(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントコイルを内部に有する水平部と、その両端に曲角部を経て立上部を有する概略コ字状のヒータランプにおいて、前記フィラメントコイルは、前記曲角部においても存在するとともに、曲角部と水平部とのサポータの数が異なるように調整することによって、当該曲角部に存在するフィラメントコイルが水平部に存在するフィラメントコイルに対して単位長さ当りの発熱量が小さくなるように構成されていることを特徴とするヒータランプ。
【請求項２】
ワークを急速に加熱する光照射式加熱装置において、加熱源として請求項１に記載のヒータランプを使用するとともに、当該ヒータランプの前記水平部がワークとほぼ平行に配置することを特徴とする光照射式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は全体形状が概略コ字状のヒータランプとこのヒータランプを使った光照射式加熱装置に関する。特に、半導体ウエハなどのワークを急速に加熱する光照射式加熱装置の光源として使うヒータランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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ヒータランプから放射される赤外光を含む光によって、加熱処理する光照射式加熱装置が使用される。これらの処理はいずれも半導体ウエハを高温で加熱処理するものであるが、光照射式の加熱処理装置に使用すると半導体ウエハを急速に加熱することができ、例えば、十数秒から数十秒で１０００℃以上の温度まで昇温させることができる。また、光照射を停止すれば急速に冷却することができる。
【０００３】
ヒータランプは、内部のフィラメントコイルが通電により発熱する。そして、口金を除く発光管は、水平部、曲角部、立上部よりなる全体が概略コ字状のものであり、その各々の部分にフィラメントコイルを有している。このフィラメントコイルはタングステンワイヤが数回旋回して形成されるもので、例えば、２５Ａもの大電流が流れる。
【０００４】
ここで、ヒータランプは水平部のみならず曲角部にもフィラメントコイルが内蔵されている。これは、被照射物である半導体ウエハの長さ方向において、発熱量の均一性を確保するためである。
このように加熱対象である半導体ウエハの表面を均一に照射するという意味において、ヒータランプの概略コ字状の形態は重要な技術的意義を有する。すなわち、棒状ランプであればウエハの周辺における発熱量が少なくなったり、多くなったりしてしまうが、概略コ字状とすることで周辺部をその他の部分と同じように発熱制御することができる。
【０００５】
ここで、ヒータランプの発光管は石英ガラスからなるが、製造工程においては、当該石英ガラスを直角に曲げるため、完成後の曲角部には歪みが発生してしまう。
特に、この用途に使うヒータランプは大電流が流れ、また、曲角部にもフィラメントコイルが存在するという極めて特有な構成を有しているので、フィラメントコイルの加熱に伴って、この「歪み」からガラスの割れを生じさせてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、全体形状が概略コ字状のヒータランプにおいて、曲角部においてガラス管の割れを発生させない構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこの発明のヒータランプは、フィラメントコイルを内部に有する水平部と、その両端に曲角部を経て立上部を有する概略コ字状の構成において、前記フィラメントコイルは、前記曲角部においても存在するとともに、曲角部と水平部とのサポータの数が異なるように調整することによって、当該曲角部に存在するフィラメントコイルが水平部に存在するフィラメントコイルに対して単位長さ当りの発熱量が小さくなるように構成されていることを特徴とする。ここで、「単位長さ当りの発熱量」とは、水平部、曲角部のフィラメントコイルの直下における発熱量を、水平部、曲角部におけるフィラメントコイルそのものの長さで割ったものである。
【０００９】
また、ワークを急速に加熱する光照射式加熱装置において、加熱源として上記ヒータランプを使用するとともに、当該ヒータランプの前記水平部がワークとほぼ平行に配置することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のヒータランプの全体概略図を示す。
ヒータランプＬは、透明石英ガラス管により構成され、水平部Ｌ１、曲角部Ｌ２、立上部Ｌ３から構成される全体形状が概略コ字状のものである。発光管の中にはフィラメントコイルＦが配設されており、その間を給電線Ｆ０が結んでいる。フィラメントコイルＦはタングステン線がコイル状に巻回させて構成されており、このフィラメントコイルＦ同士をタングステン線が連結している。
具体的に示すと、フィラメントは素線φ０．２７ｍｍであり、フィラメントコイルＦは、二重巻線としてφ３．５ｍｍ程度のコイル状に形成される。
フィラメントコイルＦには、ほぼ等間隔にリング状のサポータＳが取り付けられる。
なお、図１においては、ランプの全体構造を説明するという観点より、後述するような曲角部Ｌ２におけるコイルの巻数などの配慮はされていない。
なお、数値例をあげると、水平部Ｌ１は４０ｍｍ、立上部Ｌ３は７０ｍｍであり、定格２００Ｖ、定格５ＫＷで点灯する。
【００１１】
本発明のヒータランプは全体形状がコ字状でありながら、その曲角部Ｌ２において、コイルからの発熱量が水平部Ｌ１と異なることを特徴としている。以下に、この特徴を説明するための構成を示す。
図２は、曲角部Ｌ２における発熱量が、水平部Ｌ１における発熱量より少なくなるための一構成例を示す。
（ａ）は従来のコ字状ヒータランプの曲角部の拡大図を比較のために示し、（ｂ）は本発明のコ字状ヒータランプの曲角部の拡大図を示している。ともにフィラメントコイルＦが、サポータＳ（Ｓ１、Ｓ２・・・）で支持されている。両図は同一領域において配設されるサポータＳの数が異なっている。
