CN1975987B - 灯丝灯 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种灯丝灯，即使被处理物上的局部性温度变化程度分布相对于基板形状为非对称或局部性温度变化程度在特定区域不同时，仍能均匀地加热被处理物，并可用于小型光照射式加热处理装置，特别在光照式加热处理装置所用的灯丝灯中，即使在封固部埋设多个金属箔时，也不会产生密封不良等问题，提供可靠性高的灯丝灯。在发光管内部，沿着发光管管轴设有多个由灯丝和向该灯丝供电的引线连接而成的灯丝体，在所述发光管端部设有封固部，该封固部设有多个分别与多个灯丝体电连接的导电性构件，封固部设有棒状的密封用绝缘体，并且在该密封用绝缘体的外周设置间隔地排列多个导电性构件，发光管与密封用绝缘体两者间通过导电性构件气密密封。

Description

灯丝灯

技术领域

本发明涉及一种灯丝灯，特别是涉及一种用于将以加热被处理物为目的所放射的光照射到被处理物上的灯丝灯。

背景技术

一般在半导体制造工程中，在成膜、氧化扩散、杂质扩散、氮化、膜稳定化、硅氧化、结晶化、离子注入活性化等各种工序中采用加热处理。对于提升半导体制造工程的成品率或品质，优选急速使半导体晶片等被处理物的温度上升或者下降的急速热处理(RTP：RapidThermal Processing)。在RTP中，广泛采用利用来自白炽灯等光源的光照射的光照射式加热处理装置(以下亦简称加热装置)。

在由透光材料制成的发光管内部设置灯丝而成的白炽灯投入电力的90％以上会完全被放射，可以不与被处理物接触地进行加热，因此是可以将光作为热使用的代表性灯。将这种白炽灯用作玻璃基板或半导体晶片的加热用热源的情形下，与电阻加热法相比，可以快速使被处理物的温度升降温。

即，根据光照射式加热处理，例如可使被处理物以十数秒至数十秒升温到1000℃以上的温度，光照射停止后，被照射体可以急速冷却。这种光照射式加热处理通常要进行多次。

在此，当被处理物例如是半导体晶片(硅晶片)时，将半导体晶片加热到1050℃以上时，半导体晶片发生温度分布不均匀，则半导体晶片会发生所谓滑移现象，即产生结晶转移的缺陷，有成为次品的危险。因此，使用光照射式加热处理装置进行半导体晶片的RTP时，为了使半导体晶片整个面的温度分布变均匀，有必要进行加热、高温保持、冷却。即，在RTP方面，要求被处理物具有高精度的温度均匀性。

在此，在光照射式加热处理中，例如在如半导体晶片整个面的物理特性均匀的情形下，即使以使半导体晶片整个面的放射照度均匀的方式进行光照射，半导体晶片的温度还是不会变均匀，半导体晶片周边部的温度会降低。这是由于在半导体晶片的周边部，热从半导体晶片侧面等被放射。这种热放出的结果会在半导体晶片上产生温度分布。

如上所述，半导体晶片被加热到1050℃以上时，一旦半导体晶片上产生温度分布不均，半导体晶片上就会发生滑移。

因而，为了使半导体晶片的温度分布变均匀，优选以如下方式进行光照射：将晶片周边部表面的放射照度设置成比晶片中央部表面的放射照度大，以补偿因从半导体晶片侧面等热放射而引起的温度下降。

作为现有加热装置，在日本专利文献1中公开了一种利用从白炽灯放射的光加热玻璃基板或半导体晶片的加热装置。该加热装置如图6所示构成为，将被处理物收纳在用透光材料形成的真空腔内，在该真空腔外的上下两段，以上下相对且互相交叉的方式配置有多根白炽灯，且利用这些白炽灯从两面进行光照射来加热被处理物。

图7是将上述装置简略化，取出设在上下两段的加热用白炽灯和被处理物所表示的立体图。如该图所示，设置在上下两段的加热用白炽灯，被以管轴交叉的方式配置，因此能均匀加热被处理物。并且，根据该装置，能够防止因被处理物周边部的放热作用而降低温度。例如针对被处理物，将在上段两端的加热用白炽L1、L2的灯输出设定得比中央部的加热用灯L3的灯输出大，且将在下段两端的加热用白炽灯L4、L5的灯输出设定得比中央部的加热用白炽灯L6的灯输出大。由此补偿因被处理物周边部的放热作用而产生的温度下降的部份。缩小被处理物中央部与周边部的温度差，能够将被处理物的温度分布变均匀。

日本专利文献1日本特开平7-37833号

日本专利文献2特开2002-203804号

可是，在上述现有加热装置中明确知道会发生如下所示的问题，具体而言，例如在被处理物为半导体晶片的情形下，一般在半导体晶片表面上利用溅射法等形成金属氧化物等构成的膜，或者利用离子注入掺杂杂质添加物。这种金属氧化物的膜厚或杂质离子的密度在晶片表面上具有局部性分布。这种局部性分布未必相对于半导体晶片的中心中心对称。

如果以杂质离子密度为例，例如，如图7所示，在相对于半导体晶片的中心不是中心对称的狭小的特定区域会有杂质离子密度变化等情形。即使在这种特定区域和其它区域以相同的放射照度进行光照射，在上述特定区域和其它区域，温度上升速度有时还是会产生差异，上述特定区域的温度和其它区域的温度未必一致。

根据上述现有加热装置，补偿在被处理物周边部因热放射而导致的温度下降的影响，防止在周边部的温度下降，使被处理物的温度分布变均匀相对容易。但是，例如如图7所示，在全长比灯的发光长度短的狭小的特定区域，即使以与该特定区域的特性对应的光强度进行光照射，上述特定区域以外的区域也会被光照射到。因此，不能将上述特定区域和其它区域控制成适当的温度状态。即，例如无法控制上述狭小的特定区域的放射照度来使二者的温度均匀。

