KR20070056943A - 필라멘트 램프 - Google Patents

Abstract

열처리되는 기판형상의 피처리물 상에서의 장소적인 온도 변화의 정도의 분포가 기판 형상에 대하여 비대칭이거나, 장소적인 온도 변화의 정도가 특정 영역에서 상이한 경우에 있어서도, 피처리물을 균일하게 가열할 수 있는 동시에, 또한 소형화 가능한 광조사식 가열 처리 장치에 이용하는 필라멘트 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 특히, 상기한 광조사식 가열 처리 장치에 이용하는 필라멘트 램프에 있어서, 다수의 금속박을 밀봉부에 매설한 경우에 있어서도, 시일 불량 등의 문제점을 일으키지 않음으로써, 신뢰성이 높은 필라멘트 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발광관의 내부에, 필라멘트와 이 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어지는 필라멘트체가, 발광관의 관축을 따라 복수 배치되고, 상기 발광관의 단부에 상기 복수의 필라멘트체의 각각에 대하여 전기적으로 접속된 도전성 부재가 복수 배치되어 이루어지는 밀봉부가 설치된 필라멘트 램프로서, 상기 밀봉부는 막대 형상의 시일용 절연체를 배치하는 동시에, 복수의 상기 도전성 부재를 해당 시일용 절연체의 외주에 간격을 두어 배열하고, 상기 발광관과 상기 시일용 절연체가 양자간에 도전성 부재를 통해 기밀하게 시일되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

필라멘트 램프{FILAMENT LAMP}

도 1은 본 발명의 필라멘트 램프의 실시형태의 일례를 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 시일용 절연체의 근방에서의 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명의 필라멘트 램프의 다른 실시형태를 설명하기 위한 정면도이다.

도 4는 본 발명의 필라멘트 램프를 탑재한 가열 장치의 구성예를 도시하는 정면 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시하는 제1 램프 유닛 및 제2 램프 유닛에서의 각 필라멘트 램프의 배열예를 도시하는 평면도이다.

도 6은 종래의 가열 장치를 도시하는 정면 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시하는 가열 장치를 간략화하여 상하 양단에 설치되는 가열용 백열 램프와 피처리물을 취출하여 도시한 사시도이다.

도 8은 종래의 가열 장치를 도시하는 정면 단면도이다.

도 9는 본 발명의 필라멘트 램프를 발명하기 전 단계에 있어서, 본 발명자에 의해서 발명된 필라멘트 램프를 설명하기 위한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 필라멘트 램프

11 : 발광관

12a, 12b : 시일용 절연체

121a, 122a, 121b, 122b, 121c, 122c : 노치

123a, 124a : 테이퍼부

125a, 126a : 유저 구멍

13a, 13b, 13c : 필라멘트체

131a, 131b, 131c : 필라멘트

132a, 133a, 132b, 133b, 132c, 133c : 리드

14a, 14b, 14c, 14d : 절연체

15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f : 내부 리드

16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f : 절연관

17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f : 외부 리드

18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f : 금속박

150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150f : 도전성 부재

2 : 필라멘트 램프

21 : 발광관

22a, 22b : 시일용 절연체

23a, 23b : 필라멘트체

24a, 24b, 24c : 절연체

25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h : 내부 리드

26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f : 절연관

27a, 27b, 27c, 27d : 외부 리드

28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h : 금속박

30a, 30b : 급전선

31a, 31b : 도전성 연결부

250a, 250b, 250c, 250d : 도전성 부재

100 : 가열 장치

200 : 반사경

3 : 주제어부

4 : 석영 창

5 : 처리대

6 : 피처리물

7a, 7b, 7c : 급전 장치

71, 72 : 전원 공급 포트

8 : 냉각풍 유닛

81 : 냉각풍 공급 노즐

82 : 취출구

83 : 냉각풍 배출구

84 : 가스 공급 노즐

85 : 취출구

86 : 배출구

800 : 프로세스 가스 유닛

9 : 온도계

92 : 온도 제어부

500, 501 : 제l 고정대

51 : 도전대

52 : 유지대

300 : 챔버

S1 : 램프 유닛 수용 공간

S2 : 가열 처리 공간

본 발명은 필라멘트 램프에 관한 것으로, 특히, 피처리물을 가열할 목적으로 방사되는 광을 피처리물에 조사하기 위한 필라멘트 램프에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정에 있어서는, 막형성, 산화 확산, 불순물 확산, 질화, 막안정화, 실리사이드화, 결정화, 이온 주입 활성화 등 여러 가지 프로세스에 있어서 가열 처리가 채용되고 있다. 반도체 제조 공정에서의 수율이나 품질의 향상에는, 급속히 반도체 웨이퍼 등의 피처리물의 온도를 상승시키거나 하강시키거나 하는 급속 열처리(RTP : Rapid Thermal Processing)가 바람직하다. RTP 에 있어서는, 백열 램프 등의 광원으로부터의 광조사를 이용한 광조사식 가열 처리 장치(이하, 단순히 가열 장치라고도 함)가 널리 이용되고 있다.

광투과성 재료로 이루어지는 발광관의 내부에 필라멘트가 배치되어 이루어지는 백열 램프는, 투입 전력의 90% 이상이 전방사되고, 피처리물을 접촉하지 않고 가열하는 것이 가능하기 때문에, 광을 열로서 이용할 수 있는 대표적인 램프이다. 이러한 백열 램프를, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼의 가열용 열원으로서 사용한 경우, 저항 가열법에 비교하여 피처리물의 온도를 고속으로 승강온시킬 수 있다.

즉, 광조사식 가열 처리에 의하면, 예컨대 피처리물을 1000℃ 이상의 온도까지, 십수초부터 수십초로 온도 상승시키는 것이 가능하고, 광조사 정지 후, 피조사체는 급속히 냉각된다. 이러한 광조사식 가열 처리는 통상, 복수회에 걸쳐 행해진다.

여기서, 피처리물이 예컨대 반도체 웨이퍼(실리콘 웨이퍼)일 때, 반도체 웨이퍼를 1050℃ 이상으로 가열할 때, 반도체 웨이퍼에 온도 분포의 불균일이 생기면, 반도체 웨이퍼에 슬립이라 불리는 현상, 즉 결정 전이의 결함이 발생하여 불량품이 될 우려가 있다. 그 때문에, 광조사식 가열 처리 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼의 RTP를 행하는 경우에는, 반도체 웨이퍼 전면의 온도 분포가 균일해지도록, 가열, 고온 유지, 냉각을 행할 필요가 있다. 즉, RTP에 있어서는 피처리물의 고정밀한 온도 균일성이 요구되고 있다.

여기서, 광조사식 가열 처리에 있어서, 예컨대, 반도체 웨이퍼 전면의 물리 특성이 균일한 경우에 반도체 웨이퍼 전면에서의 방사 조도가 균일해지도록 광조사 를 행해도 반도체 웨이퍼의 온도는 균일하게는 되지 않고, 반도체 웨이퍼 주변부의 온도가 낮아진다. 이것은, 반도체 웨이퍼의 주변부에 있어서, 반도체 웨이퍼 측면 등으로부터 열이 방사되기 때문이다. 이러한 열 방출의 결과, 반도체 웨이퍼에는 온도 분포가 생긴다.

상기한 바와 같이, 반도체 웨이퍼를 1050℃ 이상으로 가열할 때, 반도체 웨이퍼에 온도 분포의 불균일이 생기면 반도체 웨이퍼에 슬립이 발생한다.

따라서, 반도체 웨이퍼의 온도 분포를 균일하게 하려면, 반도체 웨이퍼 측면 등으로부터의 열방사에 의한 온도 저하를 보상하기 위해서, 웨이퍼 주변부 표면에서의 방사 조도를, 웨이퍼 중앙부 표면에서의 방사 조도보다 커지도록 광조사를 하는 것이 바람직하다.

종래의 가열 장치로서 특허문헌 1에는, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼의 가열에 백열 램프로부터 방사되는 광을 이용하는 가열 장치가 개시되어 있다. 이 가열 장치는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 광투과성 재료로 형성된 챔버 내에 피처리물을 수납하고, 이 챔버 외의 상하 양단에 복수개의 백열 램프를 상하에서 대향하고, 또한 서로 교차하도록 배치하며, 이러한 백열 램프에 의해서 피처리물을 양면으로부터 광조사하여 가열하도록 구성되어 있다.

도 7은, 상기 장치를 간략화하여 상하 양단에 설치되는 가열용 백열 램프와 피처리물을 취출하여 도시한 사시도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 상하 양단에 설치되는 가열용 백열 램프는 관축이 교차하도록 배치되어 있기 때문에, 피처리물을 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 이 장치에 의하면, 피처리물의 주변부에 서의 방열 작용에 의한 온도 저하를 방지할 수 있다. 예컨대, 피처리물에 대해서, 상단의 양단에 있는 가열용 백열 램프(L1, L2)의 램프 출력을 중앙부의 가열용 램프(L3)의 램프 출력에 비해 크게 하고, 하단의 양단에 있는 가열용 백열 램프(L4, L5)의 램프 출력을 중앙부의 가열용 백열 램프(L6)의 램프 출력에 비해 크게 하여 설정한다. 이것에 의해, 피처리물의 주변부에서의 방열 작용에 의한 온도 저하분을 보상하고, 피처리물의 중앙부와 주변부의 온도차를 작게 하여 피처리물의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 가능하다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평7-37833호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 2002-203804호

그러나, 상기 종래의 가열 장치에 있어서는 이하에 나타내는 문제가 생기는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 예컨대 피처리물이 반도체 웨이퍼인 경우, 반도체 웨이퍼 표면에 스퍼터링법 등에 의해 금속 산화물 등으로 이루어지는 막이 형성되어 있거나, 또한 이온 주입에 의해 불순물 첨가물이 도핑되어 있는 것이 일반적이다. 이러한 금속 산화물의 막두께나 불순물 이온의 밀도에는 웨이퍼 표면 상에서 장소적인 분포를 갖는다. 이러한 장소적 분포는 반드시 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭인 것은 아니다.

