JP4868140B2 - 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、半導体の加熱処理を行う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より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。即ち、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、マルチフィラメントランプの製造時、複数配設されるフィラメント体を発光管の一端部あるいは両端部でフィラメント体の端部に電気的に接続された金属箔を封止部に埋設することにより気密封止する場合、薄い金属箔を複数同時に扱う必要があるため、金属箔が折れ曲がり箔しわとなったり、箔の曲がりが大きいと互いの箔が接触してショートする不具合を起こす場合があった。箔しわが生じると、フィラメントランプ点灯時、箔切れが起こりやすくなり、箔が溶断することによって、フィラメントランプが使用不能な状態になる、という問題がある。
また、複数のフィラメント体を管軸方向に順次に並んで配設する際、軸方向および径方向に各々のフィラメント体が所定の位置にくるように位置調整する必要があるが、フィラメント体端部に金属箔を接続した状態で位置調整を行う場合、マルチフィラメントランプの製造時の作業が非常に複雑になるといった問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、複数の金属箔を封止する際に不具合が生じることが無く、製造時の作業を容易に行うことを可能にした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、発光管と、該発光管の内部に管軸方向に沿って順に配置された複数のフィラメントと該複数のフィラメントの各々に個別に電力を供給するリードとが連結されてなる複数のフィラメント体と、棒状のシール用絶縁体と、該シール用絶縁体の外周上に間隔を設けて配設された複数の金属箔と該複数の金属箔の一端に接続された内部リードと該複数の金属箔の他端に接続された外部リードからなる複数の導電性部材とを、管状の封止部材で覆って気密封止した封止体とから構成され、前記フィラメント体の一端から伸びる前記リードと前記封止体の一端から伸びる前記内部リードとを電気的に接続し、前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材とを接続して気密封止した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、前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材との接続が、前記発光管の端部が前記封止部材の外周面の一部または全部を覆って気密封止されることである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１の手段において、前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材との接続が、前記発光管の開口端部と前記封止部材の開口端部とを突き合わせ接続して気密封止されることであることを特徴とするフィラメントランプである。
第４の手段は、第１の手段において、前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材との接続が、前記発光管の開口端部と前記封止部材の開口端部とが重なって気密封止されることであることを特徴とするフィラメントランプである。
第５の手段は、第１の手段ないし第４の手段のいずれか１つの手段において、前記シール用絶縁体の外側端面に、冷却用の窪み部を設け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ないし請求項４に記載の発明によれば、フィラメントランプの製造時、金属箔が折れ曲がることなく気密封止することができ、また、導電性部材とリードとの接続が容易となり、全体としてマルチフィラメントランプの製造が容易となる。
請求項５に記載の発明によれば、気密封止されている金属箔を効率良く冷却することができる。

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１０１、第２のランプユニット２０１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１０１、第２のランプユニット２０１は、互いに対向するように配置され、ランプユニット１０１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２０１を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１０１、２０１は、各々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１０１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１０１および第２のランプユニット２０１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。即ち、光照射式加熱装置１００において、第１のランプユニット１０１および第２のランプユニット２０１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１０１および第２のランプユニット２０１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１０１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１０１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２０１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２０１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１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の一端から突出する１つの外部リード１８ａと電気的に接続される。また、第１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つの外部リード１８ｊ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における第１の給電装置７ａから、第１のランプユニット１０１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おり、両端は封止部１２ａ、１２ｂによって封止されている。

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。即ち、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。即ち、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。即ち、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。即ち、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。即ち、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の一端に設けられる封止部１２ａには、金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃの各々の両端に溶接されたタングステン棒やモリブデン棒等からなる外部リード１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および内部リード１８ｄ、１８ｅ、１８ｆが封止されている。同様に、マルチフィラメントランプ１の他端に設けられる封止部１２ｂには、金属箔１３ｄ、１３ｅ、１３ｆおよび金属箔１３、１３ｅ、１３ｆの各々の両端に溶接されたタングステン棒やモリブデン棒等からなる内部リード１８ｇ、１８ｈ、１８ｉ、および外部リード１８ｊ、１８ｋ、１８ｌが封止されている。
また、封止部１２ａの金属箔１３ａ、１３ｂ、１３ｃから発光管１１の内部に伸びる内部リード１８ｄ、１８ｅ、１８ｆには、各々リード１４ａ、１６ａ、１５ａが電気的に接続されている。同様に、封止部１２ｂの金属箔１３ｄ、１３ｅ、１３ｆから発光管１１の内部に伸びる内部リード１８ｇ、１８ｈ、１８ｉには、各々リード１４ｃ、１６ｃ、１５ｃが電気的に接続されている。

