(57)【要約】【課題】熱処理される基板状の被処理物上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称であっても、被処理物を均一に加熱することができるとともに、また小型化可能な光照射式加熱処理装置に搭載されるフィラメントランプを提供することを目的とする。【解決手段】発光管の内部に、フィラメントとこの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が複数配設され、複数のフィラメント体のそれぞれに対し電気的に接続された導電性部材が複数配設されてなる封止部が設けられたフィラメントランプであって、各フィラメント体は各フィラメントが発光管の長手方向に順次配置されるように配設されていて、少なくとも各フィラメント間に、フィラメントの位置決め機構が設けられたフィラメント体の支持部材を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2007149614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の内部に、フィラメントとこの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が複数配設され、複数のフィラメント体のそれぞれに対し電気的に接続された導電性部材が複数配設されてなる封止部が設けられたフィラメントランプであって、
各フィラメント体は各フィラメントが発光管の長手方向に順次配置されるように配設されていて、
少なくとも各フィラメント間に、フィラメントの位置決め機構が設けられたフィラメント体の支持部材を有する
ことを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
上記支持部材は、フィラメントが位置決めされる各フィラメント体に対し２個の位置決め機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載のフィラメントランプ。
【請求項３】
各フィラメント体のリードのフィラメントと連結される端部には鉤状部が形成されていて、
上記支持部材は板状部材であって、
上記支持部材の位置決め機構は上記リードの鉤状部を位置決めして上記フィラメントを位置決めするものである
ことを特徴とする請求項２記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
上記支持部材の位置決め機構は、切欠きにより形成される
ことを特徴とする請求項３記載のフィラメントランプ。
【請求項５】
上記複数のフィラメント体の各フィラメントは、ほぼ同軸上に形成されている
ことを特徴とする請求項３記載のフィラメントランプ。
【請求項６】
上記支持部材には、上記位置決め機構によってフィラメントが位置決めされないフィラメント体のリードが通過するリード通過機構が設けられている
ことを特徴とする請求項３記載のフィラメントランプ。
【請求項７】
上記支持部材のリード通過機構は、いずれかのフィラメント体に電力を給電して当該フィラメント体のフィラメントを発光させたときに、当該フィラメント体とは異なるフィラメント体のリードが当該発光を遮光しない位置に形成されている
ことを特徴とする請求項６記載のフィラメントランプ。
【請求項８】
上記板状部材の略中心に開口が設けられている
ことを特徴とする請求項３記載のフィラメントランプ。
【請求項９】
上記支持部材は、所定距離離間して対面する２枚の板状部を有する形態をなし、
一の板状部には、一のフィラメント体のフィラメント位置決め機構と、他のフィラメント体のリード通過機構を有し、
他の板状部には、他のフィラメント体のフィラメント位置決め機構と、一のフィラメント体のリード通過機構を有する
ことを特徴とする請求項２記載のフィラメントランプ。
【請求項１０】
上記支持部材のフィラメント位置決め機構は、開口もしくは切り欠きにより形成される
ことを特徴とする請求項９記載のフィラメントランプ。
【請求項１１】
上記フィラメント体のフィラメントとリードは、物理的に異なる仲介部材を介在して連結されて一本の線状体となっていることを特徴とする請求項９記載のフィラメントランプ。
【請求項１２】
上記支持部材は、隣接する一の板状部と他の板状部との間に、一のフィラメント体と他のフィラメント体とを電気的に絶縁する絶縁部が設けられている
ことを特徴とする請求項９記載のフィラメントランプ。
【請求項１３】
上記複数のフィラメント体の各フィラメントは、ほぼ同軸上に形成されている
ことを特徴とする請求項９記載のフィラメントランプ。
【請求項１４】
上記支持部材のリード通過機構は、いずれかのフィラメント体に電力を給電して当該フィラメント体のフィラメントを発光させたときに、当該フィラメント体とは異なるフィラメント体のリードが当該発光を遮光しない位置に形成されている
ことを特徴とする請求項９記載のフィラメントランプ。
【請求項１５】
請求項１に記載されているフィラメントランプから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物に照射して被処理物を加熱する光照射式加熱処理装置であって、
上記ランプユニットは上記フィラメントランプが複数本並列配置してなることを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【請求項１６】
上記ランプユニットを構成するヒータの本数をｎ、各ヒータが有する分割されたフィラメントの個数をｍとするとき、上記ランプユニットが備えるｎ×ｍ個のフィラメントに対して個別に電力を給電する給電手段を有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の光照射式加熱処理装置。
【請求項１７】
被処理物表面における放射照度分布が所望の分布となるように、上記給電手段から各フィラメントに給電される電力を調整する制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１５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及びフィラメントランプを備えた光照射式加熱処理装置に係り、特に、被処理物を加熱する目的で放射される光を被処理物に照射するためのフィラメントランプ及び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係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程においては、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、イオン注入活性化等様々なプロセスにおいて、加熱処理が採用されている。半導体製造工程における歩留まりや品質の向上には、急速に半導体ウエハ等の被処理物の温度を上昇させたり下降させたりする急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が望ましい。ＲＴＰにおいては、白熱ランプ等の光源からの光照射を用いた光照射式加熱処理装置（以下、単に加熱装置ともいう）が広く用いられている。
【０００３】
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、投入電力の９０％以上が全放射され、被処理物を接触することなく加熱することが可能であることから、光を熱として利用できる代表的なランプである。このような白熱ランプを、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、抵抗加熱法に比して被処理物の温度を高速にて昇降温させることができる。
すなわち、光照射式加熱処理によれば、例えば、被処理物を１０００℃以上の温度にまで、十数秒から数十秒で昇温させることが可能であり、光照射停止後、被照射体は急速に冷却される。このような光照射式加熱処理は、通常、複数回に渡って行われる。
【０００４】
ここで、被処理物が例えば半導体ウエハ（シリコンウエハ）であるとき、半導体ウエハを１０５０℃以上に加熱する際、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恐れがある。そのため、光照射式加熱処理装置を用いて、半導体ウエハのＲＴＰを行う場合は、半導体ウエハ全面の温度分布が均一になるように、加熱、高温保持、冷却を行う必要がある。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】
ここで、光照射式加熱処理において、例えば、半導体ウエハ全面の物理特性が均一である場合に半導体ウエハ全面での放射照度が均一になるように光照射を行っても半導体ウエハの温度は均一とはならず、半導体ウエハ周辺部の温度が低くなる。これは、半導体ウエハの周辺部において、半導体ウエハ側面等から熱が放射されるためである。このような熱放出の結果、半導体ウエハには温度分布が生じる。
上記したように、半導体ウエハを１０５０℃以上に加熱する際、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が発生する。
【０００６】
従って、半導体ウエハの温度分布を均一にするには、半導体ウエハ側面等からの熱放射による温度低下を補償するために、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、光照射をすることが好ましい。
【０００７】
従来の加熱装置として、特許文献１には、ガラス基板や半導体ウエハの加熱に白熱ランプから放射される光を利用する加熱装置が開示されている。この加熱装置は、図１９に示すように、光透過性材料で形成されたチャンバー内に被処理物を収納し、このチャンバー外の上下両段に複数本の白熱ランプを上下で対向し、かつ互いに交差するように配置し、これらの白熱ランプによって被処理物を両面から光照射して加熱するように構成されている。
【０００８】
図２０は、上記装置を簡略化して上下両段に設けられる加熱用白熱ランプと被処理物とを取出して示した斜視図である。同図に示すように、上下両段に設けられる加熱用白熱ランプは、管軸が交差するように配置されているので、被処理物を均一に加熱することができる。また、この装置によれば、被処理物の周辺部での放熱作用による温度低下を防止することができる。例えば、被処理物に対して、上段の両端にある加熱用白熱ランプＬ１，Ｌ２のランプ出力を中央部の加熱用ランプ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白熱ランプＬ４、Ｌ５のランプ出力を中央部の加熱用白熱ランプＬ６のランプ出力に比べて大きくする設定する。これにより、被処理物の周辺部での放熱作用による温度低下の分を補償し、被処理物の中央部と周辺部との温度差を小さくして、被処理物の温度分布を均一にすることが可能である。
【特許文献１】特開平７−３７８３３号
【特許文献２】特開２００２−２０３８０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記従来の加熱装置においては以下に示すような問題が生じることが判明した。具体的には、例えば被処理物が半導体ウエハである場合、半導体ウエハ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る。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、ウエハ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い。
不純物イオン密度を例に取ると、例えば、図２０に示すように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で、不純物イオン密度が変化するような場合がある。このような特定領域とその他の領域において同一の放射照度となるように光照射しても、上記特定領域およびその他の領域とでは、温度上昇速度に差異が生じることがあり、上記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。
【００１０】
上記従来の加熱装置によれば、被処理物の周辺部における熱放射による温度低下の影響を補償して周辺部での温度低下を防止し、被処理物の温度分布を均一にすることは比較的容易である。しかしながら、例えば図２０に示すように、全長がランプの発光長よりも短いような狭小な特定領域については、当該特定領域の特性に対応した光強度で光照射を行っても、上記特定領域以外の領域も光照射されてしまう。そのため、上記特定領域およびその他の領域とが適切な温度状態となるように制御することができない。すなわち、例えば、両者の温度が均一となるように上記狭小な特定領域における放射照度を制御することはできない。
