JP2010225342A - Filament lamp - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、フィラメントランプに関し、特に、半導体ウェハの加熱や太陽電池製造過程での加熱、又は液晶の加熱処理などに用いられるフィラメントランプに係わる。 The present invention relates to a filament lamp, and more particularly, to a filament lamp used for heating a semiconductor wafer, heating in a solar cell manufacturing process, or heat treatment of liquid crystal.
例えば、半導体製造工程における光照射式加熱装置は、成膜、拡散、アニール等、広範囲に渡って利用されており、いずれの処理も板状の被処理物等の半導体ウェハを急速に加熱し、1000℃以上にまで数秒間〜数十秒間で昇温させるものが要求されている。近年は一層の高速昇温が要求されてきており、ランプに投入される電力も大電力化してきている。スパイクアニールと呼ばれる処理においては、200℃/秒を超える高速で昇温させ、目的温度に達したら直ちに冷却することが行われている。このスパイクアニールにより非常に薄い拡散層(シャロージャンクション)を形成させることができ、半導体素子の性能を向上させることができる。 For example, a light irradiation type heating apparatus in a semiconductor manufacturing process is used over a wide range such as film formation, diffusion, annealing, etc., and any processing rapidly heats a semiconductor wafer such as a plate-shaped object, What is required to raise the temperature to 1000 ° C. or more in several seconds to several tens of seconds is required. In recent years, a further rapid increase in temperature has been required, and the electric power supplied to the lamp has been increased. In a process called spike annealing, the temperature is increased at a high speed exceeding 200 ° C./second, and is cooled immediately when the target temperature is reached. By this spike annealing, a very thin diffusion layer (shallow junction) can be formed, and the performance of the semiconductor element can be improved.
また、加熱時に、半導体ウェハの温度分布が不均一になると、半導体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。従って、光照射式加熱装置を用いて半導体ウェハを加熱処理する場合には、半導体ウェハの温度分布が均一になるようにすることが不可欠の要因となる。 温度分布を均一にする提案として、特開2006−279008号公報には1本の発光管内に独立に給電可能な複数のフィラメントを具備したフィラメントランプが提案されており、これにより部分的にフィラメントに入力する電力を変えることができ、高均一な温度分布になるよう調整することができる。 In addition, if the temperature distribution of the semiconductor wafer becomes non-uniform during heating, a phenomenon called slip, that is, a defect of crystal transition may occur in the semiconductor wafer, which may result in a defective product. Therefore, when a semiconductor wafer is heated using a light irradiation type heating device, it is an indispensable factor to make the temperature distribution of the semiconductor wafer uniform. As a proposal to make the temperature distribution uniform, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-279008 proposes a filament lamp having a plurality of filaments that can be fed independently into a single arc tube, thereby partially forming a filament. The input electric power can be changed and can be adjusted so as to obtain a highly uniform temperature distribution.
図4は、かかる従来のフィラメントランプ1を示す斜視図である。
両端が封止部3a、3bで気密に封止された直管状の発光管2内には、コイル状のフィラメント14、15、16が発光管2の管軸方向に伸びるよう順次に並んで配置され、各フィラメント14、15、16の両端には、それぞれ給電用の内部リード14a、14b、15a、15b、16a、16bが連結されていて、図示しない個別の給電装置に接続されている。
FIG. 4 is a perspective view showing such a conventional filament lamp 1.
Coiled
このようなフィラメント配置とすることにより、各フィラメントは独立して給電されるため、被照射領域での温度分布の均一性を確保できるという効果を奏するものである。 By adopting such a filament arrangement, each filament is supplied with power independently, so that it is possible to ensure the uniformity of the temperature distribution in the irradiated region.
しかしながら、該従来技術においては、中央に配置されたフィラメント15と、その両側に配置されたフィラメント14、16との間には、内部リード14b、15aおよび内部リード15b、16aが配線されるので、これらの隣接する各フィラメント14、15、16を密接して配置できず、どうしても一定の間隙が形成されることになる。
そして、該間隙には発光部材が存在せず非発光部となるので、間隙の両側のフィラメント端部での重ね合わせ温度の低下が避けられず、局所的な温度低下が生じるという問題があった。
However, in the prior art, the
Further, since there is no light emitting member in the gap and a non-light emitting portion, there is a problem in that a decrease in the superposition temperature at the filament ends on both sides of the gap is unavoidable and a local temperature drop occurs. .