因而，会发生被处理物的处理温度产生不需要的温度分布，在光加热处理后，难以使被处理物具有所需要的物理特性的问题。

在此，例如日本专利文献2公开了一种如图8所示热处理装置，该热处理装置在灯室内具备第1灯单元和第2灯单元，上述第1灯单元由多个将具有U字形状且向灯丝供电的装置设置在发光管两端部而成的双头灯相对纸面在平行方向和垂直方向上排列构成，第2灯单元由多个将设在该第1灯单元下方侧、具有直线形状且向灯丝供电的装置设置在发光管两端部而成的双头灯沿着纸面排列在与纸面垂直方向上构成，用于对设在第2灯单元下方的半导体晶片等被处理体进行加热处理。

根据这种热处理装置，公开了具有一种为了提高被处理体上具有温度比其它部分低的倾向的、与承载被处理体的支撑环连接的连接部的温度，将位于连接部上方的第1灯单元的U字形状的灯控制为高输出的机构。

在日本专利文献2公开了将这种热处理装置大概如下使用。首先，将作为被处理物的半导体晶片的加热区域中心对称地分割为同心的多个区。而且，组合利用第1、第2灯单元各灯的照度分布，形成分别对应于各个区的、相对于半导体晶片的中心中心对称的合成照度分布图形，进行对应于各个区的温度变化的加热。此时，为了抑制来自灯的光的照度不均的影响，使作为被处理物的半导体晶片旋转。即，能以个别的照度来加热同心配置的各个区。

因而，根据日本专利文献2所公开的技术，在被处理体的狭小的特定区域相对于半导体晶片的中心中心对称的情况下能够控制温度。但对于特定区域相对于半导体晶片的中心不是中心对称的情形下，由于使作为被处理物的半导体晶片旋转，因此无法良好解决上述的问题。

并且，可以认为这种热处理装置在实用时会有产生如下所示问题的可能。具体来说，虽然具有U字形状的灯由水平部与一对垂直部构成，但有助于发光的只是内部设有灯丝的水平部，各个灯隔开无法忽视的程度的空间地分离配置，因此在对应于该空间的正下方的部分上产生温度分布。

即，即使将对应于各个区的第1、第2灯单元各灯的照度分布组合，形成半导体晶片中心对称的合成照度分布，在对应于上述空间正下方的部分上，照度还是会比较急速地变化(下降)。因而，可以认为即使想要进行对应于各区的温度变化的加热，还是很难缩小在对应于上述空间正下方的部分附近所产生的温度分布。

进而，近年来由于倾向于极力缩小用以设置灯单元的空间(主要为高度方向)，因此这种热处理装置如果使用具有U字形状的灯，就需要有与灯的垂直部对应的空间，因此从缩小空间的观点来看并不优选。

发明人等如后文所述，发明出一种与现有完全不同构造的灯丝灯及使用该灯丝灯的光照射式加热处理装置。根据该光照射式加热处理装置，如上所述，能够克服现有光照射式加热处理装置的问题。

发明内容

即，本发明的目的在于提供一种灯丝灯，即使被热处理的基板状被处理物上的局部温度变化的程度的分布相对于基板形状为非对称，或者局部性温度变化的程度在特定区域不同的情形下，仍能均匀地加热被处理物，并用于可小型化的光照射式加热处理装置。

本发明的目的尤其在于：在上述光照射式加热处理装置所使用的灯丝灯中，即使在封固部埋设多个金属箔时，也不会产生密封不良等问题，由此提供可靠性高的灯丝灯。

图9是用于说明本发明的灯丝灯的基本结构的立体图。本发明的灯丝灯的结构是在发光管内具有多个灯丝，且能个别地控制各灯丝的发光等。如果使用具有并列排列这种灯丝灯的光源部的光照射式加热处理装置，与使用在现有发光管内具有一根灯丝的灯丝灯的情形进行比较时，由于可以对多个灯丝个别地供电，因此在基板状的被处理物上的特定区域相对于基板形状为非对称的情形下，仍能对该特定区域以所需要的光强度进行光照射。因而，即使在被热处理的基板状被处理物上的局部性温度变化的程度分布相对于基板形状为非对称的情形下，本发明仍能均匀地加热被处理物。因此，在被处理物的整体可以实现均匀的温度分布。进而，在与例如使用日本专利文献2所记载的具有U字形状的灯的光照射式加热处理装置做比较时，由于本发明的光照射式加热处理装置可以使使用的灯丝灯呈直管状，因此不需要与U字形状灯的垂直部对应的空间，能够实现小型化。

对于图9所示的本发明的灯丝灯的基本结构进行详细说明。在在本发明的灯丝灯的发光管两端形成埋设有金属箔的封固部。在发光管内设有多个(图9为两个)由灯丝和用以向灯丝供电的引线所构成的灯丝体。在此，各灯丝体在发光管内多个设置时，构成为灯丝在发光管的长边方向上顺次配置。

在顺次配置在发光管的长轴方向的灯丝之间设有例如由石英玻璃构成的绝缘体。

在图9中，与一个灯丝体的灯丝的一端连接的引线通过设在绝缘体的通孔，在与另一个灯丝体的灯丝相对之处的外侧被绝缘管覆盖，与埋设在发光管一端侧的封固部的金属箔电连接。

与一个灯丝体的灯丝的另一端连接的引线与埋设在发光管另一端侧的封固部的金属箔电连接。

同样地，与另一个灯丝体的灯丝一端连接的引线通过设置在绝缘体的通孔，并且在与一个灯丝体的灯丝相对之处的外侧被绝缘管覆盖，与埋设在发光管另一端侧的封固部的金属箔电连接。与另一个灯丝体的灯丝的另一端连接的引线与埋设在发光管一端侧的封固部的金属箔电连接。

在埋设在封固部的金属箔上，在与连接有灯丝体的引线的端部相反侧的端部上以从封固部向外部突出的方式连接有外部引线。因而，在各灯丝体上通过设置金属箔连接有两条外部引线。