불순물 이온 밀도를 예로 들면, 예컨대, 도 7에 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭이 아닌 협소한 특정 영역에서 불순물 이온 밀도가 변화하는 경우가 있다. 이러한 특정 영역과 그 외의 영역에 있어서 동일한 방사 조도가 되도록 광조사해도, 상기 특정 영역 및 그 외의 영역에서는 온도 상승 속도에 차이가 생기는 일이 있고, 상기 특정 영역의 온도와 그 외의 영역의 온도는 반드시 일치하지 않는다.

상기 종래의 가열 장치에 의하면, 피처리물의 주변부에서의 열방사에 의한 온도 저하의 영향을 보상하여 주변부에서의 온도 저하를 방지하고 피처리물의 온도 분포를 균일하게 하는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 예컨대 도 7에 도시하는 바와 같이, 전체 길이가 램프의 발광 길이보다도 짧은 협소한 특정 영역에 대해서는, 해당 특정 영역의 특성에 대응한 광강도로 광조사를 행해도, 상기 특정 영역 이외의 영역도 광조사된다. 그 때문에, 상기 특정 영역 및 그 외의 영역이 적절한 온도 상태가 되도록 제어할 수 없다. 즉, 예컨대, 양자의 온도가 균일해지도록 상기 협소한 특정 영역에서의 방사 조도를 제어할 수 없다.

따라서, 피처리물의 처리 온도에 원하지 않는 온도 분포가 생기게 되고, 광가열 처리 후, 피처리물에 원하는 물리 특성을 부여하는 것이 곤란해진다는 문제가 생긴다.

여기서, 예컨대 특허문헌 2에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 램프 하우스 내에 U자 형상을 갖고 필라멘트로의 급전 장치가 발광관의 양단부에 설치되어 있는 더블 엔드 램프를 지면에 대해 평행 방향 및 수직 방향으로 복수 개 나열하여 구성되는 제1 램프 유닛과, 이 제1 램프 유닛의 하측에 배치된, 직선 형상을 갖고 필라멘트로의 급전 장치가 발광관의 양단부에 설치되어 있는 더블 엔드 램프를 지면을 따라서 지면과 수직 방향으로 복수 개 나열하여 구성되는 제2 램프 유닛을 구비하 여 구성되고, 제2 램프 유닛의 아래쪽에 배치된 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대해 가열 처리를 행하기 위한 열처리 장치가 개시되어 있다.

이러한 열처리 장치에 의하면, 피처리체에 있어서, 다른 부분에 비하여 온도가 낮아지는 경향에 있는, 피처리체를 재치하는 서포트 링과의 접속부의 온도를 상승시키기 위해, 접속부의 위쪽에 위치하는 제1 램프 유닛에 속하는 U자 형상의 램프를 고출력으로 하도록 제어하는 기구를 구비하여 이루어지는 것이 나타나있다.

특허문헌 2에는, 이러한 열처리 장치를, 개략, 이하와 같이 사용하는 것이 나타나있다. 우선, 피처리물인 반도체 웨이퍼의 가열 영역을 중심 대칭으로 동심의 복수의 존으로 분할한다. 그리고, 제1, 제2 램프 유닛의 각 램프에 의한 조도 분포를 조합하고, 각 존에 각각 대응하는 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭인 합성 조도 분포 패턴을 형성하여 각 존의 온도 변화에 따른 가열을 행한다는 것이다. 그 때, 램프로부터의 광의 조도 불균일의 영향을 억제하기 위해서, 피처리물인 반도체 웨이퍼를 회전시키고 있다. 즉, 동심으로 배치되는 각 존을 개별의 조도로 가열하는 것이 가능해지고 있다.

따라서, 특허문헌 2에 나타나는 기술에 의하면, 피처리체에서의 협소한 특정 영역이 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭인 경우에 대해서는 온도 제어가 가능하다. 그러나, 특정 영역이 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭이 아닌 경우에 대해서는, 피처리물인 반도체 웨이퍼를 회전시키고 있기 때문에 상기의 문제점을 양호하게 해결할 수는 없다.

또한, 이러한 열처리 장치는 실용 상은 이하에 나타내는 문제점이 생길 우려 가 있다고 생각된다. 구체적으로는, U자 형상을 갖는 램프는 수평부와 한 쌍의 수직부로 구성되어 있지만, 발광에 기여하는 것은 내부에 필라멘트가 배치되어 있는 수평부뿐이기 때문에, 개개의 램프는 무시할 수 없을 정도의 공간을 개재하여 이간하여 배치되게 되기 때문에, 이 공간의 바로 아래에 대응하는 부분에서는 온도 분포가 생기는 것이라고 생각된다.

즉, 각 존에 대응하는, 제1, 제2 램프 유닛의 각 램프에 의한 조도 분포를 조합하여 반도체 웨이퍼 중심 대칭의 합성 조도 분포를 형성했다고 해도, 상기 공간의 바로 아래에 대응하는 부분에서는 조도가 비교적 급준하게 변화(저하)한다. 따라서, 각 존의 온도 변화에 따른 가열을 행하고자 해도, 상기 공간의 바로 아래에 대응하는 부분 근방에서 생기는 온도 분포를 작게 하는 것은 비교적 어려운 것이라고 생각된다.

또한, 이러한 열처리 장치는, 최근 램프 유닛을 배치하기 위한 스페이스(주로 높이 방향)를 최대한 작게 하는 경향에 있기 때문에, U자 형상을 갖는 램프를 사용하면, 램프의 수직부에 대응하는 스페이스가 필요해지기 때문에, 소스페이스화의 관점에서는 바람직하지 않다.

발명자들은 후술하는 바와 같이, 종래와는 완전히 다른 구조의 필라멘트 램프 및 이 필라멘트 램프를 이용한 광조사식 가열 처리 장치를 발명하였다. 이 광조사식 가열 처리 장치에 의하면, 상기한 바와 같은 종래의 광조사식 가열 처리 장치의 문제점을 극복하는 것이 가능해졌다.

즉, 본 발명은 열처리되는 기판 형상의 피처리물 상에서의 장소적인 온도 변 화의 정도의 분포가 기판 형상에 대해 비대칭이거나, 장소적인 온도 변화의 정도가 특정 영역에서 상이한 경우에 있어서도, 피처리물을 균일하게 가열할 수 있는 동시에, 또한 소형화 가능한 광조사식 가열 처리 장치에 이용하는 필라멘트 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 특히, 상기한 광조사식 가열 처리 장치에 이용하는 필라멘트 램프에 있어서, 다수의 금속박을 밀봉부에 매설한 경우에 있어서도, 시일 불량 등의 문제점을 일으키지 않음으로써, 신뢰성이 높은 필라멘트 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 9는, 본 발명의 필라멘트 램프의 기본 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명의 필라멘트 램프는 발광관 내에 복수의 필라멘트를 갖고, 각 필라멘트의 발광 등의 제어를 개별적으로 행하는 것이 가능한 구조가 되고 있다. 이러한 필라멘트 램프를 병렬로 배열한 광원부를 가지는 광조사식 가열 처리 장치를 이용하면, 종래의 발광관 내에 1개의 필라멘트를 가지는 필라멘트 램프를 사용하는 경우와 비교하면, 복수의 필라멘트에 대해서 개별적으로 급전할 수 있기 때문에, 기판형상의 피처리물 상에서의 특정 영역이 기판 형상에 대해 비대칭인 경우에 있어서도, 해당 특정 영역에 대해서 원하는 광강도로 광조사하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명은, 열처리되는 기판형상의 피처리물 상에서의 장소적인 온도 변화의 정도의 분포가 기판 형상에 대해 비대칭인 경우에 있어서도, 피처리물을 균일하게 가열하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 피처리물의 전체에 걸쳐서 균일한 온도 분포를 실현 할 수 있다. 또한, 예컨대 특허문헌 2에 기재되어 있는 U자 형상을 갖는 램프를 사용하는 광조사식 가열 처리 장치에 비교했을 때, 본 발명의 광조사식 가열 처리 장치는, 사용하는 필라멘트 램프를 직관형상으로 하는 것이 가능하기 때문에 U자 형상 램프의 수직부에 대응하는 스페이스가 불필요해져 소형화할 수 있다.

도 9에 도시하는 본 발명의 필라멘트 램프의 기본 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 필라멘트 램프의 발광관의 양단에는, 금속박이 매설된 밀봉부가 형성되어 있다. 발광관 내에는, 필라멘트와 필라멘트에 급전하기 위한 리드로 구성되는 필라멘트체가 복수 배치되어 있다(도 9는 2개). 여기서, 각 필라멘트체는 발광관 내에 복수 배치했을 때, 필라멘트가 발광관의 길이 방향으로 순차 배치되도록 구성되어 있다.

발광관의 길이 방향에 순차 배치된 필라멘트의 사이에는 예컨대 석영 유리로 이루어지는 절연체가 배치되어 있다.

