(57)【要約】【課題】ウェハに対する照度分布を損なわず、フィラメントランプの本数および電源部の個数を少なくすることにより、コストの低減化を図った光照射式加熱装置を提供すること。【解決手段】発光管の管軸に沿って配設された複数のフィラメントに個別に電力が供給される複数のフィラメントランプ１Ａ〜１Ｏが並列に配置されてなる光源部１０と、光の照射位置に被処理物６が配置された光照射式加熱装置であって、中央側のフィラメントランプ群Ｕ１において隣接するフィラメントランプ間距離Ｌ１が、フィラメントランプ群Ｕ１の外側に位置するフィラメントランプ群Ｕ２、Ｕ３において隣接するフィラメントランプ間距離に比して大きく、フィラメントランプは、被処理物６の外周部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度が、被処理物６の中央部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度に比して大きいことを特徴とする。【選択図】図９
2007157780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の管軸に沿って配設された複数のフィラメントに個別に電力が供給されるフィラメントランプを含む複数本のフィラメントランプが並列に配置されてなる光源部と、該光源部から放射される光の照射位置に被処理物が配置された光照射式加熱装置であって、
前記光源部は、複数の隣接するフィラメントランプ間の離間距離が不均一であることを特徴とする光照射式加熱装置。
【請求項２】
前記光源部は、中央側のフィラメントランプ群において隣接するフィラメントランプ間の離間距離が、前記中央側のフィラメントランプ群の外側に位置する端部側のフィラメントランプ群において隣接するフィラメントランプ間の離間距離に比して大きいことを特徴とする請求項１に記載の光照射式加熱装置。
【請求項３】
前記発光管の管軸に沿って配設された複数のフィラメントに個別に電力が供給されるフィラメントランプは、前記被処理物の周辺部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度が、前記被処理物の中央部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度に比して大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射式加熱装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記各フィラメントランプから放射される光を前記被処理物に反射する反射鏡を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射式加熱装置。
【請求項５】
隣接する前記フィラメントランプ間の離間距離をＤ、前記フィラメントランプと前記被処理物間の距離をＨとしたとき、
Ｄ／Ｈ≦１の関係式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射式加熱装置。
【請求項６】
前記被処理物の周辺には、ガードリングが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の被処理物、特に半導体ウェハを、成膜、拡散、アニール等のために、急速加熱・高温保持・急速冷却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、アニール等、広い範囲に渡って行なわれている。いずれの処理も、板状の被処理物等の半導体ウェハ（以下、単にウェハとも呼ぶ）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、ウェハを急速に加熱することができ、１０００℃以上にまで数秒間〜数十秒間で昇温させることができる。そして、光照射を停止すれば、急速に冷却することができる。特に１０５０℃以上の温度において、ウェハに温度分布の不均一が生じると、ウェ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し、不良品となるおそれがある。そこで、光照射式加熱装置を用いてウェハを加熱処理する場合には、ウェハ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。さらに、成膜のためにウェハを加熱する場合においても同様に、均一な厚さで膜を形成するためには、ウェハの温度分布が均一となるよう、ウェハを加熱しなければならない。
【０００３】
光照射式加熱装置においてウェハを高温状態に保持しているとき、ウェハ全面を均一な放射照度で照射していても、ウェハの周辺部の温度が低くなり、ウェハの温度分布が不均一となり上記スリップが発生することがある。ウェハ周辺部の温度が低くなるのは、ウェハの側面から熱が放射されるためである。ウェハ側面からの熱放射により、ウェハに熱の流れが生じ、温度分布が生じる。従って、ウェハを全面に渡り均一な温度にするためには、ウェハ側面からの熱放射で温度が低下する分だけ、ウェハ周辺部に対し、ウェハ中央部よりも大きな放射照度で光照射しなければならない。
【０００４】
一方、ウェハ周辺部の温度が低くなるのを防止する方法の１つとして、以前より、ウェハと同等の熱容量の補助材をウェハの外周を取囲む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。
【０００５】
ウェハとガードリングとが一体化した一枚の仮想板状体とみなせるようにして、ウェハとガードリングとが共に均一な光照射により加熱される場合について考える。この場合、ウェハの周辺部が上記仮想板状体の周辺部とならないので、ウェハ側面から熱放射が発生せず、ウェハ周辺部の温度が低下することはない。また、ガードリングは、ウェハの外周を取り囲むように設けられるので、これにウェハの周縁部を保持するような機構を付加すれば、ウェハ保持材として兼用できる。したがって、ガードリングにウェハを保持する機能を持たせる場合も多い。即ち、ガードリングは、ウェハの側面またはその近傍から熱が放射されることにより生ずる温度低下を補償しウェハの温度を均一に保持するよう意図された部材であり、ウェハ保持材として使用される場合も多い。
【０００６】
しかしながら、実際は、ガードリングをウェ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。その理由を以下に説明する。
第１に、ガードリングをウェハと同じ材質で製作することが非常に困難なことである。ガードリングを、ウェハと同じ材質であるケイ素（Ｓｉ）によって製作すれば、ウェハとガードリングの熱容量を等しくできる。しかし、ケイ素はウェハを保持するような形状に加工することが非常に難しい上、繰り返し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。
第２に、加工が比較的容易で、ケイ素よりも熱容量はやや大きいが近い値の材質として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）があり、ガードリングは、一般にこの炭化ケイ素が用いられている。しかし、炭化ケイ素は加工上の問題（歩留まり）により厚さを１ｍｍより薄くできないので、ウェハの厚さ０．７〜０．８ｍｍよりも厚くなってしまう。
第３に、上記したケイ素と炭化ケイ素の比熱の違い、および厚さの違いにより、ガードリングの熱容量は、高温に加熱した時、ウェハに比べ単位面積あたり１．５倍程大きくなる。したがって、ウェハとガードリングとの前記熱容量差を解消するためには、ガードリングをウェハよりも大きな放射照度で光照射する必要がある。
【０００７】
一方、ウェハを保持するガードリング自体は、サポータにより光照射式加熱装置の加熱処理空間に支持される。サポータは石英ガラスや炭化ケイ素等のセラミックスで構成され、加熱処理空間の構成要素である金属製のチャンバに設けられる。一般に、サポータはガードリングの外周部を支持する。ガードリングの支持構造は上記のように構成されるので、ガードリングの外周部は、側面からの熱放射に加え、サポータを介してガードリングから金属製チャンバへの熱移動が発生する。よって、ガードリングに対して均一な放射照度で光照射を行ったとしても、ガードリング外周部において温度低下が発生し、ガードリングには温度分布が生じることになる。
【０００８】
上記したようにガードリングは炭化ケイ素等で厚みが薄く製作されるので、ガードリングにストレスが生じた場合には破損する場合がある。上記したようなガードリング外周部における温度分布によって発生するストレスが許容値を超えた場合、ガードリングは破損する。このようなストレスによるガードリングの破損が生じる可能性のある放射照度条件でガードリングの光照射が成される場合は、ガードリング外周部表面での放射照度をガードリングの外周部以外の部位における表面での放射照度より大きくして、ガードリングの温度分布の偏差を小さくすることが必要となる。
【０００９】
即ち、ガードリングを使った場合でも、使わない場合でも、被処理物（ウェハとガードリングが一体化した一枚の仮想板状体を含む）の外周部には被処理物の中央部よりも大きな放射照度で光照射する必要がある。
図１は、光照射時のウェハ温度を均一にするための理想的な放射照度分布を示す図である。図１（ａ）は、ガードリングを使わなかった場合の理想的な放射照度を示す図であり、図１（ｂ）は、ガードリングを使った場合の理想的な放射照度を示す図である。横軸はウェハ中心からの距離であり、これらの図の中心軸がウェハの中央部である。縦軸はウェハおよびガードリング面に照射される放射照度の相対値である。
なお、理解を容易にするために、ウェハ表面の輻射率（emmisivity）分布は均一であるとする。即ち、光照射されたウェハの温度は、ウェハ表面における放射照度に比例するものとする。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、ガードリングを用いない場合の理想的な放射照度分布は、ウェハ中央部の表面における放射照度が均一である。また、ウェハ外周部の表面における放射照度は、ウェハ中央部の表面における放射照度と比較すると大きい。これは、ウェハ端面からの熱放射による温度低下を補償するためである。
【００１１】
一方、図１（ｂ）に示すように、ガードリングを用いた場合の理想的な放射照度分布は、ガードリングによりウェハ外周部における放熱の影響が抑制されるので、ウェハ全面における放射照度が均一である。一方、ガードリング表面における放射照度はウェハ表面における放射照度と比較すると大きく、特に、ガードリング外周部の表面における放射照度は、上記外周部以外のガードリング表面における放射照度と比較すると大きい。
