７−１、５−１が、図３左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン４の形状に対応して設定される。
またさらに、搬出口側に配置されたゾーン５に対応するように、フィラメント６−１、８−１が、図３左側から順に配置される。これらのフィラメントの長さは、ゾーン５の形状に対応して設定される。
【００４０】
すなわち、ランプを図３左側から順に、ランプＮｏ．７、ランプＮｏ．５、ランプＮｏ．３、ランプＮｏ．１、ランプＮｏ．２、ランプＮｏ．４、ランプＮｏ．６、ランプＮｏ．８と並べたとき、各ランプ内の各フィラメント長さは、以下のように設定される。
フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の長さは、上記のような順番で各ランプを並列に並べたとき、ゾーン１に対応するような円が形成されるような長さに設定される。
また、フィラメント３−２、１−２、２−２、４−２、３−３、１−３、２−３、４−３、７−１、５−１、６−１、８−１の長さは、上記のような順番で各ランプを並列に並べたとき、ウエハ周辺部ゾーン（ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５）に対応するような同心円が形成されるような長さに設定される。
【００４１】
Ｃ．電源部の構成
本発明においては、ゾーン１に対応するフィラメント３−１、１−１、２−１、４−１を第１のフィラメント群として構成し、この第１のフィラメント群に属する各フィラメントへの供給電力を一括して制御する。
同様に、ゾーン２に対応するフィラメント３−２、１−２、２−２、４−２を第２のフィラメント群、ゾーン３に対応するフィラメント３−３、１−３、２−３、４−３を第３のフィラメント群、ゾーン４に対応するフィラメント７−１、５−１を第４のフィラメント群、ゾーン５に対応するフィラメント６−１、８−１を第５のフィラメント群として構成し、各群に属する各フィラメントへの供給電力をそれぞれ一括して制御する。
すなわち、同一の同心円であるウエハ周辺部ゾーンに対応する各フィラメントは、さらに、第２、第３、第４、第５のフィラメント群を構成するように分割され、各群に属する各フィラメントへの供給電力をそれぞれ一括して制御する。
このような、第１、第２、第３、第４、第５のフィラメント群にそれぞれ属する各フィラメントへの供給電力をそれぞれ一括して制御する構成について、本発明の実施例１、実施例２を図面を用いて詳細に説明する。
【００４２】
（ａ）実施例１
図４は本発明の第１の実施例の電源部の構成を示す図である。
図４に示すように、各フィラメントへの給電は、各フィラメントそれぞれに個別に接続された駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ２−５によって行われる。駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ２−５は、電力制御部Ｐｃ１〜Ｐｃ５からの指令により、電力供給電源Ｐｗから供給される電気エネルギーを調整して各フィラメントに給電する。
ゾーン１に対応する第１のフィラメント群において、フィラメント１−１への給電は、駆動部ＤＲ１−１によってなされる。同様に、フィラメント２−１、３−１、４−１への給電は、それぞれ、駆動部ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１によりなされる。ここで、駆動部ＤＲ１−１は、通電時にフィラメント１−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗから供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをフィラメント１−１に給電する。同様に、駆動部ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、通電時にフィラメント２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗから供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをそれぞれフィラメント２−１、３−１、４−１に給電する。なお、以下では上記駆動部を総称する場合、駆動部ＤＲと呼び、上記電力制御部を総称する場合、電力制御部Ｐｃと呼ぶ。
【００４３】
ここで、ゾーン１における放射照度は所定の値で略均一であるように設定する必要がある。各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、ゾーン１における放射照度が所定の値で略均一となるように、それぞれ所定の値に調整される。ここで、理解を容易にするために、ゾーン１において、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定する。そうすると、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、略同一の値となるように調整する必要がある。
よって、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へ供給される電気エネルギーは、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように調整される。
【００４４】
電力制御部Ｐｃ１は、駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に対し、ゾーン１の放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を送信する。ここで、上記した各駆動部への指令信号は、同一の信号となる。
各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記指令信号が入力されると、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へ供給される電気エネルギーを調節する。ここで、略同一に調整される各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、ゾーン１の放射照度が所定の値で略均一となるような光強度である。
すなわち、ゾーン１に対応する第１のフィラメント群を構成する各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作は、電力制御部Ｐｃ１からの同一の指令信号により、一括して制御される。
【００４５】
同様に、各ゾーン２、３、４、５における放射照度はそれぞれ所定の値で略均一であるように設定する必要がある。よって、ゾーン２に対応する第２のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン３に対応する第３のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン４に対応する第４のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン５に対応する第５のフィラメント群を構成する各フィラメントから放出される光の光強度も、それぞれ所定の値で略同一となるように設定する必要がある。
このような設定を実現するように、第２のフィラメント群に対応する各駆動部、第３のフィラメント群に対応する各駆動部、第４のフィラメント群に対応する各駆動部、第５のフィラメント群に対応する各駆動部は、各フィラメント群に属する各フィラメントに給電する電気エネルギーを、それぞれ個別に調整する。
なお、上記したように、各ゾーンにおいては、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定する。
【００４６】
ここで、ゾーン２に対応する第２のフィラメント群を構成する各フィラメント１−２、２−２、３−２、４−２にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−２、ＤＲ２−２、ＤＲ３−２、ＤＲ４−２の動作は、電力制御部Ｐｃ２からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン３に対応する第３のフィラメント群を構成する各フィラメント１−３、２−３、３−３、４−３にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−３、ＤＲ２−３、ＤＲ３−３、ＤＲ４−３の動作は、電力制御部Ｐｃ３からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン４に対応する第４のフィラメント群を構成する各フィラメント５−１、７−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−４、ＤＲ２−４の動作は、電力制御部Ｐｃ４からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン５に対応する第５のフィラメント群を構成する各フィラメント６−１、８−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−５、ＤＲ２−５の動作は、電力制御部Ｐｃ５からの同一の指令信号により一括して制御される。
【００４７】
以上のように本発明では、各ゾーン１，２，３，４，５に対応して、光照射手段であるランプユニットを構成する複数のランプ内のフィラメントがまとめられてフィラメント群１，２，３，４，５を構成する。
詳細には、ランプユニットのあるランプ内にあるフィラメントと、他のランプ内のフィラメントとがまとめられて、１つのフィラメント群を構成する。
各フィラメントは、電気エネルギーを給電する駆動部に個別に接続されている。ここで、各フィラメント群に属する各フィラメントへ電気エネルギーを給電する駆動部ＤＲは、各フィラメント群毎にそれぞれ設けられた電力制御部Ｐｃからの同一の制御信号により、一括して制御される。