よって、被処理物の処理温度に不所望な温度分布が生じることになり、光加熱処理後、被処理物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。
【００１１】
ここで、例えば特許文献２には、図２１に示すように、ランプハウス内に、Ｕ字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のランプユニットと、この第１のランプユニット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のランプユニットとを備えて構成され、第２のランプユニットの下方に配設された半導体ウエハ等の被処理体に対し加熱処理を行なうための熱処理装置が開示されている。
【００１２】
このような熱処理装置によれば、被処理体において、他の部分に比して温度が低くなる傾向にある、被処理体を戴置するサポートリング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なることが示されている。
【００１３】
特許文献２には、このような熱処理装置を、概略、以下のように使用することが示されている。まず、被処理物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する。そして、第１、第２のランプユニットの各ランプによる照度分布を組み合わせて、各ゾーンに各々対応する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て、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行うというものである。その際、ランプからの光の照度バラつきの影響を抑制するために、被処理物である半導体ウエハを回転させている。すなわち、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なっている。
従って、特許文献２に示される技術によれば、被処理体における狭小な特定領域が半導体ウエハの中心に対して中心対称である場合については温度制御が可能である。しかし、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、被処理物である半導体ウエハを回転させているので、上記の問題点を良好に解決することはできない。
【００１４】
また、このような熱処理装置は、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、水平部と一対の垂直部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が配設されている水平部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。
【００１５】
すなわち、各ゾーンに対応する、第１、第２のランプユニット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。よって、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。
【００１６】
さらに、このような熱処理装置は、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。
【００１７】
発明者らは、後述するように、従来とは全く異なる構造のフィラメントランプおよびこのフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置を発明した。この光照射式加熱処理装置によれば、上記したような、従来の光照射式加熱処理装置の問題点を克服することが可能となった。
【００１８】
すなわち、本発明は、熱処理される基板状の被処理物上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称であったり、場所的な温度変化の度合いが特定領域で異なる場合においても、被処理物を均一に加熱することができるとともに、また小型化可能な光照射式加熱処理装置およびそれに用いるフィラメントランプを提供することを目的とする。
本発明は、特に、上記した光照射式加熱処理装置に用いるフィラメントランプのフィラメントの位置を所望の位置に設定可能であり、しかも、長期間に渡って設定位置が変位せず安定に維持されるフィラメントランプを提供するとともに、上記した光照射式加熱処理装置において、被処理物に照射される光の放射照度分布が長期間に渡って安定である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】
【００１９】
図２２は、本発明のフィラメントランプの基本構成を説明するための斜視図である。本発明のフィラメントランプは、発光管内に複数のフィラメントを有し、各フィラメントの発光等の制御を個別に行うことが可能な構造となっている。このようなフィラメントランプを並列に配列した光源部を有する光照射式加熱処理装置を用いれば、従来の発光管内に１つフィラメントを有するフィラメントランプを使用する場合と比較すると、フィラメントを光照射される被処理物の被照射領域に対応して、高密度に配置することが可能となる。
【００２０】
そのため、このような光照射式加熱処理装置によれば、上記したように配置された複数のフィラメントに対して個別に給電できることから、基板状の被処理物上における特定領域が基板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。よって、本発明は、熱処理される基板状の被処理物上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合においても、被処理物を均一に加熱することが可能となる。そのため、被処理物の全体にわたって、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加熱処理装置比較したとき、本発明の光照射式加熱処理装置は、使用するフィラメントランプを直管状にすることが可能なので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、小型化することができる。
【００２１】
図２２に示す本発明のフィラメントランプの基本構成について、詳細に説明する。本発明のフィラメントランプの発光管の両端には、金属箔が埋設された封止部が形成されている。発光管内には、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構成されるフィラメント体が複数配設されている（図２２は２個）。ここで、各フィラメント体は、発光管内に複数配設した際、フィラメントが発光管の長手方向に順次配置されるように構成されている。
【００２２】
発光管の長手方向に順次配置されたフィラメントの間には、例えば石英ガラスからなる絶縁体が配設されている。
図２２おいて、一方のフィラメント体におけるフィラメントの一端に繋がるリードは、絶縁体に設けられた貫通穴を通過し、他方のフィラメント体のフィラメントと対向する箇所の外側が絶縁管で被覆され、発光管の一端側の封止部に埋設された金属箔に電気的に接続されている。
一方のフィラメント体におけるフィラメントの他端に繋がるリードは、発光管の他端側の封止部に埋設された金属箔に電気的に接続されている。
【００２３】
同様に、他方のフィラメント体におけるフィラメントの一端に繋がるリードは、絶縁体に設けられた貫通穴を通過するとともに、一方のフィラメント体のフィラメントと対向する箇所の外側が絶縁管で被覆され、発光管の他端側の封止部に埋設された金属箔に電気的に接続されている。他方のフィラメント体におけるフィラメントの他端に繋がるリードは、発光管の一端側の封止部に埋設された金属箔に電気的に接続されている。
【００２４】
封止部に埋設された金属箔において、フィラメント体のリードが接続された端部とは反対側の端部には、封止部から外部に突出するように外部リードが接続されている。よって、各フィラメント体には金属箔を介して２本の外部リードが連結される。
給電装置は、外部リードを介して各フィラメント毎に接続される。これにより、本発明のフィラメントランプは、各フィラメント体におけるフィラメントに個別に給電可能となっている。
【００２５】
なお、上記した各フィラメントは、発光管の内壁と絶縁管との間に挟まれるように設けられた環状のアンカーによって、発光管と接触しないように支持されている。ここで、フィラメント発光時にフィラメントと発光管内壁とが接触すると、接触部分における発光管の光透過性はフィラメントの熱により損なわれる。アンカーは、こういった不具合を防止するためのものである。アンカーは、各フィラメントに対して発光管の長手方向に複数個配設される。また、フィラメントランプを製作するとき、複数のフィラメント体が発光管内に容易に挿入されるように、アンカーは、ある程度弾性を有している。また、
発光管の内壁と絶縁管との間の空間とアンカーとの間には、ある程度の隙間が設けられている。
【００２６】
ここで、図２２に示すフィラメントランプによれば、以下のような問題点があった。すなわち、発光管内の各フィラメントは、発光管の長手方向の所望の位置に配置されていることが好ましい。例えば、発光管の任意の軸に対し、略同一軸上の位置の配置されていることが好ましい。
【００２７】
しかしながら、図２２に示す構成のフィラメントランプにおいては、各フィラメント体は絶縁体の一つの貫通穴を通過しているのみであり、貫通穴を通る軸を中心とした回転方向への移動は規制されていない。フィラメント体の上記方向への移動は、アンカーによりある程度は規制される。しかし、アンカーは弾性を有し、また、発光管の内壁と絶縁管との間の空間とアンカーとの間にはある程度の隙間が設けられているので、アンカーにはフィラメント体を位置決めする機能はない。
【００２８】
そのため、フィラメント体を発光管内に挿入して所望の位置にフィラメントを高精度に配置すること困難であった。また、フィラメント体を挿入して所望の位置にフィラメントを配置したとしても、発光管を封止する際にフィラメント体が上記方向に移動してしまうこともあった。よって、実際には、図２２に示す構成のフィラメントランプにおいて、発光管内にフィラメントを高精度に配置することは極めて困難であった。
結局、本発明のフィラメントランプにおいて発光管内の各フィラメントの所望の位置への配置精度は、フィラメントランプ加工作業者の熟練度に大きく依存し、再現性に乏しい。
【００２９】
このように発光管内の各フィラメントが所望の位置に配置されていないフィラメントランプを複数本並列に並べた光源部を有する光照射式加熱処理装置を使用して、半導体ウエハ等の被処理物に光照射すると、被処理物表面における放射照度分布は、所望の分布とはならない。そのため、基板状の被処理物上における特定領域が基板形状に対し非対称である場合、上記特定領域に対する照射光の光強度が所望の値から外れることになり、上記特定領域を所望の温度にすることが難しくなる。
【００３０】
また、不測のフィラメント断線などによって、光源部を構成するフィラメントランプの一部を交換する必要が生じた場合を考える。上記したように、本発明のフィラメントランプにおいて発光管内の各フィラメントの配置精度は再現性に乏しい。よって、交換前のフィラメントランプと交換後のフィラメントランプとでは、発光管内の各フィラメント位置が相違している可能性が高い。よってフィラメントランプ交換前後で発光管内の各フィラメント位置が相違していると、被処理物面上の放射照射分布もフィラメントランプ交換前後で変化するため、正常な被処理物の処理が行えなくなる
【００３１】
一方、本発明のフィラメントランプは、長期間使用しているうちに発光管内のフィラメント体の位置が変位し、その結果、フィラメントの位置も変位してしまう可能性がある。図２３は、フィラメント位置の変位を説明するための図である。
例えば、図２３（ａ）のように、発光管内にリードＡおよびフィラメントＡからなるフィラメント体Ａと、リードＢおよびフィラメントＢからなるフィラメント体Ｂが設置され、各フィラメントＡ、Ｂを略同一軸上に配置させるとする。
