JP4687615B2 - フィラメントランプ - Google Patents

Description

本発明は、フィラメントランプに係わり、特に、工業用の加熱装置、例えば、半導体の加熱処理に利用される光照射式加熱装置に使用される、複数のフィラメントが１本の発光管内部に配設されたフィラメントランプに関する。

半導体製造工程における、例えば、成膜、酸化、不純物拡散、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、イオン注入活性化等の様々なプロセスを行うに際しては、加熱処理が利用されており、特に、例えば、半導体ウエハ等の被処理物の温度を急速に上昇させたり下降させたりする急速熱処理（以下、「ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｃｅｓｓｉｎｇ」ともいう）は、歩留まりや品質を向上させることができることから、好ましく利用されている。
ＲＴＰにおいて用いられる加熱装置としては、例えば、光透過性材料からなる発光管の内部にフィラメントが配設されてなる白熱ランプ等の光源からの光照射によって、被処理物を接触することなくこれを加熱することのできる光照射式の加熱装置が広く利用されている。

このような光照射式の加熱装置によれば、例えば、被処理物を１０００℃以上の温度にまで、数秒から数十秒間で昇温させることが可能であると共に、光照射を停止することにより、被処理物を急速に冷却（降温）させることが可能である。
このような光照射式の加熱装置を用いて、例えば、半導体ウエハのＲＴＰを行う場合には、半導体ウエハを１０５０℃以上に加熱する際に半導体ウエハに温度分布の不均一が生じると、半導体ウエハに「スリップ」と呼ばれる現象、すなわち、結晶転移の欠陥が発生し、不良品となるおそれがある。そのため、半導体ウエハの全面の温度分布が均一になるように、加熱、高温保持、冷却を行うことが必要とされている。すなわち、ＲＴＰにおいては、被処理物の高精度な温度均一性が求められる。
特開平１０−２４１８４４号公報 特公平６−２８３５０３号公報

本件出願人は、先に、特願２００５−１９１２２２において、半導体ウエハを全面に渡って高精度な温度制御を可能とするため、発光管の内部に複数のフィラメントが管軸方向に順次に並んで配設され、各々のフィラメントに対して各々独立に電気を給電、制御できるフィラメントランプ（以下、「マルチフィラメントランプ」ともいう）と、このマルチフィラメントランプの複数本を適宜に配列し、半導体ウエハの温度分布を高精度に均一化することが可能で、かつ狭小な特定領域に対する放射照度のみを制御することが可能な光照射式加熱装置を提案した。このようなマルチフィラメントランプを用いた光照射式加熱装置は、半導体の加熱処理において、均熱度が高く、温度制御性に優れている。すなわち、マルチフィラメントランプを利用して半導体ウエハを加熱する場合、マルチフィラメントランプ内のフィラメントの分割数を増やすことによって高い照射精度で温度制御することができる。

しかし、加熱対象である半導体ウエハが大きくなると、各マルチフィラメントランプ内のフィラメントの分割数を多くする必要があり、フィラメントの分割数が多くなると、それに伴って、各フィラメントに接続されるリードも増加し、その結果、マルチフィラメントランプの製造時の作業が煩雑化し、さらには、リードによってフィラメントから放射される光が妨げられ、効率的な光照射を行うことができないという問題が発生する。

また、半導体ウエハが大きくなると、ウエハの厚さも厚くなるため、高速昇温を実現させるためには従来よりも大きな電力が必要となる。すなわち、照射面積の増加分に厚みの増加分も加えて各フィラメントへ供給する電力を増加させる必要がある。このような大電力化を行うと各フィラメントに流れる電流値が高くなるが、現状用いられているリードを発光管の外部に電気的に接続するための導電性部材に金属箔を使用した箔シールでは封止部のスペースの制約により箔の幅に限界があり、そのため大電力化には限界がある。より具体的にはウエハＲＴＰ用途のマルチフィラメントランプにおいては箔の許容電流が３０Ａ程度が実質的製作限界値になっている。これを超える電流を流すと、最悪の場合、導電性部材である箔が溶断する不具合が生ずる。すなわち、ウエハの昇温を考慮すると３０Ａを越える電流を投入する必要があるにも拘わらず、箔シールではＲＴＰ用途のマルチフィラメントランプの製作に著しい制約があり所望の昇温速度が得られないという問題が発生する。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、製造時の作業が容易であり、大電力化が可能で、かつマルチフィラメントランプから放射される光がリードによって妨げられることの少ない構造を有するマルチフィラメントランプを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、石英ガラスから成る発光管の管軸方向に沿って順に配置された３つ以上のフィラメント、および該３つ以上のフィラメントの各々に連結され個別に電力を供給するリードを有する複数のフィラメント体と、前記リードの各々に電気的に接続された導電性部材と、該導電性部材が配置され前記発光管の両端に設けられた２つの封止部と、を具備する半導体ウエハ急速加熱用のフィラメントランプにおいて、少なくとも一方の前記封止部には石英板が設けられ、前記導電性部材に近接するガラス層の熱膨張率は該導電性部材の熱膨張率に近く、該石英板側に近接するガラス層の熱膨張率は該石英板の熱膨張率に近いガラスを巻付けた前記導電性部材が該石英板に３つ以上ロッドシールされていることを特徴とするフィラメントランプである。
第２の手段は、第１の手段において、一方の封止部側の複数の前記リードを１個の導電性部材に電気的に接続し、該導電性部材を前記封止部においてロッドシールしたことを特徴とするフィラメントランプである。
第３の手段は、第２の手段において、一方の封止部側の複数の前記リードを共通リードに接続し、該共通リードを導電性部材に接続し、該導電部材を前記封止部においてロッドシールしたことを特徴とするフィラメントランプである。