例えば、第１のフィラメント群に設けられた電力制御部Ｐｃ１からの制御信号により、同群に属する各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に電気エネルギーを給電する各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作は、一括して制御される。
同様に、第２、第３、第４、第５のフィラメント群に設けられた各電力制御部Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５からの制御信号により、各群の属する各フィラメントに電気エネルギーを給電する各駆動部の動作は、それぞれ、一括して制御される。
なお、図２に示した各給電装置６２〜６４は上記した電力供給電源Ｐｗおよび各駆動部ＤＲに相当する。また、電源部７は図４に示す各電力制御部Ｐｃ、電力供給電源Ｐｗ、各駆動部ＤＲ全体に相当する。
【００４８】
次に、１つのゾーンに対応するフィラメント群に属する各フィラメントに電気エネルギーを給電する各駆動部の動作を一括して制御するための構成について、詳細に述べる。
以下、図３に示すゾーン１に対応した第１フィラメント群の制御を例に取り述べる。
ゾーン１に対応する第１フィラメント群に属するフィラメントは、図３の左側から、フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の順に配置される。また、円形のゾーン１に対応するように、各フィラメントの長さも設定される。すなわち、フィラメント３−１、４−１の長さは、フィラメント１−１、２−１の長さより短い。
上記したように、ゾーン１における放射照度を所定の値で略均一となるようにするには、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１から通電時に放出される光の光強度を略均一に設定する必要がある。
【００４９】
ゾーン１における放射照度を所定の値に設定する場合、ゾーン１における単位時間あたり・単位面積あたりの放射エネルギーである放射密度（Ｗ／ｃｍ2 ）が決定される。ここで、ランプのバルブ（発光管）の間隔（ｃｍ）が決まると、フィラメントの単位長さあたりの電力が決定される。この単位長さあたりの電力を電力密度（Ｗ／ｃｍ）と呼ぶ。電力密度（Ｗ／ｃｍ）は、放射密度（Ｗ／ｃｍ2 ）とバルブ（発光管）の間隔（ｃｍ）との積で表される。
フィラメントの定格電力は、上記した電力密度（Ｗ／ｃｍ）とフィラメントの長さ（ｃｍ）の積で表される。フィラメントにおいて定格電力が消費されると、ゾーン１における放射照度が所定の値に設定される。
【００５０】
一方、通常、フィラメントは、フィラメントの素線を所定の巻きピッチでコイル状に形成されたものである。フィラメントの抵抗値は、フィラメントの素線径、コイルの直径、コイルの巻きピッチの値により決定される。
各ランプにおけるフィラメントの素線径、コイルの直径、コイルの巻きピッチの値は、通常同一に設計されるので、各フィラメントの抵抗値はそれぞれ所定の値を有する。
フィラメントで定格電力が消費される際にフィラメントに印加される電圧を定格電圧と呼ぶことにすると、この定格電圧は、フィラメントの定格電力、抵抗値より決定される。  上記したように、第１のフィラメント群に属する各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の長さは全てが同一であるわけではないので、電力密度（Ｗ／ｃｍ）とフィラメントの長さ（ｃｍ）の積で表される定格電力は、各フィラメントにおいて全てが同一であるわけではない。
【００５１】
ここで、各フィラメントの定格電圧を同一に設定する場合を考える。上記したように定格電圧はフィラメントの定格電力、抵抗値により決定される。各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の定格電力は、上記したように互いに相違するので、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の定格電圧を同一に設定するには、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の抵抗値を所定の値に設定する必要がある。
しかしながら、上記したように、各ランプにおけるフィラメントの素線径、コイルの直径、コイルの巻きピッチの値は通常同一に設計されるので、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の抵抗値はそれぞれ所定の一定値に固定される。よって、各フィラメントの定格電圧は同一に設定することはできない。すなわち、長さが互いに異なる各フィラメントに対しては、それぞれ所定の定格電圧を印加する必要がある。各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加することにより、ゾーン１における放射照度が所定の値に設定される。
【００５２】
ここで、電力供給電源Ｐｗは一般に商用電源であり、電力供給電源Ｐｗによって負荷に印加される電圧は一定となる。よって、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加するためには、駆動部ＤＲにより、負荷であるフィラメントへの印加電圧を調整する必要がある。
以下、図５に用いて駆動部の詳細構成例について説明する。
図５は、駆動部ＤＲの詳細ブロック図を示す。図５に示すように、駆動部ＤＲはバイアス設定部ＢＳ、サイリスタドライバ部ＳＤｒ、サイリスタＳＲから構成される。負荷であるフィラメント１４は、サイリスタＳＲを介して電力供給電源Ｐｗに接続される。本構成では、負荷であるフィラメント１４への印加電圧が駆動部ＤＲにより調整される。
【００５３】
上記したように、電力制御部Ｐｃは、あるゾーンの放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を駆動部ＤＲに送信する
例えば、駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ４−１のバイアス設定部ＢＳは、上記指令信号に基づき、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１から放出される光の光強度が略同一の値となるように、電力供給電源Ｐｗから負荷であるフィラメント３−１、１−１、２−１、４−１に印加される電圧へのバイアスを設定し、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１に定格電圧が印加されるようにする。
ここで、上記したように各フィラメントへ印加する定格電圧は同一ではないので、各フィラメントに接続される各駆動部ＤＲ１−１〜ＤＲ４−１のバイアス設定部ＢＳにおける設定も同一ではない。
ここで、各バイアス設定部ＢＳは、それぞれ個別にバイアスを設定することが可能であるので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の指令信号により、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１へ印加される定格電圧がそれぞれ所定の値となるように設定することが可能となる。
【００５４】
各バイアス設定部ＢＳでバイアスが設定されると、バイアス設定部ＢＳはサイリスタドライブ部ＳＤｒにドライブ信号を送信する。サイリスタドライブ部ＳＤｒは、バイアス設定部ＢＳからのドライブ信号に基づき、電力供給電源Ｐｗから負荷（フィラメント１４）に印加される電圧に所定のバイアスかけて、フィラメント１４に印加される電圧が定格電圧となるようにサイリスタＳＲを動作させる。なお、上記したバイアスは、例えば、負の値が設定される。
駆動部ＤＲを上記したように構成することにより、電力制御部Ｐｃからの同一の信号により、各フィラメント１４へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、一括して制御することが可能となる。
なお、図５では、駆動部ＤＲにサイリスタＳＲを使用した例を示したが、駆動部の構成はこれに限るものではない。例えば、駆動部ＤＲにスイッチング素子を用いたＰＷＭ制御方式を採用してもよい。
【００５５】
本実施例においては、ワークの照射領域におけるゾーンの設定を、従来のような同心円状に設定するだけではなく、さらに同一の同心円を複数のゾーンに分割している。このようなゾーンの設定は、ワークの周辺部からの熱放射の影響のみならず、ワークが設定される収容空間の雰囲気（例えば、ガスの流れ、収容空間壁部による不均一な光反射など）の影響をも考慮されている。よって、各ゾーンにおける放射照度を所定の値に設定することにより、ウエハ全面に渡り温度分布を高精度に均一に維持したまま、ウエハの光照射式加熱処理を行うことが可能となる。
また、フィラメントの数の分だけ独立した制御系を設けることなく、同一の群に属する各フィラメントへの給電を１つの制御信号によって一括して制御できるので、光照射領域に設定した各ゾーンに対応した各ランプのフィラメントへの電力供給制御を、効率的に、かつ、比較的簡単な構成で実施することが可能となる。すなわち、ワークの巨大化に伴いフィラメントの数が多くなったとしても、光照射式加熱処理装置が大掛かりにならず、同装置の装置コストの増大を抑制することが可能となる。
【００５６】
ワークの加熱処理は、例えば、図６（ａ）に示すような手順で行われる。ここでは、熱酸化処理等でワークを１１００℃まで加熱する場合を例に取る。
期間（1)〜(2) において、ワークは例えば到達温度が６００℃となるように昇温される。ワークの温度が６００℃に到達後、期間（2)〜 (3)において、ワークは６００℃に維持される。これは、１１００℃までの加熱処理前に、光照射手段であるランプユニットを構成する複数のランプの動作を安定化させて、加熱処理雰囲気の安定化を図るためである。  加熱処理雰囲気が安定した後、期間(3) 〜(4) において、ワークは自身の温度が１１００℃に到達するまで昇温される。ワークの温度が１１００℃に到達後、期間(4) 〜(5) において、ワークは１１００℃に維持される。なお、１１００℃に維持される時間は、加熱処理の種類によって、適宜設定される。そして、時点(5) 以降、ワークは降温される。