この温度低下は、主に、中央フィラメント15の両端部での温度低下に由来する。この熱分布特性が図5に示されていて、中央フィラメント15の両端部15c、15dで大きな温度低下があり(同図A)、その結果、両側のフィラメント14、16の温度との重ね合わせ温度において、局所的な温度低下(同図B)ができるからである。
This temperature drop mainly originates from the temperature drop at both ends of the
なお、図5の熱分布特性は、中央フィラメント15の全長が300mm、両側のフィラメント14、16の全長が50mm、これらの間隙が7mmであり、消費電力280W、照射距離40mmの例である。
5 is an example in which the total length of the
この発明が解決しようとする課題は、発光管の内部に管軸方向に順次並んで配設され、各々が独立して給電される3つのフィラメントを備えたフィラメントランプにおいて、中央フィラメントと隣接する両側フィラメント間での局所的な温度低下を防止せんとするものである。 The problem to be solved by the present invention is that a filament lamp having three filaments that are sequentially arranged in the direction of the tube axis inside the arc tube and each of which is fed independently, both sides adjacent to the central filament. It is intended to prevent local temperature drop between filaments.
上記課題を解決するために、この発明に係るフィラメントランプは、発光管の内部に管軸方向に順次並んで配設され、各々が独立して給電される3つのフィラメントを備えたフィラメントランプにおいて、 中央に配置されたフィラメントは複数の分割されたコイル・セグメントからなり、隣接するコイル・セグメントが連結部によって接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a filament lamp according to the present invention is a filament lamp provided with three filaments that are sequentially arranged in the tube axis direction inside the arc tube, and each is independently fed. The filament disposed in the center is composed of a plurality of divided coil segments, and adjacent coil segments are connected by a connecting portion.
また、中央に配置されたフィラメントの端部と、その両側に配置されたフィラメントの端部との間隙を、前記中央に配置されたフィラメントを構成する隣接したコイル・セグメント間の間隙より小さくしたことを特徴とする。 In addition, the gap between the end of the filament arranged in the center and the end of the filament arranged on both sides thereof is made smaller than the gap between adjacent coil segments constituting the filament arranged in the center. It is characterized by.
この発明のフィラメントランプによれば、中央に配置されたフィラメントが複数のコイル・セグメントからなるので、該中央フィラメントの端部に位置するコイル・セグメントによって、中央フィラメントの端部での温度低下が抑えられ、結果として、中央フィラメントとその両側に位置するフィラメントとの間で生じる局所的な温度低下を抑制することができるという効果を奏するものである。 According to the filament lamp of the present invention, since the filament arranged in the center is composed of a plurality of coil segments, the coil segment located at the end of the center filament suppresses the temperature drop at the end of the center filament. As a result, it is possible to suppress the local temperature drop that occurs between the central filament and the filaments located on both sides thereof.
また、両側に配置されたフィラメントの端部と中央に配置されたフィラメントの端部との間隙を、前記中央フィラメントを構成する隣接したコイル・セグメント間の間隙より小さくしたため、中央フィラメントのコイル・セグメント間には存在する素線による若干の発熱に対して、素線が存在しないことによる中央フィラメントと両側フィラメント間での温度低下を補って、温度分布の均一性に寄与するという効果もある。 Further, since the gap between the ends of the filaments arranged on both sides and the ends of the filaments arranged in the center is made smaller than the gap between adjacent coil segments constituting the center filament, the coil segments of the center filament There is also an effect of contributing to the uniformity of the temperature distribution by compensating for the slight heat generation due to the wire existing between them and compensating for the temperature drop between the central filament and the both side filaments due to the absence of the wire.