請求項１に記載の発明によれば、気密封止を行う際に金属箔を用いず、金属棒を用いるロッドシール構成としたため、導電性部材に流れる電流が大きくなっても溶断等を回避することができる。
請求項２に記載の発明によれば、一方の封止部側の複数のリードを１個の導電性部材に接続して複数のフィラメントに共用の導電性部材とし、該導電性部材を封止部においてロッドシールしたので、大電流を流せると同時に該封止部の構成がより一層簡素化され、フィラメントランプの製造時の作業がより一層簡素化される。
請求項３に記載の発明によれば、一方の封止部側の複数のリードを共通リードに接続し、該共通リードを導電性部材に接続し、該導電性部材を封止部においてロッドシールしたので、線径が違っていても溶接に支障をきたすことがなくフィラメント体と導電性部材とを電気的に接続して大電流を流すことが可能となる。

以下に、本発明の実施形態を図１ないし図７を用いて説明する。
図１は、本発明に係るマルチフィラメントランプ１を搭載した光照射式加熱装置の構成を示す図である。
同図に示すように、この光照射式加熱装置１００は、チャンバ３を有する。チャンバ３の内部は、石英窓４によりランプユニット収容空間Ｓ１と加熱処理空間Ｓ２とに分割される。ランプユニット収容空間Ｓ１に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０から放射される光を、石英窓４を介して加熱処理空間Ｓ２に設置される被処理物６に照射することにより、被処理物６の加熱処理を行う。
ランプユニット収容空間Ｓ１に収容される第１のランプユニット１０、第２のランプユニット２０は、例えば、１０本のマルチフィラメントランプ１を所定の間隔で並列に配置して構成され、両ランプユニット１０、２０は互いに対向するように配置される。ここで、ランプユニット１０を構成するマルチフィラメントランプ１の中心軸方向は、ランプユニット２０構成するマルチフィラメントランプ１の中心軸方向と互いに交差するように配置される。

両ランプユニット１０、２０は、フィラメントを複数備えたマルチフィラメントランプ１が、所定の距離だけ離間して並列に並べられている。また、マルチフィラメントランプ１内において複数のフィラメントはほぼ同一軸上に配置されており、各フィラメントへの供給電力を個別に制御することにより、被処理物６上の光強度分布を任意に、かつ高精度に設定することが可能である。

第１のランプユニット１０の上方には、反射鏡２が配置されている。反射鏡２は、第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０から上方に向けて照射された光を被処理物６側へ反射する。すなわち、光照射式加熱装置１００において、第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０から放出された光は、直接または反射鏡２で反射されて、被処理物６に照射される。

ランプユニット収容空間Ｓ１には、冷却風ユニット８から冷却風がチャンバ３に設けられた冷却風供給ノズル８１の吹出し口８２から導入される。ランプユニット収容空間Ｓ１に導入された冷却風は、第１のランプユニット１０および第２のランプユニット２０のおける各マルチフィラメントランプ１に吹き付けられ、各マルチフィラメントランプ１を構成する発光管を冷却する。
各マルチフィラメントランプ１に吹き付けられ、熱交換により高温になった冷却風は、チャンバ３に設けられた冷却風排出口８３から排出される。