この場合、図２３（ｂ）に示すように、軸と絶縁体とが交差する軸交差位置とフィラメント体Ａが通過する絶縁体の貫通孔Ａの位置とが作る線の方向は、重力方向と平行ではない。同様に、軸と絶縁体とが交差する軸交差位置とフィラメント体Ｂが通過する絶縁体の貫通孔Ｂの位置とが作る線の方向は、重力方向と平行ではない。
【００３２】
被処理物である半導体ウエハのサイズは１２インチである。このような被処理物に光を照射しようとすると、光照射式加熱処理装置の光源部を構成するフィラメントランプの全長は、例えば４０ｃｍ以上と大型になる。この場合、フィラメントランプの発光管内に配置されるフィラメント体への重力の影響も無視できない。
上記したように、各フィラメント体は絶縁体の一つの貫通孔を通過しているのみであり、貫通孔を通る軸を中心とした回転方向への移動は規制されていない。
そのため、フィラメントランプを長期間、光照射式加熱処理装置に設置して使用する場合、重力の影響を受けて、図２３（ｃ）において矢印で示す方向に、フィラメント体Ａ，Ｂが変位してしまう場合がある。
【００３３】
この場合は、被処理物表面における放射照度分布が所望の分布から逸脱していくことになる。そのため、基板状の被処理物上における特定領域が基板形状に対し非対称である場合、上記特定領域に対する照射光の光強度が所望の値から徐々に外れていくることになり、上記特定領域を所望の温度にすることが徐々に難しくなる。
すなわち、本発明の光照射式加熱処理装置の性能を、長期間に渡って維持することが困難になる。そして、本発明者は、このような課題を解決するために検討を積重ねたことにより、後述するように、本発明を完成した。
【００３４】
すなわち、本発明のフィラメントランプは、発光管の内部に、フィラメントとこの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が複数配設され、複数のフィラメント体のそれぞれに対し電気的に接続された導電性部材が複数配設されてなる封止部が設けられたフィラメントランプであって、各フィラメント体は各フィラメントが発光管の長手方向に順次配置されるように配設されていて、少なくとも各フィラメント間に、フィラメントの位置決め機構が設けられたフィラメント体の支持部材を有することを特徴とする。
【００３５】
さらに、上記支持部材は、フィラメントが位置決めされる各フィラメント体に対し２個の位置決め機構が設けられていることを特徴とする。
【００３６】
ここで、各フィラメント体のリードのフィラメントと連結される端部に鉤状部を形成し、
上記支持部材を板状部材とし、上記支持部材の位置決め機構は上記リードの鉤状部を位置決めして上記フィラメントを位置決めするものであるようにしてもよい。
【００３７】
また、上記支持部材の位置決め機構を切欠きにより形成してもよい。
【００３８】
また、上記複数のフィラメント体の各フィラメントをほぼ同軸上に形成してもよい。
【００３９】
また、上記支持部材に、フィラメントが位置決めされないフィラメント体のリードが通過するリード通過機構を設けてもよい。
【００４０】
また、上記支持部材のリード通過機構を、いずれかのフィラメント体に電力を給電して当該フィラメント体のフィラメントを発光させたときに、当該フィラメント体とは異なるフィラメント体のリードが当該発光を遮光しない位置に形成してもよい。
【００４１】
また、上記板状部材の略中心に開口を設けても良い。
【００４２】
また上記した本発明のフィラメントランプにおいて、上記支持部材を、所定距離離間して対面する２枚の板状部を有する形態とし、一の板状部には、一のフィラメント体のフィラメント位置決め機構と、他のフィラメント体のリード通過機構を設け、他の板状部には、他のフィラメント体のフィラメント位置決め機構と、一のフィラメント体のリード通過機構を設けるようにしてもよい。
【００４３】
このようなフィラメントランプにおいて、上記支持部材のフィラメント位置決め機構を開口もしくは切り欠きにより形成してもよい。
【００４４】
また、上記フィラメント体のフィラメントとリードを、物理的に異なる仲介部材を介在して連結されて一本の線状体としてもよい。
【００４５】
また、上記支持部材を、隣接する一の板状部と他の板状部との間に、一のフィラメント体と他のフィラメント体とを電気的に絶縁する絶縁部が設けてもよい。
【００４６】
また、上記複数のフィラメント体の各フィラメントを、ほぼ同軸上に形成してもよい。
【００４７】
また、上記支持部材のリード通過機構を、いずれかのフィラメント体に電力を給電して当該フィラメント体のフィラメントを発光させたときに、当該フィラメント体とは異なるフィラメント体のリードが当該発光を遮光しない位置に形成してもよい。
【００４８】
一方、本発明の光照射式加熱処理装置は、上記した本発明のフィラメントランプから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物に照射して被処理物を加熱する光照射式加熱処理装置であって、上記ランプユニットは上記フィラメントランプが複数本並列配置してなることを特徴とする。
【００４９】
ここで、上記ランプユニットを構成するヒータの本数をｎ、各ヒータが有する分割されたフィラメントの個数をｍとするとき、上記光照射式加熱処理装置は上記ランプユニットが備えるｎ×ｍ個のフィラメントに対して個別に電力を給電する給電手段を有する。
【００５０】
また、上記光照射式加熱処理装置は、被処理物表面における放射照度分布が所望の分布となるように、上記給電手段から各フィラメントに給電される電力を調整する制御手段を有する。
【発明の効果】
【００５１】
本発明のフィラメントランプは、各フィラメント体は各フィラメントが発光管の長手方向に順次配置されるように配設されていて、少なくとも各フィラメント間にフィラメントの位置決め機構が設けられたフィラメント体の支持部材を有しているので、当該位置決め機構によって各フィラメント発光部を所望の位置に位置決めすることができ、発光管内において各フィラメント体のフィラメントを所望の位置に配置するための作業が容易となり、フィラメント体の位置決め精度を高めることができる。
【００５２】
特に、上記支持部材にフィラメントが位置決めされる各フィラメント体に対し２個の位置決め機構が設けられているので、各フィラメント体と支持部材とを組み立てた後に、これらを発光管内に挿入して所望の位置にフィラメントを配置する際、フィラメントがフィラメントランプの軸の周方向へ移動することはない。よって、本発明のフィラメントランプにおいて、発光管内の各フィラメントの配置精度は、フィラメントランプ加工作業者の熟練度にはほとんど依存せず、再現性も確保できる。
【００５３】
そのため、本発明のフィラメントランプを光照射式加熱処理装置の光源部に採用し、不測のフィラメント断線などによって、光源部を構成するフィラメントランプの一部を交換する必要が生じた場合においても、上記したように発光管内の各フィラメントの配置精度の再現性が優れているので、フィラメントランプ交換前後での被処理物面上の放射照射分布も再現性が確保でき、正常な被処理物の処理を行うことができる。
【００５４】
また、上記したように、フィラメント体はフィラメントランプの軸の周方向への移動を規制されているので、長期間使用しても、重力の影響によるフィラメント体が上記周方向へ変位することはない。そのため、このようなフィラメントランプを光照射式加熱処理装置や被照射物へ光照射を行う光照射装置の光源部に採用することにより、被処理物面上の放射照射分布形状を長期間に渡って安定に維持することが可能となる。
【００５５】
また、本発明の光照射式加熱処理装置によれば、以下の効果を奏することができる。
上記したように、本発明の光照射式加熱処理装置は、光源部であるランプユニットを上記フィラメントランプが複数本並列配置して構成しているので、従来、発光管内に１つのフィラメントのみ有するフィラメントランプの光源部から放射される光強度分布の設定が、発光管の軸方向と垂直な方向についてのみ調整可能であったのに対し、発光管の軸方向についても調整可能である。よって、被照射物表面における放射照度分布も、２次元方向に高精度に設定することが可能となる。
【００５６】
よって、例えば、従来の光照射式加熱処理装置の光源部に用いていた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に対しても、この特定領域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可能となる。また、被処理物上の放射照度分布を被処理物形状に対して非対称に設定することも可能となる。
すなわち、ランプユニットから所定の距離だけ離間した被処理物上の放射照度分布を精密、かつ、任意の分布に設定することが可能となる。
【００５７】
よって、上記特定領域およびその他の領域の温度が均一となるように制御したり、被処理物である熱処理される基板上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合に対応して、被処理物上の照度分布を設定し、被処理物を例えば均一に加熱することが可能となる。
【００５８】
さらに、本発明の光照射式加熱処理装置においては、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フィラメントランプを使用することから、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、被処理物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、加熱装置の高さ方向において複数の管状のフィラメントランプからなるランプユニットを配設するスペースも小さくて済むため、加熱装置を小型化することができる。
【００５９】
特に、本発明の光照射式加熱処理装置は、上記したような効果を奏するフィラメントランプを光源部であるランプユニットに採用しているので、不測のフィラメント断線などによって、フィラメントランプの一部を交換する必要が生じた場合においても、フィラメントランプ交換前後での被処理物面上の放射照射分布も再現性が確保でき、正常な被処理物の処理を行うことができる。
【００６０】
また、被処理物面上の放射照射分布形状を長期間に渡って安定に維持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】
【００６１】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
〔Ａ．フィラメントランプの構成〕
〔Ａ−１．フィラメントランプの第１の実施形態〕
図１は、本発明のフィラメントランプの第１の実施形態を示す図である。
本実施形態のフィラメントランプは、例えば、石英ガラスなどの光透過性材料からなる発光管１１を備える。
【００６２】
発光管１１は、内部にハロゲンガスが導入される。発光管１１の両端部は溶着され、内部が気密に封止される。その結果、発光管１１の両端部にはそれぞれ封止部１２ａ，１２ｂが形成される。なお、溶着による封止方法は種々存在するので、図１において封止部１２ａ，１２ｂは模式的に示す。
【００６３】
発光管１１の内部には、フィラメント体１４、１５、１６が並列に設置されている。ここで、フィラメント体１４は、図１の左側から順にリード１４ａ、フィラメント１４ｂ、リード１４ｃが連結されて構成される。フィラメント体１５は、図１の左側から順にリード１５ａ、フィラメント１５ｂ、リード１５ｃが連結されて構成される。フィラメント体１６は、図１の左側から順にリード１６ａ、フィラメント１６ｂ、リード１６ｃが連結されて構成される。
【００６４】
フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂはコイル状に形成され、電力が給電されることにより発光する。一方、リード１４ａ、１４ｃはフィラメント１４ｂに電力を給電するための給電線である。同様に、リード１５ａ、１５ｃはフィラメント１５ｂに電力を給電するための給電線である。また、リード１６ａ、１６ｃはフィラメント１６ｂに電力を給電するための給電線である。
【００６５】
図２は、フィラメント体１４のリードとフィラメントとの連結を説明するための図である。リード１４ａ、１４ｃは、一端部に鉤状部が設けられる。鉤状部の折れ曲がり部分（図２のＡ部，Ｂ部）は略直角である。フィラメント１４ｂは、リード１４ａ、１４ｃの鉤状部と連結される。フィラメント１４ｂとリードの鉤状部との連結は、例えば、フィラメント１４ｂの端部を鉤状部に巻き回したり、フィラメント１４ｂの端部と鉤状部とを溶接したりすることにより行われる。フィラメント１４ｂは、例えば、リード１４ａ、１４ｃの鉤状部の略中心（図２のＡ部、Ｂ部の略中点部）と連結される。
