KR20080018788A - 필라멘트 램프 및 광 조사식 가열 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 필라멘트의 발광 상태가 독립적으로 제어되어 원하는 방사 조도 분포를 얻을 수 있고, 또한, 대전력을 필라멘트에 투입한 경우라 하더라도, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 부분에서 원하지 않는 방전의 발생이 확실하게 방지되는 필라멘트 램프 및 피처리체를 균일하게 가열할 수 있는 광 조사식 가열 처리 장치의 제공을 목적으로 한다.

필라멘트 램프는, 발광관의 내부에, 각각 필라멘트와 리드로 이루어진 필라멘트체의 복수가 관축 방향으로 차례로 병설되어 이루어지고, 서로 이웃하는 필라멘트체의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록 각 필라멘트에 각각 독립적으로 교류 전력이 공급되는 구성, 혹은 서로 이웃하는 필라멘트체의 서로 근접하는 단부들이 동일 극성이 되도록 각 필라멘트에 각각 독립적으로 직류 전력이 공급되는 구성으로 되어 있다. 광 조사식 가열 처리 장치는, 해당 필라멘트 램프를 구비하여 이루어진다.

Description

필라멘트 램프 및 광 조사식 가열 처리 장치{FILAMENT LAMP AND LIGHT ILLUMINATING TYPE HEATING PROCESSING DEVICE}

도 1은 본 발명의 필라멘트 램프의 일례에 있어서의 구성의 개략을 나타낸 설명용 사시도,

도 2는 필라멘트체의 일 구성예를 나타낸 정면도,

도 3은 필라멘트체 리드와 필라멘트의 연결부를 도시한 확대 단면도,

도 4는 각 필라멘트체와 급전 장치의 결선 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 설명도,

도 5는 복수의 필라멘트체의 각각에 삼상교류 전력을 공급하는 급전 장치를 이용한 경우에 있어서의, 각 필라멘트체와 급전 장치의 결선 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 설명도,

도 6은 본 발명의 필라멘트 램프의 다른 예에 있어서의 구성의 개략을 나타낸 설명용 사시도,

도 7은 도 6에 도시한 필라멘트 램프에 있어서의, 각 필라멘트체와 급전 장치의 결선 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 설명도,

도 8은 본 발명의 필라멘트 램프의 또 다른 예에 있어서의 구성의 개략을 나타낸 설명용 사시도,

도 9는 도 8에 도시한 필라멘트 램프에 있어서의 필라멘트체의 구성예를 나타낸 정면도,

도 10은 필라멘트체와 지지부재의 연결부를 확대하여 도시한 사시도,

도 11은 도 8에 도시한 필라멘트 램프에 있어서의, 각 필라멘트체와 급전 장치의 결선 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 설명도,

도 12는 복수의 필라멘트체의 각각에 직류 전력을 공급하는 급전 장치를 이용한 경우에 있어서의, 각 필라멘트체와 급전 장치의 결선 상태의 일례를 개략적으로 나타낸 설명도,

도 13은 본 발명의 광 조사식 가열 처리 장치의 일례에 있어서의 구성의 개략을 나타낸 정면 단면도,

도 14는 도 13에 도시한 광 조사식 가열 처리 장치의 광원부를 구성하는 제1 램프 유닛 및 제2 램프 유닛에 있어서의, 각 필라멘트 램프의 배열 예를 나타낸 평면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 필라멘트 램프 11: 발광관