第１のランプユニット１０の各マルチフィラメントランプ１は、一対の第１の固定台５００、５０１により支持される。第１の固定台５００、５０１は導電部材で形成された導電台５１と、セラミック等の絶縁部材で形成された保持台５２とから構成される。保持台５２は、チャンバ３の内壁に設けられ、導電台５１を保持する。第１のランプユニット１０を構成するマルチフィラメントランプ１の本数をｎ１、各マルチフィラメントランプ１が有するフィラメントの個数をｍ１とすると、各フィラメントの全てに独立に電力を供給する場合、一対の第１の固定台５００、５０１の組数はｎ１×ｍ１組となる。
一方、第２のランプユニット２０の各マルチフィラメントランプ１は、不図示の第２の固定台により支持される。第２の固定台は、第１の固定台と同様に、導電台、保持台とから構成される。第２のランプユニット２０を構成するマルチフィラメントランプ１の本数をｎ２、各マルチフィラメントランプ１が有するフィラメントの個数をｍ２とすると、各フィラメントの全てに独立に電力を供給する場合、一対の第２の固定台の組数はｎ２×ｍ２組となる。

チャンバ３には、電源部７の給電装置からの給電線が接続される一対の電源供給ポート７１、７２が設けられる。電源供給ポート７１は、第１のランプ固定台５００の導電台５１と電気的に接続される。また、電源供給ポート７２は、第２のランプ固定台５０１の導電台５１と電気的に接続される。第１のランプ固定台５００の導電台５１は、例えば、後述する図２に示すマルチフィラメントランプ１の一端か突出する１つの導電性部材１８ａと電気的に接続される。また、第２のランプ固定台５０１の導電台５１は、例えば、図２に示すマルチフィラメントランプ１の他端から突出する１つの導電性部材１８ｄと電気的に接続される。このように構成することにより、図２に示すように、電源部７における給電装置７ａから、第１のランプユニット１０における１つのマルチフィラメントランプ１のフィラメント１４ｂへの給電が可能となる。

一方、加熱処理空間Ｓ２には、被処理物６が固定される処理台５が設けられる。例えば、被処理物６が半導体ウエハである場合、処理台５は、高融点金属材料、セラミック材料、石英、またはシリコン等からなる薄板の環状体で構成され、その円形開口部の内周部に半導体ウエハを支持する段差部が形成されているガードリング構造であることが好ましい。処理台５は、自らも光照射によって高温となり、対面する半導体ウエハの外周縁を補助的に放射加熱し、半導体ウエハの外周縁からの熱放射を補償する。これにより、半導体ウエハの外周縁からの熱放射等に起因する半導体ウエハ周縁部の温度低下が抑制される。

処理台５に設置される被処理物６の光照射面の裏面側には、温度測定部９１が設けられる。温度測定部９１は、被処理物６の温度分布をモニタするものであり、測定された温度情報は温度計９に送られる。温度計９は、温度情報に基づいて各温度測定部９１の測定地点における温度を算出し、被処理物６上の温度が所定の温度で均一となるような指令を不図示の温度制御部に送出する。温度制御部は、この指令に基づき、電源部７から各マルチフィラメントランプ１のフィラメントへ供給する電力を制御する。

また、加熱処理の種類に応じて、加熱処理空間Ｓ２にはプロセスガスを導入・排気するプロセスガスユニット８００が接続される。プロセスガスユニット８００から放出されたプロセスガスやパージガスは、チャンバ３に設けられたガス供給ノズル８４の吹出し口８５から加熱処理空間Ｓ２に導入され、排気は排出口８６から行われる。

図２は、図１に示したマルチフィラメントランプ１の一例を示す斜視図である。
同図に示すように、このマルチフィラメントランプ１は、例えば、石英ガラス等の光透過性材料からなる発光管１１を備える。発光管１１は、内部にハロゲンガスが導入されている。発光管１１の両端部は石英板１３ａ、１３ｂで封着され、内部が気密に封止され、発光管１１の両端部に各々封止部１２ａ、１２ｂが形成される。

発光管１１の内部には、フィラメント体１４、１５、１６が設置されている。フィラメント体１４は、同図の左側から順にリード１４ａ、フィラメント１４ｂ、リード１４ｃが連結されて構成される。またフィラメント１５は、同図の左側から順にリード１５ａ、フィラメント１５ｂ、リード１５ｃが連結されて構成される。さらに、フィラメント１６は、同図の左側から順にリード１６ａ、フィラメント１６ｂ、リード１６ｃが連結されて構成される。

フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂはコイル状に形成され、発光管１１の管軸方向に順次並んで設置されており、各フィラメントに独立に電力が供給されることにより独立に発光する。一方、リード１４ａ、１４ｃはフィラメント１４ｂに電力を供給するための給電線である。同様に、リード１５ａ、１５ｃはフィラメント１５ｂに電力を供給するための給電線であり、リード１６ａ、１６ｃはフィラメント１６ｂに電力を供給するための給電線である。