도 9에 있어서, 한 쪽의 필라멘트체에서의 필라멘트의 일단에 연결되는 리드는, 절연체에 설치된 관통 구멍을 통과하고, 다른 쪽의 필라멘트체의 필라멘트와 대향하는 개소의 외측이 절연관으로 피복되고 발광관의 일단측의 밀봉부에 매설된 금속박에 전기적으로 접속되어 있다.

한 쪽의 필라멘트체에서의 필라멘트의 타단에 연결되는 리드는 발광관의 타단측의 밀봉부에 매설된 금속박에 전기적으로 접속되고 있다.

마찬가지로, 다른 쪽의 필라멘트체에서의 필라멘트의 일단에 연결되는 리드는, 절연체에 설치된 관통 구멍을 통과하는 동시에, 한 쪽의 필라멘트체의 필라멘 트와 대향하는 개소의 외측이 절연관으로 피복되고, 발광관의 타단측의 밀봉부에 매설된 금속박에 전기적으로 접속되고 있다. 다른 쪽의 필라멘트체에서의 필라멘트의 타단에 연결되는 리드는 발광관의 일단측의 밀봉부에 매설된 금속박에 전기적으로 접속되고 있다.

밀봉부에 매설된 금속박에 있어서, 필라멘트체의 리드가 접속된 단부와는 반대측의 단부에는 밀봉부로부터 외부로 돌출하도록 외부 리드가 접속되어 있다. 따라서, 각 필라멘트체에는 금속박을 통하여 2개의 외부 리드가 연결된다.

급전 장치는 외부 리드를 통하여 각 필라멘트마다 접속된다. 이것에 의해, 본 발명의 필라멘트 램프는 각 필라멘트체에서의 필라멘트에 개별적으로 급전 가능해지고 있다.

여기서, 도 9에 도시하는 필라멘트 램프에 의하면, 이하와 같은 문제점이 있었다.

필라멘트 램프는 핀치 시일에 의해서 그 양단부가 밀봉되고 있다. 핀치 시일은, 예컨대, 외부 리드와 필라멘트체의 리드를 금속박에 대해서 용접한 후, 외부 리드를 고정하고 금속박이 위치하는 발광관 단부를 버너로 가열하여, 원하는 시일부 형상으로 제작된 금형으로 양측에서 금속박을 끼워 넣음으로써 행해진다.

그런데, 본 발명자들이 고안한 도 9에 도시하는 필라멘트 램프에 있어서는, 발광관의 단부에 형성된 밀봉부에는 복수의 필라멘트에 독립적으로 급전하기 때문에, 필라멘트의 개수의 2배의 수의 금속박이 매설되고 있다. 따라서, 필라멘트의 개수를 늘리고자 하면, 필연적으로 금속박의 개수가 증가하게 된다.

그리고 도 9에 도시하는 필라멘트 램프에 있어서 다수의 금속박이 필요해진 경우(예컨대, 4장 이상)에는, 금속박은 필라멘트로의 급전에 의해서 용단(溶斷)하지 않도록 어느 정도의 단면적을 가질 필요가 있고, 또한 개개의 금속박이 다른 금속박과 전기적으로 절연되어 있을 필요가 있기 때문에, 직사각형상의 밀봉부에 다수의 금속박을 핀치 시일시키고자 하면 금속박이 시일되는 영역도 커진다. 이것에 의해, 제조상 곤란해지거나 리크 등의 시일 불량이 생기기 쉬워지는 경우가 있었다. 리크 등의 시일 불량이 생기면, 필라멘트 램프의 발광관 내에 대기가 혼입되고, 필라멘트가 산화하여 단선하는 문제점을 일으키거나, 마찬가지로 혼입한 대기에 의해 금속박이 산화하여 팽창함으로써 밀봉부의 석영 유리를 넓혀, 최종적으로는 발광관이 파손된다는 문제점을 일으킴으로써, 필라멘트 램프가 사용 불가능한 상태가 된다는 문제가 있다.

다수의 금속박이 필요해지는 것은, 예컨대, 반도체 웨이퍼 가열의 보다 고정밀한 장소적 분포 제어의 필요성이라는 경우가 생각된다.

그리고, 본 발명자는 이러한 시일 불량 등의 문제점이 생기지 않는 시일 구조를 가짐으로써 신뢰성이 높은 필라멘트 램프를 제공하기 위해서 검토를 거듭함으로써 후술하는 바와 같이 본 발명을 완성했다.

즉, 본 발명은 발광관의 내부에, 필라멘트와 이 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어지는 필라멘트체가, 발광관의 관축을 따라 복수 배치되고, 상기 발광관의 단부에 상기 복수의 필라멘트체의 각각에 대하여 전기적으로 접속된 도전성 부재가 복수 배치되어 이루어지는 밀봉부가 설치된 필라멘트 램프로서, 상 기 밀봉부는 막대형상의 시일용 절연체를 배치하는 동시에, 복수의 상기 도전성 부재를 해당 시일용 절연체의 외주에 간격을 두어 배열하고, 상기 발광관과 상기 시일용 절연체가 양자간에 도전성 부재를 통하여 기밀하게 시일되고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필라멘트 램프에 있어서, 상기 도전성 부재는 상기 필라멘트체에 전기적으로 접속된 금속박과 해당 금속박에 전기적으로 접속된 외부 리드를 적어도 구비하고,

상기 시일용 절연체는 상기 외부 리드의 위치 결정 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 「위치 결정 개구」란 유저 구멍, 노치를 포함한다.

또한, 상기 시일용 절연체의 적어도 상기 필라멘트체의 측면의 단부에 테이퍼부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

[A. 필라멘트 램프의 구성〕

도 1은, 본 발명의 필라멘트 램프의 실시형태의 일례를 도시한다. 도 1a는 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시하는 A-A'선으로 절단한 단면도이다.

필라멘트 램프(1)는, 예컨대 석영 유리 등의 광투과성 재료로 이루어지고, 그 관축 방향에 직교하는 평면으로 절단한 경우의 단면이 긴원 형상을 가지는 발광관(11)을 구비하고 있다. 「긴원 형상」이란, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 상기 단면에서의 길이 방향의 길이 a가, 길이 방향에 수직인 방향의 길이 b에 비교하여 큰 형상(예컨대 타원 형상 등)의 모두를 의미하는 것으로 한다. 한편, 발광관(11) 은, 상기 단면이 원형상인 것이어도 좋지만, 긴원 형상을 채용함으로써, 후술의 필라멘트체와 절연관을 도 1b에 도시하는 a방향으로 용이하게 배치할 수 있다. 발광관(11)은 내부에 할로겐 가스가 도입되는 동시에, 3개의 필라멘트체(13a, 13b, 13c)가 배치되고, 양단 근방의 내부에 막대형상의 시일용 절연체(12a 및 12b)가 배치되어 있다.

필라멘트체(13a, 13b, 13c)의 각각에 대해서는, 일단측에 도전성 부재(150a, 150b, 150c)가 전기적으로 접속되고, 타단측에 도전성 부재(150d, 150e, 150f)가 전기적으로 접속되고 있다.

도 1에 도시하는 필라멘트 램프에 있어서는, 도전성 부재(150a)는 후술의 리드(132b)에 전기적으로 접속된 내부 리드(15a)와, 내부 리드(15a)에 전기적으로 접속된 금속박(18a), 금속박(18a)에 전기적으로 접속된 외부 리드(17a)로 구성되어 있다. 그 외의 도전성 부재(150b 내지 150f)에 대해서도, 150a와 마찬가지로, 각각 내부 리드, 금속박, 외부 리드로 구성되어 있다. 한편, 내부 리드(15a 내지 15f)는 램프 제작 가공 상의 용이성이나 가공 공정의 단락 등의 이유로부터 설치되고 있지만, 필라멘트의 정격 전력이 작고 리드선의 소선(素線) 직경이 비교적 가늘고 좋은 경우 등에서 용접 등의 제작 가공 상의 취급이 용이한 경우에는 내부 리드를 사용하지 않고, 리드(132b)를 직접 금속박(18a)에 접속하는 구조로 해도 좋다. 즉, 상기 도전성 부재(150a)는 리드(132b)에 전기적으로 접속된 금속박(18a), 금속박(18a)에 전기적으로 접속된 외부 리드(17a)로 구성되는 것으로 해도 좋다. 그 외의 도전성 부재(150b 내지 150f)에 대해서도 150a와 마찬가지이다.

본 발명의 필라멘트 램프에서의 도전성 부재는, 필라멘트체와 후술의 급전 장치의 양자간에 개재하여 양자에 전기적으로 접속됨으로써, 필라멘트체로의 급전을 행하는 기능과, 후술하는 바와 같이 발광관과 시일용 절연체의 양자간에 개재함으로써 기밀하게 시일하는 기능을 갖는다. 도 1에 도시하는 필라멘트 램프에서는, 일예로서 후술하는 바와 같이 금속박을 통하여 발광관과 시일용 절연체가 기밀하게 시일되고 있지만, 도전성 부재는 반드시 내부 리드, 금속박, 외부 리드의 3개로 될 필요는 없다. 도전성 부재의 그 외의 예로서 상기한 바와 같이 내부 리드를 생략하고, 후술하는 필라멘트체의 리드와 금속박을 전기적으로 접속해도 좋다. 또한, 필라멘트체에 대해서, 발광관의 외부에 도출하는 1개의 막대형상체 혹은 1장의 금속박을 접속하고, 해당 막대형상체 혹은 금속박의 일부분을 시일하는 구조를 채용할 수도 있다.