【００５７】
上記したような加熱処理を実現するために、各電力制御部Ｐｃは、駆動部ＤＲを制御して、各フィラメント群の点灯制御を実現する。
例えば、第１の電力制御部Ｐｃ１は、以下の要領で第１のフィラメント群への供給電力を制御する。
図７は第１の実施例において、第１のフィラメント群を駆動する電力制御部、駆動部を示したものである。なお、以下では理解を簡単にするために、図７に示すように、フィラメント１−１および２−１の長さが等しく、フィラメント３−１および４−１の長さが等しいとする。また、フィラメント１−１および２−１の長さは、フィラメント３−１および４−１の長さより長いものとする。
【００５８】
第１のフィラメント群から放射される光は、図３に示すワーク（ウエハ）の照射領域の中央部であるゾーン１を光照射する。第１の電力制御部Ｐｃ１は、ゾーン１における放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に送信する。
先に述べたように、ゾーン１における放射照度を所定の値に設定する場合、上記した所定の放射照度に対応した放射密度が求められ、この放射密度ならびにランプのバルブ（発光管）の間隔から各フィラメントの電力密度が求められる。第１のフィラメント群に属する各フィラメントを有するランプのバルブ間隔が等間隔である場合、第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度は全て等しくなる。
そして、この電力密度および各フィラメントの長さに基づき、第１のフィラメント群に属する各フィラメントの定格電力をそれぞれ所定の値に設定する。すなわち、各フィラメントにおいて、それぞれ個別に設定された定格電力が消費されると、ゾーン１における放射照度が所定の値となる。
【００５９】
ここで、第１のフィラメント群を構成するフィラメント１−１、２−１、３−１、４−１は長さが同一でないので、上記したように、各フィラメントの定格電力は以下のような関係になる。すなわち、フィラメント１−１および２−１の定格電力は等しく、フィラメント３−１および４−１の定格電力は等しい。一方、フィラメント１−１および２−１の定格電力は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１の定格電力より大きい。
よって、フィラメント１−１および２−１の定格電圧は等しく、フィラメント３−１および４−１の定格電圧電力は等しい。一方、フィラメント１−１および２−１の定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１の定格電圧より大きい。
【００６０】
ここで、電力供給電源Ｐｗは一般に商用電源であり、電力供給電源によって負荷に印加される電圧は一定となる。よって、上記したように、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加するように各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１により調整がなされる。
すなわち、駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の各バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１によりそれぞれバイアスが個別に設定され、各バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１はドライブ信号をそれぞれサイリスタドライブ部ＳＤｒ１−１、ＳＤｒ２−１、ＳＤｒ３−１、ＳＤｒ４−１に送信する。
【００６１】
各サイリスタドライブ部ＳＤｒ１−１、ＳＤｒ２−１、ＳＤｒ３−１、ＳＤｒ４−１は、各バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１からのドライブ信号に基づき、電力供給電源から負荷である各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に印加される電圧に所定のバイアスかけて、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に印加される電圧がそれぞれ定格電圧となるように各サイリスタＳＲ１−１、ＳＲ２−１、ＳＲ３−１、ＳＲ４−１を動作させる。
駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１を上記したように構成することにより、電力制御部Ｐｃ１からの同一の信号により、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように一括して制御することが可能となる。
【００６２】
電力制御部Ｐｃ１には、ワークの照射領域のゾーン１における温度と時間との関係が図６（ａ）のようになる制御パターンが設定される。この制御パターンに基づき、電力制御Ｐｃ１は、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の駆動を制御する。
まず、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている制御パターンに基づき、図６（ａ）の昇温期間（1)〜(2) においてゾーン１における温度が室温から６００℃に到達するまで昇温されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ａを送信する。制御信号Ａを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ａに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。なお、上記したように、駆動部毎に、バイアス設定部によりバイアスが個別に設定されているので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ａにより、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
また、図６（ｂ）に示すように、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【００６３】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている制御パターンに基づき、図６（ａ）の温度維持期間(2) 〜(3) においてゾーン１における温度が６００℃に維持されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｂを送信する。
制御信号Ｂを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｂに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【００６４】
ここで、ゾーン１における温度を６００℃に維持する場合、ワーク（ウエハ）からの熱放出分のみを補えばよい。よって、温度維持期間(2) 〜(3) におけるゾーン１での放射照度は、昇温期間(1) 〜(2) におけるゾーン１での放射照度より小さい値に設定される。従って、温度維持期間(2) 〜(3) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、昇温期間(1) 〜(2) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より小さくなる。
なお、昇温期間(1) 〜(2) のときと同様、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作は、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｂにより一括して制御される。また、当然ながら温度維持期間(2) 〜(3) においても、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【００６５】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている制御パターンに基づき、図６（ａ）の昇温期間(3) 〜(4) においてゾーン１における温度が１１００℃に到達するまで昇温されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｃを送信する。
制御信号Ｃを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｃに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【００６６】
ゾーン１における温度を６００℃から１１００℃に昇温する場合、温度を室温から６００℃に昇温する場合や温度を６００℃に維持する場合と比較して、ゾーン１での放射照度を大きくする必要がある。すなわち、昇温期間(3) 〜(4) におけるゾーン１での放射照度は、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) におけるゾーン１での放射照度より大きい値に設定される。従って、昇温期間(3) 〜(4) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より大きくなる。
【００６７】
なお、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) のときと同様、各駆動部毎に、バイアス設定部によりバイアスが個別に設定されているので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｃにより、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