フィラメント体１４は、リード１４ａの鉤状部が支持部材１９ａにより位置決めされ、ランプ軸の周方向への移動が規制される。また、リード１４ｃの鉤状部が支持部材１９ｂにより位置決めされ、ランプ軸の周方向への移動が規制される。一方、フィラメント１４ｂは、リード１４ａ、１４ｃの鉤状部の略中心位置に溶接等によって連結される。連結作業は、フィラメント体１４を発光管１１に挿入する前に行われる。そのため、フィラメント１４ｂとリード１４ａ、１４ｃの連結は比較的容易かつ高精度に行うことができる。すなわち、リード１４ａ、１４ｃが支持部材１９ａ、１９ｂにより位置決めされた際、フィラメント１４ｂを所望の位置に高精度に配置することができる。その結果、フィラメント１４ｂは、支持部材１９ａ、１９ｂにより所望の位置に位置決めされ、ランプ軸の周方向へ移動することがない。

同様に、フィラメント体１５は、リード１５ａの鉤状部が支持部材１９ｂにより位置決めされ、ランプ軸の周方向への移動が規制される。また、リード１５ｃの鉤状部が支持部材１９ｃにより位置決めされ、ランプ軸の周方向への移動が規制される。一方、フィラメント１５ｂは、リード１５ａ、１５ｃの鉤状部の略中心位置に溶接等によって連結される。連結作業は、フィラメント体１５を発光管１１に挿入する前に行われる。そのため、フィラメント１５ｂとリード１５ａ、１５ｃの連結は、比較的容易かつ高精度に行うことができる。すなわち、リード１５ａ、１５ｃが支持部材１９ｂ、１９ｃにより位置決めされた際、フィラメント１５ｂを所望の位置に高精度に配置することができる。その結果、フィラメント１５ｂは、支持部材１９ｂ、１９ｃにより所望の位置に位置決めされ、ランプ軸の周方向へは移動することがない。

同様に、フィラメント体１６は、リード１６ａの鉤状部が支持部材１９ｃにより位置決めされ、ランプ軸の周方向への移動が規制される。また、リード１６ｃの鉤状部が支持部材１９ｄにより位置決めされ、ランプ軸の周方向への移動が規制される。一方、フィラメント１６ｂは、リード１６ａ、１６ｃの鉤状部の略中心位置に溶接等によって連結される。連結作業は、フィラメント体１６を発光管１１に挿入する前に行われる。そのため、フィラメント１６ｂとリード１６ａ、１６ｃの連結は、比較的容易かつ高精度に行うことができる。すなわち、リード１６ａ、１６ｃが支持部材１９ｃ、１９ｄにより位置決めされた際、フィラメント１６ｂを所望の位置に高精度に配置することができる。その結果、フィラメント１６ｂは、支持部材１９ｃ、１９ｄにより所望の位置に位置決めされ、ランプ軸の周方向へは移動することがない。

このように、支持部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを用いることにより、発光管１１内において、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを所望の位置、例えば、略同一軸上に位置決めすることができ、ランプ軸の周方向へは移動しないようにすることができる。

なお、支持部材１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにおいて、リードの鉤状部の位置決めに寄与しない切欠き部の一部は、他のリードの通過部として機能する。すなわち、支持部材１９ａの位置決め部である切欠き部のうち２つの切欠き部は、リード１４ａの位置決めとして機能し、残りの切欠き部は、リード１５ａ、１６ａの通過部として機能している。また、支持部材１９ｂの位置決め部である切欠き部のうち２つの切欠き部は、リード１４ｃの位置決めとして機能し、他の２つの切欠き部は、リード１５ａの位置決めとして機能し、残りの切欠き部は、リード１６ａの通過部として機能している。また、支持部材１９ｃの位置決め部である切欠き部のうち２つの切欠き部は、リード１５ｃの位置決めとして機能し、他の２つの切欠き部は、リード１６ａの位置決めとして機能し、残りの切欠き部は、リード１４ｃの通過部として機能している。さらに、支持部材１９ｄの位置決め部である切欠き部のうちの２つの切欠き部は、リード１６ｃの位置決めとして機能し、残りの切欠き部は、リード１４ｃ、１５ｃの通過部として機能している。