ここで、図１（ｂ）のガードリング表面における放射照度の大きさは、図１（ａ）におけるウェハ外周部の表面での放射照度より大きい。これは、上記したように、ガードリングの熱容量がウェハの熱容量より大きい分について補償するためである。
また、ガードリング外周部の表面における放射照度が、上記外周部以外のガードリング表面における放射照度と比較すると大きくなっているのは、上記したようなガードリング外周部で発生する温度低下の影響を抑制するためである。なお、上記したようなガードリング外周部で発生する温度低下に起因するガードリングの破損が生じないような光照射条件下、即ち、照射により発生したストレスが許容値以下になる場合には、ガードリングへの照度分布は均一でも構わない。
【００１２】
図２は、従来技術に係る光照射式加熱装置の構成の一例を示す図である。図３は、図２に示す光照射式加熱装置に係わり、フィラメントランプとウェハとガードリングとの位置関係を示す図であり、光照射式加熱装置の上方から見た図である。
これらの図に示すように、光照射式加熱装置１００’は、チャンバ３００’、石英窓４’、ガードリング５’、および加熱手段である光源部１０’等を備えている。チャンバ３００’と石英窓４’によって、ウェハ６’が配置されている加熱処理空間Ｓ２’が形成されている。ガードリング５’は、炭化ケイ素等のセラミックス材料からなり、その内縁部にウェハ６’の外周部を保持する機構５０’を備えウェハ６’を保持している。ガードリング５’に設けられたウェハ６’を保持する保持機構５０’は、例えば特開２０００−５８４７１号に例示されている。ガードリング５’はガードリング外周部５１’にてサポータ９’により加熱処理空間Ｓ２’内に支持される。サポータ９’の下端は、チャンバ３００’と接している。
【００１３】
光源部１０’は、複数の直管状のフィラメントランプ１Ａ’ないし１Ｓ’を並列に配置して構成されている。各フィラメントランプ１’は、通常、内部に一本のフィラメントが設置されている。フィラメントランプ１Ａ’ないし１Ｓ’内の各フィラメントが電源部７’を構成する給電装置１９Ａ−１’、１９Ｂ−１’・・・１９Ｓ−１’から各々電力供給を受けることにより、放射エネルギーを放出する。各フィラメントランプ１Ａ’ないし１Ｓ’から放射される放射エネルギーは、直接または反射鏡２’に反射されて石英窓４’を介して加熱処理空間Ｓ２’に導かれ、加熱処理空間Ｓ２’内に配置されたウェハ６’およびガードリング５’を加熱する。
【００１４】
しかしながら、従来の光照射式加熱装置には、以下の問題があった。
上記のとおり、ウェハ６’に対する加熱処理においてウェハ６’の温度を均一にするためには、ガードリング５’をウェハ６’よりも大きな放射照度で加熱する必要がある。しかし、光照射式加熱装置１００’は、図３に示すように、ウェハ６’に対して設けられたフィラメントランプ１Ｃ’ないし１Ｑ’のフィラメントがウェハ６’およびガードリング５’の両者に跨って配列されている。
【００１５】
一方、上記したように各フィラメントランプ１Ａ’ないし１Ｓ’は、内部に一本のフィラメントが設けられているものであるので、電力が供給されたフィラメントからガードリング５’およびウェハ６’に対して放射される放射照度は同一となる。よって、ウェハ６’を所定の温度で加熱する場合、ガードリング５’もウェハ６’と同じ放射照度で加熱されることになる。即ち、従来の光照射式加熱装置では、ガードリング５’表面における放射照度をウェハ６’表面における放射照度よりも大きくなるように設定して加熱することはできない。
【特許文献１】特開２００３−３１５１７号
【特許文献２】特開２０００−５８４７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明者らは、先に出願した特願２００５−１９１２２２号において、上記のような問題点を解決する方法を提案した。
図４は、この出願に示された光照射式加熱装置に係わり、フィラメントランプと被処理物であるウェハとガードリングとの位置関係を示す図であって、光照射式加熱装置の上方から見た図である。なお、この光照射式加熱装置は、光源部を構成するフィラメントランプおよび電源部を除けば、図２に示した光照射式加熱装置の構成と同じである。
光源部１０’は、直管状のフィラメントランプが、各々の中心軸間の離間距離が等間隔になるよう並列に配置されている。ここで、この出願において提案された各フィラメントランプは、発光管内に複数のフィラメントが配設され、各フィラメントに個別に給電することができるように構成されている点が特徴である。なお、フィラメントランプの詳細な構造は図１３で説明する。
【００１７】
図４において、フィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’は、図２に示した光照射式加熱装置と同様に、ウェハ６’およびガードリング５’の上側空間に配置されている。ここで、各フィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’に設けられている複数のフィラメントの個数および長さは、ウェハ６’およびガードリング５’の形状に対応して各々設定されている。
【００１８】
各フィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’における複数のフィラメントの個数は、以下のように設定されている。光源部１０’の中央側に位置するフィラメントランプ群Ｕ１’に属するフィラメントランプ１Ｆ’ないし１Ｎ’には、各々５つのフィラメントが設けられている。これらの５つのフィラメントは、ウェハ６’、ガードリング内周部５２’、およびガードリング外周部５１’の領域に対応して、それぞれ１本、２本、２本設けられている。
また、フィラメントランプ群Ｕ１’の両外側に位置するフィラメントランプ群Ｕ２’に属するフィラメントランプ１Ｃ’ないし１Ｅ’、および１Ｏ’ないし１Ｑ’には、各々３つのフィラメントが設けられている。これらの３つのフィラメントは、ガードリング内周部５２’、およびガードリング外周部５１’の領域に対応して、それぞれ１本、２本設けられている。
さらに、フィラメントランプ群Ｕ２’の両外側に位置するフィラメントランプ群Ｕ３’に属するフィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、１Ｒ’、１Ｓ’には、ガードリング外周部５１’の領域に対応して、１つのフィラメントが設けられている。
【００１９】
次に、各フィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’における複数のフィラメントの長さは、以下のように設定されている。
フィラメントランプ群Ｕ１’に属するフィラメントランプ１Ｆ’ないし１Ｎ’において、ウェハ６’に対して設けられた各フィラメント１Ｆ−３’ないし１Ｎ−３’は、それらの端部を結んで形成される輪郭がウェハ６’外周の近似形状となるよう、それぞれの長さが設計されている。
また、フィラメントランプ群Ｕ１’、Ｕ２’に属するフィラメントランプ１Ｃ’ないし１Ｑ’において、ガードリング内周部５２’に対して設けられた各フィラメント１Ｃ−２’ないし１Ｑ−２’、および１Ｆ−４’ないし１Ｎ−４’は、それらの端部を結んで形成される輪郭がガードリング内周部５２’の外周およびウェハ６’の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。
更に、フィラメントランプ群Ｕ１’、Ｕ２’、Ｕ３’に属するフィラメントランプ１Ａ’ないし１Ｓ’において、ガードリング外周部５１’に対して設けられたフィラメント１Ａ−１’ないし１Ｓ−１’、１Ｃ−３’ないし１Ｅ−３’、１Ｏ−３’ないし１Ｑ−３’、および１Ｆ−５’ないし１Ｎ−５’は、それらの端部を結んで形成される輪郭がガードリング外周部５１’の外周およびガードリング内周部５２’の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。
【００２０】
図４に示す各フィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’は、個別に給電可能な複数のフィラメントを有し、また上記複数のフィラメント個数および長さは、ウェハ６’、ガードリング内周部５２’、ガードリング外周部５１’の形状に対応して、各々設定されている。
よって、ガードリング５’に対して設けられた各フィラメントからの放射エネルギーを、ウェハ６’に対して設けられた各フィラメントからの放射エネルギーに比して大きく設定することが可能である。また、ガードリング外周部５１’に対して設けられた各フィラメントからの放射エネルギーを、ガードリング内周部５２’に対して設けられた各フィラメントからの放射エネルギーに比して大きく設定することが可能である。
これにより、図１（ｂ）に示すような理想的な照度分布に近い照度分布をウェハおよびガードリング表面で設定することが可能となり、光照射式加熱において、ウェハ６’の温度が均一になるように加熱することができる。
【００２１】
しかし、図４に示す光照射式加熱装置においては、各フィラメントランプ １Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’に設けられた複数のフィラメントに個別に給電するので、各フィラメントランプ１Ａ’、１Ｂ’、・・・、１Ｓ’の発光管内に配設されたフィラメントの個数分の給電装置が必要となる。しかし、給電装置の個数が増えると電源部が大型化しコストが増大してしまう。
光照射式加熱装置のコストを下げるためには、単純には、光源部を構成するフィラメントランプの個数を減らせば良い。しかし、単純にフィラメントランプの個数を減らすと、照射面での放射照度分布が不均一となってしまう。
図５は、フィラメントランプの個数と照射面での放射照度分布との関係を説明するための図である。
図５（ａ）に比べて、図５（ｂ）の示すようにフィラメントランプの個数が少なくなると、照射面での放射照度分布の均一性が悪くなることが分かる。
特に、被照射物がシリコンウェハであって１０５０℃以上で加熱する場合、ウェハに対する放射照度が不均一となると、先にも述べたように、結晶転移の欠陥が発生するという問題が生じる。
