JP2002261039A - ランプ、及び熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、リフレクタを有せずとも指向性
に優れるランプ及び熱処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明の一側面としてのランプは、被処
理体を加熱する熱源としての複数のランプを有する熱処
理装置であって、前記ランプは、電力を供給される電極
部と、前記電極部に接続される一対の第１のフィラメン
トと、当該第１のフィラメントより細い径を有し、前記
一対の第１のフィラメントに接続される第２のフィラメ
ントから構成されるフィラメントとを有し、前記第２の
フィラメントは前記被処理体に対して面を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶基板、ガラ
ス基板などの被処理体を加熱処理する熱処理装置に関す
る。本発明は、例えば、メモリやＩＣなどの半導体装置
の製造に適した急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈ
ｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置に好適であ
る。ここで、ＲＴＰは、急速熱アニーリング（ＲＴ
Ａ）、急速クリーニング（ＲＴＣ）、急速熱化学気相成
長（ＲＴＣＶＤ）、急速熱酸化（ＲＴＯ）、及び急速熱
窒化（ＲＴＮ）などを含む技術である。

【０００３】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウェハ等のシリコン基板に対して成膜処
理、アニール処理、酸化拡散処理、スパッタ処理、エッ
チング処理、窒化処理等の各種の熱処理が複数回に亘っ
て繰り返される。

【０００４】半導体製造処理の歩留まりと品質を向上さ
せるため等の目的から急速に被処理体の温度を上昇及び
下降させるＲＴＰ技術が注目されている。従来のＲＴＰ
装置は、典型的に、被処理体（例えば、半導体ウェハ、
フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光
ディスク用基板）を載置するサポートリング（ガードリ
ングその他の名称で呼ばれる場合もある。）と、これら
を収納する枚葉式チャンバ（処理室）と、処理室に配置
されたウインドウと、ウインドウの外部上部又は上下部
に配置された加熱用ランプ（例えば、ハロゲンランプ）
と、ランプの被処理体とは反対側に配置されたリフレク
タ（反射板）とを有している。

【０００５】リフレクタは、例えば、アルミニウム製
で、その反射部には、典型的に、金メッキが施されてい
る。リフレクタには、リフレクタのランプによる温度破
損（例えば、高温による金メッキ剥離）と冷却時にリフ
レクタが冷却を妨げないようにするための冷却機構（冷
却管など）が設けられている。ＲＴＰ技術で要求される
急速昇温は、ランプのパワー密度とランプから被処理体
への光照射の指向性に依存する。

【０００６】ウインドウは石英より形成（以下、石英ウ
インドウ）され、板状に構成されたり、被処理体を内部
に収納可能な管状に構成されたりする。処理室が真空ポ
ンプにより排気されて内部が減圧環境に維持される場合
には、石英ウインドウは数１０ｍｍ（例えば、３０乃至
４０ｍｍ）の肉厚を有して減圧と大気との差圧を維持す
る。石英ウインドウは、温度が上昇することで発生する
各温度差による熱応力を防ぐために、肉薄で耐圧可能な
湾曲状に加工される場合もある。

【０００７】ハロゲンランプは、被処理体を均一に加熱
するために複数個配列され、リフレクタによって、ハロ
ゲンランプからの赤外線を一様に被処理体に向かって放
射する。ハロゲンランプ及びリフレクタは一のランプハ
ウスとして一体的に構成される。処理室は、典型的に、
その側壁において被処理体を導出入するゲートバルブに
接続され、また、その側壁において熱処理に使用される
処理ガスを導入するガス供給ノズルと接続される。

【０００８】被処理体の温度は処理の品質（例えば、成
膜処理における膜厚など）に影響を与えるために正確に
把握される必要があり、高速昇温及び高速冷却を達成す
るために被処理体の温度を測定する温度測定装置が処理
室に設けられる。温度測定装置は熱電対によって構成さ
れてもよいが、被処理体と接触させねばいけないことか
ら被処理体が熱電対を構成する金属によって汚染される
おそれがある。そこで、被処理体の裏面から放射される
赤外線強度を検出し、その放射強度を以下の数式１に示
す式に則って被処理体の放射率εを求めて温度換算する
ことによって被処理体の温度を算出するパイロメータが
温度測定装置として従来から提案されている。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、Ｅ_BB（Ｔ）は温度Ｔの黒体からの
放射強度、Ｅ_m（Ｔ）は温度Ｔの被処理体から測定され
た放射強度、εは被処理体の放射率である。

【００１１】動作においては、被処理体はゲートバルブ
から処理室に導入されて、中空のサポートリングにその
周辺が支持される。熱処理時には、ガス供給ノズルよ
り、窒素ガスや酸素ガス等の処理ガスが導入される。一
方、ハロゲンランプから照射される赤外線は被処理体に
吸収されて被処理体の温度は上昇する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】近年のＲＴＰは被処理
体の高品質処理とスループットの向上から急速昇温の要
請がますます高まっている。例えば、温度上昇を現在の
９０℃／ｓｅｃから２５０℃／ｓｅｃにするなどであ
る。急速昇温は、ランプのパワー密度とランプから被処
理体への光照射の指向性に依存する。従来のランプのよ
うに電極部３を一つのみ有するシングルエンドランプ２
の場合、図１１に示すように、ランプ２の光源（図中、
コイル４）は被処理体に対し垂直に形成されていた。こ
こで、図１１は、従来のランプ形状を示す概略断面図で
ある。コイル４は当該コイル４の軸心に対して垂直方向
に光を射出するため、ランプ２のみでは指向性を制御す
ることは不可能である。従来ではランプ２の周囲に当該
ランプ２を覆う円筒形状のリフレクタ５又は反射膜を設
け、かかるリフレクタ５又は反射膜によりランプ２の指
向性を得ていた。しかし、リフレクタ５及び反射膜は光
を１００％反射することが不可能であって、光はある程
度吸収又は拡散されてしまいランプ光のエネルギーの減
少させるという問題を有していた。かかる反射はリフレ
クタ５及び反射膜面おいて複数回繰り返されるため、被
処理体に照射された光のパワー密度は射出時の半分以下
となることさえある。一方、ランプ２への投入電力を上
げて被処理体へ到達するパワー密度を上昇させる方法も
考えられるが、かかる方法は消費電力を上昇させ、経済
的に好ましくないという理由を有する。よって、従来で
はランプ光のエネルギーが減少するも、ランプ２の指向
性を得るためにリフレクタ５又は反射膜を使用すること
は妨げられなかった。