各フィラメント体のリードには、他のフィラメント体のフィラメントと対向する部分が不図示の石英等からなる絶縁管によって包囲されている。すなわち、フィラメント体１４のフィラメント１４ｂは、フィラメント体１５のリード１５ａ、フィラメント体１６のリード１６ａと対向しているので、リード１５ａ、１６ａは、フィラメント１４ｂと対向する部分が不図示の絶縁管によって包囲される。このように絶縁管を設けるのは、フィラメント１４ｂに取り付けられたアンカー１７とリード１５ａ、１６ａとが接触して電気的に短絡することを確実に防止するためである。また、フィラメント体１５のフィラメント１５ｂは、フィラメント体１４のリード１４ｃ、フィラメント体１６のリード１６ａと対向しているので、リード１４ｃ、１６ａは、フィラメント１５ｂと対向する部分が不図示の絶縁管によって包囲される。このように構成することによりフィラメント１５ｂに取り付けられたアンカー１７とリード１４ｃ、１６ａとが接触して電気的に短絡することを確実に防止することができる。さらに、フィラメント体１６のフィラメント１６ｂは、フィラメント体１４のリード１４ｃ、フィラメント体１５のリード１５ｃと対向しているので、リード１４ｃ、１５ｃは、フィラメント１６ｂと対向する部分が不図示の絶縁管によって包囲される。このように構成することによりフィラメント１６ｂに取り付けられたアンカー１７とリード１４ｃ、１５ｃとが接触して電気的に短絡することを確実に防止することができる。

このようなマルチフィラメントランプを光照射式加熱装置の光源部として用いる場合は、各フィラメント体のフィラメントから放射される光の一部が、他のフィラメント体のリードや絶縁管によって遮られないように、各フィラメント体を構成・配置することが肝要である。

例えば、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂから放射された光が、下方に設置された被処理物を照射する場合、フィラメント１４ｂから放射される光の一部がリード１５ａ、１６ａによって遮光されないように、支持部材１９ａ、１９ｂに設けられた位置決め部である切欠き部のうち、リード１５ａ、１６ａの通過部として機能している切欠き部の位置が決定される。また、フィラメント１５ｂから放射される光の一部がリード１４ｃ、１６ａによって遮光されないように、支持部材１９ｂ、１９ｃに設けられた位置決め部である切欠き部のうち、リード１４ｃ、１６ａの通過部として機能している切欠き部の位置が決定される。さらに、フィラメント１６ｂから放射される光の一部がリード１４ｃ、１５ｃによって遮光されないように、支持部材１９ｃ、１９ｄに設けられた位置決め部である切欠き部のうち、リード１４ｃ、１５ｃの通過部として機能している切欠き部の位置が決定される。このように構成することにより、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂから放射された光の一部が他のフィラメントのリードや絶縁管によって遮光されることがない。

また、このマルチフィラメントランプ１は、各フィラメント体の両端部が封止部に配置されたタングステン棒やモリブデン棒等からなる導電性部材と接続される。すなわち、フィラメント体１４については、リード１４ａ、１４ｃの鉤状部とは反対側の端部が各々封止部１２ａの導電性部材１８ａおよび封止部１２ｂの導電性部材１８ｄの一端部と接続される。同様に、フィラメント体１５については、リード１５ａ、１５ｃの鉤状部とは反対側の端部が各々封止部１２ａの導電性部材１８ｂおよび封止部１２ｂの導電性部材１８ｅの一端部と接続される。同様に、フィラメント体１６については、リード１６ａ、１６ｃの鉤状部とは反対側の端部が各々封止部１２ａの導電性部材１８ｃおよｂ封止部１２ｂの導電性部材１８ｆの一端部と接続される。

さらに、このマルチフィラメントランプ１は、第１の給電装置７ａ、第２の給電装置７ｂ、第３の給電装置７ｃからなる電源部７に接続される。詳細には、フィラメント体１４と電気的に接続された導電性部材１８ａと導電性部材１８ｄとの間に第１の給電装置７ａが接続され、フィラメント体１５と電気的に接続された導電性部材１８ｂと導電性部材１８ｅとの間に第２の給電装置７ｂが接続され、フィラメント体１６と電気的に接続された導電性部材１８ｃと導電性部材１８ｆとの間に第３の給電装置７ｃが接続される。

マルチフィラメントランプ１は、電源部７により給電されることにより点灯駆動する。その際、上記したように、各フィラメント体１４、１５、１６に各々個別の給電装置７ａ、７ｂ、７ｃが接続されているので、各フィラメント体１４、１５、１６のフィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに個別に電力を供給することが可能となり、個別に点灯制御することが可能となる。