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外部リード１８ａと外部リード１８ｊ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外部リード１８ｃと外部リード１８ｌとの間に第２の給電装置７ｃが接続され、フィラメント体１６と電気的に接続された外部リード１８ｂと外部リード１８ｋとの間に第３の給電装置７ｂ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、７ｃ、７ｂ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でき、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。

次に、マルチフィラメントランプ両端の封止部１２ａおよび１２ｂの製造工程を図３を用いて説明する。なお、図３における封止部の製造工程は、図２に示した封止部１２ｂの製造工程の場合を示すが、封止部１２ａについても１２ｂと同様の製造工程とすることができる。
まず、図３（ａ）に示すように、金属箔１３ｆおよびタングステン棒やモリブデン棒等からなる内部リード１８ｉならびに外部リード１８ｌを用意し、図３（ｂ）に示すように、金属箔１３ｆの一端に内部リード１８ｉならびに他端に外部リード１８ｌを各々溶接して電気的に接続する。同様にして、図示されていないが、金属箔１３ｅの一端に内部リード１８ｈならびに他端に外部リード１８ｋ、金属箔１３ｄの一端に内部リード１８ｇならびに他端に外部リード１８ｊを各々溶接して電気的に接続する。次に、図３（ｃ）に示すように、棒状の（例えば円柱状の石英ガラスからなる）シール用絶縁体２０の外周上に、金属箔１３ｆの一端に内部リード１８ｉならびに他端に外部リード１８ｌが電気的に接続されてなる導電性部材、金属箔１３ｅの一端に内部リード１８ｈならびに他端に外部リード１８ｋが電気的に接続されてなる導電性部材、および金属箔１３ｄの一端に内部リード１８ｇならびに他端に外部リード１８ｊが電気的に接続されてなる導電性部材を各々互いに接触しないように間隔を設けて配設し、管状の（例えば石英ガラス管からなる）封止部材２１で覆われるように封止部材２１の管内に挿入する。次に、挿入後、図３（ｄ）に示すように、シール用絶縁体２０およびシール用絶縁体２０の外周上に間隔を設けて配設された上記の導電性部材に封止部材２１を、例えば封止部材２１を外側から加熱することにより収縮させて溶着する。これによってシール用絶縁体２０と複数の導電性部材と封止部材２１が気密に封止され、封止体が形成される。

次に、図３（ｅ）に示すように、気密に封止された封止体の封止部材２１のうち、シール用絶縁体２０より外部に飛び出している部分を切除する。次に、図３（ｅ）にて製造された封止体の一端から伸びる内部リード１８ｇ、１８ｉ、１８ｈの各々をフィラメント体１４、１５、１６の一端から伸びるリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃと電気的に接続し、図３（ｆ）に示すように、マルチフィラメントランプの発光管１１内に挿入する。発光管１１には、例えば石英ガラスが用いられる。挿入後、図３（ｇ）に示すように、発光管１１と封止体とを、例えば発光管１１の端部の封止体に対向した部分を外側から加熱して収縮させることにより気密に封止し、封止部１２ｂの封止作業は完了する。

なお、図３（ｆ）および図３（ｇ）において、発光管１１の端部が封止体の封止部材２１を完全に覆うようにして封止部１２ｂを構成したが、マルチフィラメントランプ１の全長の短縮や封止部１２ｂの外径を細くする等のマルチフィラメントランプ１の小型化の要求がある場合は、図３（ｆ）の工程において、発光管１１を封止体の封止部材２１の一部だけを覆うように互いの重なり部分を短くして配置させて封止部１２ｂを構成しても良い。このように発光管１１と封止部材２１の重なり部分を短くした場合は、発光管１１と封止部材２１との溶着強度は重なり部分の面積が少なくなった分減少するが、比較的強い溶着強度を要求される導電性部材に接する部分における気密封止は封止体内部で既に完結しているため問題は発生せず、必要十分な強度の気密封止とすることができる。