フィラメント体１５、１６のリードとフィラメントとの連結も同様に行われる。
【００６６】
図３は、フィラメント体１４、１５、１６の配置および構成を簡略化した説明図である。
発光管１１の長手方向（図２の左右方向）において、フィラメント体１５のリード１５ａの長さは、フィラメント体１４のリード１４ａおよびフィラメント１４ｂを連結したときの上記長手方向の長さより長い。
また、フィラメント体１６のリード１６ａの上記長手方向の長さは、フィラメント体１５のリード１５ａおよびフィラメント１５ｂを連結したときの上記長手方向の長さより長い。
よって、フィラメント体１４、１５、１６を図２のように並列に並べると、左側から順次、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂが発光管１１の長手方向に配置される。
【００６７】
図１に戻り、発光管１１の内部には、発光管１１内部におけるフィラメント体１４，１５，１６の位置を位置決めするための支持部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが設けられている。
【００６８】
図４に支持部材とフィラメント体との取り付け構造を示す。図４は例として、支持部材１９ｂとフィラメント体１４との取り付け構造を示している。支持部材１９ｂは例えば石英ガラス等の絶縁材料からなる円板状部材である。その周縁部には、フィラメント体を位置決めするための位置決め部である切欠き部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６が設けられている。これらの切欠き部は、少なくとも２個が円板の中心を通る仮想線の略同一線上に位置するように設けられる。図４に示す例では、切欠き部１９１と１９４、１９２と１９５、１９３と１９６の対が、略同一線上に位置している。
【００６９】
フィラメント体１４の位置決めは、支持部材１９ｂの略同一線上に位置する一対の切欠き部によってなされる。図４は、フィラメント体１４のリード１４ｃを一対の切欠き部１９３、１９６によって位置決めする例である。一対の切欠き部１９３、１９６は、フィラメント体１４のリード１４ｃの鉤状部が掛かるように形状、配置が決められている。リード１４ｃはその鉤状部が２箇所の切欠き部１９３，１９６に掛かるように配置される。よって、リード１４ｃは、鉤状部の位置が２箇所の切欠き部１９３，１９６によって位置決めされ、支持部材１９の中心軸の周方向への移動を規制される。
すなわち、本発明のフィラメントランプにおける支持部材は、フィラメント体のリードに設けられた鉤状部を位置決めして、フィラメント体がフィラメントランプの軸の周方向への移動を規制する。
【００７０】
図１において、フィラメント体１４は、リード１４ａの鉤状部が支持部材１９ａにより位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向への移動が規制される。また、リード１４ｃの鉤状部が支持部材１９ｂにより位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向への移動が規制される。
【００７１】
一方、フィラメント１４ｂは、上記したように例えばリード１４ａ、１４ｃの鉤状部の略中心位置に溶接等によって連結される。連結作業は、フィラメント体１４を発光管１１に挿入される前に行われる。そのため、フィラメント１４ｂとリード１４ａ，１４の連結は、比較的容易、かつ、高精度に行うことが可能となる。
すなわち、リード１４ａ、１４ｃが支持部材１９ａ、１９ｂにより位置決めされた際、フィラメント１４ｂが所望の位置に高精度に配置されるようにすることは容易となる。
【００７２】
結果として、フィラメント体１４のフィラメント１４ｂは、支持部材１９ａ、１９ｂにより所望の位置に位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向へは移動することはない。
【００７３】
同様に、フィラメント体１５は、リード１５ａの鉤状部が支持部材１９ｂにより位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向への移動が規制される。また、リード１５ｃの鉤状部が支持部材１９ｃにより位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向への移動が規制される。
【００７４】
一方、フィラメント１５ｂは、上記したように例えばリード１５ａ、１５ｃの鉤状部の略中心位置に溶接等によって連結される。連結作業は、フィラメント体１５を発光管１１に挿入される前に行われる。そのため、フィラメント１５ｂとリード１５ａ，１５ｃの連結は、比較的容易、かつ、高精度に行うことが可能となる。
すなわち、リード１５ａ、１５ｃが支持部材１９ｂ、１９ｃにより位置決めされた際、フィラメント１５ｂが所望の位置に高精度に配置されるようにすることは容易となる。
【００７５】
結果として、フィラメント体１５のフィラメント１５ｂは、支持部材１９ｂ、１９ｃにより所望の位置に位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向へは移動することはない。
【００７６】
また、フィラメント体１６は、リード１６ａの鉤状部が支持部材１９ｃにより位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向への移動が規制される。また、リード１６ｃの鉤状部が支持部材１９ｄにより位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向への移動が規制される。
【００７７】
一方、フィラメント１６ｂは、上記したように例えばリード１６ａ、１６ｃの鉤状部の略中心位置に溶接等によって連結される。連結作業は、フィラメント体１６を発光管１１に挿入される前に行われる。そのため、フィラメント１６ｂとリード１６ａ，１６ｃの連結は、比較的容易、かつ、高精度に行うことが可能となる。
すなわち、リード１６ａ、１６ｃが支持部材１９ｃ、１９ｄにより位置決めされた際、フィラメント１６ｂが所望の位置に高精度に配置されるようにすることは容易となる。
【００７８】
結果として、フィラメント体１６のフィラメント１６ｂは、支持部材１９ｃ、１９ｄにより所望の位置に位置決めされ、フィラメントランプの軸の周方向へは移動することはない。
【００７９】
すなわち、上記したような支持部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを用いることにより、発光管１１内において、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを所望の位置（例えば、略同一軸上）に位置決めし、しかもフィラメントランプの軸の周方向へは移動しないようにすることが可能となる。
【００８０】
なお、支持部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにおいて、リードの鉤状部の位置決めに寄与しない切欠き部の一部は、他のリードが通過する通過部として機能する。
すなわち、図１において、支持部材１９ａの位置決め部である切欠き部のうちの２つはリード１４ａの位置決めに機能している。その他の切欠き部の一部は、リード１５ａ、リード１６ａの通過部として機能している。
同様に、支持部材１９ｂの位置決め部である切欠き部のうちの２つはリード１４ｃの位置決めに機能している。また、他の２つはリード１５ａの位置決めに機能している。その他の切欠き部の一部は、リード１６ａの通過部として機能している。
【００８１】
また、支持部材１９ｃの位置決め部である切欠き部のうちの２つはリード１５ｃの位置決めに機能している。また、他の２つはリード１６ａの位置決めに機能している。その他の切欠き部の一部は、リード１４ｃの通過部として機能している。
さらに、支持部材１９ｄの位置決め部である切欠き部のうちの２つはリード１６ｃの位置決めに機能している。その他の切欠き部の一部は、リード１４ｃ、１５ｃの通過部として機能している。
【００８２】
ここで、支持部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにおいて、リードの鉤状部の位置決め、および、リードの通過の双方に寄与しない切欠き部は省略することも可能である。
【００８３】
なお、支持部材は、その近傍に発熱体であるフィラメントが位置するので熱的負荷が大きい。そこで、支持部材の略中央部に開口を設けて、支持部材とフィラメントとの間隔をできるだけ大きくすることが望ましい。例えば、図４のように、フィラメント１４ｂがリード１４ｃの鉤状部の略中心と連結している場合を考える。開口部がない場合、支持部材１９ｂのフィラメント１４ｂから最も近い位置は、支持部材１９ｂの略中心部となる。一方、例えば円形の開口部１９７を設けると、支持部材１９ｂのフィラメント１４ｂから最も近い位置は開口部１９７のエッジ部分となる。同図から明らかなように、支持部材に開口部を設けると、支持部材とフィラメントとの間隔を大きくすることが可能となり、支持部材の熱的負荷が軽減される。
【００８４】
各フィラメント体のリードは、他のフィラメント体のフィラメントと対向する箇所の外側を絶縁管によって包囲される。
図３に示すように、フィラメント体１４のフィラメント１４ｂは、フィラメント体１５のリード１５ａ、フィラメント体１６のリード１６ａと対向している。リード１５ａ、リード１６ａにおいて、フィラメント１４ｂと対向する箇所の外側は、絶縁管３０ａ、３０ｂによって包囲される。
このように絶縁管３０ａ、３０ｂを設けるのは、フィラメント１４ｂに取り付けられたアンカー１７（図１参照）とリード１５ａ、リード１６ａとが接触して電気的に短絡することを確実に防止するためである。
【００８５】
また、フィラメント体１５のフィラメント１５ｂは、フィラメント体１４のリード１４ｃ、フィラメント体１６のリード１６ａと対向している。リード１４ｃ、リード１６ａにおいて、フィラメント１５ｂと対向する箇所の外側は、絶縁管３０ｃ、３０ｄによって包囲される。
上記と同様、絶縁管３０ｃ、３０ｄを設けるのは、フィラメント１５ｂに取り付けられたアンカー１７（図１参照）とリード１４ｃ、リード１６ａとが接触して電気的に短絡することを確実に防止するためである。
【００８６】
さらに、フィラメント体１６のフィラメント１６ｂは、フィラメント体１４のリード１４ｃ、フィラメント体１５のリード１５ｃと対向している。リード１４ｃ、リード１５ｃにおいて、フィラメント１６ｂと対向する箇所の外側は、絶縁管３０ｅ、３０ｆによって包囲される。
上記と同様、絶縁管３０ｅ、３０ｆを設けるのは、フィラメント１６ｂに取り付けられたアンカー１７（図１参照）とリード１４ｃ、リード１５ｃとが接触して電気的に短絡することを確実に防止するためである。
【００８７】
ここで上記した絶縁管３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、および３０ｄは、例えば石英などの絶縁材料から構成されている。
なお、理解を容易にするために、図１において、絶縁管の記載は省略されている。
【００８８】
フィラメント１４ｂは、発光管１１の内壁と絶縁管３０ａ、３０ｂとの間に挟まれるように設けられた環状のアンカー１７によって発光管１１と接触しないように支持されている。
同様に、フィラメント１５ｂは、発光管１１の内壁と絶縁管３０ｃ、３０ｄとの間に挟まれるように設けられたアンカー１７によって発光管１１と接触しないように支持されている。
また、フィラメント１６ｂは、発光管１１の内壁と絶縁管３０ｅ、３０ｆとの間に挟まれるように設けられたアンカー１７によって発光管１１と接触しないように支持されている。
【００８９】
アンカーは、各フィラメントに対して発光管の長手方向に複数個配設される。また、フィラメントランプを製作するとき、複数のフィラメント体が発光管内に容易に挿入されるように、アンカーは、ある程度弾性を有している。また、発光管の内壁と絶縁管との間の空間とアンカーとの間には、ある程度の隙間が設けられている。
【００９０】
上記したフィラメントランプが光照射式加熱処理装置の光源部として用いられる場合は、各フィラメント体のフィラメント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ないように、各フィラメント体を構成・配置することが肝要である。
【００９１】