また、当然ながら昇温期間(3) 〜(4) においても、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【００６８】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている制御パターンに基づき、図６（ａ）の温度維持期間(4) 〜(5) においてゾーン１における温度が１１００℃に維持されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｄを送信する。  制御信号Ｄを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｄに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【００６９】
ここで、ゾーン１における温度を１１００℃に維持する場合、ワーク（ウエハ）からの熱放出分のみを補えばよい。よって、温度維持期間(4) 〜(5) におけるゾーン１での放射照度は、昇温期間(3) 〜(4) におけるゾーン１での放射照度より小さい値に設定される。  従って、温度維持期間(4) 〜(5) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、昇温期間(3) 〜(4) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より小さくなる。
なお、温度維持期間(4) 〜(5) において維持される温度は１１００℃であり、温度維持期間(2) 〜(3) において維持される温度６００℃より大きいので、温度維持期間(4) 〜(5) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、温度維持期間(2) 〜(3) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より大きくなる。
【００７０】
また、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) 、昇温期間(3) 〜(4) のときと同様、各駆動部毎に、バイアス設定部ＢＳによりバイアスが個別に設定されているので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｄにより、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
また、当然ながら温度維持期間(4) 〜(5) においても、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【００７１】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている制御パターンに基づき、図６（ａ）の時点(5) 以降においてゾーン１における温度が降温するように、各駆動部ＤＲ１−１、２−１、３−１、４−１に制御信号Ｅを送信する。
制御信号Ｅを受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｅに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１への電圧の印加を停止する。
【００７２】
以上のように、電力制御部Ｐｃ１は、予め定められた制御パターンに基づき、第１のフィラメント群に属する各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に給電する各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを送信して、当該各駆動部を駆動して各フィラメントへ印加される定格電圧を調整し、ゾーン１における温度を制御する。
【００７３】
図３に示すゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５に対応する第２、第３、第４、第５のフィラメント群についても、それぞれ電力制御部Ｐｃ２、電力制御部Ｐｃ３、電力制御部Ｐｃ４、電力制御部Ｐｃ５により、上記と同様の制御がなされる。
すなわち、各電力制御部Ｐｃ２、電力制御部Ｐｃ３、電力制御部Ｐｃ４、電力制御部Ｐｃ５は、予め定められた制御パターンに基づき、第２、第３、第４、第５のフィラメント群に対応する駆動部ＤＲを駆動して、各フィラメント群に属するフィラメントへ印加する定格電圧の値を制御して、各ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における温度が所望の値となるように制御する。
【００７４】
ここで、図３に示すゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５は、ワークの周辺部ゾーンであり、加熱時にはワーク周縁部からの放熱を補償する必要がある。そのため、加熱処理中のワークの温度分布を略均一にするためには、ワークへの光照射時、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における放射照度は、ワークの中央部であるゾーン１における放射照度より大きくなるように、設定する必要がある。
【００７５】
例えば、図６（ａ）に示すような加熱処理を行う場合、期間(1) 〜(5) において第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度は、図６（ｃ）に示すように、第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度より大きくなる。
なお、図６（ｃ）は、理解を容易にするために、第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度が全て等しいと見なした場合を示している。同様に、第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度も全て等しいと見なした場合を示している。実際には、上記したように、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における加熱・冷却特性は互いに相違するので、上記ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における放射照度も互いに異なり、第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度も互いに相違する。また、上記では理解を容易にするために、ゾーン１において、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定したが、実際はゾーンの境界に近い領域では他のゾーンからの光の回り込みが存在する。従って、温度分布をより高精度に均一にする場合には、回り込み光の多い領域のフィラメントにおいては回り込む光のエネルギー相当分を差し引いて電力密度を設定する必要がある。この場合は第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度も互いに相違することとなる。
しかしながら、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５においては、ワークの周縁部からの放熱の影響があるので、互いに相違する第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度は、全て第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度より大きくなる。
【００７６】
以上のように、各電力制御部Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５は、予め定められた制御パターンに基づき、第１，２，３，４，５の各フィラメント群に属するフィラメントに給電する駆動部ＤＲに制御信号を送信して、当該各駆動部ＤＲを駆動して各フィラメント群に属するフィラメントへ印加される定格電圧を個々に調整し、加熱処理中のゾーン１，２，３，４，５における温度を制御する。このような制御により、ワークの温度分布を略均一に維持したまま、昇温プロセス・降温プロセスを含む加熱処理をワークに施すことが可能となる。
【００７７】
（ｂ）実施例２
前記実施例では、各電力制御部Ｐｃにワークの加熱処理（例えば、図６（ａ））に対応する制御パターンが予め定められている。この制御パターンは、加熱処理中の昇温プロセス・温度維持プロセス・降温プロセスが行われる期間については、各電力制御部Ｐｃ全てに共通する。一方、上記したように、加熱処理中のワークの温度分布を略均一にするためには、ワークの照射領域に設定される各ゾーン毎放射照度を調整する必要がある。そのため、制御パターンにおいて、各フィラメント群に属するフィラメントから放出される光強度に関するパラメータ（例えば、各フィラメント群の電力密度）は、電力制御部Ｐｃ毎に相違する。
【００７８】
このような制御パターンに基づき、各電力制御部Ｐｃは、当該電力制御部Ｐｃに関連するフィラメント群に属するフィラメントへの給電を制御する。例えば、各電力制御部Ｐｃは、予め設定されている制御パターンに基づき、制御信号を駆動部ＤＲに送信して、駆動部ＤＲを制御する。駆動部ＤＲは、上記フィラメント群に属する各フィラメントへの給電を調整するものであり、例えば、上記した例では、駆動部ＤＲは、各フィラメントへ印加される定格電圧を個々に調整する。
【００７９】
すなわち、上記した例では、各電力制御部Ｐｃに予め設定された制御パターンに基づくオープン制御により、各ゾーンにおける放射照度が制御され、加熱処理中のワークの温度が略均一に保持される。
一方、以下に説明する実施例の光照射式加熱装置おいては、各ゾーンに対して温度センサを設ける。温度センサＴＳ１〜ＴＳ５は例えば前記図３に示されるように、各ゾーン１〜５の中央部分に設けられる。