なお、図２においては、マルチフィラメントランプ１は、３個のフィラメント体１４、１５、１６を使用した例を示したが、これに限られず、４個以上のフィラメント体を使用することも可能である。この場合、被処理物上の放射照度をフィラメント体の数の分だけ細かく制御することが可能となる。

図３は、図２に示したマルチフィラメントランプ１両端の封止部１２ａ（１２ｂ）におけるロッドシールの作製工程の一例を示す図である。
まず、図３（ａ）に示すように、導電性部材１８ａとなるタングステン棒を用意し、タングステン棒の表面を電解研磨し、光沢表面とする。次に、図３（ｂ）に示すように、タングステン棒に熱膨張率の異なるガラス２１を溶着して数層巻き付ける。ガラス２１は、導電性部材１８ａに近いガラス層の熱膨張率はタングステンの熱膨張率に近く、外側（すなわち、石英から成る封止板１３ａに近い）のガラス層ほど石英の熱膨張率に近いガラス２１を巻き付ける。次に、図３（ｃ）に示すように、穴開け加工した石英からなる封止板１３ａに、ガラス巻きしたタングステン棒１８ａを入れて溶着する。同様に、穴開け加工した封止板１３ａに、ガラス巻きしたタングステン棒１８ｂ、１８ｃを入れて溶着する。次に、図示されていないが、タングステン棒からなる導電性部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各々をフィラメント体１４のリード１４ａ、フィラメント体１５のリード１５ａ、フィラメント体１６のリード１６ａを溶接し、図３（ｄ）に示すように、それら全体を発光管１１に挿入し、封止板１３ａの周縁を発光管１１の端部内において溶着し、図３（ｅ）に示すように、ロッドシールされた封止部１２ａを完成する。なお、ここでは、導電性部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃをリード１４ａ、１５ａ、１６ａに溶接してから封止板１３ａと発光管１１の端部を溶着したが、先に、封止板１３ａと発光管１１を溶着した後に、導電性部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃをリード１４ａ、１５ａ、１６ａに溶接するようにしても良い。

また、導電性部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃにタングステン棒を用いたが、これに限らず、例えば、モリブデン棒を用いても良い。モリブデン棒を用いた場合は、ガラス２１のガラス層のうち導電性部材に近いガラス層に、熱膨張率がモリブデンの熱膨張率に近いものを用いる。同様に、他の材質の導電性部材を用いた場合は、導電性部材に近いガラス２１のガラス層に、前記材質の熱膨張率に近い熱膨張率を有するものを用いれば良い。

図４は、図２に示したマルチフィラメントランプ１と異なるマルチフィラメントランプ１の構成を示す図であり、一方の封止部１２ａは、導電性部材である金属箔２２ａ〜２２ｃで箔シールされており、他方の封止部１２ｂは、導電性部材１８ｇでロッドシールされたマルチフィラメントランプ１の構成を示す図である。
リード１４ａ〜１４ｃは各々導電性部材である金属箔２２ａ〜２２ｃに電気的に接続され、導電性部材である金属箔２２ａ〜２２ｃは各々外部リード２５ａ〜２５ｃに電気的に接続されている。導電性部材である金属箔２２ａ〜２２ｃの各々が、例えば、石英ガラスからなる棒状のシール用絶縁体２３の外周面上に概ね等間隔にシール用絶縁体２３の長手方向に沿って平行に配設され、発光管２４とシール用絶縁体２３とが両者間に導電性部材である金属箔２２ａ〜２２ｃを介して気密に箔シールされている。また他方の封止部１２ｂは、例えば、タングステン棒からなる導電性部材１８ｇがロッドシールされて封止されている。

同図に示すように、フィラメント体１４は、リード１４ａおよびリード１４ｃの鉤状部とは反対側の端部が各々金属箔２２ａおよび導電性部材１８ｇの一端部と接続される。同様に、フィラメント体１５は、リード１５ａおよびリード１５ｃの鉤状部とは反対側の端部が各々金属箔２２ｂおよび導電性部材１８ｇの一端部と接続される。同様に、フィラメント体１６は、リード１６ａおよびリード１６ｃの鉤状部とは反対側の端部が各々金属箔２２ｃおよび導電性部材１８ｇの一端部と接続される。一方の封止部１２ａにおいては、金属箔２２ａ、２２ｂ、２２ｃは互いに接触しないように配置され、他方の封止部１２ｂにおいては、例えば、リード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃの鉤状部とは反対側の端部をコイル状に巻回して形成し、その内側に１個の共通な導電性部材１８ｇを通して、溶接により接続し、導電性部材１８ｇが封止部１２ｂにおいてロッドシールされている。