図1は本発明のフィラメントランプを示す斜視図で、発光管2の内部には、3つのフィラメント24、25、26が管軸方向に並んで配置されている。発光管2の両端封止部3a、3bの直近に配置された2つの両側フィラメント24、26の両端には、それぞれ内部リード24a、24b、26a、26bが連結され、両側フィラメント24、26の直近の同一封止部方向に延在して、該封止部3a、3bで保持されるとともに、2つのフィラメント24、26の間の中央部に位置するフィラメント25の両端に連結された内部リード25a、25bが、発光管2の軸方向において互いに異なる方向に延在して両端の各封止部3a、3bで保持されている。
一方、中央フィラメント25の内部リード25a、25bはそれぞれ両端の封止部3a、3b方向に延在し、当該封止部3a、3bで金属箔22a、22bと接続するように保持されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a filament lamp of the present invention. Inside the
On the other hand, the internal leads 25a and 25b of the
前記中央フィラメント25は、複数のコイル・セグメント27a、27b、27c・・・からなり、該コイル・セグメント27a、27b、27c・・・間は素線からなる連結部28で接続されている。
The
そして、図2に示すように、中央フィラメント25の端部とその両側のフィラメント24、26との間隙L1は、中央フィラメント25の各コイル・セグメント27a、27bの間隔L2より小さくされている。
As shown in FIG. 2, the gap L1 between the end of the
このような構成とすることにより、図3で示すような熱分布特性が得られる。
すなわち、中央フィラメント25の各コイル・セグメント27a、27b、27c・・・による熱分布プロファイル30a、30b、30c・・・から得られる重ね合わせ温度分布31においては、中央フィラメント25の端部での温度低下は、従来技術での図5に示す温度低下(同図A)よりも小さく抑えられる。
これは、中央フィラメント25においては、その端部に位置するコイル・セグメント27aの存在によって、その熱分布プロファイル30aが得られることになり、これによって該端部での温度低下を小さく抑えた熱分布プロファイル31が得られるからである。
その結果、中央フィラメント25の熱分布プロファイル31と両側のフィラメント24、26の熱分布プロファイル32との重ね合わせ熱分布33は、従来技術での図5に示す端部温度低下(同図B)に比較して、両端部での温度低下が小さく抑えられ、全体として均一度のレベルが向上したものとなる。
With such a configuration, a heat distribution characteristic as shown in FIG. 3 can be obtained.
That is, in the superposition temperature distribution 31 obtained from the heat distribution profiles 30a, 30b, 30c, ... by the
This is because, in the
As a result, the superposition heat distribution 33 of the heat distribution profile 31 of the
なお、図3に示す熱分布特性は、中央フィラメント25を構成する各コイル・セグメント27a、27b、27c・・・の長さが29mm、各コイル・セグメント27間の間隙が10mmであって、その他の仕様は図5の例と同様の例である。
The heat distribution characteristic shown in FIG. 3 is that the length of each
また、図2に示すように、両側フィラメント24(26)と中央フィラメント25との間隙L1を、中央フィラメント25の各コイル・セグメント27間の間隙L2より小さくしてあるので、その間での温度低下を抑え、コイル・セグメント27同士を結ぶ連結部28による熱分布プロファイル35に基づく温度アップ分を補うことができ、全体の温度均一化を妨げないようにしている。
Further, as shown in FIG. 2, the gap L1 between the both-side filament 24 (26) and the
<実施例>
発光管:石英ガラス製、全長560mm、直径13〜16mm
フィラメント:タングステン素線
中央フィラメント:全長50〜320mm、コイル・セグメント29m
m×8個、電力350〜2100W、連結部:10
mm×7個
両側フィラメント:全長50〜150mm、電力350〜800W
フィラメント間の間隙:7mm
<Example>
Arc tube: quartz glass, total length 560 mm, diameter 13-16 mm
Filament: Tungsten strand Central filament: Total length 50-320mm, coil segment 29m
m × 8, power 350-2100W, connecting part: 10
mm × 7 filaments on both sides: 50 to 150 mm in total length, 350 to 800 W in power
Gap between filaments: 7mm
1 フィラメントランプ
2 発光管
24、26 両側フィラメント
25 中央フィラメント
27 コイル・セグメント
28 連結部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
The gap between the ends of the filaments arranged in the center and the ends of the filaments arranged on both sides thereof is smaller than the gap between adjacent coil segments constituting the filament arranged in the center. The filament lamp according to claim 1.
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