시일용 절연체(12a)는 그 둘레면 상에 3개의 도전성 부재(150a, 150b, 150c) 중 금속박(18a, 18b, 18c)이 대체로 등간격으로 시일용 절연체(12a)의 길이 방향을 따라서 평행하게 배치되어 있다. 금속박(18a)은 내부 리드(15a) 및 외부 리드(17a)에 접속되고, 금속박(18b)은 내부 리드(15b) 및 외부 리드(17b)에 접속되고, 금속박(18c)은 내부 리드(15c) 및 외부 리드(17c)에 접속되어 있다.

시일용 절연체(12b)는 그 둘레면 상에 3개의 도전성 부재(150d, 150c, 150f) 중 금속박(18d, 18e, 18f)이 대체로 등간격으로 시일용 절연체(12b)의 길이 방향을 따라서 평행하게 배치되어 있다. 금속박(18d)은 내부 리드(15d) 및 외부 리드(17d)에 접속되고, 금속박(18e)은 내부 리드(15e) 및 외부 리드(17e)에 접속되며, 금속박(18f)은 내부 리드(15f) 및 외부 리드(71f)에 접속되어 있다.

필라멘트체(13a)는 필라멘트(131a), 필라멘트(131a)의 일단에 연결되는 리드(132a) 및 필라멘트(131a)의 타단에 연결되는 리드(133a)로 구성되어 있다. 필라멘트체(13b)는 필라멘트(131b), 리드(132b) 및 리드(133b)로 구성되고, 필라멘트체(13c)는 필라멘트(131c), 리드(132c) 및 리드(133c)로 구성된다. 필라멘트(131a, 131b 및 131c)는 동일축 상에 배치되어 있는 쪽이 바람직하지만, 반사 미러 등의 광학 소자를 병용하는 등으로 각 필라멘트의 위치의 어긋남을 보정할 수 있는 경우나, 피조사물과 램프의 거리가 비교적 떨어져 있어 피조사물과 램프의 거리에 비해 각 필라멘트의 위치 어긋남이 충분히 작고 조도 분포에 영향을 주지 않는 등의 경우에는 동일축 상에 배치되지 않아도 좋다.

각 필라멘트(131a, 131b 및 131c)는 발광관(11)의 내벽과 절연관(16) 사이에 끼워지도록 설치된 환형상의 엥커(19)에 의해서 발광관(11)과 접촉하지 않도록 지지되어 있다. 여기서, 필라멘트 발광시에 필라멘트(131)와 발광관(11) 내벽이 접촉하면, 접촉 부분에서의 발광관(11)의 광투과성은 필라멘트(131)의 열에 의해 손상된다. 엥커(19)는 이러한 문제점을 방지하기 위한 것이다. 엥커(19)는 각 필라멘트에 대해서 발광관의 길이 방향으로 복수개 배치된다. 또한, 필라멘트 램프를 제작할 때, 복수의 필라멘트체가 발광관 내에 용이하게 삽입되도록, 엥커는 어느 정도 탄성을 가지고 있다.

시일용 절연체(12a)와 필라멘트(131a) 사이, 필라멘트(131a와 131b) 사이, 필라멘트(131b와 131c) 사이 및 필라멘트(131c)와 시일용 절연체(12b) 사이에는, 각각, 석영 유리로 이루어지는 칸막이 판(14a, 14b, 14c 및 14d)이 설치되어 있다. 절연체(14a, 14b, 14c 및 14d)는 필라멘트체(13a, 13b 및 13c)가 접촉하는 것을 방지하기 위한 것으로, 각각 3개의 관통 구멍이 형성되어 있다.

필라멘트체(13a)에서의 리드(132a)는, 칸막이 판(14a)에 설치된 관통 구멍(141a)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12a)에 배치된 내부 리드(15c)에 접속되고 있다. 필라멘트체(13a)에서의 리드(133a)는 칸막이 판(14b)에 설치된 관통 구멍(141b), 필라멘트(131b)와 대향하는 절연관(16b), 칸막이 판(14c)에 설치된 관통 구멍(142c), 필라멘트(131c)와 대향하는 절연관(16c) 및 칸막이 판(14d)에 설치된 관통 구멍(142d)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12b)에 배치된 내부 리드(15d)에 접속되고 있다.

필라멘트체(13b)에서의 리드(132b)는 칸막이 판(14b)에 설치된 관통 구멍(142b)에 삽입 관통되고, 필라멘트(131a)와 대향하는 절연관(16a)에 삽입 관통되며, 칸막이 판(14a)에 설치된 관통 구멍(142a)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12a)에 배치된 내부 리드(15a)에 접속되고 있다. 필라멘트체(13b)에서의 리드(133b)는 칸막이 판(14c)에 설치된 관통 구멍(141c)에 삽입 관통되고, 필라멘트(131c)와 대향하는 절연관(16f)에 삽입 관통되며, 칸막이 판(14d)에 설치된 관통 구멍(143d)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12b)에 배치된 내부 리드(15e)에 접속되고 있다.

필라멘트체(13c)에서의 리드(132c)는, 칸막이 판(14c)에 설치된 관통 구멍(143c)에 삽입 관통되고, 필라멘트(131b)와 대향하는 절연관(16e)에 삽입 관통되 며, 칸막이 판(14b)에 설치된 관통 구멍(143b)에 삽입 관통되고, 필라멘트(131a)에 대향하는 절연관(16d)에 삽입 관통되고, 칸막이 판(14a)에 설치된 관통 구멍(143a)에 삽입 관통되며, 시일용 절연체(12a)에 배치된 내부 리드(15b)에 접속되고 있다. 필라멘트체(13c)에서의 리드(133c)는, 칸막이 판(14d)에 설치된 관통 구멍(141d)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12b)에 배치된 내부 리드(15f)에 접속되고 있다.

도 2는, 시일용 절연체(12a)의 근방에서의 확대 단면도이다. 도 2a는, 시일 구조의 제1 예를 나타내기 위한 필라멘트 램프의 길이 방향에서의 요부 확대 단면도이다. 도 2b는, 도 2a에 도시하는 B-B'선으로 절단한 직경 방향 단면도이다.

도 2c 내지 도 2e는 시일 구조의 제2 예를 도시하는 도면이다. 도 2c는 필라멘트 램프의 길이 방향에서의 요부 확대 단면도이며, 도 2d, 도 2e는 도 2c에 도시하는 C-C'선, D-D'선으로 절단한 직경 방향 단면도이다.

도 2f, 도 2g는 시일 구조의 제3, 제4 예를 나타내기 위한 필라멘트 램프의 길이 방향에서의 요부 확대 단면도이다.

시일용 절연체는 예컨대 석영 유리 등의 절연 재료로 이루어진다.

도 2a에 도시하는 바와 같이, 시일용 절연체(12a)는 그 외주에 금속박(18a)이 대체로 시일용 절연체(12a)의 길이 방향을 따라서 평행하게 배치되고 있다. 금속박(18a)은 내부 리드(15a) 및 외부 리드(17a)에 접속되고 있다. 또한, 금속박(18a)은 시일용 절연체(12a)보다 전체 길이가 짧다.

이렇게 함으로써, 내부 리드(15a), 외부 리드(17a), 금속박(18a) 모두를 시일할 수 있고 금속박(18a)이 외부에 노출되는 일이 없다. 따라서, 작업 중의 부주 의 등으로 30㎛정도로 두께가 얇은 금속박(18a)이 끊어짐으로써 필라멘트 램프를 점등할 수 없게 된다는 문제점이 생기지 않는다.

한편, 도 2a에서는 도시를 생략하고 있지만, 시일용 절연체(12a)에는, 도 1에 도시하는 내부 리드(15b), 금속박(18b) 및 외부 리드(17b)와, 내부 리드(15c), 금속박(18c) 및 외부 리드(17c)가, 내부 리드(15a), 금속박(18a) 및 외부 리드(17a)와 동일하게 배치되어 있다. 내부 리드(15b), 금속박(18b) 및 외부 리드(17b)와, 내부 리드(15c), 금속박(18c) 및 외부 리드(17c)는, 내부 리드(15a), 금속박(18a) 및 외부 리드(17a)와 동일한 형상·전체 길이를 가진다.

시일용 절연체(12b)에 대해서도 시일용 절연체(12a)와 동일한 구성이다.

발광관(11)과 시일용 절연체(12a)는 시일용 절연체(12a)가 배치되어 있는 개소에 대응하는 발광관(11)의 외주를 버너 등으로 가열함으로써, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 금속박(18a, 18b, 18c)을 통하여 기밀하게 시일되고 있다. 시일용 절연체(12a)의 외경은 발광관(11)의 내경에 비하여 작기 때문에, 발광관(11)은 시일용 절연체(12a)와 밀착하고 있는 부분, 즉 밀봉부에 있어서 직경 축소되고 있다.

시일 구조의 제2 예는, 도 2c, 도 2d에 도시하는 바와 같이, 원기둥형상의 시일용 절연체(12a)에 설치된 노치(121a, 121b, 121c)에 대해서, 내부 리드(15a, 15b, 15c)가 배치되어 있다. 또한, 도 2c, 도 2e에 도시하는 바와 같이, 시일용 절연체(12a)에 설치된 노치(122a, 122b, 122c)에 대해서, 외부 리드(17a, 17b, 17c)가 배치되어 있다. 금속박(18a)의 양단에는 내부 리드(15a), 외부 리드(17a)가 전기적으로 접속되고, 금속박(18b)의 양단에는 내부 리드(15b), 외부 리드(17b) 가 전기적으로 접속되며, 금속박(18c)의 양단에는 내부 리드(15c), 외부 리드(17c)가 전기적으로 접속되고 있다. 금속박(18a, 18b, 18c)의 전체 길이는 시일용 절연체(12a)보다 짧다. 한편, 시일용 절연체(12b)에 대해서도 시일용 절연체(12a)와 동일한 구성이다.