ここで、リード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃと１個の共通な導電性部材１８ｇとの接続形態は上記形態に限定されるものではなく、リード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃの鉤状部とは反対側の端部にコイル状の巻回部を形成すること無しに接続してもよく、電気的に導通がとれるような接続形態をとっていれば良い。例えば、リード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃの鉤状部とは反対側の端部をＬ型に折り曲げて該Ｌ型部の先端部を１個の共通な導電性部材１８ｇと直交状態としてその交点を溶接しても良い。
なお、封止部１２ａ側を箔シールで構成したが、ロッドシールで構成しても良いことはいうまでもない。

ここで、上記マルチフィラメントランプは、ロッドシールされた導電性部材１８ｇに各々のリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃが接続されているが、導電性部材１８ｇを長くしてリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃの役割を兼用させ、該リードを兼ねた１個の共通な導電性部材１８ｇに各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを直接連結させても良い。また、リードとは別に後述する共通リード２６を設け、共通リード２６にリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃを一端連結し、該共通リード２６を導電性部材１８ｇに連結しても良い。共通リード２６を設けると、電流容量を大きくするため導電性部材１８ｇの線径が太くなりリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃの線径との差が大きくなり過ぎ、各リードと導電性部材１８ｇとの溶接に支障が出て直接連結できない場合の各リードと導電性部材１８ｇとの繋ぎの役割を持たせることができる。すなわち、共通リード２６の線径を各リードの線径と導電性部材１８ｇの線径の中間の線径とすることで溶接に支障なく各フィラメントを導電性部材１８ｇに電気的に接続することが可能となる。

さらには、隣接するフィラメント間の位置に板状の支持部材が配設された構成としているが、フィラメントが比較的短く軽い場合や線径が太くて機械的強度が十分な場合等、フィラメントとリードとの連結だけで十分にフィラメントの位置精度を確保できる場合は支持部材を有さない構造とすることもできる。

図５、図６、図７は、各々図４に示したマルチフィラメントランプ１のフィラメント体１４、１５、１６における各フィラメントとリードとの種々の連結形態を示す図である。

図５（ａ）は、マルチフィラメントランプの一方の封止部から導入される電気的に各々独立な３本の導電性部材に接続されたリード１４ａ、１５ａ、１６ａと、他方の封止部から導入される１個の共通な導電性部材に接続されるリード１４ｃを長くして各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂとを各々連結した連結形態を示す図である。このような構成とすることにより、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々２本のリードを連結し、封止部において合計６本の導電性部材を必要としていたものを、４本の導電性部材に減らすことができるので、ランプ製造時の作業を簡素化することができると共に、各フィラメントから放射される光がリードで遮られることが少なくなり、放射される光を有効に利用することができる。なお、共通化したリード１４ｃは、全フィラメントの電流が流れるので、リード１４ｃの電流容量を大きくする必要がある。電流容量を大きくするためリード１４ｃの線径が太くなり過ぎてフィラメント１４ｂの線径との開きが大きくなり、リード１４ｃとフィラメント１４ｂとの溶接に支障がある場合は、図５（ｂ）に示すように、前記した共通リード２６をリード１４ｃと別に設けて、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々極短いリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃを介して連結する。この場合、極短いリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃの線径は、フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂおよび共通リード２６との溶接に支障がないように各フィラメントの線径と共通リード２６の線径の中間の線径とすると良い。

図６も、マルチフィラメントランプの一方の封止部から導入される電気的に各々独立な３本の導電性部材に接続されたリード１４ａ、１５ａ、１６ａと、他方の封止部から導入される１個の共通な導電性部材に接続されるリード１４ｃを長くして各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々連結した連結形態を示す図である。１個の共通なリード１４ｃに各フィラメント１４ｂ、１６ｂの一端および中心のフィラメント１５ｂの両端を各々連結し、さらには中心のフィラメント１５ｂの略中央部にフィラメント１５ｂを２分割するようにリード１５ａを連結し、リード１４ａ、１６ａを各フィラメント１４ｂ、１６ｂのもう一方の端部に連結する。このように構成することにより、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々２本のリードを連結し、封止部において合計６本の導電性部材を必要としていたものを、４本のリードおよび４本の導電性部材に減らすことができるので、ランプ製造時の作業を簡素化することができる。さらには、中心のフィラメント１５ｂの両端を１個の共通なリード１４ｃに接続したので、隣接するフィラメント間に隙間を設ける必要が無く、半導体ウエハ面上での不発光部の影響を無くすることができる。なお、図６においても、図５（ｂ）と同様に、共通リード２６をリード１４ｃとは別に設け、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々極短いリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃを介して連結する構造としても良い。