供电装置通过外部引线与每个灯丝连接。由此，本发明的灯丝灯可以个别供电到各灯丝体的灯丝。

在此，根据图9所示的灯丝灯，会有如下的问题。

灯丝灯利用压封(ピンチシ一ル)将其两端部封固。压封通过进行如下步骤来进行，例如将外部引线与灯丝体的引线焊接到金属箔后，固定外部引线，并用燃烧器烧结金属箔位于的发光管端部，并利用制作成所希望的密封部形状的模具，从两侧夹金属箔。

可是，在本发明人等所考虑的图9所示的灯丝灯中，在形成于发光管的端部的封固部，为了向多个灯丝独立供电埋设有灯丝个数2倍数目的金属箔。因而，如果灯丝个数增加，在金属箔的个数也必然会增加。

而且，在图9所示的灯丝灯中，需要多个金属箔的情形下(例如4片以上)，金属箔需要具有某种程度的剖面积，使得不会因向灯丝供电而被熔断，并且有必要使各个金属箔与其它金属箔电绝缘，因此如果将多个金属箔压封在矩形状封固部，密封金属箔的区域也会变大。由此，制造上会有困难，或者有时容易产生漏电等密封不良的情形。如果产生漏电等密封不良，就会引起大气混入到灯丝灯的发光管内，灯丝氧化并断线的问题，或同样地，由于混入的大气使金属箔氧化并膨胀，将封固部的石英玻璃撑宽，最后产生发光管破损的问题，由此灯丝灯变成不能使用的状态的问题。

可以认为需要多数金属箔是在例如需要通过半导体晶片的加热进行高精度的局部性分布控制的情形。

而且，本发明人为了通过具有不会产生这种密封不良等问题的密封构造，提供可靠性高的灯丝灯，经过再三研究，如后所述完成了本发明。

即，本发明是在发光管的内部，沿着发光管的管轴设置有多个由灯丝和向该灯丝供电的引线连接而成的灯丝体，在所述发光管的端部设有封固部，该封固部设有多个分别与所述多个灯丝体电连接的导电性构件，其特征在于，所述封固部设有棒状的密封用绝缘体，并且在该密封用绝缘体的外周上设置间隔地排列有多个所述导电性构件，在所述发光管与所述密封用绝缘体两者间通过导电性构件气密密封。

进而，在所述灯丝灯中，其特征在于，所述导电性构件至少具备：与所述灯丝体电连接的金属箔；和与该金属箔电连接的外部引线，所述密封用绝缘体上形成有所述外部引线的定位开口。在此，“定位开口”包含有底孔、缺口。

进而，其特征在于，在所述密封用绝缘体的至少所述灯丝体侧的端部上形成有锥形部。

根据本发明的灯丝灯，在发光管的内部，沿着发光管的管轴配置多个由灯丝和向该灯丝供应电力的引线连接而成的灯丝体，在发光管的端部设有封固部，该封固部设有多个与多个灯丝体分别电连接的导电性构件，该封固部上设置有棒状密封用绝缘体，并且在该密封用绝缘体的外周上设置间隔地排列多个所述导电性构件，在所述发光管与所述密封用绝缘体两者间通过导电性构件气密密封，因此可将多数个金属箔设置间隔配置在同一周上。并且，与如图9所示的灯丝灯的矩形状的封固部上配置多个金属箔的情形相比，可缩小封固部整体的大小，因此不会产生密封不良等问题，能够提供可靠性高的灯丝灯。

进而，由于密封用绝缘体上形成外部引线的定位开口，因此可将外部引线的位置定位在特定的位置上。

进而，由于在密封用绝缘体的至少灯丝体侧的端部形成锥形部，因此在通过导电性构件将发光管与密封用绝缘体气密密封而成的封固部的端部，增厚构成发光管及密封用绝缘体的石英玻璃的厚度，由此可以提高密封的可靠性。

并且，根据本发明的光照射式加热处理装置，可以达到以下效果。

如上述，本发明的光照射式加热处理装置，并列配置有多根上述灯丝灯构成作为光源部的灯单元，因此与以往、从发光管内只有一个灯丝的灯丝灯的光源部放射的光强度分布的设定只能够在与发光管的轴向垂直的方向上进行调整的情形相比，也能够在发光管的轴向进行调整。因而，被照射物表面的放射照度分布可以在二维方向上进行高精度设定。

因而，例如，即使对于全长比以往的光照射式加热处理装置的光源部所使用的灯丝灯的发光长度短的狭小的特定区域，也可以限定在该特定区域，设定该特定区域上的放射照度。并且，也能够将被处理物上的放射照度分布，设定成相对于被处理物形状非对称。

即，可对距离灯单元特定距离的相离的被处理物上的放射照度分布进行精密的设定，且设定成任意分布。

因而，可以进行控制使得上述特定区域及其它区域的温度变均匀，或者与作为被处理物的被热处理的基板上的局部温度变化的程度的分布相对于基板形状为非对称的情形相对应地，设定被处理物上的照度分布，可以例如均匀地加热被处理物。

进而，与使用具有U字形状的灯的现有例相比，在本发明的光照射式加热处理装置中，使用设置在发光管内的各灯丝之间的间隔距离可设为极小的灯丝灯，因此可将作为不发光空间的灯丝间隔部的影响降到最小，被处理物上的照度分布上不希望产生的差异就变成极小。另外，由于在加热装置的高度方向没有灯的垂直部，因此灯单元内不需要有与其对应的空间，能够将加热装置小型化。

附图说明

图1是表示本发明的灯丝灯的实施方式的一例的图。

图2是本发明涉及的密封用绝缘体附近的放大截面图。

图3是用于说明本发明的灯丝灯的其它实施方式的俯视图。

图4是表示安装有本发明的灯丝灯的加热装置的结构例的俯视截面图。

图5是表示图4所示的第1灯单元及第2灯单元的各灯丝灯的排列例的俯视图。

图6是表示现有加热装置的俯视截面图。

图7是将图6所示的加热装置简化，并取出设置在上下两段的加热用白炽灯和被处理物进行表示的立体图。

图8是表示现有加热装置的俯视截面图。

图9是用于说明在发明本发明的灯丝灯的前阶段，由本发明人发明的灯丝灯的立体图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式加以说明。