【００１３】そこで、このような課題を解決する新規か
つ有用なランプ及び熱処理装置を提供することを本発明
の概括的目的とする。

【００１４】より特定的には、リフレクタを有せずとも
指向性に優れるランプ及び熱処理装置を提供することを
本発明の例示的目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
の一側面としてのランプは、被処理体を加熱する熱源と
しての複数のランプを有する熱処理装置であって、前記
ランプは、電力を供給される電極部と、前記電極部に接
続される一対の第１のフィラメントと、当該第１のフィ
ラメントより細い径を有し、前記一対の第１のフィラメ
ントに接続される第２のフィラメントから構成されるフ
ィラメントとを有し、前記第２のフィラメントは前記被
処理体に対して面を形成する。かかるランプは第１のフ
ィラメントが電極部から電圧を印加された場合、単長さ
当たりの発熱量は第２のフィラメントの方が大きい。よ
って、第２のフィラメントは第１のフィラメントより先
に発光する。また、第１のフィラメントと第２のフィラ
メントの単位長さあたりの発熱量は異なるので、第２の
フィラメントのみが発光可能となる。従って、かかる構
成は第１のフィラメント及び第２のフィラメントが同一
の太さより構成されるフィラメントより少ない消費電力
で第２のフィラメントのみを発光させることが出来る。
更に、第２のフィラメントを面とすることで、第２のフ
ィラメントは大きな面積を有する光源となり得る。ラン
プの発光時、当該ランプを射出面より見たとき、従来の
ランプよりランプは面光源とみなすことできる。また、
少なくとも面の被処理体Ｗと対面する側から射出される
光は被処理体Ｗに直接的に照射される。また、複数のコ
イルが存在することで一のコイルより射出される光が隣
接するコイルより射出された光と重複しエネルギーが増
大するとともに、面より射出される光はかかる状態のま
までも十分な指向性を得る。よって、従来使用されてき
た指向性を得るためのリフレクタ等の反射手段は必要と
されない。かかる面は第２のフィラメントを複数のコイ
ルを並列又は直列に形成することで可能となる。また、
かかるランプは被処理体と対抗する方向に射出する光を
遮蔽する遮蔽部を有してもよい。かかる遮蔽部は被処理
体と対抗する方向に射出された光を遮蔽するとともに、
かかる光をフィラメントの発光エネルギーに寄与する。
また、かかる面において、被処理体と対面する側の面を
第１の領域、遮蔽部と対面する側の面を第２の領域とし
た場合、ランプは面１３８において第１の領域のほうが
第２の領域よりも仕事関数が低くなるように構成しても
よい。即ち、ランプは第１の領域が第２の領域より発光
し易く構成されている。従って、フィラメントに電極部
より電圧が印加された場合、仕事関数の低いトリウムを
被膜された第１の領域だけが発光する。よって、かかる
ランプにおいて、投入エネルギーは第１の領域の発光に
のみ還元されることとなる。かかるランプは投入エネル
ギーの１００％を第１の領域のみから発光エネルギーと
して使用可能となる。よって、高いエネルギーを有する
光を被処理体Ｗに照射することが可能となる。

【００１６】また、本発明の別の側面としての熱処理装
置は、被処理体を加熱する熱源としての複数のランプを
有する熱処理装置であって、前記ランプは、電力を供給
される電極部と、前記電極部に接続される一対の第１の
フィラメントと、当該第１のフィラメントより細い径を
有し、前記一対の第１のフィラメントに接続される第２
のフィラメントから構成されるフィラメントとを有し、
前記第２のフィラメントは前記被処理体に対して面を形
成する。かかる熱処理装置は上述のランプを有する熱処
理装置であって、かかるランプと同様の作用を奏する。

【００１７】本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的な熱処理装置１００について説明する。な
お、各図において同一の参照符号は同一部材を表してい
る。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを
付したものはアルファベットのない参照番号の変形例で
あり、特に断らない限り、アルファベットのない参照番
号は大文字のアルファベットを付した参照番号を総括す
るものとする。ここで、図１は、本発明の例示的一態様
としての熱処理装置１００の概略断面図である。図１に
示すように、熱処理装置１００は、処理室（プロセスチ
ャンバー）１１０と、ウインドウ１２０と、加熱部１４
０と、サポートリング１５０と、ベアリング１６０と、
永久磁石１７０と、ガス導入部１８０と、排気部１９０
と、放射温度計２００と、制御部３００とを有する。な
お、図１において、加熱部１４０の後述するランプ１３
０は省略されている。

【００１９】処理室１１０は、例えば、ステンレススチ
ールやアルミニウム等により成形され、ウインドウ１２
０と接続している。処理室１１０は、その円筒形の側壁
１１２とウインドウ１２０とにより被処理体Ｗに熱処理
を施すための処理空間を画定している。処理空間には、
半導体ウェハなどの被処理体Ｗを載置するサポートリン
グ１５０と、サポートリング１５０に接続された支持部
１５２が配置されている。これらの部材は被処理体Ｗの
回転機構において説明する。また、側壁１１２には、ガ
ス導入部１８０及び排気部１９０が接続されている。処
理空間は排気部１９０によって所定の減圧環境に維持さ
れる。被処理体Ｗを導入及び導出するためのゲートバル
ブは図１においては省略されている。

【００２０】処理室１１０の底部１１４は冷却管１１６
ａ及び１１６ｂ（以下、単に「１１６」という。）に接
続されており冷却プレートとして機能する。必要があれ
ば、冷却プレート１１４は温度制御機能を有してもよ
い。温度制御機構は、例えば、制御部３００と、温度セ
ンサと、ヒータとを有し、水道などの水源から冷却水を
供給される。冷却水の代わりに他の種類の冷媒（アルコ
ール、ガルデン、フロン等）を使用してもよい。温度セ
ンサは、ＰＴＣサーミスタ、赤外線センサ、熱電対など
周知のセンサを使用することができる。ヒータは、例え
ば、冷却管１１６の周りに巻かれたヒータ線などとして
から構成される。ヒータ線に流れる電流の大きさを制御
することによって冷却管１１６を流れる水温を調節する
ことができる。

【００２１】ウインドウ１２０は処理室１１０に気密的
に取り付けられるとともに、後述するランプ１３０と被
処理体Ｗの間に配置される。ウインドウ１２０はランプ
１３０からの熱放射光を透過しかかる熱放射光を被処理
体Ｗに照射可能にすると共に、処理室１１０内の減圧環
境と大気との差圧を維持する。ウインドウ１２０は、半
径約４００ｍｍ、厚さ約３０乃至４０ｍｍの円筒形石英
プレートである。

【００２２】なお、本実施例においてウインドウ１２０
は石英より形成されたプレートを使用するが、例示的に
プレートを透光性セラミックスより形成しても良い。透
光性セラミックスは最大曲げ応力が石英と比較して大き
く、例えばＡｌ₂Ｏ₃の最大曲げ応力σ_MAXは５００ＭＰ
ａであり石英の最大曲げ応力σ_MAXの６８ＭＰａより大
きい。よって、ウインドウ１２０のプレートを透光性セ
ラミックスより形成することで、ウインドウ１２０の薄
型化を可能とする。これにより、後述するランプ１３０
からの被処理体Ｗへの照射効率を従来よりも向上するこ
とができるので高速昇温を低消費電力で達成することが
できる。また、透光性セラミックスのかかる長所は、ウ
インドウ１２０は従来のように処理室１１０から離れる
方向に湾曲するドーム型に形成される必要がなく、平面
形状に形成することを容易に可能とする。よって、ドー
ム型に形成される石英ウインドウは被処理体Ｗをランプ
から離間する距離を大きくするのでランプの指向性を悪
化させ好ましくなかったが、ウインドウ１２０を透光性
セラミックスより形成することでかかる問題を解決する
ことも可能である。

【００２３】また、ウインドウ１２０は、ウインドウ１
２０の直下（図１におてい、処理空間を形成する面）に
断面矩形のアルミニウム又はステンレススチール（ＳＵ
Ｓ）製の補強材（又は柱）を有してもよい。補強材は、
例えば直線的に、複数形成されている。但し、補強材が
直線的に形成されている場合、ランプ１３０は、補強材
がランプ１３０の熱放射光を遮蔽することを妨げる為、
直線的に配列されることが好ましく、補強材はランプの
真下を避けるように配置される。かかる補強材は、内部
に冷却管（水冷管）を収納する構成でもよく、ウインド
ウ１２０の強度を更に高めることができる。