各電力制御部Ｐｃには、ワークの加熱処理に対応する温度パターンを予め設定しておく。そして、温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からの各ゾーンの温度情報と各電力制御部Ｐｃに予め設定された温度パターンとを比較し、各ゾーンの温度情報が上記温度パターンと一致するように、各電力制御部Ｐｃは、駆動部ＤＲを制御する。すなわち、本実施例の光照射式加熱装置は、各ゾーンの温度情報に基づき、各フィラメント群への給電を制御するフィードバック制御により、各ゾーンにおける放射照度を制御して、加熱処理中のワークの温度が略均一に保持するものである。
【００８０】
以下、本実施例について、詳細に説明する。
本実施例においても、ワークは半導体ウエハとし、理解を容易にするためにガードリングについて考慮しないものとする。また、ワーク上の光照射領域は、オープン制御のときと同様、ウエハ中央部ゾーン（ゾーン１）と円環状のウエハ周辺部ゾーン（ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５）とに分割する。
前記図３に示すように、各ゾーン１〜５に対して、各ゾーンの温度を測定する温度センサが配置される。すなわち、ゾーン１，２，３，４，５に対して、おのおの温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５が配置される。
各ゾーンに対応するフィラメント群に属する各フィラメントへの給電は、前述した実施例と同様、各フィラメントそれぞれに個別に接続された駆動部ＤＲによって行われる。駆動部ＤＲは、電力制御部Ｐｃからの指令により、電力供給電源Ｐｗから供給される電気エネルギーを調整して各フィラメントに給電する。
【００８１】
具体的な構成を図８に示す。本図は、温度センサを除き、図４と同一の構成を示す。
すなわち、ゾーン１に対応する第１のフィラメント群において、フィラメント１−１への給電は、駆動部ＤＲ１−１によってなされる。同様に、フィラメント２−１、３−１、４−１への給電は、それぞれ、駆動部ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１によりなされる。ここで、駆動部ＤＲ１−１は、電力制御部Ｐｃ１からの指令に基づき、通電時にフィラメント１−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗから供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをフィラメント１−１に給電する。同様に、駆動部ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、通電時にフィラメント２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値となるように、電力供給電源Ｐｗから供給される電気エネルギーを調整し、調整した電気エネルギーをそれぞれフィラメント２−１、３−１、４−１に給電する。
【００８２】
ここで、ゾーン１における放射照度は所定の値で略均一であるように設定する必要がある。各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、ゾーン１における放射照度が所定の値で略均一となるように、それぞれ所定の値に調整される。ここで、理解を容易にするために、ゾーン１において、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定する。そうすると、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、略同一の値となるように調整する必要がある。
よって、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へ供給される電気エネルギーは、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように調整される。
【００８３】
電力制御部Ｐｃ１は、駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に対し、ゾーン１の放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を送信する。ここで、上記した各駆動部ＤＲへの指令信号は、同一の信号となる。
各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記指令信号が入力されると、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度が所定の値で略同一となるように、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へ供給される電気エネルギーを調節する。ここで、略同一に調整される各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１から放出される光の光強度は、ゾーン１の放射照度が所定の値で略均一となるような光強度である。
すなわち、ゾーン１に対応する第１のフィラメント群を構成する各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作は、電力制御部Ｐｃ１からの同一の指令信号により、一括して制御される。
【００８４】
同様に、各ゾーン２、３、４、５における放射照度はそれぞれ所定の値で略均一であるように設定する必要がある。よって、ゾーン２に対応する第２のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン３に対応する第３のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン４に対応する第４のフィラメント群を構成する各フィラメント、ゾーン５に対応する第５のフィラメント群を構成する各フィラメントから放出される光の光強度も、それぞれ所定の値で略同一となるように設定する必要がある。
このような設定を実現するように、第２のフィラメント群に対応する各駆動部ＤＲ、第３のフィラメント群に対応する各駆動部ＤＲ、第４のフィラメント群に対応する各駆動部ＤＲ、第５のフィラメント群に対応する各駆動部ＤＲは、電力制御部Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５からの指令に基づき、各フィラメント群に属する各フィラメントに給電する電気エネルギーをそれぞれ個別に調整する。
なお、上記したように、各ゾーンにおいては、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定する。
【００８５】
ここで、ゾーン２に対応する第２のフィラメント群を構成する各フィラメント１−２、２−２、３−２、４−２にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−２、ＤＲ２−２、ＤＲ３−２、ＤＲ４−２の動作は、電力制御部Ｐｃ２からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン３に対応する第３のフィラメント群を構成する各フィラメント１−３、２−３、３−３、４−３にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−３、ＤＲ２−３、ＤＲ３−３、ＤＲ４−３の動作は、電力制御部Ｐｃ３からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン４に対応する第４のフィラメント群を構成する各フィラメント５−１、７−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−４、ＤＲ２−４の動作は、電力制御部Ｐｃ４からの同一の指令信号により一括して制御される。
また、ゾーン５に対応する第５のフィラメント群を構成する各フィラメント６−１、８−１にそれぞれ給電する駆動部ＤＲ１−５、ＤＲ２−５の動作は、電力制御部Ｐｃ５からの同一の指令信号により一括して制御される。
【００８６】
ここで、各電力制御部Ｐｃから各駆動部ＤＲへ送信される指令信号は、各ゾーンに設けられた温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からの温度情報と各電力制御部Ｐｃに予め設定されている温度パターンとの比較演算にもとづくものである。
すなわち、電力制御部Ｐｃ１から各駆動部ＤＲ１−１，ＤＲ２−１，ＤＲ３−１，ＤＲ４−１に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ１に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算により設定される。詳細には、上記温度パターンとゾーン１の温度情報との差異が小さくなるように指令信号は設定される。
電力制御部Ｐｃ２から各駆動部ＤＲ１−２，ＤＲ２−２，ＤＲ３−２，ＤＲ４−２に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ２に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ２からのゾーン２の温度情報との比較演算により設定される。
【００８７】
同様に電力制御部Ｐｃ３から各駆動部ＤＲ１−３，ＤＲ２−３，ＤＲ３−３，ＤＲ４−３に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ３に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ３からのゾーン３の温度情報との比較演算により設定される。
電力制御部Ｐｃ４から各駆動部ＤＲ１−４，ＤＲ２−４に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ４に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ４からのゾーン４の温度情報との比較演算により設定される。
電力制御部Ｐｃ５から各駆動部ＤＲ１−５，ＤＲ２−５に一括して送信される指令信号は、電力制御部Ｐｃ５に予め設定されている温度パターンと温度センサＴＳ５からのゾーン５の温度情報との比較演算により設定される。
【００８８】