【００２２】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、被照射物に対する照度分布を損なわず、かつフィラメントランプの本数および給電部の個数を極力少なくすることにより、コストを低く抑えることを可能にした光照射式加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、発光管の管軸に沿って配設された複数のフィラメントに個別に電力が供給されるフィラメントランプを含む複数本のフィラメントランプが並列に配置されてなる光源部と、該光源部から放射される光の照射位置に被処理物が配置された光照射式加熱装置であって、前記光源部は、複数の隣接するフィラメントランプ間の離間距離が不均一であることを特徴とする光照射式加熱装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記光源部は、中央側のフィラメントランプ群において隣接するフィラメントランプ間の離間距離が、前記中央側のフィラメントランプ群の外側に位置する端部側のフィラメントランプ群において隣接するフィラメントランプ間の離間距離に比して大きいことを特徴とする光照射式加熱装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記発光管の管軸に沿って配設された複数のフィラメントに個別に電力が供給されるフィラメントランプは、前記被処理物の周辺部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度が、前記被処理物の中央部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度に比して大きいことを特徴とする光照射式加熱装置である。
第４の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記光源部は、前記各フィラメントランプから放射される光を前記被処理物に反射する反射鏡を備えていることを特徴とする光照射式加熱装置である。
第５の手段は、第１の手段または第２の手段において、隣接する前記フィラメントランプ間の離間距離をＤ、前記フィラメントランプと前記被処理物間の距離をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ≦１の関係式を満たすことを特徴とする光照射式加熱装置である。
第６の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記被処理物の周辺には、ガードリングが設けられていることを特徴とする光照射式加熱装置である。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、光源部のフィラメントランプの本数を任意に調節することにより、フィラメントランプの本数を減らすことができ、その結果、各フィラメントランプ内の各フィラメントに電力を供給する給電部の個数を減らすことができるので、電源部を小型化することができ、コストの低減化を図ることができる。また隣接するフィラメントランプ間の離間距離を適宜設定することにより、被処理部の光照射面上における所望の照度分布を精度良く実現することもできる。
請求項２に記載の発明によれば、隣接するフィラメントランプ間の離間距離が均一となるようにフィラメントランプを配置するものと比べて、光源部の中央側のフィラメントランプ群におけるフィラメントランプの本数を減らすことができる。その結果、各フィラメントランプ内の各フィラメントに電力を供給する給電部の個数を減らすことができるので、電源部を小型化することができ、コストの低減化を図ることができる。またフィラメントランプ本数の減少に加え、隣接するフィラメントランプ間の離間距離を適宜設定することにより、被処理部の光照射面上における所望の照度分布を精度良く実現することができる。
請求項３に記載の発明によれば、被処理物の周辺部での放射照度が被処理物の中央部での放射照度より大きくなるように光照射することが可能となる。よって被処理物の周辺部における側面からの熱放射等による温度低下の影響を補償することができる。
請求項４に記載の発明によれば、被照射物に対する放射照度分布を損なうことなく、隣接するフィラメントランプ間の離間距離等を大きくすることができるため、フィラメントランプの本数をさらに減らすことができ、より一層電源部の個数を減らすことが可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、複数のフィラメントランプから照射される光の像が互いに重なり合う部分が大きくなるため、被照射物表面に照射される光は、被照射物表面上で略平均化され、被照射物表面での放射照度分布の均一性が良好となる。
請求項６に記載の発明によれば、被照射物の側面またはその近傍から熱が放射されることにより生ずる温度低下を補償し被照射物の温度をより一層均一に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
はじめに、被処理物の照射面における放射照度の定義について以下に説明する。
図６は、被処理物の照射面における放射照度の定義を説明するための図である。
まず、各フィラメントランプＡ、Ｂ、ＣのフィラメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３によって構成される平面を放射面Ｓとする。なお、フィラメントランプを光照射式加熱装置の光源部として並列に配置する際、配置精度やフィラメントランプの製作精度によっては、フィラメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３によって構成される面が必ずしも平面とならないこともある。その場合は、被処理物平面と略並行で、かつ、フィラメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３の近傍に位置する平面Ｓ’（図示せず）を放射面Ｓとする。
【００２６】
フィラメントランプＡ、Ｂ、Ｃの発光管内に配設されたフィラメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３の定格電力密度をＷ（Ｗ／ｃｍ）とし、隣接するフィラメントランプＡ、Ｂ、Ｃの離間距離を、各フィラメントランプＡ、Ｂ、Ｃに設けられたフィラメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３の中心軸間距離とする。例えば、フィラメントランプＡとフィラメントＢとの離間距離は、フィラメントランプＡのフィラメントＦ１の中心軸Ｘ１とフィラメントランプＢのフィラメントＦ２の中心軸Ｘ２との間の距離Ｄ１（ｃｍ）となる。同様に、フィラメントランプＢとフィラメントＣの離間距離は、フィラメントランプＢのフィラメントＦ２の中心軸Ｘ２とフィラメントランプＣのフィラメントＦ３の中心軸Ｘ３との間の距離Ｄ２（ｃｍ）となる。
なお、上記した平面Ｓ’を放射面Ｓとする場合は、平面Ｓ’に投影される各フィラメントの投影像に基づき、各フィラメントランプに設けられたフィラメントの中心軸間距離を隣接するフィラメントランプの離間距離とする。
【００２７】
ここで、放射面Ｓにおいて、フィラメントランプＢのフィラメントＦ２から放射される光の単位面積・単位時間あたりの放射エネルギーＰ’２（Ｗ／ｃｍ２）を以下のように定義する。
放射面Ｓにおいて、単位長さあたりのフィラメントＦ２が寄与する放射面Ｓ上における放射領域を領域Ｓｂとする。領域Ｓｂの面積は、図６に示すように、線分Ｘ１Ｘ２の中点ｐ１と線分Ｘ２Ｘ３の中点ｐ２とを結ぶ線分ｐ１ｐ２（長さ：Ｄ１／２＋Ｄ２／２）と、フィラメントＦ２の単位長さ（長さ：１ｃｍ）との積で与えられる。
また、フィラメントＦ２の定格電力密度Ｗ２（Ｗ／ｃｍ）が単位長さあたりのフィラメントＦ２が放射する光の単位時間あたりの放射エネルギーに相当するものとする。
【００２８】
以上により上記した放射エネルギーＰ’２は、下記（式１）のように定義される。
Ｐ’２＝Ｗ２／（Ｄ１／２＋Ｄ２／２）    （式１）
ここで、フィラメントランプＢのフィラメントＦ２の単位長さから放射されるエネルギーが、領域Ｓｂ全体から均一に放射されるものとすると、上記放射エネルギーＰ’２は、領域Ｓｂにおける単位面積・単位時間あたりの放射エネルギーとなる。
【００２９】
被処理物の照射面における放射照度は、放射面Ｓと被処理物の照射面との距離に依存するものであり、放射面Ｓと被照射面との距離が大きくなるにつれて変動するものである。しかし、本発明に係る光照射式加熱装置は、放射面Ｓ（フィラメントランプのフィラメント）と被処理物の照射面との距離が、被照射物および発光領域の大きさに比して５０ｍｍ程度と十分に小さい。そのため、放射面Ｓから放射される光の単位面積・単位時間当りの放射エネルギーと被処理物の照射面における放射照度とは概ね一致すると考えて差し支えない。
【００３０】
よって、フィラメントランプＢのフィラメントＦ２から放射される光（即ち、放射領域Ｓｂから放射される光）の被処理物の照射面での放射照度Ｐ２は、上記した放射エネルギーＰ’２に一致するものとして、下記（式２）のように定義される。
Ｐ２＝Ｗ２／（Ｄ１／２＋Ｄ２／２）      （式２）
【００３１】
フィラメントランプＡのフィラメントＦ１から放射される光の被処理物の照射面での放射照度Ｐ１や、フィラメントランプＣのフィラメントＦ３から放射される光の被処理物の照射面での放射照度Ｐ３も、上記（式２）と同様に定義される。
【００３２】
即ち、図６において、フィラメントランプＡとフィラメントランプＡの左側に配置されるフィラメントランプ（図示せず）との離間距離をＤ０（ｃｍ）、フィラメントＦ１の定格電力密度をＷ１（Ｗ／ｃｍ）とするとき、フィラメントランプＡのフィラメントＦ１から放射される光の被処理物の照射面での放射照度Ｐ１は、下記（式３）のように定義される。
Ｐ１＝Ｗ１／（Ｄ０／２＋Ｄ１／２）        （式３）
【００３３】
同様に、図６において、フィラメントランプＣとフィラメントランプＣの右側に配置されるフィラメントランプ（図示せず）との離間距離をＤ３（ｃｍ）、フィラメントＦ３の定格電力密度をＷ３（Ｗ／ｃｍ）とするとき、フィラメントランプＣのフィラメントＦ３から放射される光の被処理物の照射面での放射照度Ｐ３は、下記（式４）のように定義される。
Ｐ３＝Ｗ３／（Ｄ２／２＋Ｄ３／２）        （式４）
【００３４】
以上をまとめると、フィラメントランプのフィラメントＦから放射される光による被処理物の照射面における放射照度Ｐを、フィラメントＦの定格電力密度をＷ（Ｗ／ｃｍ）、フィラメントランプと当該フィラメントランプの両側に隣接するフィラメントランプとの間の離間距離をＤ、Ｄ’とするとき、下記（式５）のように定義することにする。
Ｐ＝Ｗ／（Ｄ／２＋Ｄ’／２）              （式５）
即ち、被照射物の表面における放射照度分布は、上記（式５）に基づき、各フィラメントの定格電力密度や各フィラメントランプの離間距離を適宜設定することにより、設定可能となる。