【００２４】補強材は熱伝導率がよく、また、処理室と
同様の材質で形成される。これにより、補強材が被処理
体Ｗに対する汚染源にはならない。補強材によりウイン
ドウ１２０のプレートの薄型化を可能にする。また、補
強材の断面形状も矩形に限定されず波形等任意の形状を
有することができる。また、補強材に冷却管を収納する
構成の場合、冷却管は補強材とプレートの両方を冷却す
る機能を有する。冷却管はプレートを冷却し、ランプ光
による熱変形を防止する効果を有する。また、補強材が
アルミニウム製であれば２００乃至７００℃で溶けたり
変形したりするので適当な温度制御が必要だからであ
る。冷却管による温度制御は冷却管１１６と同様でもよ
いし、当業界で既知のいかなる方法をも適用することが
できる。

【００２５】以下、図２乃至図７を参照して、本発明の
加熱部１４０を説明する。ここで、図２は、図１に示す
加熱部１４０の概略底面図であり、図３は、図２に示す
加熱部１４０の一部を示す拡大断面図である。図４は、
図１に示すランプ１３０の概略断面図である。図５は図
４に示すランプ１３０の概略底面図である。図６は、図
４に示すランプ１３０の面１３８及びその近傍を示す拡
大図である。図７は、図４に示すランプ１３０のフィラ
メント１３７のコイルの回路構成を示すブロック図であ
る。加熱部１４０はランプ１３０と、ランプハウスとし
てのランプ保持部１４５とを有し、被処理体Ｗを加熱す
る熱源として機能する。

【００２６】ランプ１３０は、本実施例ではシングルエ
ンド型であるが、電熱線ヒータ等その他のエネルギー源
を使用してもよい。ここで、シングルエンド型とは、図
３に示すように、一の電極部１３２を有する種類のラン
プをいう。ランプ１３０は被処理体Ｗを加熱する機能を
有し、本実施例ではハロゲンランプであるが、本発明の
ランプ１３０をこれに限定するものではない。また、ラ
ンプ１３０の出力はランプドライバ３１０によって決定
されるが、ランプドライバ３１０は後述するように制御
部３００により制御され、それに応じた電力をランプ１
３０に供給する。

【００２７】典型的に、ランプ１３０は一の電極部１３
２と、電極部１３２に接続される発光部１３４と、電極
部１３２に接続し光源を形成するフィラメント１３７
と、遮蔽部１３９とを有する。なお、本実施例のように
発光部１３４の形状は円筒形状に形成されるのみなら
ず、任意の形状を有することができる。

【００２８】電極部１３２は一対の電極１３３を有し、
ランプ保持部１４５を介しランプドライバ３１０と電気
的に接続する部分であって、フィラメント１３７ととも
電気的に接続される。電極部１３２へ供給される電力は
ランプドライバ３１０によって決定され、ランプドライ
バ３１０は制御部３００によって制御される。電極部１
３２とランプドライバ３１０との間は後述する封止部１
４３ｃによって接続されている。

【００２９】発光部１３４は電極部１３２に接続し、円
筒形状に形成される。発光部１３４は気密的に形成さ
れ、かかる内部には窒素又はアルゴン又はハロゲン気体
が封入される。発光部１３４は円筒形の側面１３４ａ
と、被処理体Ｗと対面しランプ光が射出される射出面１
３４ｂより構成される。なお、射出面１３４ｂは基本的
に平面であって、かかる射出面１３４ｂと被処理体Ｗが
平行するようにランプ１３０は配置されている。発光部
１３４は後述するフィラメント１３７と遮蔽部１３９を
格納している。

【００３０】図４乃至図７を参照するに、フィラメント
１３７は電極部１３２の一の電極１３３に接続され、発
光部１３４の下部でコイルを形成し、再び電極部１３２
のもう一方の電極１３３に接続される。フィラメント１
３７はカソードであって、電気的に加熱され熱電子放
出、即ち発光する。本実施例において、フィラメント１
３７は細線状のタングステンより形成される。但し、か
かる部材は例示的であり、本発明のランプ１３０のフィ
ラメント１３７をこれに限定するものではない。

【００３１】以下、本発明のランプ１３０が有するフィ
ラメント１３７の説明するため、フィラメント１３７
は、電極１３２からコイルまでの領域を形成するフィラ
メント１３７を第１のフィラメント１３７ａ、コイルの
領域を形成するフィラメント１３７を第２のフィラメン
ト１３７ｂと定義する。なお、特に断らない限り、フィ
ラメント１３７は第１のフィラメント１３７ａ及び第２
のフィラメント１３７ｂを総括するものとする。第１の
フィラメント１３７ａは細線形状を有し、ほぼ直線的に
電極部１３２の電極１３３から第２のフィラメント１３
８とを接続する。

【００３２】一方、第２のフィラメント１３７ｂは細線
形状を有しコイルを形成する。なお、第２のフィラメン
ト１３７ｂが形成するコイルの巻線はシングルコイル、
ダブルコイル等の任意の形状を選択可能であり、本発明
は巻線方法において限定を有するものではない。本実施
例において、第２のフィラメント１３７ｂは第１のフィ
ラメント１３７ａより細い線を使用することを特徴とし
ている。更に、本実施例では、図５及び図７に良く示さ
れるように、第２のフィラメント１３７ｂは複数の並列
に接続されるコイルを形成している。但し、コイルの接
続形態は並列に接続されることに限定されず、図８に示
すように、複数のコイルを直列に接続しても良い。ここ
で、図８は、図４に示すランプ１３０のフィラメント１
３７のコイル部分の別の接続構成を示す概略図である。

【００３３】かかる複数のコイルは射出面１３４ｂに対
して平行な面１３８を形成し、ランプ１３０を被処理体
Ｗ側から見たとき、かかる面１３８が円又は多角形とな
るように構成される。かかる面１３８はランプ１３０の
発光部１３４の射出面１３４ｂとほぼ同一な大きさを有
することが好ましいが、後述するようにランプ１３０の
発光時、射出面１３４ｂを面光源と見なせるに足りるも
のである。

【００３４】上述したように、第２のフィラメント１３
７ｂを第１のフィラメン１３７ａより細く形成すること
で、第２のフィラメント１３７ｂは第１のフィラメント
１３７ａより単位長さ当たりの抵抗値が大きな値を示
す。また、第２のフィラメント１３７ｂがコイルを形成
することで、同様に、第２のフィラメント１３７ｂは第
１のフィラメント１３７ａより抵抗値が大きな値を示
す。フィラメント１３７が電極部１３２から電圧を印加
された場合、単長さ当たりの発熱量は第２のフィラメン
ト１３７ｂの方が大きい。よって、第２のフィラメント
１３７ｂは第１のフィラメント１３７ａより先に発光す
る。また、第１のフィラメント１３７ａと第２のフィラ
メント１３７ｂの単位長さあたりの発熱量は明確に異な
るものであって、第２のフィラメントのみが発光可能と
なる。従って、かかる構成は第１のフィラメント１３７
ａ及び第２のフィラメント１３７ｂが同一の太さより構
成されるフィラメントより少ない消費電力で第２のフィ
ラメント１３７ｂのみを発光させることが出来る。