また、本発明は、両端部に封止部をもつフィラメントランプに限定されるものではなく、例えば、一端部のみ封止部をもつフィラメントランプについても適用でき、さらには、図４に示すように、複数のフィラメント体の同一方向に伸びるリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃを１本にまとめて共通リードとして折り返し、封止された金属箔１３ｇと内部リード１８ｍおよび外部リード１８ｎからなる導電性部材に電気的に接続されたフィラメントランプとすることもできる。リード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃを１本にまとめて共通リードとすることにより、各フィラメントに給電する電力を独立に制御できる機能を損なわずにリードの本数を減らすことができ、リードによりフィラメントからの光が遮光される影響が軽減され、効率良く光を照射することが可能となる。また、図４に示すマルチフィラメントランプでは、隣接するフィラメント間の位置に板状の支持部材を図示していないが、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の連結だけで十分なフィラメント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。

次に、図３に示した製造工程と異なるマルチフィラメントランプの封止部の製造工程を図５を用いて説明する。なお、図５における封止部の製造工程も、図２に示した封止部１２ｂの製造工程の場合を示す。
まず、図５（ａ）に示すように、金属箔１３ｆおよびタングステン棒やモリブデン棒等からなる内部リード１８ｉならびに外部リード１８ｌを用意し、図５（ｂ）に示すように、金属箔１３ｆの一端に内部リード１８ｉならびに他端に外部リード１８ｌを各々溶接して電気的に接続する。同様にして、図示されていないが、金属箔１３ｅの一端に内部リード１８ｈならびに他端に外部リード１８ｋ、金属箔１３ｄの一端に内部リード１８ｇならびに他端に外部リード１８ｊを各々溶接して電気的に接続する。次に、図５（ｃ）に示すように、棒状の（例えば円柱状の石英ガラスからなる）シール用絶縁体２０の外周上に、金属箔１３ｆの一端に内部リード１８ｉならびに他端に外部リード１８ｌが電気的に接続されてなる導電性部材、金属箔１３ｅの一端に内部リード１８ｈならびに他端に外部リード１８ｋが電気的に接続されてなる導電性部材、および金属箔１３ｄの一端に内部リード１８ｇならびに他端に外部リード１８ｊが電気的に接続されてなる導電性部材を各々互いに接触しないように間隔を設けて配設し、管状の（例えば石英ガラス管からなる）封止部材２１で覆われるように封止部材２１の管内に挿入する。次に、挿入後、図５（ｄ）に示すように、シール用絶縁体２０およびシール用絶縁体２０の外周上に間隔を設けて配設された上記導電性部材に封止部材２１を、例えば、封止部材２１を外側から加熱することにより収縮させて溶着する。これによってシール用絶縁体２０と複数の導電性部材と封止部材２１が気密に封止され、封止体が形成される。

次に、図５（ｅ）に示すように、図５（ｄ）にて製造された封止体の一端から伸びる内部リード１８ｇ、１８ｉ、１８ｈの各々をフィラメント体１４、１５、１６の一端から伸びるリード１４ｃ、１５ｃ、１６ｃと電気的に接続する。次に、図５（ｆ）に示すように、マルチフィラメントランプの発光管１１の開口端部と封止部材２１の一方の開口端部とを突き合わせて、突合わせ部分全周を、例えば加熱することにより溶着させて気密に接続することによって、封止部１２ｂの封止作業は完了する。なお、封止部１２ｂに図５の製造工程を適用した場合、反対側の封止部１２ａに同じ図５の製造工程に適用し難い場合がある。これは図５の製造工程では発光管１１と封止体の封止部材２１との管径が同じであるためで、片側の封止部を先に製作すると、反対側の封止部における各リードと各内部リードとの接続部に発光管１１が被さって接続作業がし難くなるからである。このような場合には、片側の封止部１２ａに図３の製造工程か後述する図６（ｂ）の製造工程を適用することで製造の難しさを解消することができる。