【００３５】
ここで、本発明に用いる光照射式加熱装置は、後述する図１３に示すような発光管内に複数のフィラメントが配設され、各フィラメントに個別に給電することができるフィラメントランプを並列に配置した光源部を有する。また、各フィラメントランプに設けられている複数のフィラメントの個数および長さは、例えば、図４に示すように、ウェハおよびガードリングの形状に対応して、設定可能となっている。
【００３６】
よって、従来の光照射式加熱装置と比較すると、高精度に被照射物の表面における放射照度分布を設定することが可能となる。よって、図１に示す理想的な照度分布に高精度に近似した照度分布を設定することが可能となる。
即ち、ガードリングがない場合、図１（ａ）に示すように、ウェハ外周部の表面における放射照度が、ウェハ中央部の表面における放射照度より大きくなるように設定することが可能となる。
また、ガードリングがある場合には、ガードリング表面における放射照度がウェハ表面における放射照度より大きくなるように設定することが可能となる。また必要に応じて、ガードリング外周部の表面における放射照度を上記外周部以外のガードリング表面における放射照度より大きくなるように設定することが可能となる。
【００３７】
フィラメントランプの中心軸方向においては、（式５）において、フィラメントランプの両側に隣接するフィラメントランプとの離間距離Ｄ、Ｄ’は一定であるので、単純にウェハ、ガードリングの外周部以外の領域、ガードリング外周部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度のみを各々調整することにより、図１（ｂ）に示すような放射照度分布を設定することができる。
【００３８】
また、フィラメントランプの中心軸と直交する方向においては、（式５）に基づき、ウェハ、ガードリングの外周部以外の領域、ガードリング外周部に対して設けられたフィラメントの定格電力密度、離間距離Ｄ、Ｄ’を各々調整することにより、上記したような所望の放射照度を設定することができる。
【００３９】
ここで、製作可能なフィラメントの定格電力密度の範囲内で、上記（式５）を満たす条件を保ったまま、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｄ、Ｄ’を広くして、かつ、当該フィラメントランプのフィラメントの定格電力密度Ｗを大きくすることにより、フィラメントランプの本数を減らすことが可能となる。
【００４０】
しかし、ウェハの外周部側やガードリングに対して設けられるフィラメントランプ群、即ち、光源部の中央側のフィラメントランプ群の外側に位置する、端部側のフィラメントランプ群におけるフィラメントランプの本数を単純に減らすことは、以下の理由から困難である。
即ち、フィラメントランプの本数を減らすと、（式５）において、フィラメントランプの離間距離Ｄ、Ｄ’の値が大きくなる。そのため所望の放射照度Ｐを維持するためには、（式５）から明らかなように、フィラメントの定格電力密度Ｗを大きくする必要がある。
特に、大きい放射照度を必要とするガードリングに対応したフィラメントの場合、フィラメントランプの本数を減らすと、定格電力密度Ｗの値をかなり大きくする必要がある。
一方、光源部の端部側のフィラメントランプ群（例えば、図４のＵ３’）に属するフィラメントランプにおけるガードリングを横切るフィラメントの長さは、光源部の中央側のフィラメントランプ群（例えば、図４のＵ１’）に属するフィラメントランプにおけるガードリングを横切るフィラメントの長さより大きい。
【００４１】
ここで、フィラメントランプにおけるフィラメントと発光管の放熱との関係について説明する。
図７は、フィラメントと発光管の放熱との関係を示す図であり、図７（ａ）はフィラメントの長さが長い場合、図７（ｂ）はフィラメントの長さが短い場合を示している。
フィラメントの中心部において放射された光は主に発光管の中央部を加熱し、その発光管中央部の熱は、熱伝導により発光管の両端部付近から放熱される。図７（ａ）においてフィラメントの中心部Ｆｃ１とフィラメントの端部Ｆｅ１との距離をｄ１とすると、フィラメントの中心部Ｆｃ１直近の発光管の管壁温度はＴｃ１となり、その熱は、距離ｄ１だけ発光管材料内を熱伝導して発光管の端部Ｆｅ１以遠から放熱される。なお、発光管の他端部からも同様に放熱される。
一方、図７（ｂ）においてフィラメントの中心部Ｆｃ２とフィラメントの端部Ｆｅ２との距離ｄ２とすると、フィラメントの中心部Ｆｃ２直近の発光管の管壁温度はＴｃ２となり、その熱は距離ｄ２だけ発光管材料内を熱伝導して発光管の端部Ｆｅ２以遠から放熱される。なお、発光管の他端部からも同様に放熱される。
【００４２】
図７から明らかなように距離ｄ１＞距離ｄ２である。そのため、図７（ａ）に示す場合の方が、図７（ｂ）に示す場合と比較して、フィラメント中央部Ｆｃ１直近の発光管の熱が伝熱により逃げ難く、Ｔｃ１＞Ｔｃ２となる。すなわち、フィラメントランプにおいて、フィラメント中央部に対応する発光管の管壁温度は図７（ａ）に示す場合の方が図７（ｂ）に示す場合と比較して高温となる。
よって、光源部の端部側のフィラメントランプ群（例えば、図４のＵ３’）に属するフィラメントランプにおけるガードリングを横切るフィラメントの中央部に対応する発光管の管壁温度は、光源部の中央側のフィラメントランプ群（例えば、図４のＵ１’）に属するフィラメントランプにおけるガードリングを横切るフィラメントの中央部に対応する発光管の管壁温度より高温となる。
【００４３】
こういった状況下にある光源部の端部側のフィラメントランプ群において、フィラメントランプの本数を減らし、上記（式５）を満たすようにフィラメントの定格電力密度を増加させると、光源部の端部側のフィラメントランプ群（例えば、図４のＵ３’）に属するフィラメントランプにおけるガードリングを横切るフィラメントの中央部に対応する発光管の管壁温度は著しく高温になってしまう。その結果、発光管の構成材料である石英ガラスが、熱変形したり、再結晶化することにより失透（不透明化）し易くなるという問題を生じる。
【００４４】
この熱の問題が生じない程度にフィラメントの定格電力密度を設定し、その値から取り得る隣接するフィラメントランプ間の離間距離が決められるため、光源部の端部側のフィラメントランプ群においては、光源部の中央側のフィラメントランプ群よりもフィラメントランプの本数を減らせる割合は小さくなる。
【００４５】
従って、ウェハ中央部を横切るフィラメントの長さが比較的長い光源部の中央側のフィラメントランプ群については、上記した発光管の熱の問題が生じるフィラメントの定格電力密度の値に余裕があるので、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｄ、Ｄ’を広げてフィラメントランプの本数を減らすとともに、当該フィラメントランプ群におけるフィラメントランプについて、フィラメントの定格電力密度Ｗを上げるようにする。
一方、光源部の中央側に配置されたフィラメントランプ群の外側に位置する、端部側のフィラメントランプ群については、当該フィラメントランプ群に属するフィラメントランプのフィラメントの定格電力密度Ｗを上記した熱の問題が生じない程度に設定し、それに応じて隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｄ、Ｄ’を決めてフィラメントランプを配列する。
【００４６】
結果的に、光源部は、中央側のフィラメントランプ群において隣接するフィラメントランプ間の離間距離が、当該中央側のフィラメントランプ群の外側に位置する端部側のフィラメントランプ群において隣接するフィラメントランプ間の離間距離に比して大きい構成となる。
【００４７】
なお、上記したように、（式５）は、フィラメントランプのフィラメントから放射される光の照射面上における放射照度Ｐを示すものである。ここで、上記した放射面Ｓにおいて上記フィラメントが寄与する領域（図６に示すフィラメントＦ２の場合は、領域Ｓｂ）から均一に光が放射される場合には、（式５）を満たすように光源部の各フィラメントランプのフィラメントの定格電力密度や各フィラメントランプ間の離間距離を適宜設定することにより、被処理物の光照射面上の照度分布を理論上は均一にすることができる。
例えば、図４に示すウェハ６’の全面において、図１（ｂ）に示すように照度分布を均一に設定することが可能となる。
【００４８】
しかし、実際には、放射面Ｓにおいて上記フィラメントが寄与する領域から、均一に光が放射されるわけではない。そのため、単に（式５）に基づいて、上記熱の問題を発生しない定格電力密度Ｗの上限値を代入して各フィラメントランプ間の離間距離を設定すると、被処理物の光照射面上での照度分布の偏差が許容範囲を越える場合もある。よって、その場合は、各フィラメントランプ間の離間距離と定格電力密度を（式５）に基づいて上記照度分布の偏差が許容範囲内となるように小さく設定することが望ましい。
【００４９】
次に、本発明の一実施形態を図８なしい図１４を用いて説明する。
図８は、本実施形態の発明に係る光照射式加熱装置の構成を示す図、図９ないし図１１は、フィラメントランプと、ウェハと、ガードリングと、電源部との関係を示す図であり、図８に示す光照射式加熱装置を上方から見た図である。
である。  
図８に示すように、この光照射式加熱装置１００は、チャンバ３００を有し、チャンバ３００の内部は、石英窓４により光源部収容空間Ｓ１と加熱処理空間Ｓ２とに分割されている。
光源部収容空間Ｓ１に収容される第１の光源部１０、第２の光源部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に設置される被照射物であるウェハ６に照射することにより、ウェハ６の加熱処理を行っている。
光源部収容空間Ｓ１に収容される第１の光源部１０、第２の光源部２０は、所定の本数の直管状のフィラメントランプを所定の間隔で並列に配置して構成され、両光源部１０、２０は、積層するように配置されている。さらに、図８に示すように、第１の光源部１０を構成する直管状のフィラメントランプ１の軸方向は、第２の光源部２０を構成する直管状のフィラメントランプ１の軸方向と互いに交差するように配置されている。なお、後述する図９ないし図１１においては、便宜上、第２の光源部２０は省略されている。
【００５０】
加熱処理空間Ｓ２には、必要に応じてウェハ６が固定されるガードリング５が配置されている。ガードリング５は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック材料からなる薄板の環状体であり、その内縁部にウェハ６の外周部を保持する段差部５０を設けてウェハ６を支持している。