【００３５】更に、第２のフィラメント１３７ｂを複数
のコイルより構成される面１３８とすることで、第２の
フィラメント１３７ｂは大きな面積を有する光源となり
得る。ランプ１３０の発光時、当該ランプ１３０を射出
面１３４ｂより見たとき、従来のランプよりランプ１３
０は面光源とみなすことできる。また、かかるランプ１
３０を有する加熱部１４０も、同様に、従来のランプを
使用したときよりも面光源と見なすことが可能となる。
よって、かかるフィラメント１３７を有するランプ１３
０、及び当該ランプ１３０を有する熱処理装置１００の
加熱部１４０は従来のランプを使用するよりも照射エネ
ルギーを増大させることが出来る。

【００３６】更に、上述したように、第２のフィラメン
ト１３７ｂの複数のコイルが被処理体Ｗに対して平行と
なるような面１３８を形成している。よって、一のコイ
ルも同様に、被処理体Ｗに対して当該コイルの軸心が被
処理体Ｗと平行するように配置されることとなる。コイ
ルから発せられた光はコイルの法線方向（コイルの軸心
方向と直交する方向）に照射される。従って、少なくと
も面１３８の被処理体Ｗと対面する側から射出される光
は被処理体Ｗに直接的に照射される。また、複数のコイ
ルが存在することで一のコイルより射出される光が隣接
するコイルより射出された光と重複しエネルギーが増大
するとともに、面１３８より射出される光は十分な指向
性を得る。よって、フィラメント１３７を有するランプ
１３０を使用する場合、従来使用されてきた指向性を得
るためのリフレクタ等の反射手段は必要とされない。ラ
ンプ１３０は課題とされたようなリフレクタでの多重反
射が存在せず、反射損失が０である。よって、かかるラ
ンプ１３０のランプ光は高エネルギーのまま被処理体Ｗ
に照射される。なお、上述したランプ１３０の指向性は
面１３８を介し被処理体Ｗと対向する面においても起き
る現象であるが、かかる光に関しては後述する遮蔽部１
３９によって遮蔽される。

【００３７】なお、図９を参照するに、面１３８は発光
部１３４の射出面１３４ｂより遠ざかる方向に凸となる
ような湾曲形状を有しても良い。ここで、図９は、図３
に示すランプ１３０の面１３８及びその近傍を示す概略
断面図である。かかる形状は面１３８より射出される光
を中央に集光する作用を有する。従って、ランプ１３０
の指向性が更に改善されたランプ１３０を提供すること
ができる。

【００３８】遮蔽部１３９は第２のフィラメント１３７
ｂが形成する面と略同一形状を有する平板であって、当
該第２フィラメント１３７ｂを介し発光部１３４の射出
面１３４ｂと対向する側に設けられる。遮蔽部１３９は
面１３８から数ｍｍ、例えば３乃至５ｍｍ程度、離間し
面１３８と重なるように配置される。なお、遮蔽部１３
９をかかる位置に配置するための方法はいかなる手段を
適用しても良い。遮蔽部１３９は、例えば、電極部１３
２と非電気的に接続される棒状部材に固着され、当該棒
状部材によってその位置を固定されても良い。

【００３９】遮蔽部１３９は第２のフィラメント１３７
ｂから上述した射出面１３４ｂと対向する方向に射出さ
れた光を遮蔽する機能を有する。かかる遮蔽機能によ
り、ランプ１３０は以下に記すような作用及び効果を有
する。遮蔽部１３９は第２のフィラメント１３７ｂより
射出された光を遮蔽することで、遮蔽部１３９がランプ
光により加熱される。これにより、遮蔽部１３９は遮蔽
部１３９自体が熱放射作用を有することとなる。かかる
作用により、遮蔽部１３９より射出される熱放射光は第
２のフィラメント１３７ｂを更に加熱する。従って、か
かる熱が第２のフィラメント１３７ｂの発光エネルギー
の要因となり得る。即ち、面１３８を介し発光部１３４
の射出面１３４ａと対抗する方向に射出される光は、再
び第２のフィラメント１３７ｂの発光エネルギーとな
る。よって、遮蔽部１３９を設けることで、第２のフィ
ラメント１３７ｂより射出される熱放射光を効率的に活
用することが可能となる。なお、本実施例の遮蔽部１３
９はフィラメント１３７と同じタングステンより形成さ
れる。但し、上述の作用を奏する部材であるならば、遮
蔽部１３９はいかなる部材も適用可能である。

【００４０】以上説明したように、ランプ１３０のフィ
ラメント１３７の形状、特に第２のフィラメント１３７
ｂを第１のフィラメント１３７ａより細く、かつ、複数
のコイルによって面１３８を形成することによって上述
の作用を奏し、以下のような効果を有する。本発明のラ
ンプ１３０で熱処理を行った場合、被処理体Ｗへの照射
効率を従来よりも向上することができるので高速昇温を
低消費電力で達成することが出来る。被処理体Ｗの高速
昇温を従来と比較しても効果的に行うことが可能であ
る。また、同様に、ランプ１３０は被処理体Ｗを従来と
比較しても均一に加熱することが可能となる。即ち、か
かるランプ１３０を使用した熱処理を施すことは、高品
質な処理を施した被処理体を提供することが可能とな
る。また、リフレクタ等の指向性を得るための反射手段
を加熱部１４０が必要としないため、熱処理装置１００
は部品点数を減少することが可能である。

【００４１】以下、図１０を参照して、本実施例のラン
プ１３０の変形例としてのランプ１３０Ａを説明する。
ここで、図１０は、図４に示すランプ１３０の変形例で
あるランプ１３０Ａの面１３８及びその近傍を示す拡大
断面である。ランプ１３０Ａの構成は上記のランプ１３
０と基本的に同一であるが、面１３８においてランプ１
３０と異なる。図１０に示す点線（面１３８の中央を表
示）を境に射出面１３４ｂと対面する側の面１３８を第
１の領域１３８ａ、遮蔽部１３９と対面する側の面１３
８を第２の領域１３８ｂとした場合、ランプ１３０Ａは
面１３８において第１の領域１３８ａのほうが第２の領
域１３８ｂよりも仕事関数が低くなるように構成されて
いる。ここで、仕事関数とは固体中の電子を当該固体内
から表面を通して真空中に取り出すための最小のエネル
ギーのことである。即ち、本実施例のランプ１３０Ａは
第１の領域１３８ａが第２の領域１３８ｂより発光し易
く構成されている。

【００４２】より詳細には、フィラメント１３７がタン
グステンから形成される細線である場合、第１の領域１
３８ａにトリウムを被膜させることで、かかる構成は可
能となる。ここで、タングステンの仕事関数は４．５２
ｅＶであり、トリウムの仕事関数は２．６ｅＶである。
従って、フィラメント１３７に電極部１３２より電圧が
印加された場合、仕事関数の低いトリウムを被膜された
第１の領域１３８ａだけが発光する。よって、ランプ１
３０Ａにおいて、投入エネルギーは第１の領域１３８ａ
の発光にのみ還元されることとなる。ランプ１３０は遮
蔽部１３９によって還元されるものの遮蔽部１３９側よ
り射出される光を含むため、投入エネルギーの１００％
を第１の領域１３８ａより射出することは不可能であっ
た。しかし、ランプ１３０Ａは投入エネルギーの１００
％を第１の領域１３８ａのみから発光エネルギーとして
使用可能となる。よって、ランプ１３０と比較しても高
いエネルギーを有する光を被処理体Ｗに照射することが
可能となる。この結果、本発明のランプ１３０Ａで熱処
理を行った場合、被処理体Ｗへの照射効率を従来よりも
向上することができるので高速昇温を低消費電力で達成
することが出来る。また、同様に、高品質な処理を施し
た被処理体を提供することが可能となる。