図６は、図５（ｆ）におけるマルチフィラメントランプの発光管１１と封止体の封止部材２１との接続形態と異なる接続形態を示す図である。
図６（ａ）は、封止体の封止部材２１の開口端部の内側に発光管１１の開口端部を重ねるように差し込み、両者の重なる箇所を、例えば、封止部材２１を外側から加熱して収縮させて溶着して接続し、気密封止する場合である。
図６（ｂ）は、封止体の封止部材２１の開口端部の外側に発光管１１の開口端部を重ねるように差し込み、両者の重なる箇所を、例えば、発光管１１を外側から加熱して収縮させて溶着して接続し、気密に封止する場合である。
このように、発光管１１と封止体の封止部材２１との接続には種々の接続形態が可能である。

図７は、封止用絶縁体の外側端面に冷却用の窪み部を設けた封止体の構成を示す図である。
同図に示すように、封止体のシール用絶縁体２０の外側端面に窪み部２２を設け、窪み部２２に強制空冷用ノズル２３を挿入し、冷却風を吹き付ける。これによって封止体に設けられている不図示の金属箔を効率良く冷却することができるため、金属箔の過熱による酸化や過度の熱膨張による封止体の割れ等による封止部の破損を防止することができる。なお、図７では窪みをシール用絶縁体２０に止め穴を設けることによって構成したが、これに限られるものではなく、例えば、シール用絶縁体２０を丸棒とリング状の部材とを組み合わせて窪み形状を形成させても良い。

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。 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。 マルチフィラメントランプの両端の封止部の製造工程を示す図である。 図２に示したマルチフィラメントランプ１と異なる構造を有するマルチフィラメントランプの一例を示す斜視図である。 図３に示す製造工程と異なるマルチフィラメントランプ両端の封止部の製造工程を示す図である。 図５（ｆ）におけるマルチフィラメントランプの発光管１１と封止部材２１との接続形態と異なる接続形態を示す図である。 シール用絶縁体２０の外側端面に冷却用の穴部を設けた封止体の構成を示す図である。

符号の説明

１００ 光照射式加熱装置
１０１ 第１のランプユニット
２０１ 第２のランプユニット
１ マルチフィラメントランプ
２ 反射鏡
３ チャンバ
４ 石英窓
５ 処理台
６ 被処理物
７ 電源部
７ａ 第１の給電装置
７ｂ 第２の給電装置
７ｃ 第３の給電装置
７ａ 給電装置
７１、７２ 電源供給ポート
８００ プロセスガスユニット
８ 冷却風ユニット
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
５００、５０１ 第１の固定台
５１ 導電台
５２ 保持台
１１ 発光管
１２ａ、１２ｂ 封止部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 金属箔
１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ 金属箔
１３ｇ 金属箔
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、１８ｂ、１８ｃ、１８ｊ、１８ｋ、１８ｌ、１８ｎ 外部リード
１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉ、１８ｍ 内部リード
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 支持部材
２０ シール用絶縁体
２１ 封止部材
２２ 窪み部
２３ 強制空冷ノズル
Ｓ１ ランプユニット収容空間
Ｓ２ 加熱処理空間

Claims (5)

1. 発光管と、
   該発光管の内部に管軸方向に沿って順に配置された複数のフィラメントと該複数のフィラメントの各々に個別に電力を供給するリードとが連結されてなる複数のフィラメント体と、
   棒状のシール用絶縁体と、該シール用絶縁体の外周上に間隔を設けて配設された複数の金属箔と該複数の金属箔の一端に接続された内部リードと該複数の金属箔の他端に接続された外部リードからなる複数の導電性部材とを、管状の封止部材で覆って気密封止した封止体とから構成され、
   前記フィラメント体の一端から伸びる前記リードと前記封止体の一端から伸びる前記内部リードとを電気的に接続し、前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材とを接続して気密封止したことを特徴とするフィラメントランプ。
2. 前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材との接続が、前記発光管の端部が前記封止部材の外周面の一部または全部を覆って気密封止されることである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. 前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材との接続が、前記発光管の開口端部と前記封止部材の開口端部とを突き合わせ接続して気密封止されることである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。
4. 前記発光管の端部と前記封止体の前記封止部材との接続が、前記発光管の開口端部と前記封止部材の開口端部とが重なって気密封止されることである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。
5. 前記シール用絶縁体の外側端面に、冷却用の窪み部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプ。

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