12a, 12b: 밀봉부 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f: 금속박

14: 제1 필라멘트체 15: 제2 필라멘트체

16: 제3 필라멘트체 14a, 15a, 16a: 리드

14b, 15b, 16b: 필라멘트 코일 14c, 15c, 16c: 리드

140a, 140c: 갈고리 형상부 141a, 141c: 필라멘트 연결부

142a, 142c: 리드 본체부 143a, 143c: 직경 방향부

144a, 144c: L자 형상부 145a, 145c: 갈고리 형상부

17: 앵커 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f: 외부 리드

19a, 19b, 19c, 19d: 지지부재 191, 192, 193, 194, 195, 196: 절결부

197: 개구 25: 절연관

73: 급전 장치 74a, 74b, 74c: 전력 제어 수단

75: 급전 장치 78a: 제1 직류 급전 장치

78b: 제2 직류 급전 장치 3: 주제어부

4: 창판 5: 처리대

7: 전원부 7a: 제1 급전 장치

71, 72: 한 쌍의 전원 공급 포트

650, 651: 한 쌍의 제1 고정대 66: 도전대

67: 유지대 8: 냉각풍 유닛

800: 프로세스 가스 유닛 81: 냉각풍 공급 노즐

82: 취출구 83: 냉각풍 배출구

84: 가스 공급 노즐 85: 취출구

86: 배출구 9: 온도계

91: 온도 측정부 92: 온도 제어부

100: 광 조사식 가열 처리 장치 200A: 제1 램프 유닛

200B: 제2 램프 유닛 201: 반사경

300: 챔버 S1: 램프 유닛 수용 공간

S2: 가열 처리 공간 W: 피처리체

본 발명은, 필라멘트 램프 및 광 조사식 가열 처리 장치에 관한 것으로서, 특히, 피처리체를 가열 처리하기 위해 이용되는 필라멘트 램프 및 해당 필라멘트 램프를 구비한 광 조사식 가열 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서의, 예를 들면 성막, 산화, 불순물 확산, 질화, 막 안정화, 실리사이드화, 결정화, 이온 주입 활성화 등의 다양한 프로세스를 행함에 있어서는, 가열 처리가 이용되고 있으며, 특히, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 피처리체의 온도를 급속하게 상승시키거나 하강시키는 급속 열처리(이하, 「RTP: Rapid Thermal Processing」라고도 한다.)는, 수율이나 품질을 향상시킬 수 있기 때문에, 바람직하게 이용되고 있다.

RTP에서 이용되는 가열 처리 장치로서는, 예를 들면 광 투과성 재료로 이루어진 발광관의 내부에 필라멘트가 설치되어 이루어진 백열 램프 등의 광원으로부터의 광 조사에 의해, 피처리체에 접촉하지 않고 이것을 가열할 수 있는 광 조사식의 가열 처리 장치가 널리 이용되고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

이러한 광 조사식의 가열 처리 장치에 의하면, 예를 들면, 피처리체를 1000℃ 이상의 온도에까지, 몇 초에서 수십 초 사이에 승온(昇溫)시킬 수 있음과 동시 에, 광 조사를 정지함으로써, 피처리체를 급속하게 냉각(강온(降溫))시키는 것이 가능하다.

이러한 광 조사식의 가열 처리 장치를 이용하여 예를 들면 반도체 웨이퍼의 RTP를 행하는 경우에 있어서는, 반도체 웨이퍼를 1050℃ 이상으로 가열할 때에 반도체 웨이퍼에 온도 분포의 불균일이 발생하면, 반도체 웨이퍼에 「슬립」이라 불리는 현상, 즉 결정 전이의 결함이 발생하여 불량품이 될 우려가 있기 때문에, 반도체 웨이퍼의 전면의 온도 분포가 균일하게 되도록 가열, 고온 유지, 냉각을 행하는 것이 필요하다.

그런데, 예를 들면 광 조사면 전면의 물리 특성이 균일한 반도체 웨이퍼에 대해 방사 조도가 균일해지도록 광 조사를 행한 경우라 하더라도, 반도체 웨이퍼의 주변부에서는, 반도체 웨이퍼의 측면 등으로부터 열이 방사되기 때문에, 반도체 웨이퍼의 주변부의 온도가 낮아져 반도체 웨이퍼에는 온도 분포의 불균일이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 반도체 웨이퍼의 주변부의 표면에서의 방사 조도를 반도체 웨이퍼의 중앙부의 표면에서의 방사 조도보다 크게 되도록 광 조사함으로써, 반도체 웨이퍼의 측면 등으로부터의 열 방사에 의한 온도 저하를 보상(補償)하여 반도체 웨이퍼에 있어서의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 행해지고 있다.

그렇지만, 종래의 가열 처리 장치에서는, 피처리체에 있어서의, 백열 램프의 발광 길이에 비해 매우 작은 협소한 특정 영역에 대해서는, 해당 특정 영역의 특성 에 대응한 광 강도로 광 조사를 행하더라도, 특정 영역 이외의 영역에도 동일한 조건으로 광 조사되어 버리기 때문에, 특정 영역과 그 밖의 영역이 적절한 온도 상태가 되도록 온도 조정하는 것, 즉, 피처리물의 온도 상태가 균일해지도록, 협소한 특정 영역에 대한 방사 조도만을 제어할 수는 없다.