【００１２】
また、図３（ａ）（ｂ）は、図２における一つのサポータＳとフィラメントコイルＦの部分の拡大図を表す。
図３（ａ）は、サポータＳがフィラメントコイルＦの一部分Ｐ１、Ｐ２において溶接、または圧着されている。これにより、フィラメントに流れる電流の一部がサポータＳにも分流して、結果として、フィラメントコイルＦに流れる電流量が下がることで発熱量が減少する。また、図３（ｂ）は、サポータＳの一方の端部が何らか関係でフィラメントコイルＦに巻き付けられた構造をしている。これにより、この巻きつけた部分におけるフィラメントコイルの発熱量が下がることになる。
このような構造によって、フィラメントコイルＦがサポータＳにより支持されると、当該部分において、フィラメントコイルの発熱量が減少するということになる。
同じ長さのフィラメントコイルであっても、上記作用を有するサポータの数を調整することによって、その発熱量を調整することができる。そして、この原理を概略コ字状のヒータランプの水平部と曲角部に設けることで、水平部に対して曲角部の発熱量を小さくさせることができる。
なお、図３（ａ）はフィラメントコイルＦが一重線で記載されており、（ｂ）はフィラメントコイルが二重線で記載されているが、これらは書き方が異なるだけで同じものである。
【００１３】
図４は、曲角部Ｌ２における発熱量が、水平部Ｌ１における発熱量より少なくなるための他の構成例を示す。
曲角部Ｌ２におけるフィラメントコイルＦの中には、短絡部材４０が挿入されている。この短絡部材４０は、フィラメントコイルＦの中に挿入されており、何らかの位置固定さえできればその形態は限定されるものではない。また、短絡部材の材料はモリブデン、タングステン、などの導電性材料が選ばれる。
このような構成により、当該短絡部材４０をフィラメントコイルの中に挿入させると、この部分において電流はコイルではなく短絡部材を流れることになり、当該部分における発熱量が小さくなる。
なお、短絡部材４０はフィラメントコイルの中に挿入する形態に限定されるものではなく、フィラメントコイルの外に、例えば、樋状の金属部材をかぶせるような構造も適用できる。
【００１４】
なお、曲角部Ｌ２における発熱量が、水平部Ｌ１における発熱量より少なくなるための構成としては、上記実施例に限定されるものではなく、例えば、曲角部Ｌ２におけるフィラメントコイルＦの単位長さ当たりの巻数が、水平部Ｌ１におけるフィラメントコイルＦの単位長さ当たりの巻数より少なくすることができる。これは、曲角部Ｌ２におけるフィラメントコイルの巻き方のピッチを水平部Ｌ１に対して疎にするものであり、このようにフィラメントコイルの粗密を調整することで発熱量の調整をすることができる。
【００１５】
さらには、他の構成としては、水平部Ｌ１においてはフィラメントコイルＦをさらにコイル状に形成する、いわゆる二重コイル構造とするとともに、曲角部Ｌ２におけるフィラメントコイルＦの構造を一重コイルとすることが考えられる。
【００１６】
図５は、本発明のヒータランプを使った光照射式加熱装置を示す。
ヒータランプＬはランプ支持台２０に取り付けられ、ランプＬの給電端子が図示略の給電機構に電気的に接続される。
被処理物であるワークＷは処理台１に載置されており、全体がチャンバ１０で覆われている。
ここで、ランプＬの水平部Ｌ１（曲角部Ｌ２も含む）の長さは、ワークＷの長さにほぼ等しくなるように構成されており、ヒータランプＬは、ワークＷの形状に合わせて紙面の手前方向にも複数本配置されている。
なお、このような光照射式加熱装置については、本出願人の特願２０００−１４０４５６号を参照されたい。
【００１７】
このような構成の光照射式加熱装置において、ヒータランプＬは曲角部Ｌ２にもフィラメントコイルを有しているため、ワークＷの表面を均一に照射処理することができる。
しかも、ヒータランプＬは、例えば、２５Ａもの大電流が流れることで、十数秒から数十秒で１０００℃以上の高温状態にワークを加熱することができえを形成することできる。
すなわち、極めて高温状態を極めて短時間で極めて均一に処理することができるわけである。
そして、ヒータランプＬは、曲角部Ｌ２におけるフィラメントコイルの発熱量が、水平部Ｌ1におけるフィラメントコイルの発熱量より小さくなるように構成されているので、石英ガラスにおける歪の問題を良好に解決することができる。
【００１８】
以上説明したように、この発明のヒータランプは、フィラメントコイルを内部に有する水平部と、その両端に曲角部を経て立上部を有する概略コ字状の構成において、前記フィラメントコイルは、前記曲角部においても存在するとともに、曲角部と水平部とのサポータの数が異なるように調整することによって、当該曲角部に存在するフィラメントコイルが水平部に存在するフィラメントコイルに対して単位長さ当りの発熱量が小さくなるように構成されているので、大電流を流しても均一な加熱をすることができ、かつ、曲角部における石英ガラスの歪の問題も良好に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒータランプの全体構造を示す。
【図２】本発明のヒータランプの曲角部の拡大図を示す。
【図３】本発明のフィラメントコイルとサポータの拡大図を示す。
【図４】本発明のヒータランプの曲角部の拡大図を示す。
【図５】本発明の光照射式加熱装置を示す。
【符号の説明】
Ｌ    ヒータランプ
Ｌ１  ヒータランプの水平部
Ｌ２  ヒータランプの曲角部
Ｌ３  ヒータランプの立上部
Ｆ    フィラメントコイル
１０  処理台
２０  ランプ支持台
Ｗ    ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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