이렇게 함으로써, 노치(121a, 121b, 121c)에 의해서 내부 리드(15a, 15b, 15c)의 위치가 결정되고, 노치(122a, 122b, 122c)에 의해서 외부 리드(17a, 17b, 17c)의 위치가 결정된다는 이점이 있다.

한편, 시일용 절연체(12a)는 내부 리드(15a, 15b, 15c)를 배치하기 위한 노치(시일용 절연체(12a)에 있어서는 121a, 121b, 121c)를 생략할 수도 있다. 시일용 절연체(12b)도 마찬가지로, 내부 리드(15d, 15e, 15f)를 배치하기 위한 노치를 생략할 수도 있다.

시일 구조의 제3 예는, 도 2f에 도시하는 바와 같이, 양단에 테이퍼부(123a 및 124a)가 설치된 구조의 시일용 절연체(12a)를 사용한다. 내부 리드(15a) 및 외부 리드(17a)는 시일용 절연체(12a)의 테이퍼부의 형상에 대응하여 굴곡한 형상을 가진다. 이러한 내부 리드(15a) 및 외부 리드(17a)가 시일용 절연체(12a)의 테이퍼부(123a 및 124a)를 따라서 설치되어 있다. 시일용 절연체(12a)의 외주면에 배치된 금속박(18a)의 양단에 내부 리드(15a) 및 외부 리드(17a)가 접속되어 있다. 금속박(18a)의 전체 길이는, 시일용 절연체(12a)보다 짧다.

시일용 절연체(12a)의 양단에 테이퍼부를 설치하는 것은, 시일부 단부의 발광관 두께를 두껍게 할 수 있기 때문에 시일의 신뢰성을 높일 수 있다는 이유에 의 한다. 또한, 시일용 절연체(12a)에는 보다 압력이 높아지는 필라멘트체측(도면에 있어서 좌방)에만 테이퍼부가 설치되어 있어도 좋다.

한편, 시일용 절연체(12a)에는 도 1에 도시하는 내부 리드(15b), 금속박(18b) 및 외부 리드(17b)와, 내부 리드(15c), 금속박(18c) 및 외부 리드(17c)가 내부 리드(15a), 금속박(18a) 및 외부 리드(17a)와 동일하게 설치되어 있다. 시일용 절연체(12b)에 대해서도 시일용 절연체(12a)와 동일한 구성이다.

시일 구조의 제4 예는, 도 2g에 도시하는 바와 같이, 양단에 테이퍼부(123a 및 124a)가 설치된 시일용 절연체(12a)와, 시일용 절연체(12a)보다 전체 길이가 긴 금속박(18a)을 사용한다.

시일용 절연체(12a)는 필라멘트체측의 면에 형성된 유저 구멍(125a)에 대하여 내부 리드(15a)가 끼워 넣어져 고정되고, 발광관 외측의 면에 형성된 유저 구멍(126a)에 대해서 외부 리드(17a)가 끼워 넣어져 고정되고 있다. 이렇게 함으로써, 유저 구멍(125a)의 깊이에 의해서 내부 리드(15a)의 위치가 결정되고, 유저 구멍(126a)의 깊이에 의해서 외부 리드(17a)의 위치가 결정된다.

한편, 시일용 절연체(12a)에는, 도 1에 도시하는 내부 리드(15b), 금속박(18b) 및 외부 리드(17b)와, 내부 리드(15c), 금속박(18c) 및 외부 리드(17c)가 내부 리드(15a), 금속박(18a) 및 외부 리드(17a)와 동일하게 설치되어 있다. 시일용 절연체(12b)에 대해서도 시일용 절연체(12a)와 동일한 구성이다.

필라멘트 램프(1)는 각 필라멘트체(13a, 13b, 13c)에 대해 각각 급전하는 것이 가능해지도록, 발광관(11)의 양단부에서 바깥쪽으로 돌출하고 있는 외부 리드 (17a, 17b, 17c, 17d, 17e 및 17f)에 대해, 급전 장치(7a, 7b, 7c)가 접속되고 있다. 상세하게는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 급전 장치(7a)가 외부 리드(17a와 17e) 사이에 접속되고, 급전 장치(7b)가 외부 리드(17b와 17f) 사이에 접속되며, 급전 장치(7c)가 외부 리드(17c와 17d) 사이에 접속되고 있다.

한편, 도 1에 도시하는 예에서는, 발광관 내에 3개의 필라멘트체가 배치된 구조를 나타냈지만, 필요에 따라서 필라멘트체의 개수를 증감시킬 수 있고, 특히, 필라멘트체의 개수가 많은 경우, 본 발명의 구조는 시일용 절연체의 둘레면을 따라 다수의 금속박을 배치할 수 있기 때문에 유효하다.

도 3은, 본 발명의 필라멘트 램프의 다른 실시형태를 설명하기 위한 도면이다. 구체적인 구성에 대해서는 이하에 설명하지만, 도 1에 도시하는 필라멘트 램프와는 발광관의 일단으로부터만 외부 리드가 돌출하고 있는 점에서 상이하다.

필라멘트 램프(2)는, 발광관(21) 내에 2개의 필라멘트체(23a, 23b)와, 각 필라멘트체에 전기적으로 연결되는 급전선(30a 및 30b)과, 절연체(24a, 24b, 24c)와 절연관(26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f)과 엥커(29a, 29b)가 배치되어 있다. 또한, 발광관(21)의 양단 근방에 시일용 절연체(22a, 22b)가 배치되어 있다. 시일용 절연체(22a, 22b)가 배치된 개소에 있어서, 발광관(21)과 시일용 절연체(22a 및 22b)가 시일용 절연체(22a 및 22b)의 외주에 배치된 금속박을 통하여 기밀하게 시일된 밀봉부가 형성되어 있다.

도 3에 도시하는 필라멘트 램프는, 필라멘트체(23a, 23b)의 각각에 대하여, 도전성 부재(250a, 250b, 250c, 250d)가 전기적으로 접속되고 있다.

도 3에 도시하는 필라멘트 램프에 있어서는, 도전성 부재(250a)는 필라멘트체(23a)(리드 232a)의 일단에 전기적으로 접속된 내부 리드(25a)와, 내부 리드(25a)에 전기적으로 접속된 금속박(28a)과, 금속박(28a)에 전기적으로 접속된 외부 리드(27a)로 구성된다.

도전성 부재(250b)는 필라멘트체(23b)(리드 232b)의 일단에 전기적으로 접속된 내부 리드(25b)와, 내부 리드(25b)에 전기적으로 접속된 금속박(28b)과, 금속박(28b)에 전기적으로 접속된 외부 리드(27b)로 구성된다.

도전성 부재(250c)는 급전선(30b)에 전기적으로 접속된 내부 리드(25c)와, 내부 리드(25c)에 전기적으로 접속된 금속박(28c)과, 금속박(28c)에 전기적으로 접속된 외부 리드(27c)로 구성된다.

도전성 부재(250d)는 급전선(30a)과 전기적으로 접속된 내부 리드(25d)와, 내부 리드(25d)에 전기적으로 접속된 금속박(28d)과, 금속박(28d)에 전기적으로 접속된 외부 리드(27d)로 구성된다.

도 3에 도시하는 필라멘트 램프에 있어서도, 도 1에 도시하는 필라멘트 램프와 동일하게, 도전성 부재는 반드시 내부 리드, 금속박, 외부 리드의 3개로 구성될 필요는 없고, 금속박과 외부 리드의 2개로 구성되어도 좋다.

시일용 절연체(22a)는 필라멘트체의 측면의 단면에 설치된 4개의 유저 구멍에 대해, 각각 내부 리드(25a, 25b, 25c, 25d)가 끼워 넣어져 고정되고, 발광관 외측의 단면에 설치된 4개의 유저 구멍에 대해, 각각 외부 리드(27a, 27b, 27c 및 27d)가 끼워 넣어져 고정되어 있다. 시일용 절연체(12a)의 외주에는, 4장의 금속 박(28a, 28b, 28c, 28d)이 대체로 등간격으로 시일용 절연체(12a)의 길이 방향을 따라서 배치되어 있다. 금속박(28a)은 내부 리드(25a) 및 외부 리드(27a)에 접속되고, 금속박(28b)은 내부 리드(25b) 및 외부 리드(27b)에 접속되고, 금속박(28c)은 내부 리드(25c) 및 외부 리드(27c)에 접속되며, 금속박(28d)은 내부 리드(25d) 및 외부 리드(27d)에 접속되고 있다.

시일용 절연체(22b)는 필라멘트체측의 단면에 설치된 4개의 유저 구멍에 대해, 각각 내부 리드(25e, 25f, 25g, 25h)가 끼워 넣어져 고정되고, 발광관 외측의 단면에 설치된 유저 구멍에 대해 도전성 연결부(31a 및 31b)가 고정되어 있다. 금속박(28e와 28f)이 도전성 연결부(31a)에 접속됨으로써 내부 리드(25e와 25f)가 전기적으로 접속되고 있다. 또한, 금속박(28g와 28h)이 도전성 연결부(31b)에 접속됨으로써 내부 리드(25g와 25h)가 전기적으로 접속되고 있다.