例えば、フィラメント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物を照射する場合、フィラメント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部である切欠き部のうち、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、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ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り遮光されることがない。
【００９２】
各フィラメント体の両端部は金属箔と接続される。すなわち、フィラメント体１４においては、リード１４ａ、１４ｃの鉤状部とは反対側の端部がそれぞれ金属箔１３ａ、１３ｄの一端部と接続される。同様に、フィラメント体１５においては、リード１５ａ、１５ｃの鉤状部とは反対側の端部がそれぞれ金属箔１３ｂ、１３ｅの一端部と接続される。また、フィラメント体１６においては、リード１６ａ、１６ｃの鉤状部とは反対側の端部がそれぞれ金属箔１３ｃ、１３ｆの一端部と接続される。
一方、金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆの他端部は、それぞれ外部リード１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆと接続される。
よって、フィラメント体１４は外部リード１８ａおよび１８ｄに、フィラメント体１５は外部リード１８ｂおよび１８ｅに、フィラメント体１６は外部リード１８ｃおよび１８ｆに、それぞれ電気的に接続される。
【００９３】
金属箔１３ａ，１３ｂ，１３ｃは互いに接触しないように配置され、発光管１１の一端部に形成された封止部１２ａに埋設されている。同様に、金属箔１３ｄ，１３ｅ，１３ｆは互いに接触しないように配置され、発光管１１の他端部に形成される封止部１２ｂに埋設されている。
なお、導電性部材は、金属箔に限らず、金属箔に代えて板状体、棒状体等を使用することもできる。
【００９４】
上記構成のフィラメントランプ１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が接続される。
【００９５】
上記フィラメントランプ１は、電源部７により給電されることにより点灯駆動する。その際、上記したように、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１４ｂ、１５ｂ、１６ｂには個別に電力を給電することが可能となる。すなわち、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを個別に点灯制御することが可能となる。
【００９６】
給電装置７ａ、７ｂ、７ｃを可変電源とすれば、各フィラメント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可能なる。よって、各フィラメント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可能となる。よって、上記フィラメントランプ１を被照射物へ光照射を行う光照射装置の光源部に採用した場合、フィラメントランプ１から照射される光の被照射物上での放射照度分布を調整することができる。
例えば、上記フィラメントランプ１の下方に被照射物を設置し、フィラメント１４におけるフィラメント１４ｂ直下の被処理物上の放射照度を、フィラメント体１５におけるフィラメント１５ｂ直下の被処理物上の放射照度よりも大きくする必要がある場合を考える。この場合、フィラメント体１４に給電装置７ａに給電する電力を、フィラメント体１５に給電装置７ｂに給電する電力より大きくなるように、可変電源である給電装置７ａを調整すればよい。
【００９７】
なお、上記のフィラメントランプ１によれば、３個のフィラメント体１４，１５，１６を使用した例を示しているが、これに限らず、４個以上のフィラメント体を使用することもできる。この場合、被処理物上の放射照度をフィラメント体の数の分だけ細かく制御することが可能となる。
【００９８】
後述するように、上記フィラメントランプを光照射式加熱処理装置の光源部に採用すれば、被処理物に対して狭小な領域の温度を制御することが可能となり、被処理物の温度分布を均一にする効果が向上する。
【００９９】
上記した本発明に係るフィラメントランプの第１の実施形態によれば、特に以下のような効果を奏することができる。
上記したフィラメントランプの各フィラメント体は、一端部に鉤状部が設けられた２本のリードとフィラメントとからなり、フィラメントの端部がそれぞれ２本のリードの鉤状部に溶接等で連結される。
そして、各フィラメント体は、これらをそれぞれ位置決めする支持部材により位置決めされる。具体的には、支持部材に設けられた２箇所の位置決め部である切欠き部に、リードの鉤状部を掛けることにより、各フィラメント体の位置決めが行われる。上記したようにフィラメント体は一端部に鉤状部が設けられた２本のリードを有するので、結局、１本のフィラメント体は、２つの支持部材により位置決めされる。
【０１００】
すなわち、上記したフィラメントランプは、フィラメント体のリードの一端部に設けた鉤状部を、支持部材に設けた２箇所の位置決め部である切欠き部に掛ける構造であるので、フィラメント体がフィラメントランプの軸の周方向へ移動するのを規制することが可能となり、確実にフィラメント体の位置決めが行なわれる。
ここで、フィラメント体における２本のリードとフィラメントとの連結作業は、フィラメント体を発光管に挿入される前に行われるので、比較的容易、かつ、高精度に行なわれる。よって、フィラメント体が支持部材により位置決めされた際、フィラメントが所望の位置に高精度に配置されるようにすることは容易となる。
【０１０１】
また、各フィラメント体と支持部材とを組み立てた後に、これらを発光管に挿入することが可能であるので、フィラメント体を挿入して所望の位置にフィラメントを配置する際、フィラメントがフィラメントランプの軸の周方向へ移動することはない。よって、
本発明のフィラメントランプにおいて、発光管内の各フィラメントの配置精度は、フィラメントランプ加工作業者の熟練度にはほとんど依存せず、再現性も確保できる。
【０１０２】
よって、上記フィラメントランプを光照射式加熱処理装置や被照射物へ光照射を行う光照射装置の光源部に採用し、不測のフィラメント断線などによって、光源部を構成するフィラメントランプの一部を交換する必要が生じた場合においても、上記したように発光管内の各フィラメントの配置精度の再現性が優れているので、フィラメントランプ交換前後での被処理物面上の放射照射分布も再現性が確保でき、正常な被処理物の処理を行うことができる。
【０１０３】
また、上記したように、フィラメント体はフィラメントランプの軸の周方向への移動を規制されているので、長期間使用しても、重力の影響によるフィラメント体が上記周方向へ変位することはない。そのため、このようなフィラメントランプを光照射式加熱処理装置や被照射物へ光照射を行う光照射装置の光源部に採用することにより、被処理物面上の放射照射分布形状を長期間に渡って安定に維持することが可能となる。
【０１０４】
なお、上記したフィラメントランプの実施形態において、フィラメント体を形成するリードの形状や支持部材の形状は上記に限るものではない。
例えば、図５に示すように、円板状部材である支持部材１９の位置決め部を１つの切欠き部と溝部とで構成する。具体的には、円板の中心を通る仮想線に沿った溝部を形成し、その溝部の一端部に切欠き部を形成する。溝部の幅は、リードの線径とほぼ一致するようにしておく。
一方、フィラメント体のリードの一端を略直角に折り曲げる。図６は、このように形成したフィラメント体の一部を示す図である。例として、フィラメント体１４のリード１４ｃとフィラメント１４ｂの連結部について説明する。一端部が略直角に折り曲げられたリード１４ｃの折曲部にフィラメント１４ｂが連結される。フィラメント１４ｂとリード１４ｃの折曲部との連結は、例えば、フィラメント１４ｂの端部を折曲部に巻き回したり、フィラメント１４ｂの端部と折曲部とを溶接したりすることにより行われる。フィラメント１４ｂは、例えば、リード１４ｃの折曲部の略中点と連結される。
【０１０５】
このように構成した支持部材とリードとを図７に示すように取り付ける。すなわち、支持部材１９の切欠き部にリードを通し、支持部材１９の溝部にリードの折曲部を嵌めこむ。このように、支持部材とリードを構成しても、上記した鉤状部を有するリードと２箇所の切欠き部を有する支持部材を使用したときと同様の効果を得ることが出来る。
【０１０６】
〔Ａ−２．フィラメントランプの第２の実施形態〕
上記したフィラメントランプの第１の実施形態においては、支持部材を一枚の円板状部材を用いて構成したが、本発明のフィラメントランプの第２の実施形態においては、支持部材を互いに対向する２枚の板状部を有する。
図８は本実施形態における支持部材を説明するための図である。同図は、図１における支持部材１９ｂを２枚の板状部を有する支持部材４０ｂで置き換えた例を示す。
本実施形態における支持部材４０ｂは、所定間隔離間して互いに対向するように形成された第１の板状部４１、第２の板状部４２およびこれらを連結する底板部４３からなる。
各板状部には、位置決め部としてフィラメント体１４，１５，１６に対応した３つの孔部が設けられている。具体的には、第１の板状部４１には孔部４０１、４０２、４０３が、第２の板状部４２には孔部４０４、４０５、４０６が設けられている。
【０１０７】
孔部４０１と４０５はフィラメントランプの長手方向に延びる軸の略同一軸上に設けられる。そして、孔部４０１ではフィラメント１４ｂの一端部が通過し、孔部４０５ではフィラメント１５ｂの一端部が通過する。
一方、フィラメント１４ｂに連結されているリード１４ｃは孔部４０１とは同一軸上にはない第２の板状部４２の孔部４０４を通過し、フィラメント１５ｂに連結されているリード１５ａは孔部４０５とは同一軸上にはない第１の板状部４１の孔部４０２を通過している。
なお、孔部４０３、４０６はリード１６ａの通過用の孔であるので、略同一軸上に設けられている。
【０１０８】
３つのフィラメント体１４，１５，１６を本実施形態の支持部材によって位置決めする例を図９に示す説明図を用いて説明する。
図８に示す形状の支持部材は、２個用いられる。そのうち、支持部材４０ｂはフィラメント１４ｂと１５ｂとの間、支持部材４０ｃはフィラメント１５ｂと１６ｂの間に配置される。
また、一枚の板状部材からなる支持部材４０ａ、４０ｄがリード１４ａとフィラメント１４ｂとの間、フィラメント１６ｂとリード１６ｃとの間に設けられている。各支持部材４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄにおいて、フィラメントの両端部が通過する孔部を略同一軸上に配置することにより、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを略同一軸上に位置決めすることが可能となる。
【０１０９】
ここで、フィラメント同士が隣り合う位置に配置される支持部材４０ｂ、４０ｃについて考える。フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを略同一軸上に位置決めするとき、支持部材４０ｂ、４０ｃが配置される位置において各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂと接続されるリード１４ｃ、１５ａ、１５ｃ、１６ａは、当然ながら、上記した略同一軸上に配置されたフィラメントの両端部が通過する孔部を通過することはできない。
【０１１０】
すなわち、図８に示すように、支持部材４０ｂにおいては、フィラメント１４ｂの端部が通過する孔部４０１とリード１４ｃが通過する孔部４０４、フィラメント１５ｂの端部が通過する孔部４０５とリード１５ａが通過する孔部４０２は同一軸上にはない。
同様に、図９から明らかなように、支持部材４０ｃにおいては、フィラメント１５ｂの端部が通過する孔部とリード１５ｃが通過する孔部、フィラメント１６ｂの端部が通過する孔部とリード１６ａが通過する孔部は同一軸上にはない。
【０１１１】
このように、支持部材４０ｂ、４０ｃにおいては、フィラメントとそれに連結されたリードが同一軸上にない２つの孔を通過するように構成されている。このため、フィラメント体がフィラメントランプの軸の周方向への移動するのを規制することが可能となる。