【００４３】本実施例では第１の領域１３８ａにトリウ
ムを被膜したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、カルシウム（Ｃａ）等の酸化膜を第１の領域に被
膜させてもよい。ここで、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸
化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）の仕事関数は１．６ｅＶ、１．２５ｅＶ、１．６ｅ
Ｖである。かかる酸化膜はタングステンの仕事関数より
低く、トリウムを同様の作用及び効果を奏するものであ
る。また、かかる酸化膜を塗布する場合、フィラメント
１３７は、例えばプラチナ、コネル合金、ニッケル等よ
り形成されてもよい。即ち、本発明のランプ１３０Ａは
上記の構成に限定されず、フィラメント１３７の面１３
８の第１の領域１３８ａの仕事関数が第２の領域１３８
ｂの仕事関数より低く構成されていればよい。従って、
本発明のランプ１３０Ａはこれらの部材に限定されずい
かなる構成をも適用可能であることが容易に明らかであ
ろう。

【００４４】図２及び図３を参照するに、ランプ保持部
１４５は略直方体形状を有し、各ランプ１３０を収納す
る複数の円筒状の溝１４６と、隔壁１４７とを有してい
る。

【００４５】溝１４６は、ランプ１３０の電極部１３２
を収納する部分１４６ａと発光部１３４を収納する部分
１４６ｂからなる。部分１４６ａ、電極部１３２と図１
には図示されて図５には図示されないランプドライバ３
１０とを接続すると共に、両者の間を封止する封止部と
して機能する。部分１４６ｂは発光部１３４より径が大
きい。

【００４６】隔壁１４７は、図２に示すＸ方向に整列す
る複数の隣接する溝１４６の間に配置されている。隔壁
１４７には、図２に示すＸ方向に整列する一対の冷却管
（水冷管）１４８ａ及び１４８ｂが内接されている（な
お、冷却管１４８は冷却管１４８ａ及び冷却管１４８ｂ
を総括するものとする）。より詳細には、冷却管１４８
ａはランプ１３０の電極部１３２近傍に対応する場所に
位置し、冷却管１４８ｂはランプ１３０の発光部１３４
に対応する場所に位置する。

【００４７】冷却管１４８は図示しない温度制御機構に
接続される。温度制御機構は、例えば、制御部３００
と、温度センサ又は温度計と、ヒータとを有し、水道な
どの水源から冷却水を供給される。冷却水の代わりに他
の種類の冷媒（アルコール、ガルデン、フロン等）を使
用してもよい。温度センサは、例えば、ＰＴＣサーミス
タ、赤外線センサ、熱電対など周知のセンサを使用する
ことができ、温度センサ又は温度計はランプ１３０の電
極部１３２、及び発光部１３４の壁面温度を測定する。
ヒータは、例えば、冷却管１４８の周りに巻かれたヒー
タ線などとしてから構成される。ヒータ線に流れる電流
の大きさを制御することによって冷却管１４８を流れる
水温を調節することができる。

【００４８】冷却管１４８ａは、電極１３３がモリブデ
ンから構成される場合は、モリブデンの酸化による電極
部１３３及び封止部１４３ｃの破壊を防止するために電
極部１３２の温度を３５０℃以下に維持する。また、冷
却管１４８ｂは、発光部１３４がハロゲンサイクルを維
持するように発光部１３４の温度を２５０乃至９００℃
に維持する。ここで、ハロゲンサイクルとは、フィラメ
ント１３７を構成するタングステンが蒸発しハロゲンガ
スと反応し、タングステン−ハロゲン化合物が生成さ
れ、ランプ１３０内を浮遊する。ランプ１３０が２５０
乃至９００℃に維持された場合、タングステン−ハロゲ
ン化合物はその状態を維持する。また、対流によって、
タングステン−ハロゲン化合物がフィラメント１３７付
近に運ばれると、高温のためにタングステンとハロゲン
ガスに分解される。その後、タングステンはフィラメン
ト１３７に沈殿し、ハロゲンガスは再び同じ反応を繰り
返すことである。なお、ランプ１３０は、一般に、９０
０℃を超えると失透（発光部１３４が白くなる現象）が
発生し、２５０℃を下回ると黒化（タングステン−ハロ
ゲン化合物がランプ１３０の内壁に付着し黒くなる現
象）が発生する。

【００４９】本実施例では、冷却管１４８ａをハロゲン
サイクルの範囲温度及びモリブデンの酸化防止の共通温
度、好ましくは２５０乃至３５０℃、冷却管１４８ｂを
ハロゲンサイクルの範囲温度、好ましくは８００乃至９
００℃に維持する。ここで、発光部１３４の冷却温度は
２５０乃至９００℃の範囲で可能であるが、冷却効率を
考えた上で冷却温度をハロゲンサイクルの上限に設定し
たほうが少ない電力で冷却可能となるからである。冷却
管１４８ａはハロゲンサイクル並びにモリブデンの酸化
防止のための共通温度であり、また冷却管１４８ｂによ
り発光部１３４はハロゲンサイクル温度内に維持され
る。また、冷却管１４８ａ及び１４８ｂによりランプ１
３０には温度勾配が生じ、かかる温度勾配（２５０乃至
９５０℃）はランプ１３０全体をハロゲンサイクル温度
内に維持する。即ち、発光部１３４と封止部１４３ｃが
近いと発光部１３４の温度（８００乃至９５０℃）が封
止部１４３ｃの温度（２５０乃至３５０℃）に影響する
恐れがあるが、本実施例ではランプ１３０に所定の長さ
を設けることでそれを防止している。

【００５０】本実施例では、ランプ１３０は失透及び黒
化の発生を抑えることができる。また、電極１３３のモ
リブデンの酸化により電極部１３２及び封止部が破損す
ることを防止する。従って、かかる冷却管１４８はラン
プ１３０の寿命を長くするといった長所を有し、経済的
に優れている。

【００５１】なお、例示的に、ランプ１３０の発光部１
３４に相当する部分の隔壁１４８を設けずに、かかる部
分を空間とし発光部１３４を空冷にするとした冷却方法
も考えられる。なお、封止部１４３ｃは上述する冷却管
１４８ａにより冷却するものとする。当該周知の空冷機
構、例えばブロアによって強制的に発光部１３４を冷却
するような方法を使用しても良い。かかる構成は隔壁１
４７を設ける必要がないので、更に、加熱部１４０にお
けるランプ１３０の搭載数を増やすことができる。例示
的に、隔壁１４８に封止部及び発光部１３４を冷却可能
な共通の冷却管を設けた冷却方法も考えられる。かかる
構成においては、冷却管はモリブデンの酸化防止、並び
にハロゲンサイクル範囲に共通である温度、例えば２５
０乃至３５０℃になるように冷却される。このような構
成であっても、上述した冷却管１４８と同様な効果を得
ることができる。

【００５２】次に、放射温度計２００を説明する。放射
温度計２００は被処理体Ｗに関してランプ１３０と反対
側に設けられている。本発明は放射温度計２００がラン
プ１３０と同一の側に設けられる構造を排除するもので
はないが、ランプ１３０の光が放射温度計２００に入射
することを防止することが好ましい。

