(57)【要約】【課題】簡易な構造で複数の発行領域を選択的に形成できる管型フィラメントランプを提供することである。【解決手段】両端にそれぞれ給電端子を有する管型フィラメントランプにおいて、第三の給電端子が、フィラメントの伸びる方向と交差する方向に伸びるように、発光管と一体的に形成されるとともに、当該給電端子において発光管の内外を貫通する導電線が前記フィラメントと電気的に接続することを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にそれぞれ給電端子を有する管型フィラメントランプにおいて、
第三の給電端子が、フィラメントの伸びる方向と交差する方向に伸びるように、発光管と一体的に形成されるとともに、当該給電端子において発光管の内外を貫通する導電線が前記フィラメントと電気的に接続することを特徴とする管型フィラメントランプ。
【請求項２】
前記導電線が発熱可能なフィラメント構造であることを特徴とする請求項１の管型フィラメントランプ。
【請求項３】
前記第三の給電端子は、フィラメントの伸びる方向と直交する方向に伸びることを特徴とする請求項１の管型フィラメントランプ。
【請求項４】
前記管型フィラメントランプの両端部および前記第三の給電端子は、金属箔を介在させた封止構造を有することを特徴とする請求項１の管型フィラメントランプ。
【請求項５】
管型フィラメントランプから放射された熱により被処理物を加熱する加熱処理装置において、
前記管型フィラメントランプは、請求項１に記載のものであることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項６】
前記管型フィラメントランプは、両端の封止部および第三の給電端子が、加熱処理空間の外部に配置することを特徴とする請求項５の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は管型フィラメントランプ、および管型フィラメントランプを加熱源とする加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、半導体ウエハに成膜、拡散、アニールなどの処理を行うために赤外線を放射する管型フィラメントランプを使った加熱処理装置が知られている。
この装置は、複数の管型フィラメントランプを並べて、半導体ウエハや各種基板などの被処理物を、高温に加熱するとともに、被処理物に対してはほぼ均一に加熱できるだけの性能が求められる。
また、被処理物のサイズも多様化しており、1台の加熱処理装置において、多様なサイズの被処理物を処理できることも求められる。この際、当然のことながら、処理に寄与しないエネルギー（すなわち、光）は可能な限り少なくしなければならない。
【０００３】
加熱処理装置の熱源は、古くからフィラメントランプが採用される。しかし、上記背景により、フィラメントランプおよびその加熱処理装置もいくつかのタイプが存在してきた。
まず、小型のフィラメントランプを被処理物に対向させて多数並べる構造が存在する。被処理物の大きさや形状に併せて、複数のランプのうち通電発熱させるべきランプを選択する方式である。この技術は、例えば、特開２００３−１３３０３４号に記載されるが、ランプ間に不可避的にスペースを生じさせるため、被処理物の均一加熱を阻害していた。
また、当然のことながら、ランプの使用本数が増えるため、ランプの取り付け、交換など煩雑になる。特に、ランプが1本故障した場合であっても処理全体を停止しなければならない。
【０００４】
次に、1のランプの内部空間に、複数の発熱領域を構成するようフィラメントを配設して、被処理物の大きさや形状に併せて、特定の発熱領域を選択する方式も存在する。この技術は、例えば、特公平５−４４７７６号、実開平７−１６３５３号（図５参照）などに記載される。
実開平７−１６３５３号は、端子Ｂと端子Ｃで給電経路を形成する場合、端子Ａと端子Ｂで給電経路を形成する場合、端子Ｃと端子Ｄで給電経路を形成する場合など、給電経路のパターン選択により、多様な処理物に対応させて、照射領域と照射面積を変化させるものである。