また、例えば、各支持部材のフィラメント端部が通過する孔部を全て略同一軸上に設けておけば、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを容易に略同一軸上に位置決めすることが可能となる。
なお、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを略同一軸上ではない任意の位置に位置決めする場合は、各支持部材のフィラメント端部が通過する孔部の位置を調整することにより対応できる。
【０１１２】
図８に示す支持部材４０ｂにおいて、孔部４０３および４０６は、リードの位置決め部として機能する。これらは、フィラメントの位置決めには寄与しないので、略同一軸上に設けることが可能である。このように構成することで、リードを直線状のまま位置決めすることが可能である。
【０１１３】
ここで、リード１４ｃが通過する孔部４０４、リード１５ａが通過する孔部４０２、リード１６ａが通過する孔部４０３，４０６は、第１の板状部４１と第２の板状部４２との間の空間において、フィラメント体１４，１５，１６が接触しないように孔部の位置が考慮されている。
【０１１４】
また、例えば、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂから放射された光が、図９の下方に設置された被処理物を照射する場合、フィラメント１４ｂから放射される光の一部がリード１５ａ、リード１６ｂにより遮光されず、フィラメント１５ｂから放射される光の一部がリード１４ｃ、リード１６ａにより遮光されず、フィラメント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、各支持部材４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに設けられた位置決め部である孔部の位置を設定することが望ましい。このように構成することにより、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ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リードを包囲する絶縁管により遮光されることがない。なお、絶縁管については、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１１５】
なお、図９において、支持部材４０ａ、４０ｄは、リード１４ａとフィラメント１４ｂ、リード１６ｃとフィラメント１６ｂとが同一軸上にあるので、支持部材４０ｂ、４０ｃのように板状部を２つ有する形状である必要はない。また、シール部１２ａ、１２ｂの加工時、リード１４ａに接続される金属箔（図１における１３ａ）、リード１６ｃに接続される金属箔（図１における１３ｆ）の位置精度を高精度にすることが出来る場合は、支持部材４０ａ、４０ｄは不要となる。
【０１１６】
支持部材４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、例えば、絶縁性の石英ガラスより構成される。ここで、第１の板状部４１、第２の板状部４２、第３の板状部からなる支持部材４０ｂ、および同形状の支持部材４０ｃは、円柱状の石英ガラスを削り出すことによって形成される。
【０１１７】
なお、支持部材４０ｂ、４０ｃの形成はこれに限られるものではない。例えば、図１０に示すように、図８の第１の板状部４１に相当する板状部材４１´、第２の板状部４２に相当する板状部材４２´、底板部４３に相当する連結部材４３´の三つの部材を組み合わせることによって形成しても良い。
【０１１８】
ここで、上記したように、各支持部材の位置決め部が孔部である場合、各フィラメント体におけるリードとフィラメントの連結は（例えば、溶接）、リードおよびフィラメントの端部が所定の孔部を通過した状態で行なう必要がある。そのため、加工作業が難しい。そこで、図１１に示す支持部材４０ｂ´ように、孔部４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６を全て切欠き部４０１´，４０２´，４０３´，４０４´，４０５´，４０６´にすることにより、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終了後に、フィラメント体を支持部材に取り付けることが可能となる。
【０１１９】
ここで、各フィラメント体１４，１５，１６におけるフィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂの所望の位置決め位置を実現するために、支持部材４０ｂ、４０ｃに設けられた位置決め部である孔部の位置を設定するとき、場合によっては第１の板状部４１と第２の板状部４２との間の空間において、フィラメント体１４，１５，１６が近接し、絶縁性が問題となることも考えられる。この場合は、近接するフィラメント体の間に絶縁部材を介在させることにより、絶縁性の問題を回避することが可能となる。
図１２は絶縁部材をフィラメント体の間の空間に設けた例を示す。図１２では、孔部４０２および４０５間を通過するリード１５ａと孔部４０１および４０４間を通過するリード１４ｃとの間に介在するように絶縁部４４が形成されている。絶縁部４４は例えば石英ガラス等の絶縁材料であり、底板部４３に屹立するように設置されている。
【０１２０】
支持部材４０ｂ、４０ｃは、発光管１１の軸方向において、フィラメント１４ｂ、１５ｂとの間、フィラメント１５ｂ、１６ｂとの間に設けられる。ここで、支持部材４０ｂ、４０ｃ自体は発光しないので、支持部材４０ｂ、４０ｃの直下は光が放射されない。
そのため、本フィラメントランプを光照射装置や光照射式加熱処理装置の光源として使用する場合、発光管１１の軸方向における支持部材４０ｂ、４０ｃの全長Ｌが極端に長いと、被照射物の照射面において、上記軸方向に断続的に放射照度が小さい領域が発生する。この領域は、フィラメント体１４，１５，１６の各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを個別に制御しても補償することは困難となる。よって、支持部材４０ｂ、４０ｃの全長Ｌはできるだけ小さいことが望ましい。
【０１２１】
一方、支持部材４０ｂ、４０ｃが有する２枚の板状部４１，４２は、その強度を考慮するとある程度の厚みを必要とする。また、絶縁部４４を底板部４３に設ける際は、その設置スペースを確保することが必要となる。よって、発光管１１の軸方向における支持部材４０ｂ、４０ｃの全長Ｌは極端に短くすることはできない。
上記事情を考慮すれば、発光管１１の軸方向における支持部材４０ｂ、４０ｃの全長Ｌは、５ｍｍ〜８ｍｍ程度であることが好ましい。
【０１２２】
ところで、上記したように、支持部材４０ｂ、４０ｃにおいてフィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを略同一軸上に位置決めする場合、支持部材４０ｂにおいては、フィラメント１４ｂの端部が通過する孔部４０１とリード１４ｃが通過する孔部４０４、フィラメント１５ｂの端部が通過する孔部４０５とリード１５ａが通過する孔部４０２は同一軸上にはない。
同様に、図９から明らかなように、支持部材４０ｃにおいては、フィラメント１５ｂの端部が通過する孔部とリード１５ｃが通過する孔部、フィラメント１６ｂの端部が通過する孔部とリード１６ａが通過する孔部は同一軸上にはない。
【０１２３】
すなわち、支持部材４０ｂ、４０ｃが有する２枚の板状部４１と４２との間の空間において、フィラメントとリードとを一直線状することはできない。よって、上記の場合、フィラメント体は、図１３に示すようにフィラメントとリードとの接続部や上記接続部以外でのリードの所定の箇所等で折曲がった形状である必要がある。
ここで、発光管１１の軸方向における支持部材の全長Ｌを短くすると、図１３に示すように、折れ曲り角度が大きくなる。最終的には、図１３（ｃ）に示すように、折れ曲り角度が直角のとき、全長Ｌを最も短くすることが可能となる。
【０１２４】
図１４に折れ曲り角度が略直角であるフィラメント体の構成例を示す。例として、フィラメント体１４のフィラメント１４ｂとリード１４ｃにおける構造を示す。図１４（ａ）は、２箇所略直角に折り曲げ加工を施したリード１４ｃにフィラメント１４ｂを巻きつけたものである。一方、図１４（ｂ）は、タングステン製の仲介部材５０を介在させたものである。略直角に折り曲げられた仲介部材５０の一端にフィラメント１４ｂが巻きつけられ、他端にはリード１４ｃが溶接で取り付けられている。
折り曲げ加工が２箇所必要な図１４（ａ）の構造より、仲介部材５０は必要とするが折り曲げ加工が１箇所でよい図１４（ｂ）の構造の方が加工は容易である。
【０１２５】
図１５は、図１４（ｂ）に示した構造のフィラメント体を用いた位置決め構造を示す。図１５に示すように、フィラメント体１４におけるフィラメント１４ｂとリード１４ｃは、略直角に折り曲げられた仲介部材５１を介して連結されている。一方、フィラメント体１５におけるフィラメント１５ｂとリード１５ａは、略直角に折り曲げられた仲介部材５２を介して連結されている。
このように、略直角に折り曲げられた仲介部材５１、５２を用いて構成されたフィラメント体を用いることにより、図１３（ｃ）に示すように、支持部材４０ｂの全長Ｌを短くすることが可能となる。
【０１２６】
ここで、第１の板状部４１と第２の板状部４２との間であって、フィラメント体１４とフィラメント体１５との間に、底板部４３の平面に対して凸状の絶縁部４４を介在させることにより、フィラメント体１４とフィラメント体１５との間の絶縁を確保できる。
具体的には、この絶縁部４４を境にして、略直角に折り曲げられた仲介部材５１および５２の各先端が逆方向に指向するように仲介部材５１および仲介部材５２を配置することにより、フィラメント体１４とフィラメント体１５とが接触することを防止して両者を電気的に絶縁している。
この絶縁部４４を設ければ、フィラメント体１４とフィラメント体１５との距離を近づけることが可能となるので、結果的に支持部材４０ｂの全長Ｌを更に短くすることが可能となる。
【０１２７】
上記した本発明に係るフィラメントランプの第２の実施形態によれば、特に以下のような効果を奏することができる。
本実施形態における支持部材４０ｂは、所定間隔離間して互いに対向するように形成された第１の板状部、第２の板状部およびこれらを連結する底板部からなる。そして各板状部にそれぞれ孔部等の一対の位置決め部が設けられている。
ここで、上記した一対の位置決め部を同一軸上にない位置に配置し、フィラメント体のフィラメントとそれに連結されたリードが同一軸上にない２つの孔を通過するように構成することにより、フィラメント体がフィラメントランプの軸の周方向への移動するのを規制することが可能となる。
【０１２８】
また、複数のフィラメント体を用いて各フィラメント体のフィラメント間に支持部材を配置するとき、（例えば、図９に示すように、フィラメント１４ｂと１５ｂとの間に支持部材４０ｂ、フィラメント１５ｂと１６ｂとの間に支持部材４０ｃを配置するとき）、フィラメントの両端部が通過する孔部を略同一軸上に配置することにより、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを略同一軸上に位置決めすることが可能となる。
なお、各フィラメントを略同一軸上ではない任意の位置に位置決めする場合は、各支持部材のフィラメント端部が通過する孔部の位置を調整することにより対応できる。
【０１２９】
本フィラメントランプを光照射装置や光照射式加熱処理装置の光源として使用する場合、被照射物の照射面において、非発光体である支持部材に起因して、発光管の軸方向に断続的に放射照度が小さい領域が発生する。ここで、第１の板状部と第２の板状部との間の空間にあるリードの折れ曲り角度が略直角であるようにフィラメント体を構成すると、発光管の軸方向における支持部材の全長を短くすることができ、上記断続的に放射照度が小さい領域を小さくすることができる。
【０１３０】
特に、第１の板状部と第２の板状部との間の空間において、各フィラメント体の直角部と対向する位置に、底板部の平面に対して凸状の絶縁部を介在させることにより、各フィラメント体同士の絶縁を確実に確保できる。また、この絶縁部を設ければ、各フィラメント体同士の距離を近づけることが可能となるので、結果的に支持部材の全長を更に短くすることが可能となる。
【０１３１】