【００５３】放射温度計２００は処理室１１０の底部１
１４に取り付けられている。底部１１４の処理室１１０
内部を向く面１１４ａは金メッキなどが施されて反射板
（高反射率面）として機能する。これは、面１１４ａを
黒色などの低反射率面とすると被処理体Ｗの熱を吸収し
てランプ１３０の照射出力を不経済にも上げなければな
らなくなるためである。底部１１４は円筒形状の貫通孔
１１５を有する。放射温度計２００は、図示しない石英
又はサファイア製のロッドと、ケーシングと、チョッパ
(又はセクタ)と、モータと、レンズと、光ファイバと、
放射検出器とを有する。

【００５４】本実施例のロッドは石英又はサファイア製
ロッドから構成される。石英やサファイア製は良好な耐
熱性と後述するように良好な光学的特性を有するために
使用されているが、ロッドの材料がこれらに限定されな
いことはいうまでもない。ロッドが良好な耐熱性を有す
るためにロッドを冷却する機構は不要になり、装置１０
０の小型化に資する。

【００５５】ロッドは、その内部に一旦入射した光を殆
ど外に出さずに、かつ、殆ど減衰することなくケーシン
グに案内することができるので集光効率に優れている。
また、ロッドはチョッパ（の高反射率面）と被処理体Ｗ
との間で光の多重反射を可能にする。ロッドを被処理体
Ｗに近づけることにより被処理体Ｗの温度を正確に測定
することができる。

【００５６】ロッドは、被処理体Ｗからケーシングを離
間させることを可能にする。このため、ロッドは、ケー
シングを冷却する冷却機構を不要にすると共に装置１０
０の小型化に資する。代替的に、ケーシングの冷却機構
が設けられる場合であっても、ロッドは冷却機構の冷却
用電力を最小限することができる。

【００５７】本実施例のロッドは、石英又はサファイア
製ロッドと多芯光ファイバから構成されてもよく、この
場合、多芯光ファイバは石英ロッドとチョッパとの間に
配置される。これにより、ロッドの導光路に可撓性を持
たせることができ、放射温度計の配置の自由度を増加さ
せることができる。また、放射温度計２００の本体又は
ケーシングを被処理体Ｗからより離間させることができ
るので被処理体Ｗからの温度の影響を受けて放射温度計
２００の各部が変形する等の弊害を防止してより高い測
定精度を維持することができる。

【００５８】ケーシングは貫通孔１１５の下方に設けら
れてほぼ円筒形状を有する。

【００５９】チョッパは、ケーシングの内部において貫
通孔１１５の下方にその一部が位置するように略水平に
配置されて円盤形状を有する。本実施例において、チョ
ッパは、その表面が４等分されて２つの高反射率面と２
つの低反射率面とを有する。高反射率面及び低反射率面
は交互に配置されて、それぞれ一のスリットを有する。
しかし、チョッパは当該周知のいかなる技術をも適用可
能であり、スリットを備えた半円状高反射率面から構成
されたり、円板を４等分又は６等分にしてスリットを備
えた高反射率面と切り欠き部とを交互に設けることによ
って構成されたり、スリットを高反射率面にのみ設ける
ことによって構成されたりしてもよい。

【００６０】チョッパはモータ（のモータ軸に取り付け
られた回転軸）とその中心で接続され、モータにより回
転駆動される。高反射率面は、例えば、アルミニウムや
金メッキにより形成され、低反射率面は、例えば、黒色
塗装によって形成される。高反射率面はそのスリットに
おける測定部とスリット以外の部分における測定部とを
有する。同様に、低反射率面はそのスリットにおける測
定部とスリット以外の部分における測定部とを有する。

【００６１】モータによりチョッパが回転すると、ロッ
ドの下には高反射率面と低反射率面とが交互に現れるよ
うになる。高反射率面がロッドの下にあるとロッドを伝
播してきた光の大部分は反射して再びロッド内を伝播し
て被処理体Ｗの表面に投光される。一方、低反射率面が
ロッドの下にあるとロッドを伝播してきた光の大部分は
吸収されてそこからの反射光はごく微量である。スリッ
トは被処理体Ｗからの光又は多重反射された光を検出器
に案内する。

【００６２】検出器は、図示しない結像レンズ、Ｓｉホ
トセル、増幅回路を備え、結像レンズに入射した光を電
圧、即ち、後述の放射強度Ｅ₁（Ｔ）、Ｅ₂（Ｔ）を表す
電気信号に変換して制御部３００に送る。制御部３００
はＣＰＵ及びメモリを備えており、後述する放射強度Ｅ
₁（Ｔ）、Ｅ₂（Ｔ）を基に被処理体Ｗの放射率蜍yび基
板温度Ｔを算出する。なお、この演算は放射温度計２０
０内の図示しない演算部が行ってもよい。

【００６３】より詳細には、スリットを通過した光はレ
ンズにより集光され、光ファイバにより検出器に伝達さ
れる。高反射率面と低反射率面における放射強度（又は
輝度）はそれぞれ以下の数式２及び４で示される。

【００６４】

【数２】

【００６５】ここで、Ｅ₁（Ｔ）は検出器によって求め
られた温度Ｔにおける高反射率面の放射強度、Ｒは高反
射率面の実効反射率、蛯ヘ被処理体Ｗの放射率、Ｅ
_BB（Ｔ）は温度Ｔにおける黒体の放射強度である。数式
２は、以下の数式３より導かれる。ここで、被処理体Ｗ
における熱放射の透過がないとしている。

【００６６】

【数３】

【００６７】

【数４】

【００６８】ここで、Ｅ₂（Ｔ）は検出器によって求め
られた温度Ｔにおける低反射率面の測定された放射強度
である。数式４はプランクの式から導かれる。数式２及
び４から、放射率蛯ヘ以下の数式５で表される。

【００６９】

【数５】

【００７０】一般に、黒体から放射される電磁波の放射
発散度の分光密度はプランクの式で与えられ、放射温度
計２００が黒体を計測する場合には計測される特定波長
領域の黒体の温度Ｔと計測される放射強度Ｅ_BB（Ｔ）と
の関係は放射温度計２００の光学系等によって決まる予
め求められている定数Ａ、Ｂ、Ｃを用いて次式で表示す
ることができる。

【００７１】

【数６】

【００７２】

【数７】

【００７３】ここで、Ｃ₂は、放射の第２定数である。

【００７４】検出器又は制御部は、上述の数式５と数式
２又は４によって放射強度Ｅ_BB（Ｔ）を求めることがで
きるのでこれを数式７に代入して温度Ｔを求めることが
できる。いずれにしろ制御部３００は被処理体Ｗの温度
Ｔを得ることができる。

【００７５】制御部３００は内部にＣＰＵ及びメモリを
備え、被処理体Ｗの温度Ｔを認識してランプドライバ３
１０を制御することによってランプ１３０の出力をフィ
ードバック制御する。また、制御部３００は、後述する
ように、モータドライバ３２０に所定のタイミングで駆
動信号を送って被処理体Ｗの回転速度を制御する。

【００７６】ガス導入部１８０は、例えば、図示しない
ガス源、流量調節バルブ、マスフローコントローラ、ガ
ス供給ノズル及びこれらを接続するガス供給路を含み、
熱処理に使用されるガスを処理室１１０に導入する。な
お、本実施例ではガス導入部１８０は処理室１１０の側
壁１１２に設けられて処理室１１０の側部から導入され
ているが、その位置は限定されず、例えば、シャワーヘ
ッドとして構成されて処理室１１０の上部から処理ガス
を導入してもよい。