ガードリング５の外周部には、ガードリング５を支持するためのサポータ９が設けられている。なお、ガードリング５を設けない場合には、ウェハ６の外周部にサポータ９が直接設けられることになる。
【００５１】
次に、図９ないし図１１を用いて、フィラメントランプ１、ウェハ６、ガードリング５、電源部７の関係について説明する。
【００５２】
図９は、光照射式加熱装置の第１の実施例に係り、フィラメントランプ１Ａ〜１Ｏと、ウェハ６と、電源部７との関係を示す図であり、ガードリングを設けない場合である。
ウェハ６の寸法は、図１０および図１１よりも大きく示されているが、図９はウェハの外径が３００ｍｍのときの図であり、図１０および図１１はウェハの外径が２００ｍｍのときを示している。
図９に示すように、第１の光源部１０の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１は、フィラメントランプ１Ｅないし１Ｋの７本で構成されている。フィラメントランプ群Ｕ１の両外側には、フィラメントランプ１Ｃ、１Ｄおよび１Ｌ、１Ｍの計４本が配設されることにより、フィラメントランプ群Ｕ２が構成されている。フィラメントランプ群Ｕ２の両外側には、フィラメントランプ１Ａ、１Ｂおよび１Ｎおよび１Ｏの計４本が配設されることにより、フィラメントランプ群Ｕ３が構成されている。即ち、光源部１０は、１５本のフィラメントランプによって構成されている。
【００５３】
フィラメントランプ群Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３において、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ２４ｍｍ、２０ｍｍ、１６ｍｍである。即ち、光源部の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１において隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１は、当該中央側のフィラメント群の両外側に位置する端部側のフィラメントランプ群Ｕ２、Ｕ３において隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ２、Ｌ３に比して大きくなっている。
【００５４】
フィラメントランプ１Ｃないし１Ｍは、後述する図１３に示すフィラメントランプにおいて、発光管内に３つのフィラメントが配設されている。なお、フィラメントランプ１Ａ、１Ｂ、１Ｎおよび１Ｏは、従来のフィラメントランプと同じく発光管内に１つのフィラメントのみが配設されている。
【００５５】
図９において、フィラメントランプ１Ｃないし１Ｍは、各フィラメント１Ｃ−２ないし１Ｍ−２の長さがウェハ６の形状に対応するよう、以下のように設計されている。破線で示すウェハ中央部６２に対して設けられた各フィラメント１Ｃ−２ないし１Ｍ−２は、端部を結んで形成される輪郭がウェハ中央部６２の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。実線で示すウェハ外周部６１に対して設けられた各フィラメント１Ａ−１ないし１Ｏ−１および１Ｃ−３ないし１Ｍ−３は、端部を結んで形成される輪郭がウェハ外周部６１の外周およびウェハ中央部６２の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。
【００５６】
図９に示すように、フィラメントランプ１Ａ、１Ｂは、給電装置１９Ａ−１、１９Ｂ−１に電気的に接続されている。フィラメントランプ１Ｃは、フィラメント１Ｃ−１に対して給電装置１９Ｃ−１が接続され、フィラメント１Ｃ−２に対して給電装置１９Ｃ−２が接続され、フィラメント１Ｃ−３に対して給電装置１９Ｃ−３が接続されている。フィラメントランプ１Ｄないし１Ｏについても同様にして、１つのフィラメントに対して１つの給電装置が接続されている。光源部２０のフィラメントランプについても、光源部１０と同様に、１つのフィラメントに対して１つの給電装置が接続されているが、便宜上図示を省略している。
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。図９においては、電源部７は、光源部１０および光源部２０に対して７４個の給電装置を有している。
【００５７】
図１０は、光照射式加熱装置の第２の実施例に係り、フィラメントランプ１Ａ〜１Ｓと、ウェハ６と、ガードリング５との関係を示す図であり、ガードリング５を設け、ガードリング５に対して、ガードリング外周部５１からの放熱を補填するためにフィラメントを設けるように構成されている。
同図に示すように、第１の光源部１０の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１は、フィラメントランプ１Ｇないし１Ｍの７本で構成されている。フィラメントランプ群Ｕ１の両外側には、フィラメントランプ１Ｅ、１Ｆおよび１Ｎ、１Ｏの計４本が配設されることにより、フィラメントランプ群Ｕ２が構成されている。フィラメントランプ群Ｕ２の両外側には、フィラメントランプ１Ａないし１Ｄおよび１Ｐないし１Ｓの計８本が配設されることにより、フィラメントランプ群Ｕ３が構成されている。即ち、光源部１０は、１９本のフィラメントランプによって構成されている。
【００５８】
フィラメントランプ群Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３において、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ２４ｍｍ、２０ｍｍ、１６ｍｍである。即ち、光源部の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１において隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１は、当該中央側のフィラメント群の両外側に位置する端部側のフィラメントランプ群Ｕ２、Ｕ３において隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ２、Ｌ３に比して大きくなっている。
【００５９】
フィラメントランプ１Ｆないし１Ｎは、後述する図１３に示したフィラメントランプと同様のフィラメントランプにおいて、発光管内に５つのフィラメントが配設されている。フィラメントランプ１Ｃないし１Ｅおよび１Ｏないし１Ｑは、図１３に示すようなフィラメントランプの発光管内に３つのフィラメントが配設されている。フィラメントランプ１Ａ、１Ｂ、１Ｒ、１Ｓは、従来のフィラメントランプと同じく発光管内に１つのフィラメントが配設されている。
【００６０】
図１０において、フィラメントランプ１Ａないし１Ｓは、各フィラメントの長さがウェハ６およびガードリング５の形状に対応するよう、以下のように設計されている。実線で示すウェハ６に対して設けられた各フィラメント１Ｆ−３ないし１Ｎ−３は、端部を結んで形成される輪郭がウェハ６の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。破線で示すガードリング内周部５２に対して設けられた各フィラメント１Ｃ−２ないし１Ｑ−２および１Ｆ−４ないし１Ｎ−４は、端部を結んで形成される輪郭がガードリング内周部５２の外周およびウェハ６の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。実線で示すガードリング外周部５１に対して設けられた各フィラメント１Ａ−１ないし１Ｓ−１、1Ｃ−３ないし1Ｅ−３、１Ｏ−３ないし１Ｑ−３、１Ｆ−５ないし１Ｎ−５は、端部を結んで形成される輪郭がガードリング外周部５１の外周およびガードリング内周部５２の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。
【００６１】
図１０に示すように、フィラメントランプ１Ａ、１Ｂは、給電装置１９Ａ−１、１９Ｂ−１に電気的に接続されている。フィラメントランプ１Ｃは、フィラメント１Ｃ−１に対して給電装置１９Ｃ−１が接続され、フィラメント１Ｃ−２に対して給電装置１９Ｃ−２が接続され、フィラメント１Ｃ−３に対して給電装置１９Ｃ−３が接続されている。フィラメントランプ１Ｄないし１Ｓについても同様にして、１つのフィラメントに対して１つの給電装置が接続されている。光源部２０のフィラメントランプも、光源部１０と同様に、１つのフィラメントに対して１つの給電装置が接続されているが、便宜上図示を省略している。図１０においては、電源部７は光源部１０および光源部２０に対して１３４個の給電装置を有している。
【００６２】
なお、１つのフィラメントに対して１つの給電装置を接続することは、理想的であるが、必須条件ではない。即ち、複数のフィラメントに対して１つの給電装置を接続することもできる。例えば、図１０において、フィラメント１Ｊ−３が設けられた領域に対し、フィラメント１Ｊ−３に代えて２つ以上のフィラメントを設け、当該２つ以上のフィラメントに対して１つの給電部を接続することもできる。この場合にも、ガードリング５に対する放射照度をウェハ６に対する放射照度より大きくすることは可能であるため、図１（ｂ）に示す放射照度分布を得ることができる。
【００６３】
図１１は、光照射式加熱装置の第３の実施例に係り、フィラメントランプ１Ａ〜１Ｓと、ウェハ６と、ガードリング５と、電源部７との関係を示す図であり、ガードリング５を設けた場合である。図１０のものと異なる点は、ガードリング５に対して、ガードリング外周部５１からの放熱を補填するためのフィラメントが設けられていない点である。
同図に示すように、第１の光源部１０の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１は、フィラメントランプ１Ｇないし１Ｍの７本で構成されている。フィラメントランプ群Ｕ１の両外側には、フィラメントランプ１Ｅ、１Ｆおよび１Ｎ、１Ｏの計４本が配設されることにより、フィラメントランプ群Ｕ２が構成されている。フィラメントランプ群Ｕ２の両外側には、フィラメントランプ１Ａないし１Ｄおよび１Ｐないし１Ｓの計８本が配設されることにより、フィラメントランプ群Ｕ３が構成されている。即ち、光源部１０は、１９本のフィラメントランプによって構成されている。
【００６４】