필라멘트체(23a)는 필라멘트(231a), 필라멘트(231a)의 일단에 연결되는 리드(232a) 및 필라멘트(231a)의 타단에 연결되는 리드(233a)로 구성되어 있다. 필라멘트체(23b)는 필라멘트체(23a)와 마찬가지로, 필라멘트(231b), 리드(232b), 리드(233b)로 구성된다. 필라멘트(231a와 231b)는 동일축 상에 배치되어 있는 쪽이 바람직하지만, 반사 미러 등의 광학 소자를 병용하는 등으로 각 필라멘트의 위치의 어긋남을 보상할 수 있는 경우나, 피조사물과 램프의 거리가 비교적 떨어져 있어 피조사물과 램프의 거리에 비해 각 필라멘트의 위치 어긋남이 충분히 작고 조도 분포에 영향을 주지 않는 등의 경우는 동일축 상에 배치되어 있지 않아도 좋다.

절연체(24a, 24b 및 24c)는 각 필라멘트체에서의 리드(232a, 233a, 232b 및 233b)와, 각 급전선(30a, 30b)을 통과시키기 위한 관통 구멍이 각각 4개 설치되어 있다. 절연체(24a)는 필라멘트(231a)와 시일용 절연체(22a) 사이에 배치되고, 절연체(24b)는 필라멘트(231a)와 필라멘트(231b) 사이에 배치되며, 절연체(24c)는 필라멘트(231b)와 시일용 절연체(22b) 사이에 배치되어 있다.

필라멘트체(23a)에서의 리드(232a)는 절연체(24a)에 설치된 관통 구멍(241a)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12a)에 끼워 넣어져 고정된 내부 리드(25a)에 접속되어 있다. 필라멘트체(23a)에서의 리드(233a)는 절연체(24b)에 설치된 관통 구멍(241b), 필라멘트(231b)와 대향해서 배치된 절연관(26f) 및 절연체(24c)개 설치된 관통 구멍(244c)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12b)에 끼워 넣어져 고정된 내부 리드(25h)에 접속되고 있다.

급전선(30a)은 일단이 시일용 절연체(12b)에 고정된 내부 리드(25g)에 접속되고, 타단이 절연체(24c)에 설치된 관통 구멍(243c), 필라멘트(231b)와 대향하는 절연관(26d), 절연체(24b)에 설치된 관통 구멍(244b), 필라멘트(231a)와 대향하는 절연관(26c) 및 절연체(24a)에 설치된 관통 구멍(244a)의 순서로 삽입 관통되어 시일용 절연체(12a)에 고정된 내부 리드(25d)에 고정되고 있다.

내부 리드(25g와 25h)가 전기적으로 접속되어 있음으로써, 필라멘트체(23a)와 급전선(30a)은 전기적으로 접속되고 있다.

필라멘트체(23b)에서의 리드(232b)는 절연체(24b)에 설치된 관통 구멍(242b), 필라멘트(231a)와 대향하는 절연관(26b) 및 절연체(24a)에 설치된 관통 구멍(242a)의 순서로 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12a)에 끼워 넣어져 고정된 내부 리드(25b)에 접속되어 있다. 필라멘트체(23b)에서의 리드(233b)는 절연체(24c)에 설치된 관통 구멍(241c)에 삽입 관통되고, 시일용 절연체(12b)에 끼워 넣어져 고정된 내부 리드(25e)에 접속되어 있다.

급전선(30b)은 일단이 시일용 절연체(22b)에 끼워넣어져 고정된 내부 리드(25f)에 접속되고, 절연체(24c)에 설치된 관통 구멍(242c), 필라멘트(231b)와 대향하는 절연관(26e), 절연체(24b)에 설치된 관통 구멍(243b) 및 필라멘트(231a)와 대향하는 절연관(26a) 및 절연체(24a)에 설치된 관통 구멍(243a)의 순서로 삽입 관통되고, 시일용 절연체(22a)에 끼워 넣어져 고정된 내부 리드(25c)에 접속되어 있다.

내부 리드(25e와 25f)가 전기적으로 접속되어 있음으로써, 필라멘트체(23b)와 급전선(30b)은 전기적으로 접속되고 있다.

필라멘트 램프(2)는 각 필라멘트체(23a, 23b)에 대해 각각 급전하는 것이 가능해지도록, 발광관(11)의 일단으로부터 바깥쪽으로 돌출하고 있는 외부 리드(27a, 27b, 27c, 27d)에 대해 급전 장치(7a, 7b)가 접속되고 있다. 상세하게는, 급전 장치(7a)가 외부 리드(27a와 27d)의 사이에 접속되고, 급전 장치(7b)가 외부 리드(27b와 27c) 사이에 접속되고 있다.

[B. 가열 장치의 구성〕

도 4는, 본 발명의 필라멘트 램프를 탑재한 가열 장치의 구성예를 도시하는 정면 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시하는 제1 램프 유닛(10) 및 제2 램프 유닛(20)에서의 각 필라멘트 램프의 배열예를 도시하는 평면도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 가열 장치(100)는 챔버(300)를 가진다. 챔버 (300)의 내부는 석영 창(4)에 의해 램프 유닛 수용 공간(S1)과 가열 처리 공간(S2)으로 분할된다. 램프 유닛 수용 공간(S1)에 수용되는 제1 램프 유닛(10), 제2 램프 유닛(20)으로부터 방출되는 광을, 석영 창(4)을 통하여 가열 처리 공간(S2)에 설치되는 피처리물(6)에 조사함으로써, 피처리물(6)의 가열 처리가 실시된다. 램프 유닛 수용 공간(S1)에 수용되는 제1 램프 유닛(10), 제2 램프 유닛(20)은 예컨대, 10개의 필라멘트 램프(1)를 소정의 간격으로 병렬로 배치하여 구성된다. 양 램프 유닛(10, 20)은 서로 대향하도록 배치되어 있다. 한편, 램프 유닛(10)을 구성하는 필라멘트 램프(1)의 중심축 방향은 도 5에 도시하는 바와 같이, 램프 유닛(20)을 구성하는 필라멘트 램프(1)의 중심축 방향과 서로 교차하도록 배치되어 있다.

램프 유닛(10, 20)은 발광 부분을 복수 구비한 필라멘트 램프(1)가, 예컨대, 소정의 거리만큼 이간하여 병렬로 나열된다. 필라멘트 램프(1)는 상기와 같이, 각 필라멘트체의 필라멘트가 거의 동일축 상에 배치되어 있다. 그리고, 각 필라멘트체에서의 필라멘트를 개별적으로 발광시키거나 각 필라멘트체로의 공급 전력을 개별적으로 조정함으로써, 피처리물(6) 상의 광강도 분포를 임의로 또한 고정밀도로 설정하는 것이 가능해진다.

제1 램프 유닛(10)의 위쪽에는 반사경(200)이 배치된다. 반사경(200)은, 예컨대, 무산소구리로 이루어지는 모재(母材)에 금을 코팅한 구조이며, 반사 단면이 원의 일부, 타원의 일부, 포물선의 일부 또는 평판형상 등의 형상을 가진다. 반사경(200)은 제1 램프 유닛(10) 및 제2 램프 유닛(20)으로부터 위쪽을 향해서 조사된 광을 피처리물(6)측으로 반사한다. 즉, 가열 장치(100)에 있어서, 제1 램프 유닛(10) 및 제2 램프 유닛(20)으로부터 방출되는 광은, 직접, 혹은 반사경(200)으로 반사되어 피처리물(6)에 조사된다.

램프 유닛 수용 공간(S1)에는 냉각풍 유닛(8)으로부터의 냉각풍이 챔버(300)에 설치된 냉각풍 공급 노즐(81)의 취출구(82)로부터 도입된다. 램프 유닛 수용 공간(S1)에 도입된 냉각풍은 제1 램프 유닛(10) 및 제2 램프 유닛(20)에서의 각 필라멘트 램프에 분무되고, 각 필라멘트 램프를 구성하는 발광관(11)을 냉각한다. 여기서, 각 필라멘트 램프(1)의 밀봉부는 다른 개소에 비교하여 내열성이 낮다. 그 때문에, 냉각풍 공급 노즐(81)의 취출구(82), 각 필라멘트 램프(1)의 밀봉부에 대향하여 배치하고, 각 필라멘트 램프(1)의 밀봉부를 우선적으로 냉각하도록 구성하는 것이 바람직하다. 각 필라멘트 램프(1)에 분무되고, 열교환에 의해 고온이 된 냉각풍은 챔버(300)에 설치된 냉각풍 배출구(83)로부터 배출된다. 한편, 냉각풍의 흐름은 열교환되어 고온이 된 냉각풍이 반대로 각 필라멘트 램프(1)를 가열하지 않도록 고려되고 있다.

상기 냉각풍은 반사경(200)도 동시에 냉각하도록 바람의 흐름이 설정된다. 한편, 반사경(200)이 도시를 생략한 수냉 기구에 의해 수냉되고 있는 경우는, 반드시 반사경(200)도 동시에 냉각하도록 바람의 흐름을 설정하지 않아도 좋다.

그런데, 가열되는 피처리물(6)로부터의 복사열에 의해 석영 창(4)에서의 축열이 발생한다. 축열된 석영 창 (4)으로부터 2차적으로 방사되는 열선에 의해 피처리물(6)은 원하지 않은 가열 작용을 받는 일이 있다. 이 경우, 피처리물(6)의 온도 제어성의 용장화(예컨대, 설정 온도보다 피처리물의 온도가 고온이 되는 오버 슛)나, 축열되는 석영 창(4) 자체의 온도 격차에 기인하는 피처리물(6)에서의 온도 균일성의 저하 등의 문제점이 발생한다. 또한, 피처리물(6)의 강온 속도의 향상이 어려워진다.