【０００５】
しかし、以下の問題を有する。
第一に、発光管の内部構造が複雑になる。発光管の外径は、通常φ１０ｍｍ程度であり、その内部に発熱領域を分岐させた構造を作らなければならない。また、発光管そのものを細管化することも困難となる。
第二に、分岐させたフィラメントをそれぞれ支持するために導通棒が必要となるが、この導通棒が熱膨張すると、フィラメントそのものも変形させてしまいかねない。
第三に、一つの封止部に複数の端子を形成させると、隣合う端子同士で電気的短絡を生じかねない。実開平７−１６３５３号の図５であれば、端子Ａと端子Ｂの間隔、端子Ｃと端子Ｄの間隔が短くなり、電気的に短絡してしまう。
【特許文献１】特公平５−４４７７６号
【特許文献２】実開平７−１６３５３号
【特許文献３】特開２００３−１３３０３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、複数の発熱領域を有するフィラメントランプであって、発熱領域を選択的に通電できるとともに、電気的な短絡や構造の複雑化という問題を解消できるフィラメントランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記課題を解決するために、両端にそれぞれ給電端子を有する管型フィラメントランプにおいて、第三の給電端子が、フィラメントの伸びる方向と交差する方向に伸びるように、発光管と一体的に形成されるとともに、当該給電端子において発光管の内外を貫通する導電線が前記フィラメントと電気的に接続することを特徴とする。
また、導電線が発熱可能なフィラメント構造であることを特徴とする。
また、第三の給電端子はフィラメントの伸びる方向と直交する方向に伸びることを特徴とする。
また、管型フィラメントランプの両端部および前記第三の給電端子は金属箔を介在させた封止構造を有することを特徴とする。
また、管型フィラメントランプから放射された熱により被処理物を加熱する加熱処理装置において、この管型フィラメントランプは第三の給電端子が、フィラメントの伸びる方向と交差する方向に伸びるように、発光管と一体的に形成されるとともに、当該給電端子において発光管の内外を貫通する導電線が前記フィラメントと電気的に接続することを特徴とする。
また、管型フィラメントランプは、両端の封止部および第三の給電端子が、加熱処理空間の外部に配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、１本のランプの中に複数の発熱領域をもち、これらの発熱領域を選択に使用することで、多様なサイズの照射物に対して経済的に対応できる。また、この構造は、電気的短絡の問題を生じることなく、簡単な構造により達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１、図２は本発明に係る管型フィラメントランプの一実施形態を示す。両者は基本的に同一の構造を示す。
フィラメントランプＬは透明石英ガラス管により構成され、内部にフィラメントＦが配置する。フィラメントＦは概略コイル状であり、発光管１０の伸びる方向（長手方向）に同じように伸びる。発光管１０の両端には封止部１１ａ、１１ｂが形成される。フィラメントＦは、封止部１１ａ，１１ｂの中で金属箔１２ａ，１２ｂと接合して、外部リード１３ａ，１３ｂとつながっている。
フィラメントランプは、通電により、例えば、波長５００〜４０００ｎｍの光を放射する。また、フィラメントはコイル状のものに限定されず、リボン状、棒状といったものでもよく、フィラメント自体が形状にとらわれるものではない。また、フィラメントは発熱するものであれば、材質も限定されない。
【００１０】
発光管１０のほぼ中央には第３の封止部１１ｃが形成される。その中に、金属箔１２ｃが埋設され、フィラメントＦから分岐した給電線２０と接合するとともに、他方は外部リード１３ｃと接合する。給電線２０は、例えばタングステン線からなり、フィラメントＦと分岐点Pにおいて接合、例えば溶接される。