ところで、図３に示す例では、ガス上流側のゾーンをゾーン２、ガス下流側のゾーンをゾーン３、搬入口近傍側のゾーンをゾーン４、搬出口近傍側のゾーンをゾーン５と設定した。ゾーン２、ゾーン３は、ガス上流側とガス下流側に対応するので、両ゾーンにおける加熱・冷却特性の差異は大きい。しかしながら、ゾーン４、ゾーン５においては、例えば、搬入口構造、搬出口構造が同一であるとき、両ゾーンにおける加熱・冷却特性の差異が無視できる程小さくなる場合がある。
このような場合は、ゾーン４、ゾーン５にそれぞれに温度センサＴＳ４、ＴＳ５を設ける必要はなく、どちらか一方の温度センサにより、両ゾーン（ゾーン４、ゾーン５）の温度情報を得ることが可能となる。
図９は、ゾーン５に対応する温度センサＴＳ５を省略した例を示している。ゾーン４に対応する温度センサＴＳ４からの温度情報は、電力制御部Ｐｃ４および電力制御部Ｐｃ５の両方に送信される。なお、他の構成は、図８に示すものと同一であるので、説明を省略する。
【００８９】
図１０は、温度センサからの温度情報に基づき、「１つのゾーンに対応するフィラメント群に属する各フィラメント」に電気エネルギーを給電する各駆動部の動作を一括して制御するための構成例を示す図である。
図１０に示す構成例は、先に説明した図５の構成例に温度センサを追加したものである。よって、温度センサ以外の構成の詳細説明は省略する。
以下、ゾーン１を例にとって説明する。上記したように、第１のフィラメント群を構成する各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の長さは全てが同一であるわけではない。各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１の抵抗値は、通常、それぞれ所定の一定値に固定される。よって、長さが互いに異なる各フィラメントに対して、それぞれ所定の定格電圧を印加することにより、ゾーン１における放射照度が所定の値に設定される。
【００９０】
電力制御部Ｐｃには、加熱処理に対応した温度パターンが予め設定されている。一方、温度センサは、あるゾーンにおける温度を測定し、温度情報を電力制御部Ｐｃに送信する。電力制御部Ｐｃは、温度パターンと温度センサからの温度情報とに基づき、両者の差異が小さくなるような指令信号を演算により求める。
電力制御部Ｐｃは、この指令信号を駆動部ＤＲに送信して、あるゾーンの放射照度が所定の値で略均一となるように制御する。例えば、ゾーン１の場合、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されているゾーン１の温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報とを比較して指令信号を求め、当該指令信号を駆動部ＤＲ１−１，ＤＲ２−１，ＤＲ３−１，ＤＲ４−１に送信する。
【００９１】
駆動部ＤＲのバイアス設定部ＢＳは、上記指令信号に基づき、各フィラメントから放出される光の光強度が略同一の値となるように、電力供給電源Ｐｗから負荷であるフィラメント３−１、１−１、２−１、４−１に印加される電圧へのバイアスを設定し、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１に定格電圧が印加されるようにする。
ここで、上記したように各フィラメントへ印加する定格電圧は同一ではないので、各フィラメントに接続される各駆動部ＤＲのバイアス設定部ＢＳにおける設定も同一ではない。
各バイアス設定部ＢＳは、それぞれ個別にバイアスを設定することが可能であるので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の指令信号により、各フィラメント３−１、１−１、２−１、４−１へ印加される定格電圧がそれぞれ所定の値となるように設定することが可能となる。
【００９２】
各バイアス設定部ＢＳでバイアスが設定されると、バイアス設定部ＢＳはサイリスタドライブ部ＳＤｒにドライブ信号を送信する。サイリスタドライブ部ＳＤｒは、バイアス設定部ＢＳからのドライブ信号に基づき、電力供給電源Ｐｗから負荷に印加される電圧に所定のバイアスかけて、フィラメントに印加される電圧が定格電圧となるようにサイリスタＳＲを動作させる。なお、上記したバイアスは、例えば、負の値が設定される。
上記のように構成することにより、温度センサＴＳ１〜ＴＳ５からのゾーンの温度情報に基づき、電力制御部Ｐｃからの同一の信号により、各フィラメントへそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように、一括してフィードバック制御することが可能となる。なお、ゾーン２，３，４，５についても構成は同様であるので説明を省略する。
なお、図１０では、駆動部ＤＲにサイリスタＳＲを使用した例を示したが、駆動部ＤＲの構成はこれに限るものではない。例えば、駆動部にスイッチング素子を用いたＰＷＭ制御方式を採用してもよい。
【００９３】
次に、前記実施例と同様、図６（ａ）に示すようなワークの加熱処理を例にとり、請求項３の発明の場合におけるワークの加熱処理を説明する。
すなわち、期間(1) 〜(2) において、ワークは到達温度が６００℃となるように昇温され、ワークの温度が６００℃に到達後、期間(2) 〜(3) において、ワークは６００℃に維持される。
次いで、期間(3) 〜(4) において、ワークは自身の温度が１１００℃に到達するまで昇温され、ワークの温度が１１００℃に到達後、期間(4) 〜(5) において、ワークは１１００℃に維持される。なお、１１００℃に維持される時間は、加熱処理の種類によって、適宜設定される。そして、時点(5) 以降、ワークは降温される。
【００９４】
上記したような加熱処理を実現するために、各電力制御部Ｐｃは、駆動部ＤＲを制御して、各フィラメント群の点灯制御を実現する。
例えば、第１の電力制御部Ｐｃ１は、以下の要領で第１のフィラメント群への供給電力を制御する。
図１１は第２の実施例において、第１のフィラメント群を駆動する電力制御部、駆動部の構成を示した図である。
なお、以下理解を簡単にするために、図３に示すように、フィラメント１−１および２−１の長さが等しく、フィラメント３−１および４−１の長さが等しいとする。また、フィラメント１−１および２−１の長さは、フィラメント３−１および４−１の長さより長いものとする。
【００９５】
第１のフィラメント群から放射される光は、図３に示すワーク（ウエハ）の照射領域の中央部であるゾーン１を光照射する。第１の電力制御部Ｐｃ１は、ゾーン１における放射照度が所定の値で略均一となるような指令信号を駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に送信する。
先に述べたように、ゾーン１における放射照度を所定の値に設定する場合、上記した所定の放射照度に対応した放射密度が求められ、この放射密度ならびにランプのバルブ（発光管）の間隔から各フィラメントの電力密度が求められる。第１のフィラメント群に属する各フィラメントを有するランプのバルブ間隔が等間隔である場合、第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度は全て等しくなる。
そして、この電力密度および各フィラメントの長さに基づき、第１のフィラメント群に属する各フィラメントの定格電力をそれぞれ所定の値に設定する。すなわち、各フィラメントにおいて、それぞれ個別に設定された定格電力が消費されると、ゾーン１における放射照度が所定の値となる。
【００９６】
ここで、第１のフィラメント群を構成するフィラメント１−１、２−１、３−１、４−１は長さが同一でないので、上記したように、各フィラメントの定格電力は以下のような関係になる。すなわち、フィラメント１−１および２−１の定格電力は等しく、フィラメント３−１および４−１の定格電力は等しい。一方、フィラメント１−１および２−１の定格電力は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１の定格電力より大きい。
【００９７】
よって、フィラメント１−１および２−１の定格電圧は等しく、フィラメント３−１および４−１の定格電圧電力は等しい。一方、フィラメント１−１および２−１の定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１の定格電圧より大きい。
【００９８】
ここで、電力供給電源Ｐｗは一般に商用電源であり、電力供給電源によって負荷に印加される電圧は一定となる。よって、前記したように、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１にそれぞれ所定の定格電圧を印加するように各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１により調整がなされる。
すなわち、駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の各バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１によりそれぞれバイアスが個別に設定され、各バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１はドライブ信号をそれぞれサイリスタドライブ部ＳＤｒ１−１、ＳＤｒ２−１、ＳＤｒ３−１、ＳＤｒ４−１に送信する。
【００９９】
各サイリスタドライブ部ＳＤｒ１−１、ＳＤｒ２−１、ＳＤｒ３−１、ＳＤｒ４−１は、バイアス設定部ＢＳ１−１、ＢＳ２−１、ＢＳ３−１、ＢＳ４−１からのドライブ信号に基づき、電力供給電源から負荷である各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に印加される電圧に所定のバイアスかけて、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に印加される電圧がそれぞれ定格電圧となるように各サイリスタＳＲ１−１、ＳＲ２−１、ＳＲ３−１、ＳＲ４−１を動作させる。
駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１を上記したように構成することにより、電力制御部Ｐｃ１からの同一の信号により、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧が印加されるように一括して制御することが可能となる。
【０１００】
電力制御部Ｐｃ１は、ワークの照射領域のゾーン１における温度と時間との関係が図６（ａ）のようになるような温度パターンが設定される。この温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報に基づき、電力制御部Ｐｃ１は、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の駆動を制御する。
【０１０１】
まず、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている温度パターンに基づき、図６（ａ）の昇温期間(1) 〜(2) においてゾーン１における温度が室温から６００℃に到達するまで昇温されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ａ’を送信する。制御信号Ａ’を受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ａ’に基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。なお、上記したように、駆動部毎に、バイアス設定部ＢＳによりバイアスが個別に設定されているので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ａ’により、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
また、図６（ｂ）に示すように、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１０２】
ここで、電力制御部Ｐｃ１には、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報が入力されている。電力制御部Ｐｃ１は、昇温期間(1) 〜(2) において、所定の間隔でこの温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ａ’を更新している。
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている温度パターンに基づき、図６（ａ）の温度維持期間(2) 〜(3) においてゾーン１における温度が６００℃に維持されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｂ’を送信する。  制御信号Ｂ’を受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｂ’に基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【０１０３】
ここで、ゾーン１における温度を６００℃に維持する場合、ワーク（ウエハ）からの熱放出分のみを補えばよい。よって、温度維持期間(2) 〜(3) におけるゾーン１での放射照度は、昇温期間(1) 〜(2) におけるゾーン１での放射照度より小さい値に設定される。
従って、温度維持期間(2) 〜(3) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、昇温期間(1) 〜(2) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より小さくなる。
なお、昇温期間(1) 〜(2) のときと同様、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作は、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｂ’により一括して制御される。また、当然ながら温度維持期間(2) 〜(3) においても、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
ここで、電力制御部Ｐｃ１は、温度維持期間(2) 〜(3) において、所定の間隔で温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｂ’を更新している。
【０１０４】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている温度パターンに基づき、図６（ａ）の昇温期間(3) 〜(4) においてゾーン１における温度が１１００℃に到達するまで昇温されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｃ’を送信する。
制御信号Ｃ’を受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｃ’に基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【０１０５】
ゾーン１における温度を６００℃から１１００℃に昇温する場合、温度を室温から６００℃に昇温する場合や温度を６００℃に維持する場合と比較して、ゾーン１での放射照度を大きくする必要がある。すなわち、昇温期間(3) 〜(4) におけるゾーン１での放射照度は、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) におけるゾーン１での放射照度より大きい値に設定される。従って、昇温期間(3) 〜(4) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より大きくなる。
【０１０６】
なお、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) のときと同様、各駆動部毎に、バイアス設定部によりバイアスが個別に設定されているので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｃ’により、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
また、当然ながら昇温期間(3) 〜(4) においても、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
【０１０７】
ここで、電力制御部Ｐｃ１は、昇温期間(3) 〜(4) において、所定の間隔で温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｃ’を更新している。
【０１０８】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている温度パターンに基づき、図６（ａ）の温度維持期間(4) 〜(5) においてゾーン１における温度が１１００℃に維持されるように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｄ’を送信する。
制御信号Ｄ’を受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｄ’に基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１へそれぞれ所定の定格電圧を印加する。
【０１０９】
ここで、ゾーン１における温度を１１００℃に維持する場合、ワーク（ウエハ）からの熱放出分のみを補えばよい。よって、温度維持期間(4) 〜(5) におけるゾーン１での放射照度は、昇温期間(3) 〜(4) におけるゾーン１での放射照度より小さい値に設定される。  従って、温度維持期間(4) 〜(5) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、昇温期間(3) 〜(4) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より小さくなる。
なお、温度維持期間(4) 〜(5) において維持される温度は１１００℃であり、温度維持期間(2) 〜(3) において維持される温度６００℃より大きいので、温度維持期間(4) 〜(5) において各フィラメントに印加される定格電圧の値は、温度維持期間(2) 〜(3) において各フィラメントに印加される定格電圧の値より大きくなる。
【０１１０】
なお、昇温期間(1) 〜(2) 、温度維持期間(2) 〜(3) 、昇温期間(3) 〜(4) のときと同様、各駆動部毎に、バイアス設定部ＢＳによりバイアスが個別に設定されているので、電力制御部Ｐｃ１からの同一の制御信号Ｄ’により、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１の動作が一括して制御される。
また、当然ながら温度維持期間(4) 〜(5) においても、フィラメント１−１および２−１に印加される定格電圧は、フィラメント長さが長い分、フィラメント３−１、４−１に印加される定格電圧より大きい。
ここで、電力制御部Ｐｃ１は、温度維持期間(4) 〜(5) において、所定の間隔で温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報との比較演算を繰り返し実施し、演算結果をもとに、上記した制御信号Ｄ’を更新している。
【０１１１】
次に、電力制御部Ｐｃ１は、予め設定されている制御パターンに基づき、図６（ａ）の時点(5) 以降においてゾーン１における温度が降温するように、各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ｅ’を送信する。
制御信号Ｅ’を受信した駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１は、上記制御信号Ｅに基づき、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１への電圧の印加を停止する。