フィラメントランプ群Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３において、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ２４ｍｍ、２０ｍｍ、１６ｍｍである。即ち、光源部の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１において隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１は、当該中央側のフィラメント群の両外側に位置する端部側のフィラメントランプ群Ｕ２、Ｕ３において隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ２、Ｌ３に比して大きくなっている。
【００６５】
フィラメントランプ１Ｆないし１Ｎは、後述する図１３に示すフィラメントランプの発光管内に、３つのフィラメントが配設されている。フィラメントランプ１Ａないし１Ｅおよび１Ｏないし１Ｓは、従来のフィラメントランプと同じく発光管内に１つのフィラメントのみが配設されている。
【００６６】
図１１において、フィラメントランプ１Ａないし１Ｓは、各フィラメントの長さがウェハ６およびガードリング５の形状に対応するよう、以下のように設計されている。実線で示すウェハ６に対して設けられた各フィラメント１Ｆ−２ないし１Ｎ−２は、端部を結んで形成される輪郭がウェハ６の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。実線で示すガードリング５に対して設けられた各フィラメント１Ａ−１ないし１Ｓ−１および１Ｆ−３ないし１Ｎ−３は、端部を結んで形成される輪郭がガードリング５の外周およびウェハ６の外周の近似形状となるよう、その長さが設計されている。
【００６７】
図１１に示すように、フィラメントランプ１Ａないし１Ｅは、給電装置１９Ａ−１ないし１９Ｅ−１に電気的に接続されている。フィラメントランプ１Ｆは、フィラメント１Ｆ−１に対して給電装置１９Ｆ−１が接続され、フィラメント１Ｆ−２に対して給電装置１９Ｆ−２が接続され、フィラメント１Ｆ−３に対して給電装置１９Ｆ−３が接続されている。フィラメントランプ１Ｇないし１Ｓについても同様にして、１つのフィラメントに対して１つの給電装置が接続されている。光源部２０のフィラメントランプも、光源部１０と同様に、１つのフィラメントに対して１つの給電装置が接続されているが、便宜上図示を省略している。図１１においては電源部７は、光源部１０および光源部２０に対して７４個の給電装置を有している。
【００６８】
なお、図１１によれば、図１０におけるガードリング外周部５１に対し、ガードリング外周部５１からの放熱分を補填するためのフィラメントを設けていないことから、ガードリング外周部５１の温度が低下し、図１（ｂ）に示す理想的な放射照度分布を得られないように考えられる。しかし、ガードリング５は、温度が均一でなくてもウェハ６さえ温度が均一になるのであれば差し支えない。ただし、ガードリング５において例えばガードリング５の厚みが１ｍｍである場合には、温度差が５０℃を超える箇所があると、ガードリング５が熱歪によって損傷するおそれがあるため、このような温度差を生じない範囲とする必要がある。
【００６９】
図９ないし図１１において、ウェハ６は、ケイ素（Ｓｉ）からなり、外径が図９においては３００ｍｍであり、図１０および図１１においては２００ｍｍであり、厚みが０．７ｍｍである。図１０および図１１において、ガードリング５は、幅が７５ｍｍ、厚みが１ｍｍである。フィラメントランプ１Ａないし１Ｓとウェハ６との距離は５０ｍｍである。
【００７０】
次に、上記ウェハおよびガードリングを２５０℃／秒の昇温速度で昇温させる場合は、ウェハに対する放射照度を８０（Ｗ／ｃｍ２）で均一にし、ガードリングに対する放射照度を１２０（Ｗ／ｃｍ２）で均一にすることができる。また、被処理物（ウェハとガードリングが一体化した一枚の仮想板状体を含む）の側面およびサポータ接続面からの放熱、即ち、被処理物の外周部からの放熱を補填するためには、被処理物の中央部の約１．２倍の放射照度とする必要がある。
上記の条件とするためのフィラメントの定格電力密度と隣接するフィラメントランプ間の離間距離の設定値を図１２の表１ないし表３に示す。
同図において、表１は図９のものに対応し、表２は図１０のものに対応し、表３は図１１のものに対応している。
【００７１】
図９において、フィラメントランプ１Ｆないし１Ｊは、ウェハ中央部６２の真上に位置するフィラメント（１Ｆ−２、１Ｇ−２・・・・・１Ｊ−２）の定格電力密度Ｗが１９０（Ｗ／ｃｍ）であり、ウェハ外周部６１の真上に位置するフィラメント（１Ｆ−１、１Ｇ−１・・・・・１Ｊ−１、１Ｆ−３、１Ｇ−３・・・・・１Ｊ−３）の定格電力密度Ｗが２３０（Ｗ／ｃｍ）である。上記のとおり、フィラメントランプ１Ｆないし１Ｊは、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１が２４ｍｍであるため、（式５）のＤ、Ｄ’の値は何れも２４ｍｍとなる。
従って、上記（式５）により、ウェハ中央部６２の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−２）からの放射照度Ｐは、１９０／２．４＝８０（Ｗ／ｃｍ２）となり、ウェハ周辺部６１の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−１）からの放射照度Ｐは、２３０／２．４＝９６（Ｗ／ｃｍ２）となる。
【００７２】
また、フィラメントランプ１Ｅ、１Ｋは、ウェハ中央部６２の真上に位置するフィラメント（１Ｅ−２、１Ｋ−２）の定格電力密度Ｗが１７５（Ｗ／ｃｍ）であり、ウェハ周辺部６１の真上に位置するフィラメント（１Ｅ−１、１Ｅ−３、１Ｋ−１、１Ｋ−３）の定格電力密度が２１１（Ｗ／ｃｍ）である。フィラメントランプ１Ｅは、隣接するフィラメントランプ１Ｆとの離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、隣接するフィラメントランプ１Ｄとの離間距離Ｌ２が２０ｍｍである。フィラメントランプ１Ｋは、隣接するフィラメントランプ１Ｊとの離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、隣接するフィラメントランプ１Ｌとの離間距離Ｌ２が２０ｍｍである。これにより、（式５）のＤ、Ｄ’の値は、それぞれ２４ｍｍ、２０ｍｍとなる。
従って、（式５）により、ウェハ中央部６２の真上に位置するフィラメント１Ｅ−２、１Ｋ−２からの放射照度Ｐは、１７５／２．２＝８０（Ｗ／ｃｍ２）となり、ウェハ周辺部６１の真上に位置するフィラメント１Ｅ−１、１Ｅ−３、１Ｋ−１、１Ｋ−３からの放射照度Ｐは、２１１／２．２＝９６（Ｗ／ｃｍ２）となる。
以下は、上記と同様に図１２の表１に示す条件を満たすように、フィラメントの定格電力密度と隣接するフィラメントランプ間の離間距離を設定した。
【００７３】
図１０において、フィラメントランプ１Ｈないし１Ｌは、ウェハ６の真上に位置するフィラメント（１Ｈ−３、１Ｉ−３・・・・・１Ｌ−３）の定格電力密度Ｗが１９０（Ｗ／ｃｍ）であり、ガードリング内周部５２の真上に位置するフィラメント（１Ｈ−２、１Ｉ−２・・・・・１Ｌ−２、１Ｈ−４、１Ｉ−４・・・・・１Ｌ−４）の定格電力密度Ｗが２９０（Ｗ／ｃｍ）であり、ガードリング外周部５１の真上に位置するフィラメント（１Ｈ−１、１Ｉ−１・・・・・１Ｌ−１、１Ｈ−５、１Ｉ−５・・・・・１Ｌ−５）の定格電力密度Ｗが３４５（Ｗ／ｃｍ）である。上記のとおり、フィラメントランプ１Ｈないし１Ｌは、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１が２４ｍｍであるため、（式５）のＤ、Ｄ’の値は何れも２４ｍｍとなる。
従って、上記（式５）により、ウェハ６の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−３）からの放射照度Ｐは、１９０／２．４＝８０（Ｗ／ｃｍ２）となる。ガードリング内周部５２の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−２）からの放射照度Ｐは、２９０／２．４＝１２０（Ｗ／ｃｍ２）となる。ガードリング外周部５１の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−１）からの放射照度Ｐは、３４５／２．４＝１４４（Ｗ／ｃｍ２）となる。
【００７４】
フィラメントランプ１Ｇ、１Ｍは、ウェハ６の真上に位置するフィラメント（１Ｇ−３、１Ｍ−３）の定格電力密度Ｗが１７５（Ｗ／ｃｍ）である。ガードリング内周部５２の真上に位置するフィラメント（１Ｇ−２、１Ｇ−４、１Ｍ−２、１Ｍ−４）の定格電力密度が２６５（Ｗ／ｃｍ）である。ガードリング外周部５１の真上に位置するフィラメント（１Ｇ−１、１Ｇ−５、１Ｍ−１、１Ｍ−５）の定格電力密度が３１８（Ｗ／ｃｍ）である。フィラメントランプ１Ｇは、隣接するフィラメントランプ１Ｈとの離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、隣接するフィラメントランプ１Ｆとの離間距離Ｌ２が２０ｍｍである。フィラメントランプ１Ｍは、隣接するフィラメントランプ１Ｌとの離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、隣接するフィラメントランプ１Ｎとの離間距離Ｌ２が２０ｍｍである。これにより、（式５）のＤ、Ｄ’の値は、それぞれ２４ｍｍ、２０ｍｍとなる。
従って、（式５）により、ウェハ６の真上に位置するフィラメント１Ｇ−３、１Ｍ−３からの放射照度Ｐは、１７５／２．２＝８０（Ｗ／ｃｍ２）となる。ガードリング内周部５２の真上に位置するフィラメント１Ｇ−２、１Ｇ−４、１Ｍ−２、１Ｍ−４からの放射照度Ｐは、２６５／２．２＝１２０（Ｗ／ｃｍ２）となる。ガードリング外周部５１の真上に位置するフィラメント１Ｇ−１、１Ｇ−５、１Ｍ−１、１Ｍ−５からの放射照度Ｐは、３１７／２．２＝１４４（Ｗ／ｃｍ２）となる。
以下は、上記と同様に図１２の表２に示す条件を満たすように、フィラメントの定格電力密度と隣接するフィラメントランプ間の離間距離を設定した。
【００７５】
図１１において、フィラメントランプ１Ｈないし１Ｌは、ウェハ６の真上に位置するフィラメント（１Ｈ−２、１Ｉ−２・・・・・１Ｌ−２）の定格電力密度Ｗが１９０（Ｗ／ｃｍ）であり、ガードリング５の真上に位置するフィラメント（１Ｈ−１、１Ｉ−１・・・・・１Ｌ−１、１Ｈ−３、１Ｉ−３・・・・・１Ｌ−３）の定格電力密度Ｗが２９０（Ｗ／ｃｍ）である。上記のとおり、フィラメントランプ１Ｈないし１Ｌは、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１が２４ｍｍであるため、（式５）のＤ、Ｄ’の値は何れも２４ｍｍとなる。