なお、封止部と外部リードを合わせて「給電端子」と称する。
【００１１】
この構造のフィラメントランプＬは、外部リード１３ａ，１３ｂを給電すると、フィラメントＦの全体領域において発熱できる。また、外部リード１３ａ，１３ｃを給電するとフィラメントＦの外部リード１３ａから分岐点Ｐまでの約半分の領域を発熱できる。さらに、外部リード１３ｂ，１３ｃを給電するとフィラメントＦの外部リード１３ｂから分岐点Ｐまでの約半分の領域を発熱することができる。
従って、給電する外部リードを選択することで、３パターンの発熱領域を任意に選択することができる。
【００１２】
また、封止部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ一つの外部リードしか有さないため、電気的短絡の問題を生じることはなく、また、発光管内部に複雑な給電経路を形成するということもない。
数値例をあげると、発光管１０は外径１０ｍｍ、分岐した部分も外径１０ｍｍである。また、フィラメントＦの長さは２４０ｍｍであり、分岐点はその中央に形成される。ランプは定格２００Ｖ、２０００Wで点灯される。また、外部リード１３ｃを使い半分の発熱をする場合は、一般的には、１００Ｖ、１０００Ｗの給電を行うが、過入力などの他の不具合が生じない範囲であれば、特に、半分にすべき必然性はなく、自由に給電条件を設定できる。
【００１３】
図３は、図２に示す構造と異なる他の実施形態を示す。
発光管１０には、第三の封止部１１ｃ（１１ｃ１、１１ｃ２）が２つ形成される。封止部１３ｃ１には給電線２０ａが伸びており、封止部１３ｃ２には給電線２０ｂが伸びている。
この構造では、外部リード１３ａ、１３bに給電させた場合、フィラメントＦの全領域を発熱できる。また、外部リード１３ａ、１３ｃ１に給電させた場合は、フィラメントＦのうち、封止部１１ａから分岐点Ｐ１までの領域を発熱できる。さらに、外部リード１３ａ、１３ｃ２に給電させた場合は、フィラメントＦのうち、封止部１１ａから分岐点Ｐ２までの領域を発熱できる。さらに、外部リード１３ｂ、１３ｃ２に給電させた場合は、フィラメントＦのうち、封止部１１ｂから分岐点Ｐ２までの領域を発熱できる。さらに、外部リード１３ｂ、１３ｃ１に給電させた場合は、フィラメントＦのうち、封止部１１ｂから分岐点Ｐ１までの領域を発熱できる。さらに、外部リード１３ｃ１、１３ｃ２に給電させた場合は、フィラメントＦのうち、分岐点Ｐ１から分岐点Ｐ２までの領域を発熱できる。
【００１４】
従って、外部リードを選択することで、６パターンの発熱領域を任意に選択することができる。
前記と同様に、封止部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ１、１１ｃ２には、それぞれ一つの外部リードしか有さないため、電気的短絡の問題を生じることはなく、また、発光管内部に複雑な給電経路を形成するということもない。
なお、外部リード１３ａ，１３ｂを給電させた状態で、外部リード１３ｃ１あるいは外部リード１３ｃ２を同時に通電させることも可能である。２つの外部リードのみを給電対象に選択することが、発熱領域における放射エネルギーを管理することが容易であり、３つ以上の外部リードを同時に通電すると、分岐点Ｐにおいて、電流の分岐や合流が生じるため、２つの場合に比べて放射エネルギーの制御が困難になるが、その使用を排除するものではない。
【００１５】
分岐した封止部は、図２に示す１つの場合、あるいは図３に示す２つの場合に限定されるものではなく、それ以上の数を設けることもできる。
また、分岐した封止部は、図２あるいは図３に示すように、フィラメントＦを均等に分割する場合に限定されるものではなく、フィラメントＦを不均一な長さで分割してもかまわない。
また、分岐した封止部は、発光管１０から直角に伸びるよう形成されるだけではなく、斜めに伸びるよう形成してもかまわない。
【００１６】
給電線２０とフィラメントＦとの接合は、１本のフィラメントＦの一部に給電線２０の先端を、溶接あるいは縛ることで接続できる。