ここで、フィラメント体における２本のリードとフィラメントとの連結作業は、フィラメント体を発光管に挿入される前に行われるので、比較的容易、かつ、高精度に行なわれる。よって、フィラメント体が支持部材により位置決めされた際、フィラメントが所望の位置に高精度に配置されるようにすることは容易となる。
【０１３２】
また、各フィラメント体と支持部材とを組み立てた後に、これらを発光管に挿入することが可能であるので、フィラメント体を挿入して所望の位置にフィラメントを配置する際、フィラメントがフィラメントランプの軸の周方向へ移動することはない。よって、
本発明のフィラメントランプにおいて、発光管内の各フィラメントの配置精度は、フィラメントランプ加工作業者の熟練度にはほとんど依存せず、再現性も確保できる。
【０１３３】
よって、上記フィラメントランプを光照射式加熱処理装置や被照射物へ光照射を行う光照射装置の光源部に採用し、不測のフィラメント断線などによって、光源部を構成するフィラメントランプの一部を交換する必要が生じた場合においても、上記したように発光管内の各フィラメントの配置精度の再現性が優れているので、フィラメントランプ交換前後での被処理物面上の放射照射分布も再現性が確保でき、正常な被処理物の処理を行うことができる。
【０１３４】
また、上記したように、フィラメント体はフィラメントランプの軸の周方向への移動を規制されているので、長期間使用しても、重力の影響によるフィラメント体が上記周方向へ変位することはない。そのため、このようなフィラメントランプを光照射式加熱処理装置や被照射物へ光照射を行う光照射装置の光源部に採用することにより、被処理物面上の放射照射分布形状を長期間に渡って安定に維持することが可能となる。
【０１３５】
なお、上記したフィラメントランプの実施形態において、フィラメント体を形成するリードの形状や支持部材の形状は上記に限るものではない。
例えば、上記第２の実施形態のフィラメントランプにおける支持部材を石英ガラスなどの絶縁性材料からなる柱状部材で構成してもよい。
図１６は支持部材４０ｂを円柱状部材６０ｂとして置き換えた場合を示す。この場合は、位置決め部としてフィラメント体１４，１５，１６に対応した３つの貫通孔部が設けられている。具体的には、フィラメント体１４に対しては開口６０１および６０４を有する貫通孔部、フィラメント体１５に対しては開口６０２および６０５を有する貫通孔部、フィラメント体１６に対しては開口６０３および６０６を有する貫通孔部が設けられている。
【０１３６】
このような構造においても、所定間隔離間して互いに対向するように形成された第１の板状部、第２の板状部およびこれらを連結する底板部からなり、各板状部にそれぞれ孔部等の一対の位置決め部が設けられた支持部材と同等の効果を奏することができる。
【０１３７】
図１６に示す構造では、更に、各貫通孔同士は空間的に互いに隔離されるので、各フィラメント体同士の電気的絶縁を確実に確保することができる。一方、フィラメント体のリードを上記貫通孔部に通した後にフィラメントとリードとの連結を行う必要があるので、フィラメント体の組立の容易さは、上記第２の実施形態のフィラメントランプにおける支持部材を使用するときと比較すれば劣る。
【０１３８】
〔Ｂ．加熱装置の構成〕
図１７は、本発明のフィラメントランプを搭載した加熱装置の構成例を示す正面断面図である。図１８は、図１７に示す第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０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１７に示すように、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に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０から放出される光を、石英窓４を介して加熱処理空間Ｓ２に設置される被処理物６に照射することにより、被処理物６の加熱処理が施される。ランプユニット収容空間Ｓ１に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０は、例えば、１０本のフィラメントランプ１を所定の間隔で並列に配置して構成される。両ランプユニット１０、２０は互いに対向するように配置されている。なお、ランプユニット１０を構成するフィラメントランプ１の中心軸方向は、図１８に示すように、ランプユニット２０を構成するフィラメントランプ１の中心軸方向と互いに交差するように配置されている。
【０１３９】
ランプユニット１０、２０は、発光部分を複数備えたフィラメントランプ１が、例えば、所定の距離だけ離間して並列に並べられる。フィラメントランプ１は、上記のように、各フィラメント体のフィラメントがほぼ同一軸上に配置されている。そして、各フィラメント体におけるフィラメントを個別に発光させたり、各フィラメント体への供給電力を個別に調整することにより、被処理物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、各フィラメントの間には、本発明のフィラメントランプの実施形態において説明したような支持部材１９や４０等が設けられているが、ここでは便宜上、図示を省略している。
【０１４０】
第１のランプユニット１０の上方には、反射鏡２００が配置される。反射鏡２００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２００は、第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０から上方に向けて照射された光を被処理物６側へ反射する。すなわち、加熱装置１００において、第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０から放出される光は、直接、或いは反射鏡２００で反射されて、被処理物６に照射される。
【０１４１】
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、第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０における各フィラメントランプに吹き付けられ、各フィラメントランプを構成する発光管１１を冷却する。ここで、各フィラメントランプ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、各フィラメントランプ１の封止部１２ａ、１２ｂに対向して配置し、各フィラメントランプ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。各フィラメントランプ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フィラメントランプ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。
【０１４２】
ところで、加熱される被処理物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、被処理物６は不所望な加熱作用を受けることがある。この場合、被処理物６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、蓄熱される石英窓４自体の温度ばらつきに起因する被処理物６における温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、被処理物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１７に示すような冷却風供給ノズル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。
【０１４３】
第１のランプユニット１０の各フィラメントランプ１は、一対の第１の固定台５００、５０１により支持される。第１の固定台は導電性部材で形成された導電台５１と、セラミックス等の絶縁部材で形成された保持台５２とからなる。保持台５２は、チャンバ３００の内壁に設けられ、導電台５１を保持する。上記第１のランプユニット１０を構成するフィラメントランプ１の本数をｎ１、上記フィラメントランプ１が有するフィラメント体の個数をｍ１として、各フィラメント体全てに独立に電力が供給される場合、一対の第１の固定台５００、５０１の組数は、ｎ１×ｍ１組となる。一方、第２のランプユニット２０の各フィラメントランプ１は、第２の固定台により支持される。第２の固定台は、第１の固定台と同様、導電台、保持台とからなる。上記第２のランプユニット２０を構成するフィラメントランプ１の本数をｎ２、上記フィラメントランプが有するフィラメント体の個数をｍ２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、一対の第２の固定台の組数は、ｎ２×ｍ２組となる。
【０１４４】
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１７では１組の電源供給ポート７１、７２が示されているが、管状ヒータ１の個数、各管状ヒータ内のフィラメント体の個数等に応じて、一組の電源供給ポートの個数は決められる。
図１７の例では、電源供給ポート７１は、第１のランプ固定台５００の導電台５１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５０１の導電台５１と電気的に接続されている。第１のランプ固定台５００の導電台５１は、例えば、外部リード１８ａ（図１参照）と電気的に接続されている。第１のランプ固定台５０１の導電台５１は、例えば、外部リード１８ｄ（図１参照）と電気的に接続されている。このような構成により、電源部７における給電装置７ａから、第１のランプユニット１０における１つの管状ヒータ１のフィラメント体１４への給電が可能となる。
なお、管状ヒータ１の他のフィラメント体１５、また、第１のランプユニット１０における他の管状ヒータ１の各フィラメント、第２のランプユニット２０の各管状ヒータ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。
【０１４５】
一方、加熱処理空間Ｓ２には、被処理物６が固定される処理台５が設けられている。例えば、被処理物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。
被処理物６である半導体ウエハは、上記した円環状のガードリングの円形開口部に半導体ウエハ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。
【０１４６】
処理台５に設置される被処理物６の光照射面の裏面側には、温度測定部９１が被処理物６に当接或いは近接して設けられている。温度測定部９１は、被処理物６の温度分布をモニタするためのものであり、被処理物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。主制御部３は、被処理物６上の各測定地点における温度情報に基づき、被処理物６上の温度が所定の温度で均一となるように指令を温度制御部９２に送出する。温度制御部９２は、この指令に基づき、電源部７から各管状ヒータ１のフィラメント体へ供給される電力を制御する。
例えば、主制御部３は、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、当該測定地点に近接するフィラメント体の発光部から放射される光が増加するように、当該フィラメント体に対する給電量を増加させるよう温度制御部９２に対し指令を送出する。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体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。
【０１４７】
主制御部３は、ランプユニット１０、２０における管状ヒータ１の点灯中、冷却風ユニット８に指令を送出することにより、発光管１１、石英窓４が高温状態とならないようにする。
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から行なわれる。
【０１４８】
本発明の加熱装置によれば、以下の効果を奏することができる。
上記したように、本発明の加熱装置の光源部であるランプユニットは、発光管内に複数のフィラメント体が配置され、各フィラメント体の発光部である各フィラメントが発光管の長手方向に順次配置され、各フィラメントに対して独立に給電することが可能なフィラメントランプが複数並列に配置されている。
