JP2010135321A - 高速昇降温処理用ランプ - Google Patents

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Abstract

【課題】従来技術の欠点が排除され、ＲＴＰでの使用における作用性が増長され、タングステンハロゲンランプの性能を高め得るＲＴＰ用ランプを提供すること。
【解決手段】上部（１６）及び底部（１８）を有し、長手方向軸（１４）に沿って配列したランプエンベロープと、第１引込み部（２０ａ）を有する第１の２重コイルフィラメント（２０）及び第２引込み部（２２ａ）を有する第２の２重コイルフィラメント（２２）にして、ランプエンベロープ内の長手方向軸と平行で且つ相互に平行な第１及び第２の各２重コイルフィラメントと、各２重コイルフィラメントを各引込み部から遠い側の端部で連結するシリアルコネクタ（２４）と、ランプエンベロープ底部に位置決めした電気絶縁性支持体（２６）とを含み、各引込み部とシリアルコネクタの少なくとも一部とが電気絶縁性支持体の内部でシールされて各部材が第１及び第２の各２重コイルフィラメントの唯一の支持体を提供し、コイルフィラメントがＣＣ６フィラメントのそれの２倍の直径を有するワイヤを有するランプ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプに関し、詳しくは、高速昇降温処理（ＲＴＰ）で使用するための加熱ランプに関する。
高速昇降温処理（ＲＴＰ）は、製造中のある時点で製品を加熱する必要のある多くの工業において用いられる。そうした製品の１つには、例えば、半導体チップ製造における半導体が含まれる。こうしたプロセスでは、加熱法（例えば、光学的加熱法）を使用して半導体ウェハーの温度を素早く上昇させ、安定化に高温を一定時間保持し、次いで温度を急降下させる。ＲＴＰによれば、ウェハーをその活性温度（例えば少なくとも１０００℃）に非常に素早く加熱できる。活性温度では、相当するプロセスステップ（例えば、付着、打ち込み、拡散、除去又はキーマテリアルの形成）が安定化される。温度及び当該温度を維持する時間は、各プロセスステップにおいて正確に実施されるべきである。過熱は、ドーパントを下層に透過せしめ、加熱された下層には制御不能な特性が生じ得る。
ＲＴＰは半導体プロセス処理では半導体ウェハーを焼鈍するために使用されている。ＲＴＰのそうした用途の１つにはイオン打ち込み後のウェハー焼鈍がある。この目的上使用するＲＴＰヒーターには高い一様性を有するべきである。つまり、ウェハー表面全体を横断する温度が一様でなければならない。既知の大抵のＲＴＰヒーターでは、フィラメントの立体角（ウェハー表面から見てフィラメントに対する立体角）は極めて小さく、１ラジアンの１０分の１のオーダーである。よって、形態係数エリアは、フィラメントの立体角によるウェハー上への投影エリア（即ち、フィラメントの立体角にフィラメントとウェハーとの間の距離を乗じた値）として定義される。全ウェハーをカバーするための合計立体角が４．ｐｉラジアンである場合、１ラジアンの１０分の１の立体角はウェハーの約１％をカバーするに過ぎない。容器の石英壁の外側のリフレクタは短波長放射電磁界用の放射電磁界のみにおいて伸延される。
既知のＲＴＰヒーターはそのフィラメントと電源との間に物理的接続部を有することで寿命は比較的短い。そうしたランプは端部位置でシールされ、各フィラメントを連結するワイヤは外側に引き出されて電源に物理的に接続される。この物理的接続は、通常のランプ動作中にフィラメントの入出力接続部が破損し、その結果、接続部分の金属間の熱膨張率の差によりインターフェース位置に応力が蓄積されて故障する割合を高める原因となっている。そうしたシステムで使用する既知のタングステンハロゲンランプでは、比較的薄い単一のフィラメントを使用して必要な熱を発生させている。例えば、そうしたランプの１つでは、長年、定格寿命が１５０時間の１０００ワット、２４０ボルト型タングステンハロゲンランプを使用する。このランプは出力が２３０００ルーメン、色温度が３２００Ｋ、最大バルブ温度が９００℃である。
こうしたランプの出力及び寿命を増大させ、他方、ランプの複雑性を低減させ、そのコストを維持または低下させ得れば有益であろう。
従って、解決しようとする課題は、従来技術の上述した如き欠点が排除され、ＲＴＰでの使用における作用性が増長され、タングステンハロゲンランプの性能を高め得るＲＴＰ用ランプを提供することである。
上述の課題を解決する本発明の１様相によれば、ＲＴＰ用のランプであって、頂部及び底部を有し、長手方向に沿って配列したランプエンベロープと、第１引込み部を有する第１の２重コイルフィラメント及び第２引込み部を有する第２の２重コイルフィラメントにして、ランプエンベロープ内の長手方向軸と平行で且つ相互に平行な第１及び第２の各２重コイルフィラメントと、該第１及び第２の各２重コイルフィラメントを、第１及び第２の各引込み部から遠い側の各端部で連結するシリアルコネクタと、ランプエンベロープの底部に近接して位置決めした電気絶縁性支持体と、を含み、第１引込み部と、第２引込み部と、シリアルコネクタの少なくとも一部とが該電気絶縁性支持体の内部でシールされ、かくして、当該第１引込み部と、第２引込み部と、シリアルコネクタの少なくとも一部とが、第１及び第２の各２重コイルフィラメントの唯一の支持体を提供するランプが提供される。
２重コイルフィラメント型ランプ（同質量であるが各フィラメントの厚みが単コイル型フィラメントＣＣ６の２倍）を単コイル型ランプにおけると同一パラメーター（即ち、１０００ワット、２４０ボルト）下に動作させた場合、意外にも定格寿命は２５０時間、ルーメン出力は２７，５００ルーメンとなった。通常、これら値の一方が増大すると他方は減少することから、ルーメン及び寿命の何れも増大したのは全く予想外であった。
従来技術の上述した如き欠点が排除され、ＲＴＰでの使用における作用性が増長され、タングステンハロゲンランプの性能を高め得るＲＴＰ用ランプが提供される。
図１は、本発明の実施例の正面図である。
以下に、本発明を図面を参照して詳しく説明するに、図１には、例えば、中でも高速昇降温処理で使用し得るタングステンハロゲンランプ１０（以下、ランプ１０）が示される。ランプ１０は、上部１６及び底部１８とを有し且つ長手方向軸１４に沿って配列したエンベロープ１２を具備する。エンベロープ１２内には、第１引込み部２０ａを有する第１の２重コイルフィラメント２０と、第２引込み部２２ａを有する第２の２重コイルフィラメント２２とが位置決めされ、第１及び第２の各２重コイルフィラメントは相互に且つエンベロープ１２内の長手方向軸１４に関して平行に配列される。本発明の好ましい実施例において、第１及び第２の各２重コイルフィラメント２０及び２２は、その直径が通常のＣＣ６フィラメントの２倍であるが、質量は実質的に単コイルフィラメントのそれと同等のワイヤを有する。直径の大型化が機械的安定性を高め、寿命延長に寄与する。
各コイルに連結した別部材又は各コイル自身と一体の延長部であり得るシリアルコネクタ２４が、第１引込み部２０ａ及び第２引込み部２２ａから遠い側の各端部２０ｂ、２２ｂ位置で第１及び第２の各２重コイルフィラメント２０及び２２を連結する。例えばガラス又は水晶製の電気絶縁性支持体２６が、エンベロープ１２の底部１８に近接して位置決めされ、第１引込み部２０ａと、第２引込み部２２ａと、シリアルコネクタ２４の少なくとも一部２４ａとが電気絶縁性支持体２６の内部でシールされ、かくして、第１引込み部２０ａと、第２引込み部２２ａと、シリアルコネクタ２４の少なくとも一部２４ａとが、第１及び第２の各２重コイルフィラメント２０、２２の唯一の支持体を提供する。当該システムにより、従来はフィラメントを支持するために必要とされた数本の独立型支持ピンが排除され、かくしてランプ製造上の材料コスト及び複雑性が低減される。
単コイル型フィラメントで従来使用するそれの２倍のワイヤ径を持つ２つのフィラメントを備えるランプ１０によれば、同等の単コイル型フィラメントランプのそれよりもルーメン出力は２６％高くなり、平均寿命は６４％延びる。先に言及したように、これら２つの条件は一般に相互排他的と考えられることから、何れの値も増大するランプは極めて異例なものである。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
１０ タングステンハロゲンランプ
１２ エンベロープ
１４ 長手方向軸
１６ 上部
１８ 底部
２０ａ 第１引込み部
２２ａ 第２引込み部
２０ 第１の２重コイルフィラメント
２２ 第２の２重コイルフィラメント
２４ シリアルコネクタ
２６ 電気絶縁性支持体