예를 들면, 반도체 웨이퍼에는, 그 표면에 스퍼터링법 등에 의해 금속 산화물등으로 이루어진 막이 형성되어 있거나, 또, 이온 주입에 의해 불순물 첨가물이 도핑되어 있는 것이 일반적이며, 이러한 금속 산화물의 막 두께나 불순물 이온의 밀도에는, 반도체 웨이퍼의 표면상에서 장소적인 분포를 갖는다. 이러한 장소적 분포는, 반드시 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭은 아니며, 예를 들면 불순물 이온 밀도에 대해서는, 반도체 웨이퍼의 중심에 대해 중심 대칭이 아닌 협소한 특정 영역에서 불순물 이온 밀도가 변화하는 경우가 있다.

이러한 특정 영역에 있어서는, 다른 영역과 동일한 방사 조도가 되도록 광 조사한 경우라 하더라도, 온도 상승 속도에 차이가 발생하는 경우가 있어, 특정 영역의 온도와 그 밖의 영역의 온도는 반드시 일치하지 않으며, 피처리체의 처리 온도에 원하지 않는 온도 분포가 발생하게 되는 결과, 피처리체에 원하는 물리 특성을 부여하는 것이 곤란해진다는 문제가 발생한다.

이상과 같은 사정에 감안하여, 본 발명자들은, 다음과 같은 구성을 갖는, 광 조사식 가열 처리 장치의 광원으로서 이용되는 필라멘트 램프를 제안하였다(일본국 특원2005-191222호 명세서 참조).

이 필라멘트 램프는, 도 1을 참조하여 설명하면, 양단이 기밀하게 밀봉된 직 관(直管) 형상의 발광관(11)을 구비하여 이루어지고, 이 발광관(11) 내에는, 각각 필라멘트 코일과 이 필라멘트 코일에 급전(給電)하기 위한 리드로 이루어진 필라멘트체(14, 15)의 복수(도 1에서는 2개)가, 필라멘트 코일(14b, 15b)이 발광관(11)의 관축 방향으로 신장되도록 차례로 배열되어 설치되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서의 필라멘트 코일(14b)의 일단(一端)에 연결되는 일단 측의 리드(14c)는, 발광관(11)의 일단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매(埋設)된 금속박(13a)을 개재하여 밀봉부(12a)로부터 외부로 돌출하는 외부 리드(18a)에 전기적으로 접속되어 있으며, 또, 필라멘트 코일(14b)의 타단(他端)에 연결되는 것 타단 측 리드(14a)는, 발광관(11) 타단 측의 밀봉부(12b)에 매설된 금속박(13d)을 개재하여 외부 리드(18d)에 전기적으로 접속되어 있다. 일단 측 리드(14c)에 있어서의 제2 필라멘트체(15)의 필라멘트 코일(15b)과 대향하는 부분에는, 절연관(25)이 설치되어 있다.

또, 제2 필라멘트체(15)에 있어서의 필라멘트 코일(15b)의 일단에 연결되는 일단 측의 리드(15c)는, 일단 측의 밀봉부(12a)에 매설된 금속박(13b)을 개재하여 외부 리드(18b)에 전기적으로 접속되어 있으며, 또, 필라멘트 코일(15b)의 타단에 연결되는 일단 측의 리드(15a)는, 타단 측의 밀봉부(12b)에 매설된 금속박(13c)을 개재하여 외부 리드(18c)에 전기적으로 접속되어 있다. 타단 측의 리드(15a)에서의 한쪽의 필라멘트체(14)의 필라멘트 코일(14b)과 대향하는 부분에는, 절연관(25)이 설치되어 있다.

각 필라멘트체(14, 15)는, 각각, 외부 리드를 개재하여 별개의 급전 장치에 접속되어 있으며, 이에 따라, 각 필라멘트체(14, 15)에서의 필라멘트(14b, 15b)에 개별로 급전 가능하게 되어 있다.

또, 앵커(17)는, 발광관(11)의 내벽과 절연관(25) 사이의 위치에서, 발광관(11)의 관축 방향으로 병설(竝設)된 환상(環狀)의 앵커로서, 각 필라멘트(14b, 15b)는, 각각, 예를 들면 3개의 앵커(17)에 의해 발광관(11)과 접촉하지 않도록 지지되어 있다.