따라서, 이러한 문제점을 억제하기 위해서, 도 4에 도시하는 바와 같은 냉각풍 공급 노즐(81)의 취출구(82)를 석영 창(4)의 근방에도 설치하여 냉각풍 유닛(8)으로부터의 냉각풍에 의해 석영 창(4)을 냉각하도록 하는 것이 바람직하다.

제1 램프 유닛(10)의 각 필라멘트 램프(1)는 한 쌍의 제1 고정대(500, 501)에 의해 지지된다. 제1 고정대는 도전성 부재로 형성된 도전대(51)와, 세라믹스 등의 절연 부재로 형성된 유지대(52)로 이루어진다. 유지대(52)는 챔버(300)의 내벽에 설치되고, 도전대(51)를 유지한다. 상기 제1 램프 유닛(10)을 구성하는 필라멘트 램프(1)의 개수를 n1, 상기 필라멘트 램프(1)가 가지는 필라멘트체의 개수를 m1로 하고, 각 필라멘트체 모두에 독립적으로 전력이 공급되는 경우, 한 쌍의 제1 고정대(500, 501)의 조수는 n1×m1조가 된다. 한편, 제2 램프 유닛(20)의 각 필라멘트 램프(1)는 제2 고정대에 의해 지지된다. 제2 고정대는 제1 고정대와 마찬가지로, 도전대, 유지대로 이루어진다. 상기 제2 램프 유닛(20)을 구성하는 필라멘트 램프(1)의 개수를 n2, 상기 필라멘트 램프가 가지는 필라멘트체의 개수를 m2로 하고, 각 필라멘트 모두에 독립적으로 전력이 공급되는 경우, 한 쌍의 제2 고정대의 조수는 n2×m2조가 된다.

챔버(300)에는, 전원부(7)의 급전 장치로부터의 급전선이 접속되는 한 쌍의 전원 공급 포트(71, 72)가 설치된다. 한편, 도 4에서는 1조의 전원 공급 포트(71, 72)가 도시되어 있지만, 필라멘트 램프(1)의 개수, 각 필라멘트 램프 내의 필라멘트체의 개수 등에 따라 1조의 전원 공급 포트의 개수는 결정된다.

도 4의 예에서는, 전원 공급 포트(71)는 제1 램프 고정대(500)의 도전대(51)와 전기적으로 접속되고 있다. 또한, 전원 공급 포트(72)는 제1 램프 고정대(501)의 도전대(51)와 전기적으로 접속되고 있다. 제1 램프 고정대(500)의 도전대(51)는 예컨대, 외부 리드(17a)(도 1 참조)와 전기적으로 접속되고 있다. 제1 램프 고정대(501)의 도전대(51)는, 예컨대 외부 리드(17e)(도 1 참조)와 전기적으로 접속되고 있다. 이러한 구성에 의해, 전원부(7)에서의 급전 장치(7a)로부터, 제1 램프유닛(10)에서의 1개의 필라멘트 램프(1)의 필라멘트(131b)로의 급전이 가능해진다.

한편, 필라멘트 램프(1)의 다른 필라멘트체(13a, 13c) 또한 제1 램프 유닛(10)에서의 다른 필라멘트 램프(1)의 각 필라멘트, 제2 램프 유닛(20)의 각 필라멘트 램프(1)의 각 필라멘트에 대해서도, 다른 한 쌍의 전원 공급 포트(71, 72)에서 각각 동일한 전기적 접속이 이루어진다.

한편, 가열 처리 공간(S2)에는, 피처리물(6)이 고정되는 처리대(5)가 설치되어 있다. 예컨대, 피처리물(6)이 반도체 웨이퍼인 경우, 처리대(5)는 몰리브덴이나 텅스텐, 탄탈과 같은 고융점 금속 재료나 실리콘 카바이드(SiC) 등의 세라믹 재료, 또는 석영, 실리콘(Si)으로 이루어지는 박판의 환형상체이며, 그 원형 개구부의 내주부에 반도체 웨이퍼를 지지하는 단차부가 형성되어 있는 가이드 링 구조인 것이 바람직하다.

피처리물(6)인 반도체 웨이퍼는 상기한 원환형상의 가이드 링의 원형 개구부에 반도체 웨이퍼를 끼워 넣도록 배치되고, 상기 단차부에서 지지된다. 처리대(5)는, 스스로도 광조사에 의해서 고온이 되어 대면하는 반도체 웨이퍼의 외주 가장자리를 보조적으로 방사 가열하고, 반도체 웨이퍼의 외주 가장자리로부터의 열방사를 보상한다. 이것에 의해, 반도체 웨이퍼의 외주 가장자리로부터의 열방사 등에 기인하는 반도체 웨이퍼 외주 가장자리부의 온도 저하가 억제된다.

처리대(5)에 설치되는 피처리물(6)의 광조사면의 이면측에는 온도 측정부(91)가 피처리물(6)에 당접 혹은 근접하여 설치되어 있다. 온도 측정부(91)는 피처리물(6)의 온도 분포를 모니터하기 위한 것으로, 피처리물(6)의 치수에 따라 개수, 배치가 설정된다. 온도 측정부(91)는 예컨대, 열전대나 방사 온도계가 사용된다. 온도 측정부(91)에 의해 모니터된 온도 정보는, 온도계(9)에 송출된다. 온도계(9)는, 각 온도 측정부(91)에 의해 송출된 온도 정보에 의거하여, 각 온도 측정부(91)의 측정 지점에서의 온도를 산출하는 동시에, 산출된 온도 정보를 온도 제어부(92)를 통하여 주제어부(3)에 송출한다. 주제어부(3)는 피처리물(6) 상의 각 측정 지점에서의 온도 정보에 의거하여, 피처리물(6) 상의 온도가 소정의 온도에서 균일해지도록 지령을 온도 제어부(92)에 송출한다. 온도 제어부(92)는 이 지령에 의거하여, 전원부(7)로부터 각 필라멘트 램프(1)의 필라멘트체로 공급되는 전력을 제어한다.

예컨대, 주제어부(3)는 어느 측정 지점의 온도가 소정의 온도에 비교하여 낮다고 하는 온도 정보를 온도 제어부(92)로부터 얻은 경우, 해당 측정 지점에 근접 하는 필라멘트체의 발광부로부터 방사되는 광이 증가하도록, 해당 필라멘트체에 대한 급전량을 증가시키도록 온도 제어부(92)에 대해 지령을 송출한다. 온도 제어부(92)는 주제어부(3)로부터 송출된 지령에 의거하여, 전원부(7)로부터 해당 필라멘트체에 접속된 전원 공급 포트(71, 72)에 공급되는 전력을 증가시킨다.

주제어부(3)는 램프 유닛(10, 20)에서의 필라멘트 램프(1)의 점등 중, 냉각풍 유닛(8)에 지령을 송출함으로써, 발광관(11), 석영 창(4)이 고온 상태가 되지 않게 한다.

또한, 가열 처리의 종류에 따라, 가열 처리 공간(S2)에는 프로세스 가스를 도입·배기하는 프로세스 가스 유닛(800)을 접속해도 좋다. 예컨대, 열산화 프로세스를 행하는 경우에는, 가열 처리 공간(S2)에 산소 가스 및 가열 처리 공간(S2)을 퍼지하기 위한 퍼지 가스(예컨대, 질소 가스)를 도입·배기하는 프로세스 가스 유닛(800)을 접속한다. 프로세스 가스 유닛(800)으로부터의 프로세스 가스, 퍼지 가스는 챔버(300)에 설치된 가스 공급 노즐(84)의 취출구(85)로부터 가열 처리 공간(S2)에 도입된다. 또한, 배기는 배출구(86)로부터 행해진다.

본 발명의 가열 장치에 의하면 이하의 효과를 나타낼 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 가열 장치의 광원부인 램프 유닛은, 발광관 내에 필라멘트와 이 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어지는 필라멘트체가 발광관의 관축을 따라 복수 배치되고, 발광관의 단부에 상기 복수의 필라멘트체의 각각에 대해 전기적으로 접속된 도전성 부재가 복수 배치되어 이루어지는 밀봉부가 설치되어 있기 때문에, 각 필라멘트에 대해서 독립적으로 급전하는 것이 가능한 필라멘트 램프가 복수 병렬로 배치되어 있다.

종래, 광원부로부터 방사되는 광강도 분포의 설정은 광원부에 복수 병렬로 나열된 각 필라멘트 램프로 급전하는 전력을 조정함으로써 행해지고 있었다. 즉, 상기 광강도 분포의 설정은 발광관의 축방향과 수직인 방향에 대해서만 조정 가능했다.

본 발명의 가열 장치의 광원부인 램프 유닛에 탑재되는 필라멘트 램프는, 발광관 내부에 상기한 바와 같이 배치되어 있는 필라멘트로 급전하는 전력을 개별적으로 조정하는 것이 가능하기 때문에, 상기 광강도 분포의 설정은 발광관의 축방향에 대해서도 조정 가능하다. 따라서, 피조사물 표면에서의 방사 조도 분포도, 2차원 방향으로 고정밀도로 설정하는 것이 가능해진다.