従来、光源部から放射される光強度分布の設定は、光源部に複数並列に並べられた各フィラメントランプへ給電する電力を調整することにより行われていた。すなわち、上記光強度分布の設定は、発光管の軸方向と垂直な方向についてのみ調整可能であった。
本発明の加熱装置の光源部であるランプユニットに搭載されるフィラメントランプは、発光管内部に上記したように配置されているフィラメントへ給電する電力を個別に調整することが可能であるので、上記光強度分布の設定は、発光管の軸方向についても調整可能である。よって、被照射物表面における放射照度分布も、２次元方向に高精度に設定することが可能となる。
【０１４９】
例えば、従来の加熱装置の光源部に用いていた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に対しても、この特定領域に限定して、この特定領域上の放射照度を設定することが可能である。すなわち、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可能となる。よって、上記特定領域およびその他の領域の温度が均一となるように制御することが可能となる。同様にして、被処理物に場所的温度分布が発生することを抑制し、被処理物全体にわたって均一な温度分布を得ることが可能となる。
【０１５０】
例えば、図１８に示す被処理物６のうち、フィラメントランプ１ｂとフィラメントランプ１ｍないし１ｏ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、被処理物６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とあらかじめ判明しているような場合を考える。この場合、フィラメントランプ１ｂ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の間に温度分布が生じることを確実に防止し、被処理物６の全体にわたって均一な温度分布を得ることができる。なお、図１８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、各フィラメントの配置位置を示すものである。
【０１５１】
すなわち、光源部に上記したフィラメントランプを複数搭載した本発明の加熱装置によれば、ランプユニットから所定の距離だけ離間した被処理物上の放射照度分布を精密、かつ、任意の分布に設定することが可能となる。よって、被処理物上の放射照度分布を被処理物形状に対して非対称に設定することも可能となる。そのため、被処理物である熱処理される基板上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合においても、それに対応して、被処理物上の照度分布を設定することが可能となり、被処理物を例えば均一に加熱することが可能となる。
【０１５２】
さらに、本発明の加熱装置においては、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フィラメントランプを使用することから、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、被処理物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、加熱装置の高さ方向において複数の管状のフィラメントランプからなるランプユニットを配設するスペースも小さくて済むため、加熱装置を小型化することができる。
その一方で、図２０に示す従来のＵ字形状を有するランプを使用した場合、水平部と垂直部との境界部分が相当大きな全長を有し、この部分の直下には光が放射されないため、被処理物上でのバラツキが大きくなる、という不具合がある。加えて、発光管が垂直部分を有するＵ字形状であるが故に、加熱装置の高さ方向に相当なスペースを必要とするため、加熱装置を小型化することができない。
【０１５３】
特に、本発明の加熱装置は、光源部に上記した本発明のフィラメントランプを採用しているので、フィラメントランプにおけるフィラメントの位置が高精度に位置決めされている。各フィラメントの発光管内での配置精度は、フィラメントランプ加工作業者の熟練度にはほとんど依存せず、再現性も確保できる。
よって、不測のフィラメント断線などによって、光源部を構成するフィラメントランプの一部を交換する必要が生じた場合においても、上記したように発光管内の各フィラメントの配置精度が高精度であり、また再現性に優れているので、フィラメントランプ交換前後での被処理物面上の放射照射分布も再現性が確保でき、正常な被処理物の処理を行うことができる。
【０１５４】
また、上記したように、本発明の加熱装置に使用するフィラメントランプのフィラメント体はフィラメントランプの軸の周方向への移動を規制されているので、長期間使用しても、重力の影響によるフィラメント体が上記周方向へ変位することはない。そのため、被処理物面上の放射照射分布形状を長期間に渡って安定に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】フィラメントランプの第１の実施形態を示す図である。
【図２】フィラメント体のリードとフィラメントとの連結を説明するための図である。
【図３】フィラメント体の配置および構成を簡略化した説明図である。
【図４】支持部材とフィラメント体との取り付け構造を示す図である。
【図５】支持部材の変形例の説明図である。
【図６】フィラメント体の一部を示す図である。
【図７】支持部材とリードの取り付け構造を示す図である。
【図８】フィラメントランプの第２の実施形態の支持部材を示す図である。
【図９】フィラメントを第２の実施形態の支持部材によって位置決めする例を示す説明図である。
【図１０】フィラメントランプの第２の実施形態の支持部材の変形例を示す図である。
【図１１】フィラメントランプの第２の実施形態の支持部材の変形例を示す図である。
【図１２】絶縁絶縁部材をフィラメント体の間の空間に設けた例を示す図である。
【図１３】リード形状と支持部材の板状部間の距離との関係の説明図である。
【図１４】折れ曲り角度が略直角であるフィラメント体の構成例を示す。
【図１５】図１４（ｂ）に示した構造のフィラメント体を用いた位置決め構造を示す。
【図１６】フィラメントランプの第２の実施形態の支持部材の変形例を示す図である。
【図１７】本発明のフィラメントランプを搭載した光照射式加熱処理装置の構成例を示す正面断面図である。
【図１８】図１７に示す第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０における各ヒータの配列例を示す平面図である。
【図１９】従来の加熱装置を示す正面断面図である。
【図２０】図５に示す加熱装置を簡略化して上下両段に設けられる加熱用白熱ランプと被処理物とを取出して示した斜視図である。
【図２１】従来の加熱装置を示す正面図である。
【図２２】本発明のフィラメントランプの基本構成を説明するための斜視図である。
【図２３】フィラメント位置の変位を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１                                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
１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ            フィラメント
１４ａ、１４ｃ、１５ａ、１５ｃ、１６ａ、１６ｃ      リード
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                            開口部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ    絶縁管
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ    支持部材
４１                              第１の板状部
４２                              第２の板状部
４３                              底板部
４４                              絶縁部
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６      孔部
４０１´，４０２´，４０３´，４０４´，４０５´，４０６´  切欠き部
５０、５１、５２                  仲介部材
６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６      開口
１０                              第１のランプユニット
２０                              第２のランプユニット
２００                            反射鏡
３                                主制御部
４                                石英窓
５                                処理台
６                                被処理物
７                                電源部
７ａ、７ｂ、７ｃ                  給電装置
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
８４                              ガス供給ノズル
８５                              吹出し口
８６                              排出口
８００                            プロセスガスユニット
９                                温度計
９１                              温度測定部
９２                              温度制御部
５００、５０１                    第１の固定台
５１                              導電台
５２                              保持台
７１、７２                        電源供給ポート
１００                            加熱装置
３００                            チャンバ
Ｓ１                              ランプユニット収容空間
Ｓ２                              加熱処理空間
Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６  加熱用白熱ランプ
【図１】
2007149614.tif 000003
【図２】
2007149614.tif 000004
【図３】
2007149614.tif 000005
【図４】
2007149614.tif 000006
【図５】
2007149614.tif 000007
【図６】
2007149614.tif 000008
【図７】
2007149614.tif 000009
【図８】
2007149614.tif 000010
【図９】
2007149614.tif 000011
【図１０】
2007149614.tif 000012
【図１１】
2007149614.tif 000013
【図１２】
2007149614.tif 000014
【図１３】
2007149614.tif 000015
【図１４】
2007149614.tif 000016
【図１５】
2007149614.tif 000017
【図１６】
2007149614.tif 000018
【図１７】
2007149614.tif 000019
【図１８】
2007149614.tif 000020
【図１９】
2007149614.tif 000021
【図２０】
2007149614.tif 000022
【図２１】
2007149614.tif 000023
【図２２】
2007149614.tif 000024
【図２３】
2007149614.tif 000025