이러한 구성의 필라멘트 램프는, 발광관 내에 복수의 필라멘트를 갖고, 각 필라멘트의 발광 등의 제어를 개별로 행하는 것이 가능한 구조로 되어 있기 때문에, 광 조사식 가열 처리 장치에 있어서의 가열용 광원으로서 이용한 경우에는, 복수개의 필라멘트 램프를 병렬로 배열함으로써, 피처리체의 피조사 영역에 대응하여 필라멘트를 고밀도로 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 이러한 광 조사식 가열 처리 장치에 의하면, 복수의 필라멘트에 대해 개별로 급전할 수 있어 각 필라멘트의 발광 등의 제어를 개별로 행할 수 있으므로, 예를 들면 열처리되는 피처리체상에 있어서의 장소적인 온도 변화 정도의 분포가 피처리체의 형상에 대해 비대칭인 경우라 하더라도, 해당 피처리체의 특성에 따른 원하는 방사 조도 분포로 광 조사할 수 있는 결과, 피처리체를 균일하게 가열할 수 있고, 따라서, 피처리체에 있어서의 피조사면의 전체에 걸쳐, 균일한 온도 분포를 실현할 수 있다.

[특허문헌 1 : 일본국 특개평7-37833호 공보]

[특허문헌 2 : 일본국 특개2002-203804호 공보]

최근, 광 조사식 가열 처리 장치에 있어서는, 한층 더 수율의 향상(처리 효율의 향상)이나 품질의 향상이 요구되고 있다.

이러한 요청에 대해, 상기 구성의 필라멘트 램프를 광원으로서 구비하고 있는 것에 있어서는, 반도체 웨이퍼의 온도 상승 특성을 더욱 급속하게 하는 것이 필요해지고 있으며, 예를 들면 필라멘트로의 단위 길이당 투입 전력을 종래 이상으로 증가시킴으로써 대응할 수 있는 것이라고 생각할 수 있다.

그렇지만, 단순히 필라멘트에 대한 투입 전력을 증가시킨 경우에는, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하기 쉽고, 이러한 원하지 않는 방전이 장시간에 걸쳐 형성되면, 필라멘트 혹은 리드가 용단(溶斷)되어 버린다는 문제가 발생하는 것이 판명되었다.

또, 상술한 바와 같이, 피처리체의 피조사면에 있어서의 온도 분포를 균일하게 하기 위해서는, 각각의 필라멘트체가 필라멘트가 서로 근접한 상태(필라멘트의 설치 간격이 작은 상태)로 설치되어 있는 것이 바람직하지만, 이러한 구성으로 한 경우에는, 상기 문제가 현저하게 발생하게 된다.

본 발명은, 이상과 같은 사정에 근거하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있고, 뿐만 아니라, 대전력을 필라멘트에 투입한 경우라 하더라도, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 필라멘트 간 혹은 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있어 필라멘트 또는 리드가 파손되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 필라멘트 램프를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 상기 필라멘트 램프를 구비하고, 피처리체를 균일하게 가열할 수 있는 광 조사식 가열 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 필라멘트 램프는, 적어도 일단에 밀봉부가 형성된 직관 형상의 발광관의 내부에, 각각 코일 형상의 필라멘트와 해당 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어진 필라멘트체의 복수가, 각 필라멘트가 발광관의 관축 방향으로 신장되도록, 관축 방향으로 차례로 배열되어 설치되고, 각 필라멘트체에 있어서의 리드의 각각이 밀봉부에 설치된 복수의 도전성 부재의 각각에 대해 전기적으로 접속되어 이루어지며, 각 필라멘트에 대해 각각 독립적으로 전력을 공급하는 급전 기구를 구비한 필라멘트 램프로서,

급전 기구는 교류 전력 공급원으로서, 서로 이웃하는 필라멘트체의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록, 상기 도전성 부재에 결선(結線)되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필라멘트 램프에 있어서는, 급전 기구는, 각 필라멘트체에 대해 삼상(三相)교류 전력을 공급하는 것을 이용할 수 있다.