A.灯丝灯的结构

图1是表示本发明的灯丝灯的实施方式的一例。图1(a)是立体图，图1(b)是沿图1(a)所示A-A’线切断的截面图。

灯丝灯1是由例如石英玻璃等透光材料构成，具有发光管11，该发光管11沿正交于该管轴方向上的平面切断时的剖面具有长圆形状。所谓“长圆形状”的意思是指如图1(b)所示，所述截面的长轴方向的长度a比垂直于长轴方向的长度b大的所有形状(例如椭圆形状等)。另外，发光管11虽然可以是所述剖面为圆形状的管，但通过采用长圆形状，很容易在图1(b)所示的a方向设置后述的灯丝体和绝缘管。发光管11向内部导入卤素气体，并且设有三个灯丝体13a、13b、13c，在两端附近的内部设有棒状的密封用绝缘体12a和12b。

对于各个灯丝体13a、13b、13c，在一端侧与导电性构件150a、150b、150c电连接，另一端侧与导电性构件150d、150e、150f电连接。

在图1所示的灯丝灯中，导电性构件150a由与后述引线132b电连接的内部引线15a；与内部引线15a电连接的金属箔18a；以及与金属箔18a电连接的外部引线17a构成。其它的导电性构件150b至150f，也与150a同样地分别由各个内部引线、金属箔、外部引线构成。另外，出于灯制作加工上的容易性和加工工程的区分等的理由设置内部引线15a至15f，但在灯丝的额定电力小，引线的素线径较细为好等焊接等的制作加工上的处理较为容易的情况下，也可以不使用内部引线，将引线132b直接连接在金属箔18a上。即上述导电性构件150a也可为由与引线132b电连接的金属箔18a、与金属箔18a电连接的外部引线17a构成。其它导电性构件150b至150f也与150a相同。

本发明的灯丝灯的导电性构件具有通过介于灯丝体与后述的供电装置两者间，将两者电连接，由此向灯丝体供电的功能；以及如后文所述，具有通过介于发光管与密封用绝缘体之间，气密地进行密封的功能。在图1所示的灯丝灯中，虽然其中一例如后述，发光管与密封用绝缘体是通过金属箔而被气密密封，但导电性构件未必必须由内部引线、金属箔、外部引线这三者形成。作为导电性构件的其它例子，如上所述，也可以省略内部引线，将后述的灯丝体的引线与金属箔电连接。并且，对于灯丝体，也可采用连接导出到发光管外部的一根棒状体或一片金属箔，并密封该棒状体或金属箔的一部分的构造。

在密封用绝缘体12a的周面上，在三个导电性构件150a、150b、150c中，以大致等间隔沿着密封用绝缘体12a的长度方向平行地设置有金属箔18a、18b、18c。金属箔18a与内部引线15a及外部引线17a连接，金属箔18b与内部引线15b及外部引线17b连接，金属箔18c与内部引线15c及外部引线17c连接。

在密封用绝缘体12b的周面上，在三个导电性构件150d、150e、150f中，以大致等间隔沿着密封用绝缘体12b的长度方向，平行地设置有金属箔18d、18c、18f。金属箔18d与内部引线15d及外部引线17d连接，金属箔18e与内部引线15e及外部引线17e连接，金属箔18f与内部引线15f及外部引线17f连接。

灯丝体13a由灯丝131a、与灯丝131a的一端连接的引线132a、及与灯丝131a的另一端连接的引线133a构成。灯丝体13b由灯丝131b、引线132b及引线133b构成，灯丝体13c由灯丝131c、引线132c及引线133c构成。虽然优选将灯丝131a、131b及131c配置在同一轴上，但在兼用反射镜等光学元件等可补偿各灯丝位置偏差的情况下，或被照射物与灯的距离比较离远离，各灯丝的位置偏差与被照射物与灯的距离相比充分小，不影响照度分布等情况下，可以不配置在同一轴上。

各灯丝131a、131b及131c通过以被夹持在发光管11内壁与绝缘管16之间的方式设置的环状固定器19，与发光管11不接触地被支撑。在此，如果在灯丝发光时灯丝131与发光管11内壁接触，接触部分的发光管11的透光性会因灯丝131的热而受损。固定器19是为了防止这种问题而设置的。在各灯丝上沿发光管的长度方向上设置多个固定器19。并且，为了使得制作灯丝灯时，多个灯丝体容易插入发光管内，固定器具有一定程度的弹性。

在密封用绝缘体12a与灯丝131a之间、灯丝131a与131b之间、灯丝131b与131c之间、及灯丝131c与密封用绝缘体12b之间，分别设有用石英玻璃制成的间隔板14a、14b、14c及14d。绝缘体14a、14b、14c及14d为了防止灯丝体13a、13b及13c接触，分别形成有3个通孔。

灯丝体13a的引线132a插通设在间隔板14a上的通孔141a，与配置在密封用绝缘体12a上的内部引线15c连接。灯丝体13a的引线133a插通设在间隔板14b上的通孔141b、与灯丝131b相对的绝缘管16b、设在间隔板14c上的通孔142c、与灯丝131c相对的绝缘管16c、及设在间隔板14d上的通孔142d，与配置在密封用绝缘体12b上的内部引线15d连接。

灯丝体13b的引线132b插通设在间隔板14b的通孔142b、插通与灯丝131a相对的绝缘管16a、插通设在间隔板14a的通孔142a，与配置在密封用绝缘体12a的内部引线15a连接。灯丝体13b的引线133b插通设在间隔板14c上的通孔141c、插通与灯丝131c相对的绝缘管16f、插通设在间隔板14d的通孔143d，与配置在密封用绝缘体12b的内部引线15e连接。