また、分割された複数のフィラメントに対し、接続用コイルで中継しながら繋げるとともに、接続用コイルに対して給電線を溶接あるいは縛ることもできる。
【００１７】
図４は、図２に示す構造の他の実施形態を示す。
分岐点Ｐから封止部１１ｃの間に伸びる給電線２０には、フィラメントＦ１が形成される。
この構造は、フィラメントＦ１を発熱させることで、分岐点Ｐ近傍の放射光、あるいは放射エネルギーを高めることができる。特に、分岐点Ｐにおいては給電線２０とフィラメントＦとの接合構造のため、他の発熱領域に比べて放射量が低下する場合があり、このような場合に、フィラメントＦ１を設けることが放射エネルギーの均一化という点で意味がある。また、特定領域のみ放射エネルギーを高くしたい場合などにおいて、フィラメントＦ１の構造は有利である。このような作用は、フィラメントＦ１の長さを設定することで達成できる。
【００１８】
なお、給電端子において、金属箔は必須の構成ではなく、封止部あるいは発光管外壁をリードが貫通する構造であってもかまわない。
また、封止部とは、ピンチシールに限定されるものではなく、内部空間を気密に封止できることであれば、シュリンクシールや他の構造も採用できる。
また、外部リードとは、線状部材が外方に突出する形態に限らず、いわゆる接点端子のような構造も含まれる。
また、封止部には、セラミックスからなる口金が装着されることもある。
【００１９】
図５は、本発明に係る加熱処理装置を示す。
フィラメントランプＬは図２に示したものと同じであり、ケーシング３０の中に配置される。ケーシング３０は、前面に光透過用開口３１を有し、全体がアルミニウムブロックからなりランプＬの放射光を光透過用開口３１に向けて反射する。
ケーシング３０の側面には、ランプＬの封止部１１ａ，１１ｂが、それぞれ適合する配置穴３２ａ，３２ｂが形成され、給電用の外部リード１３ａ，１３ｂが外方に突出する。一方、ケーシング３０の上面には、封止部１１ｃが適合する配置穴３２ｃが形成され、外部リード１３ｃが外方に突出する。
この構造は、ケーシング外部から各外部リードに給電ができるため、構造が簡潔であり、また、給電の選択を絶縁などの影響を考えることなく容易に行うことができる。また、ランプの封止部がケーシング３０の加熱処理空間に位置することなく、配置穴に位置するので、全体の大きさを小型にできる。
なお、被照射物は、図において省略しているが、光透過用開口３１の下方にステージや搬送ローラが設けられてその上に載置される。光透過用開口３１から被照射物までの距離は、被処理物の種類や被処理物に塗布された物質などさまざまな条件で異なるが、一例をあげると、１０〜１００ｍｍ程度である。
【００２０】
図６は、図５に示す加熱処理装置の他の実施形態を示す。
ケーシングの上面には、配置穴３２ｃ１，３２ｃ２，３２ｃ３が形成され、それぞれに封止部１３ｃ１，１３ｃ２，１３ｃ３が適合する。
この構造は、前記と同様に、給電構造が電気的な絶縁を配慮することなく容易に行えるとともに、封止部が配置穴に適合することで、ケーシング全体を小型にできる。
【００２１】
なお、図５、図６に示すケーシングにおいて、図１〜図４に示すフィラメントランプを採用することができる。
ケーシング３０の外部に冷却風を流す場合などにおいて、外部リードを良好に冷却できる。また、各封止部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）をケーシング外部に伸ばす構造とすることで外部リードのみならず、封止部や金属箔を良好に冷却できる。
また、光透過用開口３１には、光透過性ガラス部材を設けて、ケーシング３０の内部空間を略閉空間にできる。この場合、ランプの配置された領域と、処理物が配置された領域を区画することとなり、冷却風の影響を処理物に与えないなどの利点を有する。
【００２２】
図７、図８、図９は、本発明に係る加熱処理装置において、給電端子（外部リード）の選択と照射エリアの関係を説明するためものである。
図７、図８、図９は、いずれもランプの配置が同じであり、ランプＬ１〜Ｌ５が下段に５本並べられており、ランプＬ６〜Ｌ８が上段に３本並べられている。