従って、上記（式５）により、ウェハ６の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−２）からの放射照度Ｐは、１９０／２．４＝８０（Ｗ／ｃｍ２）となる。ガードリング５の真上に位置するフィラメント（例えば、１Ｈ−１）からの放射照度Ｐは、２９０／２．４＝１２０（Ｗ／ｃｍ２）となる。
【００７６】
フィラメントランプ１Ｇ、１Ｍは、ウェハ６の真上に位置するフィラメント（１Ｇ−２、１Ｍ−２）の定格電力密度Ｗが１７５（Ｗ／ｃｍ）である。ガードリング５の真上に位置するフィラメント（１Ｇ−１、１Ｇ−３、１Ｍ−１、１Ｍ−３）の定格電力密度が２６５（Ｗ／ｃｍ）である。フィラメントランプ１Ｇは、隣接するフィラメントランプ１Ｈとの離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、隣接するフィラメントランプ１Ｆとの離間距離Ｌ２が２０ｍｍである。フィラメントランプ１Ｍは、隣接するフィラメントランプ１Ｌとの離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、隣接するフィラメントランプ１Ｎとの離間距離Ｌ２が２０ｍｍである。これにより、（式１）のＤ１、Ｄ２の値は、それぞれ２４ｍｍ、２０ｍｍとなる。
従って、（式１）により、ウェハ６の真上に位置するフィラメント１Ｇ−２、１Ｍ−２からの放射照度Ｐは、１７５／２．２＝８０（Ｗ／ｃｍ２）となる。ガードリング５の真上に位置するフィラメント１Ｇ−１、１Ｇ−３、１Ｍ−１、１Ｍ−３からの放射照度Ｐは、２６５／２．２＝１２０（Ｗ／ｃｍ２）となる。
以下は、上記と同様に図１２の表３に示す条件を満たすように、フィラメントの定格電力密度と隣接するフィラメントランプ間の離間距離を設定した。
上記図１２の表３の条件設定によるガードリング外周部５１での温度低下は、ガードリング内周部５２と比べて５０℃未満となり、ガードリング５が損傷することはない。
【００７７】
図１３は、先に出願した特願２００５−５７８０３号で提案したフィラメントランプ１の詳細構造を示す図である。
同図に示す構造は、例えば、図９に示したフィラメントランプ１Ｃの構造に対応する。
同図に示すように、フィラメントランプ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および１３ｆが埋設されている。
金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、および１３ｆには、それぞれ、外部リード１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、および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１Ｃ−１、１Ｃ−２、１Ｃ−３が順番に配置されている。フィラメント１Ｃ−１と１Ｃ−２の間には絶縁体１５ａが設けられ、フィラメント１Ｃ−２と１Ｃ−３の間には絶縁体１５ｂが設けられている。フィラメント１Ｃ−１は、金属箔１３ａ、１３ｆに、フィラメント１Ｃ−２は、金属箔１３ｂ、１３ｅに、フィラメント１Ｃ−３は、金属箔１３ｃ、１３ｄに、それぞれ電気的に接続されている。
なお、フィラメントの個数は、図１３に示す例では３つであるが、必要に応じて適宜増減することができる。
【００７８】
また、フィラメントランプ１において、外部リード１８ａと１８ｆの間に第１の給電装置１９Ｃ−１が接続され、外部リード１８ｂと１８ｅの間に第２の給電装置１９Ｃ−２が接続され、外部リード１８ｃと１８ｄの間に第３の給電装置１９Ｃ−３が接続されている。即ち、フィラメント１Ｃ−１、１Ｃ−２、及び１Ｃ−３は、それぞれ個別の給電装置１９Ｃ−１、１９Ｃ−２、１９Ｃ−３によって独立に給電される。給電装置１９Ｃ−１、１９Ｃ−２、及び１９Ｃ−３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。
【００７９】
再び図８に戻り、本実施形態の発明に係る光照射式加熱装置の構成について説明する。
同図において、第１の光源部１０の上方には、光源部１０、２０を構成するフィラメントランプ１からの光をウェハ６側に反射する反射鏡２が配置されている。なお、反射鏡２の形状は、図２に示した反射鏡２’のように波型でも良いし、図８に示した平板形状でも良い。光源部１０、２０からの光は、光源部１０，２０に設けられる各フィラメントランプ１から直接、または反射鏡２に反射され、石英窓４を介してガードリング５に保持されたウェハ６に照射される。このような反射鏡２を設けたことにより、フィラメントランプ１間の離間距離が大きくなったとしても、さらにウェハ６に照射される光の均一性を向上させることができる。
前述の図５（ｂ）に示すように、反射鏡２がないとき放射照度分布が悪くなる場合においては、図５（ｃ）に示すように、反射鏡２を設けることにより、ウェハ６に対する放射照度分布を損なうことなく、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｌ１等を大きくすることができる。これにより、フィラメントランプの本数をさらに減らすことができるため、電源の個数を減らすことができ、コスト面でさらに有利になる。
【００８０】
ここで、光源部１０、２０と被処理物であるウェハ６との間の照射距離Ｈが、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｄに比して大きいことが必要である理由について説明する。
図１４は、光源部を構成する各フィラメントランプの管軸とウェハ６の表面との距離である照射距離Ｈと、各フィラメントランプ間の離間距離Ｄ（図９ないし図１１におけるＬ１，Ｌ２、Ｌ３等）と、ウェハ６における照射面上での放射照度分布との関係を模式的に示した図である。
図１４（ａ）は、照射距離Ｈと離間距離Ｄとの関係が、Ｄ／Ｈ＞１／２なる関係にあるときのウェハ６における照射面上での放射照度分布を示す図である。
同図から明らかなように、Ｄ／Ｈ＞１／２であるとき、放射照度分布における偏差が大きく、放射照度分布の均一性は良くない。
一方、図１４（ｂ）は、照射距離Ｈと離間距離Ｄとの関係が、Ｄ／Ｈ≦１／２なる関係にあるときのウェハ６における照射面上での放射照度分布を示す図である。
同図から明らかなように、Ｄ／Ｈ≦１／２であるとき、放射照度分布における偏差が小さく、放射照度分布の均一性は良好となる。
光源部と被処理物であるウェハとの距離が近い場合、ウェハ表面上での光の像は、フィラメントランプの配置構造を反映しやすい。即ち、互いに離間して並列に配置された複数のフィラメントランプから照射される光の像は、互いに重なり合う部分が小さく、その結果、ウェハ表面では離散的になる。そのため、ウェハ表面での照度分布は図１４（ａ）に示すような均一性の悪い分布となる。
一方、光源部と被処理物であるウェハとの距離が遠い場合、各フィラメントからウェハ表面に照射される光は拡散光であるので、ウェハ表面での光の像はある程度広がる。そのため、互いに離間して並列に配置される複数のフィラメントランプから照射される光の像は、互いに重なり合う部分が大きくなる。そのため、ウェハ表面に照射される光は、ウェハ表面上で略平均化され、ウェハ表面での放射照度分布は、図１４（ｂ）に示すような均一性が良好となる。
【００８１】
発明者等の実験の結果、照射距離Ｈと離間距離Ｄとの関係が、Ｄ／Ｈ≦１／２である場合、図１４（ｂ）のような均一性が良好な放射照度分布が得られることが判明した。
特に、光源部からの光を被処理物であるウェハ側に反射する反射鏡を設け、反射鏡の形状を適宜設定することにより、照射距離Ｈと離間距離Ｄとの関係が、Ｄ／Ｈ≦１としても、図１４（ｂ）のような均一性が良好な放射照度分布が得られることが判明した。
換言すれば、隣接するフィラメントランプ間の離間距離Ｄ（Ｌ１等）は、フィラメントランプ１とウェハ６との間の照射距離Ｈを越えない範囲で設定することができる。
なお、図８に示す光照射式加熱装置の場合、光源部２０と被処理物であるウェハ６との距離が、光源部１０とウェハ６との距離より近いので、上記照射距離Ｈは、光源部２０を構成する各フィラメントランプの管軸と被処理物であるウェハ６表面との距離とすることが望ましい。
【００８２】
再び図８に戻り、光源部収容空間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。光源部収容空間Ｓ１に導入された冷却風は、第１の光源部１０及び第２の光源部２０における各フィラメントランプ１に吹き付けられ、各フィラメントランプ１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に対向して配置され、封止部１２ａ、１２ｂを優先的に冷却するように構成されることが望ましい。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が不図示の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。
【００８３】
ところで、加熱されるウェハ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における温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、ウェハ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８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。
【００８４】
第１の光源部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。
第１の光源部１０を構成するフィラメントランプの本数をｎ１、フィラメントランプ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する場合、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の光源部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。
第２の光源部２０を構成するフィラメントランプの本数をｎ２、フィラメントランプが有する分割されたフィラメントの個数をｍ２として、各フィラメント全てに独立に電力が供給する場合、一対の第２の固定台の組数は、ｎ２×ｍ２組となる。
【００８５】