灯丝体13c的引线132c插通设在间隔板14c的通孔143c，插通与灯丝131b相对的绝缘管16e，插通设在间隔板14b的通孔143b、插通与灯丝131a相对的绝缘管16d，插通设在间隔板14a的通孔143a，与配置在密封用绝缘体12a的内部引线15b连接。灯丝体13c的引线133c插通设置在间隔板14d的通孔141d，与配置在密封用绝缘体12b的内部引线15f连接。

图2是密封用绝缘体12a附近的放大截面图。图2(a)是用于表示密封构造的第1例的灯丝灯的长度方向上的主要部分放大截面图。图2(b)是沿图2(a)所示的B-B’线切断的径向截面图。

图2(c)至图2(e)是表示密封构造的第2例的图。图2(c)是灯丝灯长度方向的主要部分放大截面图，图2(d)、(e)是沿图2(c)所示的C-C’线、D-D’线切断的径向截面图。

图2(f)、(g)是用来表示密封构造的第3、第4例的灯丝灯长度方向的主要部分放大截面图。

密封用绝缘体由例如石英玻璃等的绝缘材料构成。

如图2(a)所示，密封用绝缘体12a在外周大致沿密封用绝缘体12a的长度方向平行设置有金属箔18a。金属箔18a与内部引线15a及外部引线17a连接。并且，金属箔18a的全长比密封用绝缘体12a短。

通过这样形成，可以将内部引线15a、外部引线17a、金属箔18a全部密封，金属箔18a不会曝露在外部。因而，就不会在作业中由于不注意等，发生因厚30μm左右的薄金属箔18a断裂而导致灯丝灯无法点亮的问题。

另外，虽然在图2(a)中省略了图示，但在密封用绝缘体12a上，图1所示的内部引线15b、金属箔18b及外部引线17b和内部引线15c、金属箔18c及外部引线17c与内部引线15a、金属箔18a及外部引线17a同样配置。内部引线15b、金属箔18b及外部引线17b，和内部引线15c、金属箔18c及外部引线17c具有与内部引线15a、金属箔18a及外部引线17a同样的形状、全长。

密封用绝缘体12b也与密封用绝缘体12a相同构成。

利用燃烧器等加热与配置有密封用绝缘体12a之处对应的发光管11的外周，如图2(b)所示，由此通过金属箔18a、18b、18c将发光管11与密封用绝缘体12a气密密封。由于密封用绝缘体12a的外径比发光管11的内径小，因此发光管11在与密封用绝缘体12a密合的部分，即封固部产生缩径。

密封构造的第2例，是如图2(c)、(d)所示，对于设置在圆柱状密封用绝缘体12a上的缺口121a、121b、121c配置有内部引线15a、15b、15c。进而，如图2(c)、(e)所示，对于设置在密封用绝缘体12a的缺口122a、122b、122c配置有外部引线17a、17b、17c。在金属箔18a的两端电连接有内部引线15a、外部引线17a，在金属箔18b的两端电连接有内部引线15b、外部引线17b，在金属箔18c的两端电连接有内部引线15c、外部引线17c。金属箔18a、18b、18c的全长比密封用绝缘体12a短。另外，密封用绝缘体12b也是与密封用绝缘体12a相同构成。

通过这样形成，具有：通过缺口121a、121b、121c决定内部引线15a、15b、15c的位置，通过缺口122a、122b、122c决定外部引线17a、17b、17c的位置的优点。

另外，密封用绝缘体12a也可以省略用来配置内部引线15a、15b、15c的缺口(在密封用绝缘体12a为121a、121b、121c)。密封用绝缘体12b也同样地，亦可以省略用来配置内部引线15d、15e、15f的缺口。

密封构造的第3例如图2(f)所示，使用在两端设有锥形部123a及124a的构造的密封用绝缘体12a。内部引线15a及外部引线17a具有对应于密封用绝缘体12a的锥形部形状而弯曲的形状。这种内部引线15a及外部引线17a沿着密封用绝缘体12a的锥形部123a及124a设置。在设在密封用绝缘体12a外周面的金属箔18a的两端，连接有内部引线15a及外部引线17a。金属箔18a的全长比密封用绝缘体12a短。

在密封用绝缘体12a的两端设置锥形部，是根据增厚密封部端部的发光管厚度，提高密封可靠性的理由。并且，在密封用绝缘体12a上，也可以只在压力变高的灯丝体侧(在图的左方)设置锥形部。

另外，在密封用绝缘体12a上，与内部引线15a、金属箔18a及外部引线17a同样地设有图1所示的内部引线15b、金属箔18b及外部引线17b；和内部引线15c、金属箔18c及外部引线17c。密封用绝缘体12b也是与密封用绝缘体12a相同构成。

密封构造的第4例如图2(g)所示，使用在两端设有锥形部123a及124a的密封用绝缘体12a；以及全长比密封用绝缘体12a长的金属箔18a。

密封用绝缘体12a是向形成在灯丝体侧的面上的有底孔125a插入并固定内部引线15a，向形成在发光管外侧的面上的有底孔126a插入并固定外部引线17a。通过这样形成，根据有底孔125a的深度决定内部引线15a的位置，并根据有底孔126a的深度决定外部引线17a的位置。

另外，在密封用绝缘体12a上与内部引线15a、金属箔18a及外部引线17a同样地设有图1所示的内部引线15b、金属箔18b及外部引线17b；和内部引线15c、金属箔18c及外部引线17c。密封用绝缘体12b也是与密封用绝缘体12a相同构成。

在从发光管11的两端部向外方突出的外部引线17a、17b、17c、17d、17e及17f上连接有供电装置7a、7b、7c，以使灯丝灯1可向各灯丝体13a、13b、13c各别供电。详细来说如图1所示，供电装置7a连接在外部引线17a与17e之间，供电装置7b连接在外部引线17b与17f之间，供电装置7c连接在外部引线17c与17d之间。

另外，虽然在图1所示的例中表示在发光管内配置有三个灯丝体的构造，但可以根据需要，增减灯丝体的个数，特别是灯丝体个数较多的情形下，由于本发明的构造可沿着密封用绝缘体的周面配置多个金属箔因而很有效。