【００７７】アニールであればガス源はＮ₂、Ａｒな
ど、酸化処理であればＯ₂、Ｈ₂、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ₂、窒化処
理であればＮ₂、ＮＨ₃など、成膜処理であればＮＨ₃、
ＳｉＨ₂Ｃｌ₂やＳｉＨ₄などを使用するが、処理ガスは
これらに限定されないことはいうまでもない。マスフロ
ーコントローラはガスの流量を制御し、例えば、ブリッ
ジ回路、増幅回路、コンパレータ制御回路、流量調節バ
ルブ等を有し、ガスの流れに伴う上流から下流への熱移
動を検出することによって流量測定して流量調節バルブ
を制御する。ガス供給路は、例えば、シームレスパイプ
を使用したり、接続部に食い込み継ぎ手やメタルガスケ
ット継ぎ手を使用したりして供給ガスへの配管からの不
純物の混入が防止している。また、配管内部の汚れや腐
食に起因するダストパーティクルを防止するために配管
は耐食性材料から構成されるか、配管内部がＰＴＦＥ
（テフロン（登録商標））、ＰＦＡ、ポリイミド、ＰＢ
Ｉその他の絶縁材料により絶縁加工されたり、電解研磨
処理がなされたり、更には、ダストパーティクル捕捉フ
ィルタを備えたりしている。

【００７８】排気部１９０は、本実施例ではガス導入部
１８０と略水平に設けられているが、その位置及び数は
限定されない。排気部１９０には所望の排気ポンプ（タ
ーボ分子ポンプ、スパッターイオンポンプ、ゲッターポ
ンプ、ソープションポンプ、クライオポンプなど）が圧
力調整バルブと共に接続される。なお、本実施例では処
理室１１０は減圧環境に維持されるが、本発明は減圧環
境を必ずしも必須の構成要素とするものではなく、例え
ば、１３３Ｐａ乃至大気圧の範囲で適用可能である。排
気部１９０はヘリウムガスを次の熱処理前までに排気す
る機能も有する。

【００７９】以下、被処理体Ｗの回転機構について図１
を参照して説明する。集積回路の各素子の電気的特性や
製品の歩留まり等を高く維持するためには被処理体Ｗの
表面全体に亘ってより均一に熱処理が行われることが要
求される。被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であれば、
例えば、成膜処理における膜厚が不均一になったり、熱
応力によりシリコン結晶中に滑りを発生したりするな
ど、ＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供すること
ができない。被処理体Ｗ上の不均一な温度分布はランプ
１３０の不均一な照度分布に起因する場合もあるし、ガ
ス導入部１８０付近において導入される処理ガスが被処
理体Ｗの表面から熱を奪うことに起因する場合もある。
回転機構はウェハを回転させて被処理体Ｗがランプ１３
０により均一に加熱されることを可能にする。

【００８０】被処理体Ｗの回転機構は、サポートリング
１５０と、リング状の永久磁石１７０と、リング状のＳ
ＵＳなどの磁性体１７２と、モータドライバ３２０と、
モータ３３０とを有する。

【００８１】サポートリング１５０は、耐熱性に優れた
セラミックス、例えば、ＳｉＣなどから構成された円形
リング形状を有する。サポートリング１５０は被処理体
Ｗの載置台として機能し、中空円部において断面Ｌ字状
に周方向に沿ってリング状の切り欠きを有する。かかる
切り欠き半径は被処理体Ｗの半径よりも小さく設計され
ているのでサポートリング１５０は切り欠きにおいて被
処理体Ｗ（の裏面周縁部）を保持することができる。必
要があれば、サポートリング１５０は被処理体Ｗを固定
する静電チャックやクランプ機構などを有してもよい。
サポートリング１５０は、被処理体Ｗの端部からの放熱
による均熱の悪化を防止する。

【００８２】サポートリング１５０は、その端部におい
て支持部１５２に接続されている。必要があれば、サポ
ートリング１５０と支持部１５２との間には石英ガラス
などの断熱部材が挿入されて、後述する磁性体１７２な
どを熱的に保護する。本実施例の支持部１５２は中空円
筒形状の不透明な石英リング部材として構成されてい
る。ベアリング１６０は支持部１５２及び処理室１１０
の内壁１１２に固定されており、処理室１１０内の減圧
環境を維持したまま支持部１５２の回転を可能にする。
支持部１５２の先端には磁性体１７２が設けられてい
る。

【００８３】同心円的に配置されたリング状の永久磁石
１７０と磁性体１７２は磁気結合されており、永久磁石
１７０はモータ３３０により回転駆動される。モータ３
３０はモータドライバ３２０により駆動され、モータド
ライバ３２０は制御部３００によって制御される。

【００８４】この結果、永久磁石１７０が回転すると磁
気結合された磁性体１７２が支持部１５２と共に回転
し、サポートリング１５０と被処理体Ｗが回転する。回
転速度は、本実施例では例示的に９０ＲＰＭであるが、
実際には、被処理体Ｗに均一な温度分布をもたらすよう
に、かつ、処理室１１０内でのガスの乱流や被処理体Ｗ
周辺の風切り効果をもたらさないように、被処理体Ｗの
材質や大きさ、処理ガスの種類や温度などに応じて決定
されることになるであろう。磁石１７０と磁性体１７２
は磁気結合されていれば逆でもよいし両方とも磁石でも
よい。

【００８５】次に、ＲＴＰ装置１００の動作について説
明する。図示しないクラスターツールなどの搬送アーム
が被処理体Ｗを図示しないゲートバルブを介して処理室
１１０に搬入する。被処理体Ｗを支持した搬送アームが
サポートリング１５０の上部に到着すると、図示しない
リフタピン昇降系がサポートリング１５０から（例え
ば、３本の）図示しないリフタピンを突出させて被処理
体Ｗを支持する。この結果、被処理体Ｗの支持は、搬送
アームからリフタピンに移行するので、搬送アームはゲ
ートバルブより帰還させる。その後、ゲートバルブは閉
口される。搬送アームはその後図示しないホームポジシ
ョンに移動してもよい。

【００８６】一方、リフタピン昇降系は、その後、図示
しないリフタピンをサポートリング１５０の中に戻し、
これによって被処理体Ｗをサポートリング１５０の所定
の位置に配置する。リフタピン昇降系は図示しないベロ
ーズを使用することができ、これにより昇降動作中に処
理室１１０の減圧環境を維持すると共に処理室１０２内
の雰囲気が外部に流出するのを防止する。

【００８７】その後、制御部３００はランプドライバ３
１０を制御し、ランプ１３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、ランプドライバ３１０はランプ３
００を駆動し、ランプ１３０は被処理体Ｗを、例えば、
約８００℃まで加熱する。ランプ１３０から放射された
熱線は石英ウインドウ１２０を介して処理空間にある被
処理体Ｗの上面に照射されて被処理体Ｗを、例えば、８
００℃へ２００℃／ｓの加熱速度で高速昇温する。一般
に被処理体Ｗの周辺部はその中心側と比較して放熱量が
多くなる傾向があるが、本実施例のランプ１３０は同心
円状に配置して領域毎の電力制御も可能であるので高い
指向性と温度制御能力を提供する。加熱と同時又はその
前後に、排気部１９０が処理室１１０の圧力を減圧環境
に維持する。