예컨대, 종래의 가열 장치의 광원부에 이용하고 있던 필라멘트 램프의 발광 길이보다 전체 길이가 짧은 협소한 특정 영역에 대해서도, 이 특정 영역에 한정하여 이 특정 영역 상의 방사 조도를 설정하는 것이 가능하다. 즉, 이 특정 영역과 그 외의 영역에 있어서, 각각의 특성에 대응한 방사 조도 분포를 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기 특정 영역 및 그 외의 영역의 온도가 균일해지도록 제어하는 것이 가능해진다. 동일하게 하여, 피처리물에 장소적 온도 분포가 발생하는 것을 억제하여, 피처리물 전체에 걸쳐서 균일한 온도 분포를 얻는 것이 가능해진다.

예컨대, 도 5에 도시하는 피처리물(6) 가운데, 필라멘트 램프(1b)와 필라멘트 램프(1m 내지 1o)가 교차하는 개소의 바로 아래의 영역(영역 1이라고도 함)의 온도가, 피처리물(6)에서의 다른 영역(영역 2라고도 함)의 온도에 비교하여 낮은 경우, 혹은, 영역 1에서의 온도 상승의 정도가 영역 2에서의 온도 상승의 정도보다 작다고 미리 판명되어 있는 경우를 생각한다. 이 경우, 필라멘트 램프(1b)가 가지는 각 필라멘트 가운데, 영역 1에 대응하는 필라멘트로의 급전량을 증가시킴으로써, 영역 1과 영역 2 사이에 온도 분포가 생기는 것을 확실히 방지하고, 피처리물(6)의 전체에 걸쳐서 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다. 한편, 도 5에 있어서, 각 필라멘트 램프의 내부에 도시되고 있는 선분은 각 필라멘트의 배치 위치를 나타내는 것이다.

즉, 광원부에 상기한 필라멘트 램프를 복수 탑재한 본 발명의 가열 장치에 의하면, 램프 유닛으로부터 소정의 거리만큼 이간한 피처리물 상의 방사 조도 분포를 정밀, 또한, 임의의 분포로 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 피처리물 상의 방사 조도 분포를 피처리물 형상에 대해서 비대칭으로 설정하는 것도 가능해진다. 그 때문에, 피처리물인 열처리되는 기판 상에서의 장소적인 온도 변화의 정도의 분포가 기판 형상에 대해 비대칭인 경우에 있어서도, 거기에 대응하여 피처리물 상의 조도 분포를 설정하는 것이 가능해지고, 피처리물을 예컨대 균일하게 가열하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 가열 장치에 있어서는, 발광관 내에 배치되는 각 필라멘트끼리의 이간 거리를 매우 작게 할 수 있는 필라멘트 램프를 사용하기 때문에, 발광하지 않는 각 필라멘트간의 이간부의 영향을 작게 할 수 있고, 피처리물 상에서의 조도 분포의 원하지 않는 불균일을 매우 작게 하는 것이 가능하다. 또한, 가열 장 치의 높이 방향에 있어서 복수의 관 형상의 필라멘트 램프로 이루어지는 램프 유닛을 배치하는 스페이스도 작게 끝나기 때문에 가열 장치를 소형화할 수 있다.

그 한편으로, 도 8에 도시하는 종래의 U자 형상을 갖는 램프를 사용한 경우, 수평부와 수직부의 경계 부분이 상당히 큰 전체 길이를 가지고, 이 부분의 바로 아래에는 광이 방사되지 않기 때문에, 피처리물 상에서의 불균일이 커진다는 문제점이 있다. 이에 더하여, 발광관이 수직 부분을 가지는 U자 형상이기 때문에, 가열 장치의 높이 방향에 상당한 스페이스를 필요로 하기 때문에 가열 장치를 소형화할 수 없다.

특히, 본 발명의 가열 장치는 발광관의 단부에는 막대형상의 시일용 절연체를 배치하는 동시에, 해당 시일용 절연체의 외주에 복수의 금속박을 간격을 두어 배열하고, 발광관과 시일용 절연체가 양자간에 도전성 부재를 통하여 기밀하게 시일되어 이루어지는 밀봉부를 구비하고 있기 때문에, 다수의 금속박을 간격을 두어 동일 둘레 상에 배치하는 것이 가능해진다. 또한, 도 9에 도시하는 필라멘트 램프와 같이 직사각형상의 밀봉부에 다수의 금속박을 배치하는 경우에 비교하여, 밀봉부 전체의 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 시일 불량 등의 불편이 생기지 않고 신뢰성이 높은 필라멘트 램프를 제공할 수 있다.

본 발명의 필라멘트 램프에 의하면, 발광관의 내부에 필라멘트와 이 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어지는 필라멘트체가, 발광관의 관축을 따라 복수 배치되고, 발광관의 단부에 설치된, 복수의 필라멘트체의 각각에 대하여 전기적으로 접속된 도전성 부재가 복수 배치되어 이루어지는 밀봉부가, 막대형상의 시일용 절연체를 배치하는 동시에, 복수의 상기 도전성 부재를 해당 시일용 절연체의 외주에 간격을 두고 배열하고, 상기 발광관과 상기 시일용 절연체가 양자간에 도전성 부재를 통하여 기밀하게 시일되어 있는 구조이기 때문에, 다수의 금속박을 간격을 두고 동일 둘레 상에 배치하는 것이 가능해진다. 또한, 도 9에 도시하는 필라멘트 램프와 같이 직사각형상의 밀봉부에 다수의 금속박을 배치하는 경우에 비교하여, 밀봉부 전체의 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 시일 불량 등의 문제점이 생기지 않고 신뢰성의 높은 필라멘트 램프를 제공할 수 있다.

또한, 시일용 절연체는 외부 리드의 위치 결정 개구가 형성되어 있기 때문에, 외부 리드의 위치를 소정의 위치에 위치 결정할 수 있다.

또한, 시일용 절연체의 적어도 필라멘트체측의 단부에 테이퍼부가 형성되어 있기 때문에, 도전성 부재를 통하여 발광관과 시일용 절연체가 기밀하게 시일되어 이루어지는 밀봉부의 단부에 있어서, 발광관 및 시일용 절연체를 구성하는 석영 유리의 두께를 두껍게 할 수 있고, 이것에 의해 시일의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 광조사식 가열 처리 장치에 의하면 이하의 효과를 나타낼 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 광조사식 가열 처리 장치는 광원부인 램프 유닛을 상기 필라멘트 램프가 복수개 병렬 배치하여 구성하고 있기 때문에, 종래, 발광관 내에 1개의 필라멘트만 가지는 필라멘트 램프의 광원부로부터 방사되는 광 강도 분포의 설정이 발광관의 축방향과 수직인 방향에 대해서만 조정 가능하였음에 대하여, 발광관의 축방향에 대해서도 조정 가능하다. 따라서, 피조사물 표면에서의 방사 조도 분포도, 2차원 방향으로 고정밀도로 설정하는 것이 가능해진다.

따라서, 예컨대, 종래의 광조사식 가열 처리 장치의 광원부에 이용하고 있던 필라멘트 램프의 발광 길이보다도 전체 길이가 짧은 협소한 특정 영역에 대해서도, 이 특정 영역에 한정하여 이 특정 영역 상의 방사 조도를 설정하는 것이 가능해진다. 또한, 피처리물 상의 방사 조도 분포를 피처리물 형상에 대해서 비대칭으로 설정하는 것도 가능해진다.

즉, 램프 유닛으로부터 소정의 거리만큼 이간한 피처리물 상의 방사 조도 분포를 정밀하고 또한 임의의 분포로 설정하는 것이 가능해진다.

따라서, 상기 특정 영역 및 그 외의 영역의 온도가 균일해지도록 제어하거나, 피처리물인 열처리되는 기판 상에서의 장소적인 온도 변화의 정도의 분포가 기판 형상에 대해 비대칭인 경우에 대응하여, 피처리물 상의 조도 분포를 설정하고, 피처리물을 예컨대 균일하게 가열하는 것이 가능해진다.

또한, U자 형상을 갖는 램프를 사용하는 종래예에 비해, 본 발명의 광조사식 가열 처리 장치에 있어서는, 발광관 내에 배치되는 각 필라멘트끼리의 이간 거리를 매우 작게 할 수 있는 필라멘트 램프를 사용하기 때문에, 발광하지 않는 공간인 필라멘트의 이간부의 영향을 최소로 할 수 있고, 피처리물 상에서의 조도 분포의 원하지 않는 불균일을 매우 작게 하는 것이 가능하다. 또한, 가열 장치의 높이 방향에 있어서 램프의 수직부가 없기 때문에 이것에 대응하는 램프 유닛 내의 스페이스가 불필요해져 가열 장치를 소형화할 수 있다.

Claims (3)

1. 발광관의 내부에, 필라멘트와 이 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어지는 필라멘트체가, 발광관의 관축을 따라 복수 배치되고,

   상기 발광관의 단부에 상기 복수의 필라멘트체의 각각에 대하여 전기적으로 접속된 도전성 부재가 복수 배치되어 이루어지는 밀봉부가 설치된 필라멘트 램프로서,

   상기 밀봉부는 막대 형상의 시일용 절연체를 배치하는 동시에, 복수의 상기도전성 부재를 해당 시일용 절연체의 외주에 간격을 두고 배열하고, 상기 발광관과 상기 시일용 절연체가 양자간에 도전성 부재를 통해 기밀하게 시일되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 부재는 상기 필라멘트체에 전기적으로 접속된 금속박과 해당 금속박에 전기적으로 접속된 외부 리드를 적어도 구비하고,

   상기 시일용 절연체는 상기 외부 리드의 위치 결정 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 시일용 절연체의 적어도 상기 필라멘트체측의 단부에 테이퍼부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.

Images