图3是用于说明本发明的灯丝灯的其它实施方式的图。虽然以下针对具体结构进行说明，但与1图所示的灯丝灯的不同点在于只从发光管的一端突出外部引线。

灯丝灯2在发光管21内设有：2个灯丝体23a、23b；与各灯丝体电连接的供电线30a及30b；绝缘体24a、24b、24c：绝缘管26a、26b、26c、26d、26e、26f；以及和固定器29a、29b。另外，在发光管21的两端附近设有密封用绝缘体22a、22b。在设有密封用绝缘体22a、22b之处形成有封固部，通过设置在密封用绝缘体22a及22b外周的金属箔，气密地密封发光管21和密封用绝缘体22a及22b。

图3所示的灯丝灯对于各个灯丝体23a、23b电连接有导电性构件250a、250b、250c、250d。

在图3所示的灯丝灯中，导电性构件250a由与灯丝体23a(引线232a)的一端电连接的内部引线25a；与内部引线25a电连接的金属箔28a；和与金属箔28a电连接的外部引线27a构成。

导电性构件250b由与灯丝体23b(导线232b)的一端电连接的内部引线25b；与内部引线25b电连接的金属箔28b；和与金属箔28b电连接的外部引线27b构成。

导电性构件250c由与供电线30b电连接的内部引线25c；与内部引线25c电连接的金属箔28c；和与金属箔28c电连接的外部引线27c构成。

导电性构件250d由与供电线30a电连接的内部引线25d；与内部引线25d电连接的金属箔28d；和与金属箔28d电连接的外部引线27d构成。

在图3所示的灯丝灯，也与图1所示灯丝灯同样地，导电性构件不一定必须由内部引线、金属箔、外部引线这三者构成，也可以由金属箔与外部引线这两者构成。

密封用绝缘体22a向设置在灯丝体侧端面的4个有底孔，分别插入并固定有内部引线25a、25b、25c、25d，向设置在发光管外方侧端面的4个有底孔，分别插入并固定有外部引线27a、27b、27c及27d。在密封用绝缘体12a的外周上，以大致等间隔沿着密封用绝缘体12的长度方向，配置有4片金属箔28a、28b、28c及28d。金属箔28a与内部引线25a及外部引线27a连接，金属箔28b与内部引线25b及外部引线27b连接，金属箔28c与内部引线25c及外部引线27c连接，金属箔28d与内部引线25d及外部引线27d连接。

密封用绝缘体22b向设置在灯丝体侧端面的4个有底孔，分别插入并固定有内部引线25e、25f、25g、25h，向设置在发光管外方侧端面的有底孔，固定有导电性连接部31a及31b。通过金属箔28e及28f与导电性连接部31a连接，内部引线25e与25f电连接。并且，金属箔28g及28h与导电性连接部31b连接，由此内部引线25g与25h电连接。

灯丝体23a由灯丝231a、与灯丝231a一端连接的引线232a、以及与灯丝231a另一端的引线233a构成。灯丝体23b与灯丝体23a同样地，由灯丝231b、引线232b、引线233b构成。虽然优选灯丝231a与231b配置在同一轴上，但在由于兼用反射镜等光学元件等而可补偿各灯丝的位置偏移的情况下，或被照射物与灯的距离比较远离，各灯丝的位置偏移与被照射物与灯的距离相比足够小，不影响照度分布等的情况下，也可以不配置在同一轴上。

绝缘体24a、24b及24c分别设有4个用于使各灯丝体的引线232a、233a、232b及233b，以及各供电线30a、30b通过的通孔。绝缘体24a配置在灯丝231a与密封用绝缘体22a之间，绝缘体24b配置在灯丝231a与灯丝231b之间，绝缘体24c配置在灯丝231b与密封用绝缘体22b之间。

灯丝体23a的引线232a插通设置在绝缘体24a的通孔241a，与插入并固定到密封用绝缘体12a的内部引线25a连接。灯丝体23a的引线233a插通设置在绝缘体24b的通孔241b、与灯丝231b相对配置的绝缘管26f及设置在绝缘体24c的通孔244c，与插入并固定到密封用绝缘体12b的内部引线25h连接。

供电线30a的一端与固定在密封用绝缘体12b的内部引线25g连接，另一端按照如下顺序插通到设在绝缘体24c的通孔243c、与灯丝231b相对的绝缘管26d、设在绝缘体24b上的通孔244b、与灯丝231a相对的绝缘管26c、及设在绝缘体24a上的通孔244a，固定到被固定在密封用绝缘体12a上的内部引线25d。

内部引线25g与25h电连接，由此灯丝体23a与供电线30a电连接。

灯丝体23b的引线232b按照顺序插通设在绝缘体24b的通孔242b、与灯丝231a相对的绝缘管26b、及设在绝缘体24a的通孔242a与插入并固定到密封用绝缘体12a的内部引线25b连接。灯丝体23b的引线233b插通设在绝缘体24c的通孔241c，与插入并固定到密封用绝缘体12b内部引线25e连接。

供电线30b一端与插入并固定到密封用绝缘体22b的内部引线25f连接，按照顺序插通设在绝缘体24c的通孔242c、与灯丝231b相对的绝缘管26e、设在绝缘体24b的通孔243b、与灯丝231a相对的绝缘管26a、及设置在绝缘体24a的通孔243a，与插入并固定到密封用绝缘体22a的内部引线25c连接。

内部引线25e与25f电连接，由此灯丝体23b与供电线30b电连接。

灯丝灯2为了可以向各灯丝体23a、23b分别供电，在从发光管11的一端向外方突出的外部引线27a、27b、27c、27d上连接有供电装置7a、7b。详细来说，供电装置7a连接在外部引线27a与27d之间，供电装置7b连接在外部引线27b与27c之间。