Claims (4)

  1. 高速昇降温処理用ランプであって、
    頂部及び底部を有し、長手方向軸に沿って配列したランプエンベロープと、
    第１引込み部を有する第１の２重コイルフィラメント及び第２引込み部を有する第２の２重コイルフィラメントにして、ランプエンベロープ内の長手方向軸と平行で且つ相互に平行な第１及び第２の各２重コイルフィラメントと、
    該第１及び第２の各２重コイルフィラメントを、第１及び第２の各引込み部から遠い側の各端部で連結するシリアルコネクタと、
    ランプエンベロープの底部に近接して位置決めした電気絶縁性支持体と、
    を含み、
    第１引込み部と、第２引込み部と、シリアルコネクタの少なくとも一部とが前記電気絶縁性支持体の内部でシールされ、かくして、第１引込み部と、第２引込み部と、シリアルコネクタの少なくとも一部とが、第１及び第２の各２重コイルフィラメントの唯一の支持体を提供するランプ。
  2. 第１及び第２の各２重コイルフィラメントが、通常のＣＣ６フィラメントの２倍の直径のワイヤを有する請求項１のランプ。
  3. ルーメン出力及び寿命が、質量が実質的に同等の単コイル型フィラメントのそれよりも増大された請求項２のランプ。
  4. ルーメン出力が、質量が実質的に同等の単コイル型フィラメントのそれよりも２６％高く、寿命が、質量が実質的に同等の単コイル型フィラメントのそれの約６４％長い請求項３のランプ。
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