制御信号Ｅ’は、各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１への電圧の印加を停止を指示する信号であるので、温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報をもとにフィードバック制御する必要はない。
【０１１２】
以上のように、電力制御部Ｐｃ１は、予め定められた温度パターンと温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報に基づき、第１のフィラメント群に属する各フィラメント１−１、２−１、３−１、４−１に給電する各駆動部ＤＲ１−１、ＤＲ２−１、ＤＲ３−１、ＤＲ４−１に制御信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，Ｅ’を送信して、当該各駆動部を駆動して各フィラメントへ印加される定格電圧を調整し、ゾーン１における温度を制御する。ここで、制御信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，Ｅ’は、所定の間隔で温度センサＴＳ１からのゾーン１の温度情報に基づき更新されているので、ゾーン１における温度制御は高精度になる。
【０１１３】
図３に示すゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５に対応する第２、第３、第４、第５のフィラメント群についても、それぞれ電力制御部Ｐｃ２、電力制御部Ｐｃ３、電力制御部Ｐｃ４、電力制御部Ｐｃ５により、上記と同様の制御がなされる。
すなわち、各電力制御部Ｐｃ２、電力制御部Ｐｃ３、電力制御部Ｐｃ４、電力制御部Ｐｃ５は、予め定められた温度パターンと温度センサＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からのゾーン２，３，４，５の温度情報に基づき、第２、第３、第４、第５のフィラメント群に対応する駆動部を駆動して、各フィラメント群に属するフィラメントへ印加する定格電圧の値を制御して、各ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における温度が所望の値となるように制御する。
【０１１４】
ここで、図３に示すゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５は、ワークの周辺部ゾーンであり、加熱時にはワーク周縁部からの放熱を補償する必要がある。そのため、加熱処理中のワークの温度分布を略均一にするためには、ワークへの光照射時、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における放射照度は、ワークの中央部であるゾーン１における放射照度より大きくなるように、設定する必要がある。
【０１１５】
例えば、図６（ａ）に示すような加熱処理を行う場合、期間(1) 〜(5) において第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度は、図６（ｃ）に示すように、第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度より大きくなる。
なお、図６（ｃ）は、理解を容易にするために、第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度が全て等しいと見なした場合を示している。同様に、第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度も全て等しいと見なした場合を示している。実際には、上記したように、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における加熱・冷却特性は互いに相違するので、上記ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５における放射照度も互いに異なり、第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度も互いに相違する。また、上記では理解を容易にするために、ゾーン１において、他のゾーンに対応したフィラメントから放出される光の回り込みが無いものと仮定したが、実際はゾーンの境界に近い領域では他のゾーンからの回り込みが存在する。従って、温度分布をより高精度に均一にする場合には、回り込み光の多い領域のフィラメントにおいては回り込む光のエネルギー相当分を差し引いて電力密度を設定する必要がある。この場合は第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度も互いに相違することとなる。
しかしながら、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５においては、ワークの周縁部からの放熱の影響があるので、互いに相違する第２、３、４、５のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度は、全て第１のフィラメント群に属する各フィラメントに設定される電力密度より大きくなる。
【０１１６】
以上のように、各電力制御部Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５は、予め定められた温度パターンと温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５からのゾーン１，２，３，４，５の温度情報に基づき、第１，２，３，４，５の各フィラメント群に属するフィラメントに給電する駆動部ＤＲに制御信号を送信して、当該各駆動部ＤＲを駆動して各フィラメント群に属するフィラメントへ印加される定格電圧を個々に調整し、加熱処理中のゾーン１，２，３，４，５における温度を制御する。
このような制御により、ワークの温度分布を略均一に維持したまま、昇温プロセス・降温プロセスを含む加熱処理をワークに施すことが可能となる。
特に各電力制御部Ｐｃから各駆動部ＤＲへ送信される制御信号は、各ゾーンの温度情報により定期的に更新されているので、高精度に加熱処理中のゾーン１，２，３，４，５における温度制御を実施することが可能となる。
【０１１７】
なお、上記説明において、図４、図８に示すように、電力制御部Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５を制御する上位コントローラである主制御部ＭＣを設けてもよい。
主制御部ＭＣを設けることにより、電力制御部Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３，Ｐｃ４，Ｐｃ５を主制御部ＭＣにより統括制御することができる。
たとえば、前記した実施例では、各電力制御部Ｐｃ１〜Ｐｃ５のそれぞれにあらかじめ制御パターンを設定し、予め設定されている制御パターンに基づき、各電力制御部Ｐｃが各駆動部ＤＲを制御しているが、上記のように主制御部ＭＣを設けることで、主制御部ＭＣから各電力制御部Ｐｃに制御パターンを送信し、制御パターンを設定したり、制御パターンを変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の光照射式加熱装置の構成例を示す図である。
【図２】公知文献に示されるヒータの詳細構造を示す図である。
【図３】光照射領域におけるゾーンの分割例およびマルチフィラメントランプ内のフィラメントの配置例に示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例の電源部の構成を示す図である。
【図５】第１の実施例の駆動部の詳細構成例を示す図である。
【図６】加熱処理手順と制御パターンの例を示す図である。
【図７】第１の実施例において第１のフィラメント群を駆動する電力制御部、駆動部の構成を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施例の電源部の構成を示す図である。
【図９】第２の実施例においてゾーン５に対応する温度センサを省略した例を示す図である。
【図１０】第２の実施例の駆動部の構成例を示す図である。
【図１１】第２の実施例において第１のフィラメント群を駆動する電力制御部、駆動部の構成を示した図である。
【図１２】複数の直管型ランプを並列に並べて構成した従来の光照射手段の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１          ランプ
１０        ランプユニット
１１        発光管
１２ａ，１２ｂ  封止部
１３ａ〜１３ｆ  金属箔
１４ａ〜１４ｅ  フィラメント
１８ａ〜１８ｅ，１８’，１８’’  外部リード
２          反射鏡
３００      チャンバ
４          透過窓部材（石英窓部）
５          ガードリング
５１        保持台
５２        導電台
５００      ランプ固定台
５０１      ランプ固定台
５５６      回転機構制御部
６          ワーク
６０，６２、６３  給電装置
７１，７２  電源供給ポート
８          冷却風ユニット
８１        冷却風供給ノズル
８２        吹出し口
８３        冷却風排出口
９          温度計
９１        温度測定部
Ｓ１        ランプユニット収容空間
Ｓ２        加熱処理空間
Ｐｃ１〜Ｐｃ５          電力制御部
ＤＲ１−１〜ＤＲ４−３  駆動部
ＰＷ        電力供給電源
ＢＳ        バイアス設定部
ＳＤｒ      サイリスタドライバ部
ＳＲ        サイリスタ
ＴＳ１−５  温度センサ
ＭＣ        主制御部
【図１】
0005282393.tif 000002
【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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