또, 본 발명의 필라멘트 램프는, 적어도 일단에 밀봉부가 형성된 직관 형상의 발광관의 내부에, 각각 코일 형상의 필라멘트와 해당 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어진 필라멘트체의 복수가, 각 필라멘트가 발광관의 관축 방향으로 신장되도록, 관축 방향으로 차례로 배열되어 설치되고, 각 필라멘트체에 있어서의 각각이 밀봉부에 설치된 복수의 도전성 부재의 각각에 대해 전기적으로 접속되어 이루어지며, 각 필라멘트에 대해 각각 독립적으로 전력을 공급하는 급전 기구를 구비한 필라멘트 램프로서,

급전 기구는 직류 전력 공급원으로서, 서로 이웃하는 필라멘트체의 서로 근접하는 단부들이 동일 극성이 되도록, 상기 도전성 부재에 결선되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필라멘트 램프에 있어서는, 방전 억제 가스가 발광관 내로 봉입된 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 필라멘트 램프에 있어서는, 각 필라멘트체에서의 리드는, 필라멘트의 코일 피치 사이에 끼워진 상태로 해당 필라멘트의 직경 방향 외측으로 돌출하여 신장되도록 걸어맞춤되는, 선단부(先端部)가 필라멘트의 코일 축방향으로 신장되는 직경 방향 부분을 갖는 갈고리 형상부를 구비하여 이루어지고,

인접하는 필라멘트의 서로 근접하는 단부에 연결된 리드의 각각이 해당 리드에 있어서의 갈고리 형상부가 걸어맞춤되는 피걸어맞춤부에 의한 위치 결정 기구가 형성된 공통의 지지부재에 의해 지지됨으로써, 필라멘트가 발광관에 대해 위치 결정 되어 있으며,

상기 지지부재를 사이에 두고 서로 대향하여 신장되는 각각의 갈고리 형상부의 선단에는, 갈고리 형상부가 형성된 구성으로 할 수 있다.

본 발명의 광 조사식 가열 처리 장치는, 상기 필라멘트 램프가 복수개 병렬 배치되어 이루어진 램프 유닛을 갖고, 해당 램프 유닛으로부터 방출되는 광을 피처리체에 조사하여 피처리체를 가열하는 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시 형태)

도 1은 본 발명의 필라멘트 램프의 일례에 있어서의 구성의 개략을 나타낸 설명용 사시도이다.

이 필라멘트 램프(10)는, 양단부가 용착되어 밀봉부(12a, 12b)가 형성된, 예를 들면 석영 유리 등의 광 투과성 재료로 이루어진 직관 형상의 발광관(11)을 구비하여 이루어지고, 이 발광관(11)의 내부에는, 복수, 예를 들면 2개의 필라멘트체(14, 15)가 발광관(11)의 관축 방향으로 차례로 배열되어 설치되어 있음과 동시에, 할로겐 가스 및 후술하는 특정한 방전 억제 가스가 봉입되어 있다.

제1 필라멘트체(14)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 필라멘트 코일(14b)과 이 필라멘트 코일(14b)의 타단부에 연결된 급전용 리드(14a) 및 필라멘트 코일(14b)의 일단부에 연결된 리드(14c)에 의해 구성되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서의 리드(14a)는, 1개의 선조재에 의해 형성되어 있으며, 연결되는 필라멘트(14b)의 코일 축에 병행으로 신장되는 코일 형상의 필라멘트 연결부(141a)와, 이 필라멘트 연결부(141a)의 일단부에 연속해서 필라멘트 연결부(141a)의 직경 방향으로 신장되는 직경 방향부(143a)와, 이 직경 방향부(143a)에 연속해서 필라멘트 연결부(141a)의 코일 축방향으로 신장되는 선(線)형상의 리드 본체부(142a)에 의해 구성되어 있다.

필라멘트 연결부(141a)는, 필라멘트 코일(14b)의 코일 내경에 적합한 외경을 갖는다.

또, 제1 필라멘트체(14)에 리드(14c)는, 리드(14a)와 동일한 구성을 가지며, 편의상, 리드(14a)와 동일한 구성 부분에는 「a」를 「c」로 바꾸어 동일한 부호가 부여되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 필라멘트 코일(14b)의 타단부를 리드(14a)의 직경 방향부(143a)에 대해 밀어 넣음으로써, 필라멘트 연결부(141a)가 필라멘트 코일(14b)의 타단부에서의 내부 공간 내에 삽입되어 그 외측 둘레면이 필라멘트 코일(14b)의 내면에 접촉 상태로 배치됨과 동시에, 직경 방향부(143a)가 필라멘트 코일(14b)의 코일 피치 사이에서 필라멘트 코일(14b)의 직경 방향 외측으로 돌출하도록 끼워진 상태가 되고, 이에 따라, 리드(14a)와 필라멘트 코일(14b)과의 연결이 달성되어 있다.