図７も、マルチフィラメントランプの一方の封止部から導入される電気的に各々独立な３本の導電性部材に接続されたリード１４ａ、１５ａ、１６ａと、他方の封止部から導入される１個の共通な導電性部材に接続されるリード１４ｃを長くして各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々連結した連結形態を示す図であり、隣接するフィラメント間の電気的極性が揃うように配置したものである。このように構成することにより、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々２本のリードを連結し、封止部において合計６本の導電性部材を必要としていたものを、４本のリードおよび４本の導電性部材に減らすことができるので、ランプ製造時の作業を簡素化することができる。さらには、隣接するフィラメント間で電位が異なることによる不所望の放電を防止することができる。なお、図７においても、図５（ｂ）と同様に、共通リード２６をリード１４ｃとは別に設け、各フィラメント１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに各々極短いリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃを介して連結する構造としても良い。

本発明に係るマルチフィラメントランプを搭載した光照射式加熱装置の構成を示す図である。 図１に示したマルチフィラメントランプ１の一例を示す斜視図である。 図２に示したマルチフィラメントランプ１両端の封止部１２ａ（１２ｂ）におけるロッドシールの作製工程の一例を示す図である。 図２に示したマルチフィラメントランプ１と異なるマルチフィラメントランプ１の構成を示す図である。 マルチフィラメントランプの一方の封止部側のリード１４ａ、１５ａ、１６ａ、および他方の封止部側の共通化したリード１４ｃの接続を説明するための図である。 マルチフィラメントランプの一方の封止部側のリード１４ａ、１５ａ、１６ａ、および他方の封止部側の共通化したリード１４ｃの接続を説明するための図である。 マルチフィラメントランプの一方の封止部側のリード１４ａ、１５ａ、１６ａ、および他方の封止部側の共通化したリード１４ａの接続を説明するための図である。

符号の説明

１ マルチフィラメントランプ
１００ 光照射式加熱装置
１０ 第１のランプユニット
２０ 第２のランプユニット
２ 反射鏡
３ チャンバ
４ 石英窓
５ 処理台
５００、５０１ 第１の固定台
５１ 導電台
５２ 保持台
６ 被処理物
７ 電源部
７１、７２ 電源供給ポート
８００ プロセスガスユニット
８１ 冷却風供給ノズル
８２ 吹出し口
８３ 冷却風排出口
８４ ガス供給ノズル
８５ 吹出し口
８６ 排出口
９ 温度計
９１ 温度測定部
１１ 発光管
１２ａ、１２ｂ 封止部
１３ａ、１３ｂ 石英板
１４、１５、１６ フィラメント体
１４ａ リード
１４ｂ フィラメント
１４ｃ リード
１５ａ リード
１５ｂ フィラメント
１５ｃ リード
１６ａ リード
１６ｂ フィラメント
１６ｃ リード
１７ アンカー
１８ａ〜１８ｇ 導電性部材
１９ａ〜１９ｄ 支持部材
２１ ガラス
２２ａ〜２２ｃ 金属箔
２３ シール用絶縁体
２４ 発光管
２５ａ〜２５ｃ 外部リード
２６ 共通リード
Ｓ１ ランプユニット収容空間
Ｓ２ 加熱処理空間

Claims (3)

1. 石英ガラスから成る発光管の管軸方向に沿って順に配置された３つ以上のフィラメント、および該３つ以上のフィラメントの各々に連結され個別に電力を供給するリードを有する複数のフィラメント体と、前記リードの各々に電気的に接続された導電性部材と、該導電性部材が配置され前記発光管の両端に設けられた２つの封止部と、を具備する半導体ウエハ急速加熱用のフィラメントランプにおいて、
   少なくとも一方の前記封止部には石英板が設けられ、前記導電性部材に近接するガラス層の熱膨張率は該導電性部材の熱膨張率に近く、該石英板側に近接するガラス層の熱膨張率は該石英板の熱膨張率に近いガラスを巻付けた前記導電性部材が該石英板に３つ以上ロッドシールされていることを特徴とするフィラメントランプ。
2. 一方の封止部側の複数の前記リードを１個の導電性部材に電気的に接続し、該導電性部材を前記封止部においてロッドシールしたことを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
3. 一方の封止部側の複数の前記リードを共通リードに接続し、該共通リードを導電性部材に接続し、該導電部材を前記封止部においてロッドシールしたことを特徴とする請求項２に記載のフィラメントランプ。

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