B.加热装置的结构

图4是表示安装有本发明的灯丝灯的加热装置的结构例的俯视截面图。图5是表示图4所示的第1灯单元10及第2灯单元20的各灯丝灯的排列例的俯视图。

如图4所示，加热装置100具有腔300。腔300的内部通过石英窗4分割成灯单元容纳空间S1与加热处理空间S2。将从灯单元容纳空间S1中容纳的第1灯单元10、第2灯单元20放出的光，经由石英窗4照射到设置在加热处理空间S2的被处理物6，由此加热被处理物6。容纳在灯单元容纳空间S1的第1灯单元10、第2灯单元20例如将10根灯丝灯1以特定的间隔并列配置构成。2个灯单元10、20互相相对配置。另外，构成灯单元10的灯丝灯1的中心轴向如图5所示，配置成与构成灯单元20的灯丝灯1的中心轴互相交叉。

灯单元10、20由具有多个发光部分的灯丝灯1例如仅离开预定距离，并列排列而成。灯丝灯1如上所述，各灯丝体的灯丝大致配置在同一轴上。而且，通过使各灯丝体的灯丝个别地发光，或个别地对各灯丝体调整供电，由此能构将被处理物6上的光强度分布任意设定，并高精度进行设定。

在第1灯单元10的上方配置有反射镜200。反射镜200是例如在由无氧铜制成的母材上涂布金的构造，反射截面具有圆的一部分、椭圆的一部分、抛物线的一部分或平板状等形状。反射镜200将从第1灯单元10及第2灯单元20向上方照射的光，反射到被处理物6侧。即，在加热装置100，从第1灯单元10及第2灯单元20放出的光直接或被反射镜200反射，照射到被处理物6上。

在灯单元容纳空间S1中，来自冷却风单元8的冷却风从设置在腔300的冷却风供应喷嘴81的吹出口82被导入。导入到灯单元容纳空间S1的冷却风，吹送到第1灯单元10及第2灯单元20的各灯丝灯，冷却构成各灯丝灯的发光管11。在此，各灯丝灯1的封固部的耐热性比其它部位低。因此，冷却风供应喷嘴81的吹出口82与各灯丝灯1的封固部相对配置，优选构成为优先冷却各灯丝灯1的封固部。吹送到各灯丝灯1并通过热交换变成高温的冷却风从设置在腔300的冷却风排出口83排出。另外，要考虑到冷却风的流向，不会使被热交换而变成高温的冷却风反过来加热各灯丝灯1。

上述冷却风以反射镜200也会同时被冷却的方式设定风的流向。另外，在反射镜200由省略图示的水冷机构水冷等时，不一定需要将风的流向设置成也同时冷却反射镜200。

可是，由于来自被加热的被处理物6的辐射热，在石英窗4产生蓄热。被处理物6会因为从被蓄热的石英窗4二维放射的热线受到不希望的加热作用。这种情况下，会产生被处理物6的温度控制性的冗长化(例如，被处理物的温度变得比设定温度高的超越量)，或蓄热的石英窗4自身的温度不匀导致被处理物6的温度均匀性下降等问题。另外，很难提高被处理物6的降温速度。

因而，为了抑制该些问题，优选如图4所示，将冷却风供应喷嘴81的吹出口82也设置在石英窗4附近，利用来自冷却风单元8的冷却风冷却石英窗4。

第1灯单元10的各灯丝灯1由一对第1固定台500、501支撑。第1固定台由导电性构件所形成的导电台51和陶瓷等绝缘构件所形成的保持台52构成。保持台52设置在腔300的内壁，保持导电台51。构成上述第1灯单元10的灯丝灯1的根数设为n1，上述灯丝灯1具有的灯丝体的个数设为m1，向各灯丝体全部独立供电时，一对第1固定台500、501的组数为n1×m1组。另一方面，第2灯单元20的各灯丝灯1由第2固定台支撑。第2固定台与第1固定台同样地，由导电台和保持台构成。构成上述第2灯单元20的灯丝灯1的根数设为n2，上述灯丝灯具有的灯丝体的个数设为m2，向各灯丝体全部独立供电时，一对第2固定台的组数为n2×m2组。

在腔300内设有与来自电源部7的供电装置的供电线连接的一对电源供应端口71、72。另外，虽然在图4表示一组电源供应端口71、72，但一组电源供应端口的个数可以根据灯丝灯1的个数、各灯丝灯内的灯丝体的个数等决定。

在图4的例中，电源供应端口71与第1灯固定台500的导电台51电连接。另外，电源供应端口72与第1灯固定台501的导电台51电连接。第1灯固定台500的导电台51例如与外部引线17a(参照图1)电连接。第1灯固定台501的导电台51例如与外部导线17e(参照图1)电连接。根据这种结构，可以从电源部7的供电装置7a向第1灯单元10的一个灯丝灯1的灯丝131b供电。

另外，灯丝灯1的其它灯丝体13a、13c、以及第1灯单元10的其它灯丝灯1的各灯丝、第2灯单元20的各灯丝灯1的各灯丝，均从其它一对电源供应端口71、72分别同样电连接。

另一方面，在加热处理空间S2上设有固定着被处理物6的处理台5。例如，被处理物6为半导体晶片时，处理台5优选是由钼和钨、钽等高融点金属材料或碳化硅(SiC)等陶瓷材料，或是由石英、硅(Si)制成的薄板的环状体，在其圆形开口部的内周部形成支撑半导体晶片的阶梯部的防护环构造。

作为被处理物6的半导体晶片配置成半导体晶片嵌入上述圆环状防护环的圆形开口部，以上述阶梯部支撑。处理台5本身也因光照射变成高温，辅助性地放射加热面对的半导体晶片的外周缘，补偿从半导体晶片外周缘的热放射。由此，能够抑制从半导体晶片外周缘的热放射等导致的半导体晶片周缘部的温度下降。

在设置在处理台5上的被处理物6的光照射面的背面侧，温度测定部91抵接或靠近被处理物6设置。温度测定部91用于监视被处理物6的温度分布，根据被处理物6的尺寸设定个数、配置。温度测定部91例如使用热电偶或放射温度计。由温度测定部91监视的温度信息送到温度计9。温度计9根据各温度测定部91送出的温度信息，算出各温度测定部91的测定地点的温度，并且将所算出的温度信息通过温度控制部92送到主控制部3。主控制部3根据被处理物6上的各测定地点的温度信息，向温度控制部92送出使被处理物6上的温度为特定的温度且变均匀的指令。温度控制部92根据该指令，控制由电源部7向各灯丝灯1的灯丝体供应的电力。