또, 일단 측 리드(14c)에 대해서도 마찬가지로, 필라멘트 연결부(141c)가 필라멘트 코일(14b)의 내부에 접촉 상태로 배치됨과 동시에, 직경 방향부(143c)가 필라멘트 코일(14b)의 코일 피치 사이에서 필라멘트 코일(14b)의 직경 방향 외측으로 돌출하도록 끼워진 상태가 되고, 이에 따라, 리드(14c)와 필라멘트 코일(14b)의 연결이 달성되어 있다.

또, 제2 필라멘트체(15)는, 제1 필라멘트체(14)와 동일한 구성을 갖는 것으로, 필라멘트 코일(15b)과 이 필라멘트 코일(15b)의 타단부에 연결된 급전용의 리드(15a) 및 필라멘트 코일(15b)의 일단부에 연결된 리드(15c)에 의해 구성되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서의 타단 측의 리드(14a)는, 발광관(11)의 타단 측의 밀봉부(12b)에 기밀하게 매설된 금속박(13d)을 개재하여 외부 리드(18d)에 전 기적으로 접속되어 있다. 또, 일단 측의 리드(14c)는, 제2 필라멘트체(15)에 접촉하지 않도록 발광관(11)의 관축을 따라 신장되고, 발광관(11)의 일단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매설된 금속박(13a)을 개재하여 외부 리드(18a)에 전기적으로 접속되어 있다.

제2 필라멘트체(15)에 있어서의 타단 측의 리드(15a)는, 제1 필라멘트체(14)에 접촉하지 않도록 발광관(11)의 관축을 따라 신장되고, 발광관(11)의 타단 측의 밀봉부(12b)에 기밀하게 매설된 금속박(13c)을 개재하여 외부 리드(18c)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 일단 측 리드(15c)는, 발광관(11)의 일단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매설된 금속박(13b)을 개재하여 외부 리드(18b)에 전기적으로 접속되어 있다.

이 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 필라멘트체 리드의, 다른 필라멘트체에서의 필라멘트 리드와 대향하는 개소에, 예를 들면 석영 등의 절연 재료로 이루어진 절연관이 설치되어 있다. 절연관이 설치되어 있음에 따라, 후술하는 필라멘트에 장착된 앵커(17)와, 리드가 접촉하여 전기적으로 단락(短絡)되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

구체적으로는, 제1 필라멘트체(14)에 있어서의 일단 측 리드(14c)에는, 제2 필라멘트체(15)의 필라멘트 코일(15b)과 대향하는 개소에, 절연관(25)이 설치되어 있으며, 또, 제2 필라멘트체(15)에 있어서의 타단 측의 리드(15a)에는, 제1 필라멘트체(14)의 필라멘트 코일(14b)과 대향하는 개소에, 절연관(25)이 설치되어 있다.

이 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 발광관(11)의 내벽과 절연관(25)의 사이 의 위치에서, 발광관(11)의 관축 방향으로 병설된 복수의 환상의 앵커(17)가 설치되어 있으며, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)은, 각각, 예를 들면 3개의 앵커에 의해서 발광관(11)과 접촉하지 않도록 지지되어 있다.

앵커(17)는, 필라멘트 램프(10)을 제작함에 있어서, 복수의 필라멘트체를 발광관(11) 내에 용이하게 삽입하여 설치할 수 있을 정도의 탄성을 갖는다.

상기 구성의 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 각 필라멘트체(14, 15)에 따른 외부 리드의 각각은, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에서의 서로 인접하는 단부들이 동일 위상이 되도록, 예를 들면 단상 교류 전력을 공급하는 급전 장치(73)에 급전선에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

각 필라멘트체(14, 15)와 급전 장치(73)의 결선 상태에 대해 구체적으로 설명하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단이 급전 장치(73)의 고압 측(H)에, 전력 제어 수단(74a)을 개재하여 전기적으로 접속됨과 동시에 타단이 전력 제어 수단(74a)을 개재하여 급전 장치(73)의 저압 측(L)인 그랜드 측(G)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 제1 필라멘트 코일(14b)의 일단 측에 인접하는 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 타단이 전력 제어 수단(74b)을 개재하여 급전 장치(73)의 고압 측(H)에 전기적으로 접속됨과 동시에 일단 측의 리드(15c)가 전력 제어 수단(74b)을 개재하여 그랜드 측(G)에 전기적으로 접속되어 있으며, 따라서, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 전력 제어 수단(74a, 74b)를 개재하여 개별로 전력을 급전함으로써, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)의 발광 상태의 제어를 개별로 행할 수 있다.