【００８８】更に、制御部３００は温度制御機構を制御
し、ランプ１３０を冷却する。制御部３００は図示しな
い温度計の情報によりフィードバック制御を行い、封止
部１４３ｃが２５０乃至３５０℃になるように冷却管１
４８ａの温度を制御する。更に、発光部１３４も同様に
フィードバック制御を行い、発光部１３４が８００乃至
９００℃になるように冷却管１４８ｂの温度を制御す
る。かかる制御は、ランプ１３０の電極部１３２の電極
１３３を構成するモリブデンの酸化を防止する。また、
ランプ１３０の発光部１３４をハロゲンサイクル内で制
御する。この結果、ランプ１３０は破損の原因となりう
る要素が減少され、ランプ１３０の長寿命化を達成でき
る。

【００８９】同時に、制御部３００はモータドライバ３
２０を制御し、モータ３３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、モータドライバ３２０はモータ３
３０を駆動し、モータ３３０はリング状磁石１７０を回
転させる。この結果、支持部１５２（又は１５２Ａ）が
回転し、被処理体Ｗがサポートリング１５０と共に回転
する。被処理体Ｗが回転するのでその面内の温度は熱処
理期間中に均一に維持される。

【００９０】被処理体Ｗの温度は放射温度計２００によ
り測定されて、制御部３００はその測定結果に基づいて
ランプドライバ３１０をフィードバック制御する。被処
理体Ｗは回転しているためにその表面の温度分布は均一
であることが期待されるが、必要があれば、放射温度計
２００は、被処理体Ｗの温度を複数箇所（例えば、その
中央と端部）測定することができ、放射温度計２００が
被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であると測定すれば、
制御部３００は被処理体Ｗ上の特定の領域のランプ１３
０の出力を変更するようにランプドライバ３１０に命令
することもできる。

【００９１】次いで、図示しないガス導入部から流量制
御された処理ガスが処理室１１０に導入される。所定の
熱処理（例えば、１０秒間）が終了すると制御部３００
はランプドライバ３１０を制御してランプ１３０の加熱
を停止するように命令する。これに応答して、ランプド
ライバ３１０はランプ１３０の駆動を停止する。冷却速
度は、例えば、２００℃／ｓである。

【００９２】熱処理後に被処理体Ｗは上述したのと逆の
手順によりゲートバルブから処理室１１０の外へクラス
ターツールの搬送アームにより導出される。次いで、必
要があれば、搬送アームは被処理体Ｗを次段の装置（成
膜装置など）に搬送する。

【００９３】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が
可能である。

【００９４】

【発明の効果】本発明の例示的一態様であるランプ及び
熱処理装置によれば、被処理体への照射効率を従来より
も向上することができるので高速昇温を低消費電力で達
成することが出来る。被処理体の高速昇温を従来と比較
しても効果的に行うことが可能である。また、同様に、
ランプは被処理体を従来と比較しても均一に加熱するこ
とが可能となる。即ち、かかるランプ１３０を使用した
熱処理を施すことは、高品質な処理を施した被処理体を
提供することが可能となる。また、リフレクタ等の指向
性を得るための反射手段を加熱部が必要としないため、
熱処理装置は部品点数を減少することが可能である。

【００９５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の例示的一態様としての熱処理装置の
概略断面図である。

【図２】 図１に示す加熱部の概略底面図である。

【図３】 図２に示す加熱部の一部を示す拡大断面図で
ある。

【図４】 図１に示すランプの概略断面図である。

【図５】 図４に示すランプの概略底面図である。

【図６】 図４に示すランプの面及びその近傍を示す拡
大図である。

【図７】 図４に示すランプのフィラメントのコイルの
回路構成を示すブロック図である。

【図８】 図４に示すランプ１３０のフィラメント１３
７のコイル部分の別の接続構成を示す概略図である。

【図９】 図３に示すランプの面及びその近傍を示す概
略断面図である。

【図１０】 図４に示すランプの変形例であるランプの
面及びその近傍を示す拡大断面である。

【図１１】 従来のランプ形状を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１００ 熱処理装置 １１０ 処理室 １２０ ウインドウ １２１ プレート １２４ 補強材 １２５ 冷却管 １３０ ランプ １３２ 電極部 １３４ 発光部 １３７ フィラメント １３８ 面 １４０ 加熱部 １４５ ランプ保持部 １５０ サポートリング １６０ ベアリング １７０ 永久磁石 １８０ ガス導入部 １９０ 排気部 ２００ 放射温度計 ３００ 制御部 ３１０ ランプドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/44 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｐ Ｆターム(参考） 3K092 PP20 QA02 QB02 QB26 QB42 QB48 QB50 QB60 QC02 RA03 RB14 VV01 VV04 VV15 VV22 5F004 AA16 BA19 BB18 BB27 BD04 CA04 EA34 5F045 AA03 AA20 AB32 AB33 AC01 AC11 AC12 AC15 AC16 BB02 BB08 BB20 DP04 DQ10 EK12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体に熱源を用いて所定の熱処理を
   行う熱処理装置の当該熱源に適用可能なランプであっ
   て、 電力を供給される電極部と、 前記電極部に接続される一対の第１のフィラメントと、
   当該第１のフィラメントより細い径を有し、前記一対の
   第１のフィラメントに接続される第２のフィラメントか
   ら構成されるフィラメントとを有し、 前記第２のフィラメントは前記被処理体に対して面を形
   成するランプ。
2. 【請求項２】 前記面は前記被処理体に対して平行であ
   る請求項１記載のランプ。
3. 【請求項３】 前記面は前記被処理体にから遠ざかる方
   向に凸となる請求項１記載のランプ。
4. 【請求項４】 前記ランプを前記被処理体側より見たと
   き、前記面は多角形又は円形状を有する請求項１記載の
   ランプ。
5. 【請求項５】 前記ランプは前記第２のフィラメントが
   形成する前記面を介し前記被処理体と対向する側に、当
   該面と略同一の形状であって光を遮蔽及び反射する遮蔽
   部を有する請求項１記載のランプ。
6. 【請求項６】 前記第２のフィラメントの形成する前記
   面の前記被処理体と対面する側を第１の領域及び当該面
   の前記第１の領域を介して前記被処理体と対抗する側を
   第２の領域としたとき、前記第１の領域は前記第２の領
   域よりも低い仕事関数を有する請求項１記載のランプ。
7. 【請求項７】 前記第１の領域は前記フィラメントより
   仕事関数の低い物質より構成される被膜を有する請求項
   ６記載のランプ。
8. 【請求項８】 前記フィラメントはタングステンである
   場合、前記被膜はトリウムである請求項７記載のラン
   プ。
9. 【請求項９】 前記フィラメントはプラチナ、コネル合
   金、タングステン、及びニッケルのいずれかである場
   合、前記被膜は酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸
   化カルシウムからなるグループから選択される請求項７
   記載のランプ。
10. 【請求項１０】 被処理体を加熱する熱源としての複数
    のランプを有する熱処理装置であって、 前記ランプは、 電力を供給される電極部と、 前記電極部に接続される一対の第１のフィラメントと、
    当該第１のフィラメントより細い径を有し、前記一対の
    第１のフィラメントに接続される第２のフィラメントか
    ら構成されるフィラメントとを有し、 前記第２のフィラメントは前記被処理体に対して面を形
    成する熱処理装置。