各ランプは、いずれも図３に示す構造であって、分岐構造を２つ有するランプである。ランプＬ６〜Ｌ８を図３に示すランプと対比した場合、外部リード１３ａ、１３ｂが端子Ｔｎ１，Ｔｎ２に相当し、外部リード１３ｃ１，１３ｃ２が端子Ｔｎ３，Ｔｎ４に相当する。ｎはランプの番号を示し、ランプＬ１であれば、両段の端子がＴ１１，Ｔ１２となり、分岐した封止部であって上方に伸びる端子がＴ１３，Ｔ１４となる。ランプＬ２であれば、両段の端子がＴ２１，Ｔ２２となり、分岐した封止部であって上方に伸びる端子がＴ２３，Ｔ２４となる。
【００２３】
図７において、例えば、照射エリア１を対象とする場合、すなわち、照射エリア１に相当する大きさの被処理物を対象とする場合、均一に照射処理するならば、ランプＬ１〜Ｌ５について、端子Ｔｎ１と端子Ｔｎ２に給電するとともに、端子Ｔｎ３と端子Ｔｎ４は通電しない。この場合、Ｌ６〜Ｌ８はいずれの端子も通電させる必要はないが、通電させることを排除するものではない。
【００２４】
図８において、例えば、照射エリア２を対象とする場合、すなわち、照射エリア２に相当する大きさの被処理物（例えば、半導体ウエハなど略円形のもの）を対象とする場合、ランプＬ１〜Ｌ５について、端子Ｔｎ３と端子Ｔｎ４に給電するとともに、端子Ｔｎ１と端子Ｔｎ２は通電しない。また、Ｌ６〜Ｌ８についても端子Ｔｎ３と端子Ｔｎ４に給電するとともに、端子Ｔｎ１と端子Ｔｎ２は通電しない。
【００２５】
さらに、照射エリア３を対象とする場合、ランプＬ２〜Ｌ４について、端子Ｔｎ３と端子Ｔｎ４に給電するとともに、端子Ｔｎ１と端子Ｔｎ２は通電しない。また、Ｌ７についても端子Ｔｎ３と端子Ｔｎ４に給電するとともに、端子Ｔｎ１と端子Ｔｎ２は通電しない。ランプＬ１，Ｌ６，Ｌ８はいずれの端子にも通電しない。
【００２６】
図９について、例えば、照射エリア４を対象とする場合、ランプＬ４，Ｌ５について、端子Ｔｎ２と端子Ｔｎ４に通電をする。その他のランプおよびその端子には通電はしない。
また、例えば、照射エリア５を対象とする場合、ランプＬ１，Ｌ２について、端子Ｔｎ１と端子Ｔｎ３に通電をする。その他のランプおよびその端子には通電はしない。
また、上記照射エリア４および照射エリア５のように、一の被照射物において、異なる複数の領域に対して加熱処理する場合は、同時に上記ランプと上記端子に通電することもできる。
【００２７】
図７、図８、図９に示したランプの構成や構造、照射エリアのパターンは、一例にすぎず、本発明の分岐した封止部を有するフィラメントランプを使った場合には、その他のさまざまな照射処理ができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るフィラメントランプを示す。
【図２】本発明に係るフィラメントランプを示す。
【図３】本発明に係るフィラメントランプを示す。
【図４】本発明に係るフィラメントランプを示す。
【図５】本発明に係る加熱処理装置を示す。
【図６】本発明に係る加熱処理装置を示す。
【図７】本発明に係る加熱処理装置の照射パターンの一例を示す。
【図８】本発明に係る加熱処理装置の照射パターンの一例を示す。
【図９】本発明に係る加熱処理装置の照射パターンの一例を示す。
【符号の説明】
【００２９】
Ｌ    ランプ
Ｆ    フィラメント
１０    発光管
１１    封止部
１２    金属箔
１３    外部リード
２０    給電線
３０    ケーシング
Ｌ    ランプ
Ｆ    フィラメント
【図１】
2007035409.tif 000003
【図２】
2007035409.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007035409.tif 000007
【図６】
2007035409.tif 000008
【図７】
2007035409.tif 000009
【図８】
2007035409.tif 000010
【図９】
2007035409.tif 000011