이 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 전력 제어 수단(74a, 74b)으로서, 예를 들면 사이리스터(SCR)가 이용되고 있으며, 각 필라멘트체(14, 15)에 대해 공급되는 전류량을, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)의 최대 정격 전류값의 0∼100%의 범위 내에서 조정할 수 있다.

또, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단이 급전 장치(73)의 그랜드 측(G)에 전기적으로 접속됨과 동시에 타단이 급전 장치(73)의 고압 측(H)에 전기적으로 접속되고, 제1 필라멘트 코일(14b)의 일단 측에 인접하는 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 타단이 급전 장치(73)의 그랜드 측(G)에 전기적으로 접속됨과 동시에 일단이 급전 장치(73)의 고압 측(H)에 전기적으로 접속된 구성으로 되어 있어도 된다.

상술한 바와 같이, 상기 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 발광관(11) 내에 할로겐 사이클을 행하기 위한 할로겐 가스에 더하여, 절연 파괴 전압값이 높은 방전 억제 가스가 봉입되어 있다. 이에 따라, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에서의 서로 근접하는 단부들 사이에 전위차가 발생하는 경우라 하더라도, 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

방전 억제 가스로서는, 예를 들면 질소 가스나, 아르곤, 크립톤 등의 희가스나, 질소와 희가스의 혼합 가스를 이용할 수 있으며, 이들 중에서도, 다른 가스에 비해 절연 파괴 전압값이 높기 때문에, 질소 가스를 이용하는 것이 특히 바람직하다.

희가스의 봉입량은, 상온에 대해 약 O.8×10⁵∼1×10⁶Pa의 범위 내인 것이 바람직하다.

상기의 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 전력 제어 수단(74a, 74b)에 의해 적정한 크기로 제어된 전력이 각 필라멘트체(14, 15)에 대해 공급되면, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 있어서는, 그 일단부와 타단부 사이에 전위차가 발생하여 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 전류가 흘러 발광 상태가 된다. 이 상태에서는, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단부와 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 타단부가 서로 전위차가 작은 상태 또는 동일 전위가 되는 상태가 된다. 예를 들면 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 있어서의 최대 정격 전류값과 동일한 전류가 공급되는 경우에는, 제1 필라멘트망(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단부와 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 타단부가 서로 동일 전위가 되는 상태가 된다.

그런데, 상기 구성의 필라멘트 램프(10)에 의하면, 각 필라멘트(14b, 15b)의 발광 상태를 독립시켜 제어할 수 있기 때문에, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있고, 또한, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록 교류 전력이 공급됨으로써, 이들 사이에 발생하는 전위차가 작거나 0이 되므로, 필라멘트(14b, 15b) 간 혹은 서로 이웃하는 리드(14c, 15a) 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 결과, 필라멘트 코일 혹은 리드가 용단된다는 문제가 발생하는 것을 확실하게 방지 할 수 있다.

또, 리드(14a, 14c)에 있어서의 필라멘트 연결부(141a, 141c)가 필라멘트 코일(14b)의 내부 공간 내에 삽입되어 접촉 상태로 배치됨과 동시에 직경 방향부(143a, 143c)가 코일 피치 사이에 끼워진 상태가 되어 필라멘트 코일(14b)과 리드(14a, 14c)가 연결되어 있음에 따라, 필라멘트 코일(14b)의 축방향에 대한 변위 및 필라멘트 코일(14b)의 직경 방향에 대한 변위가 규제된 상태가 되기 때문에, 소선 직경 및 코일 권취 직경이 큰 필라멘트 코일(14b)과 리드(14a, 14c)를 연결시키는 경우라도, 리드(14a, 14c)의 선 직경을 필라멘트 코일(14b)의 내경에 적합하도록 크게 하지 않고도 양자를 확실하게 연결할 수 있다. 예를 들면 소선 직경이 0.5mm, 코일 권취 직경이 4.3mm인 필라멘트 코일과, 선 직경이 0.8mm인 리드라 하더라도, 양자를 확실하게 연결할 수 있다. 또, 제2 필라멘트체(15)에 대해서도 동일하다.