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８では１組の電源供給ポート７１、７２が示されているが、フィラメントランプ１の個数、各フィラメントランプ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が決められる。
図８の光照射式加熱装置においては、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、第１の光源部１０における１つのフィラメントランプの給電装置である外部リード１８ａ（図１３参照）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１８ｆ（図１３参照）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、第１の光源部１０における１つのフィラメントランプ１のフィラメント１Ｃ−１への給電が可能となる。
フィラメントランプ１の他のフィラメント１Ｃ−２、１Ｃ−３、また、第１の光源部１０の他のフィラメントランプ１の各フィラメント、第２の光源部２０の各フィラメントランプ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。
【００８６】
加熱処理空間Ｓ２には、加熱処理の種類に応じて、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、及び、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。
【００８７】
図９においては、外径３００ｍｍのウェハに対し、１５本のフィラメントランプを配列している。１５本のフィラメントランプは、フィラメントランプ群Ｕ１における隣接するフィラメント間の離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、フィラメントランプ群Ｕ２における隣接するフィラメント間の離間距離Ｌ２が２０ｍｍ、フィラメントランプ群Ｕ３における隣接するフィラメント間の離間距離Ｌ３が１６ｍｍとなるように配列されている。
仮に、従来のように隣接するフィラメントランプ間の離間距離を１６ｍｍで固定して、ウェハとガードリングとからなる領域をカバーしようとした場合、１９本のフィラメントランプが必要となる。
従って、図９の場合は、光源部１０に属するフィラメントランプを４本削減することができ、光源部２０も同様にすることにより、合計８本のフィラメントランプを削減することができる。これにより、フィラメントに接続する給電部の個数が少なくて済むことから電源部が小型化され、光照射式加熱装置の作製に要するコストを抑えることができる、という効果を有する。
【００８８】
また、図１０および図１１によれば、外径が２００ｍｍのウェハと幅が７５ｍｍのガードリングとからなる外径３５０ｍｍの領域に対し、１９本のフィラメントランプを配列している。１９本のフィラメントランプは、フィラメントランプ群Ｕ１における隣接するフィラメント間の離間距離Ｌ１が２４ｍｍ、フィラメントランプ群Ｕ２における隣接するフィラメント間の離間距離Ｌ２が２０ｍｍ、フィラメントランプ群Ｕ３における隣接するフィラメント間の離間距離Ｌ３が１６ｍｍとなるように配列されている。
仮に、隣接するフィラメントランプ間の離間距離を１６ｍｍで固定して、ウェハとガードリングとからなる領域をカバーしようとした場合、２３本のフィラメントランプが必要となる。
従って、図１０および図１１の場合は、光源部１０に属するフィラメントランプを４本削減することができ、光源部２０も同様にすることにより、合計８本のフィラメントランプを削減できる。これにより、フィラメントに接続する給電部の個数が少なくて済むことから電源部が小型化され、光照射式加熱装置の作製に要するコストを抑えることができる、という効果を有する。
【００８９】
なお、フィラメントランプ１Ｈないし１Ｌと同等の定格電力密度（２９０Ｗ／ｃｍ）を有するフィラメントランプを、隣接するフィラメントランプ間の離間距離を２４ｍｍで固定して均等に配列すれば、更にフィラメントランプの本数を削減できると、一見考えられる。しかし、実際には以下のような不具合が生じることから、このような構成を採用することはできない。
第１に、光源部の中央側のフィラメントランプ群の周辺側のフィラメントランプ群Ｕ２、Ｕ３に属するフィラメントランプは、ガードリングの真上に位置するフィラメントの全長が、光源部の中央側のフィラメントランプ群Ｕ１に属するフィラメントランプのフィラメントに比して長くなる。例えば、フィラメント１Ｃ−１と１Ｊ−１とを比較すると、１Ｃ−１の方が長いことは明らかである。そうすると、全長の長いフィラメントを有するフィラメントランプは、伝熱により熱が逃げ難いフィラメント中央部近傍の発光管の管壁温度が上昇することにより、発光管の構成材料である石英ガラスが変形したり、また、再結晶化により石英ガラスが失透する、という不具合を生じる。
第２に、第１の問題を避けようとしてフィラメント中央部近傍の管壁が十分に冷えるように空冷条件（冷却風量）を設定すると、フィラメントの定格電力密度が低い部分に対しては過冷却の条件になってしまい、ハロゲンサイクルが正常に機能せず、ランプ寿命が短くなる。
なお、この熱による隣接するフィラメントランプ間の離間距離の制限（制約）等は、先に述べたとおり、２５０℃／秒もの高速度での昇温が求められているために、フィラメントの定格電力密度をフィラメントランプの発光管の温度限界ぎりぎりまで大きく設定することが必須条件であることによる。
【００９０】
更に、本発明に係るフィラメントランプは、前述のとおり発光管形状が直管状のものについて説明しているが、これに限られないことは勿論のことである。具体的には、発光管の一部が湾曲した形状を有するもの等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】光照射時のウェハの温度を均一にするための理想的な放射照度分布を示す図である。
【図２】従来技術に係る光照射式加熱装置の構成の一例を示す図である。
【図３】図２に示す光照射式加熱装置に係わり、フィラメントランプとウェハとガードリングとの位置関係を示す図である。
【図４】先に出願した光照射式加熱装置に係わり、フィラメントランプとウェハとガードリングとの位置関係を示す図である。
【図５】フィラメントランプの個数と照射面での放射照度分布との関係を説明するための図である。
【図６】被処理物の照射面における放射照度の定義を説明するための図である。
【図７】フィラメントランプのフィラメントと発光管の放熱との関係を示す図である。
【図８】本発明に係る光照射式加熱装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の光照射式加熱装置の第１の実施例に係り、フィラメントランプとウェハと電源部との関係を示す図である。
【図１０】本発明の光照射式加熱装置の第２の実施例に係り、フィラメントランプとウェハとガードリングと電源部との関係を示す図である。
【図１１】本発明の光照射式加熱装置の第３の実施例に係り、フィラメントランプとウェハとガードリングと電源部との関係を示す図である。
【図１２】フィラメントの定格電力密度と隣接するフィラメントランプ間の離間距離の設定値を示す表である。
【図１３】先の出願に係るフィラメントランプの詳細構造を示す図である。
【図１４】光源部を構成する各フィラメントランプの管軸とウェハの表面との距離である照射距離Ｈと、各フィラメントランプ間の離間距離Ｄと、ウェハにおける照射面上での放射照度分布との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  フィラメントランプ
１Ａ〜１Ｓ  フィラメントランプ
１Ａ−１、１Ｂ−１・・・１Ｓ−１  フィラメント
２  反射鏡
４  石英窓
５  ガードリング
５０  段差部
５１  ガードリング外周部 
５２  ガードリング内周部
６  ウェハ
６１  ウェハ周辺部
６２  ウェハ中央部
７  電源部
７１、７２  電源供給ポート
８  冷却風ユニット
１１  発光管
１２ａ、１２ｂ  封止部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ  金属箔     
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ  外部リード
１９ａ、１９ｂ  絶縁体
１９Ａ−１、１９Ｂ−１・・・１９Ｓ−１  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  排気は排出口
１０  第１の光源部
２０  第２の光源部
１００  光照射式加熱装置
３００  チャンバ
５００，５０１  一対の第１の固定台
８００  プロセスガスユニット
Ａ、Ｂ、Ｃ  フィラメントランプ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３  フィラメント
Ｓ  放射面
Ｄ、Ｄ’  フィラメントランプの離間距離
Ｆｃ１  フィラメントの中心部
Ｆｅ１  フィラメントの端部
Ｆｃ２  フィラメントの中心部
Ｆｅ２  フィラメントの端部
Ｔｃ１  フィラメントの中心部Ｆｃ１に対する発光管の管壁温度
Ｔｃ２  フィラメントの中心部Ｆｃ２に対する発光管の管壁温度
Ｄ  隣接するフィラメントランプ間の離間距離
Ｈ  光源部と被処理物との間の照射距離
Ｓ１  光源部収容空間
Ｓ２  加熱処理空間
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３  フィラメントランプ群
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  フィラメントランプ間の離間距離
【図１】
2007157780.tif 000003
【図２】
2007157780.tif 000004
【図３】
2007157780.tif 000005
【図４】
2007157780.tif 000006
【図５】
2007157780.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007157780.tif 000009
【図８】
2007157780.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007157780.tif 000012
【図１１】
2007157780.tif 000013
【図１２】
2007157780.tif 000014
【図１３】
2007157780.tif 000015
【図１４】
2007157780.tif 000016