例如，主控制部3从温度控制部92得到了某一测定地点的温度比特定温度低的温度信息时，向温度控制部92发出使向该灯丝体的供电量增加的指令，以增加从该测定地点附近的灯丝体的发光部放射的光。温度控制部92根据从主控制部3送出的指令，增加从电源部7供应到与该灯丝体连接的电源供应端口71、72的电力。

主控制部3在灯单元10、20的灯丝灯1亮灯时，向冷却风单元8送出指令，由此使发光管11、石英窗4不会变成高温状态。

并且，根据加热处理的种类，也可以在加热处理空间S2中连接将工序气体进行导入、排气的工序气体单元800。例如，进行热氧化工序时，在加热处理空间S2连接用以将氧气及用来清洗加热处理空间S2的清洗气体(例如氮气)进行导入、排气的工序气体单元800。来自工序气体单元800的工序气体、清洗气体从设置在腔300的气体供应喷嘴84的吹出口85被导入加热处理空间S2。并且，由排出口86进行排气。

根据本发明的加热装置，可以达到以下的效果。

如上所述，本发明作为加热装置的光源部的灯单元，在发光管内部，沿着发光管的管轴设置有多个由灯丝和向该灯丝供电的引线连接而成的灯丝体，在发光管的端部设有封固部，该封固部设有多个分别与所述多个灯丝体电连接的导电性构件，因此并列配置有多个可对各灯丝独立供电的灯丝灯。

以往，通过调整向多个并列排置在光源部的各灯丝灯供电的电力来进行从光源部放射的光强度分布的设定。即，上述光强度分布的设定只能在与发光管的轴方向垂直的方向做调整。

安装在作为本发明的加热装置的光源部的灯单元的灯丝灯能够将向发光管内部上述配置的灯丝供电的电力个别地调整，因此上述光强度分布的设定在发光管的轴方向也能调整。因而，被照射物表面的放射照度分布也可以在二维方向上做高精度设定。

例如，对于全长比现有加热装置的光源部所用的灯丝灯的发光长短的、狭小的特定区域，也可以限定在该特定区域，设定该特定区域上的放射照度。即，可在该特定区域及其它区域设定对应于各个特性的放射照度分布。因而，能够进行控制，使得上述特定区域及其它区域的温度变均匀。同样地，抑制被处理物上发生局部性温度分布，能够在被处理物整体得到均匀的温度分布。

例如，可以考虑在图5所示的被处理物6中，当灯丝灯1b与灯丝灯1m至1o交叉处正下方的区域(也称为区域1)的温度比被处理物6的其它区域(也称为区域2)的温度低的情况下，或者事先明确判断出区域1的温度上升程度比区域2的温度上升程度还小的情况。在这种情况下，通过在灯丝灯1b具有的各灯丝中，增加向对应于区域1的灯丝的供电量，由此确实地防止在区域1与区域2之间产生温度分布，可在被处理物6整体得到均匀的温度分布。另外，在图5中，图示在各灯丝灯内部的线段表示各灯丝的配置位置。

即，根据在光源部安装有多个上述灯丝灯的本发明的加热装置，能够将距离灯单元特定距离的被处理物上的放射照度分布精密且任意地进行设定。因而，也可将被处理物上的放射照度分布针对被处理物形状设定成非对称。因此，在作为被处理物的被热处理的基板上的局部性温度变化的程度的分布相对基板形状为非对称的时候，也能够与其对应地设定被处理物上的照度分布，可以将被处理物例如均匀的加热。

进而，在本发明的加热装置中，使用能够极力缩小配置在发光管内的各灯丝之间的间隔距离的灯丝灯，因此可以减少不发光的各灯丝间的间隔部的影响，还能极力缩小在被处理物上的照度分布中不希望的差异。并且，由于在加热装置的高度方向，设置有由多个管状的灯丝灯形成的灯单元的空间也很小，因此可使加热装置小型化。

另一方面，使用图8所示现有具有U字形状的灯时，水平部与垂直部的边界部分具有相当大的全长，光不会放射到该部分的正下方，因此会产生在被处理物上的差异变大的问题。除此之外，由于发光管为具有垂直部分的U字形状，因此在加热装置的之高度方向上需要相应的空间，因此无法使加热装置小型化。

特别是本发明的加热装置在发光管的端部具有封固部，该封固部上设置有棒状的密封用绝缘体，并且在该密封用绝缘体的外周设置间隔地排列多个金属箔，且通过在发光管与密封用绝缘体两者间通过导电性构件而气密密封，因此可将多个金属箔设置间隔地配置在同一周上。并且，与如图9所示的灯丝灯、在矩形状的封固部上配置多个金属箔的情况相比，能够缩小封固部整体的大小，因此不会发生密封不良等问题，能够提供可靠性高的灯丝灯。

Claims (3)

1.一种灯丝灯，在发光管内部，沿着发光管的管轴设置有多个由灯丝和向该灯丝供电的引线连接而成的灯丝体，

在所述发光管的端部设有封固部，该封固部设有多个分别与所述多个灯丝体电连接的导电性构件，其特征在于：

所述封固部，设置有实心的棒状的密封用绝缘体，并且在该密封用绝缘体的外周上设置间隔地排列有多个所述导电性构件，在所述发光管和所述密封用绝缘体两者间通过导电性构件气密密封。

2.根据权利要求1所述的灯丝灯，其特征在于：

所述导电性构件至少具备：与所述灯丝体电连接的金属箔；和与该金属箔电连接的外部引线，

所述密封用绝缘体上形成有所述外部引线的定位开口。

3.根据权利要求1所述的灯丝灯，其特征在于：

在所述密封用绝缘体的至少所述灯丝体侧的端部上形成有锥形部。

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