따라서, 예를 들면 200W/cm 이상의 대전력을 필라멘트 코일(14b, 15b)에 투입할 수 있어 각 필라멘트 코일(14b, 15b)을 소기의 발광 상태가 되도록 급속하게 상승시킬 수 있는 구성인 것이면서, 인접하는 필라멘트 간에 단락이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 서로 다른 크기의 전류를 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 공급하는 것에 수반하여 전위차가 발생한 경우라 하더라도, 또한 특정한 방전 억제 가스가 발광관(11) 내에 봉입된 구성으로 되어 있음에 따라, 방전 억제 가스가 절연 파괴 전압이 높은 것이기 때문에, 해당 전위차에 기인하여 원하지 않는 방전이 발생하는 것 을 한층 더 확실하게 방지할 수 있고, 따라서, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있다.

이상의 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 급전 장치(75)로서 삼상교류 전력을 공급하는 것을 이용할 수 있다.

급전 장치(75)는, 서로 전위가 다른 R, S, T 3개의 단자를 구비하고 있으며, 이들 중 2개의 단자에 대해 각 필라멘트(14b, 15b)가, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에서의 서로 인접하는 단부들이 동일 위상이 되도록, 전기적으로 접속되어 있다.

이 실시예에 있어서의 각 필라멘트체(14, 15)와 급전 장치(75)의 결선 상태에 대해 구체적으로 설명하면, 제1 필라멘트체(4)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단이 급전 장치(75)의 S단자에 전력 제어 수단(74a)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있음과 동시에, 타단이 급전 장치(75)의 R단자에 전력 제어 수단(74a)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또, 제1 필라멘트 코일(14b)의 일단 측에 인접하는 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 타단이 급전 장치(75)의 S단자에 전력 제어 수단(74b)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있음과 동시에, 일단이 급전 장치(75)의 T단자에 전력 제어 수단(74b)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)이 R-S상에 접속되고, 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)이 S-T상에 접속되어 있으며, 이에 따라, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 대해, 전력 제어 수단(74a, 74b)을 개재하여 개별로 전력을 급전함으로써, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)의 발광 상태의 제어를 개별로 행 할 수 있다.

이러한 구성의 필라멘트 램프에 의하면, 상기한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 삼상교류 전력을 공급하는 급전 장치(75)가 이용되고 있음에 따라, 각 상에 전기적으로 접속되는 필라멘트의 개수를 분산시켜 접속할 수 있기 때문에, 단상의 경우와 비교하여 동일 상에 흐르는 전류값이 적게 되어, 급전 장치에 요구되는 전류값을 비교적 작게 할 수 있으므로, 급전에 따른 비용을 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 필라멘트 램프에 있어서는, 필라멘트체의 수는 목적에 따라 적절하게 변경할 수 있고, 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이, 3개의 필라멘트체(14, 15, 16) 설치된 구성으로 할 수 있다.

이 필라멘트 램프(10)는, 양단부가 용착되어 밀봉부(12a, 12b)가 형성된, 예를 들면 석영 유리 등의 광 투과성 재료로 이루어진 직관 형상의 발광관(11)을 구비하여 이루어지고, 이 발광관(11)의 내부에는, 각각 도 2에 도시한 것과 동일한 구성을 갖는 3개의 필라멘트체(14, 15, 16)가, 필라멘트 코일이 관축 방향으로 신장되도록, 발광관(11)의 관축 방향으로 차례로 병설되어 있다.

제1 필라멘트체(14), 제2 필라멘트체(15) 및 제3 필라멘트체(16)의 각각에 있어서의 일단 측 리드(14c, 15c, 16c)는, 각각, 일단 측의 밀봉부(12b)에 기밀하게 매설된 금속박(13d, 13e, 13f)을 개재하여 외부 리드(18d, 18e, 18f)에 전기적으로 접속되어 있으며, 타단 측의 리드(14a, 15a, 16a)는, 각각, 타단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매설된 금속박(13a, 13b, 13c)을 개재하여 외부 리드(18a, 18b, 18c)에 전기적으로 접속되어 있다.

이 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 각 필라멘트체(14, 15, 16)에 따른 외부 리드의 각각은, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에서의 서로 인접하는 단부들이 동일 위상이 되고, 또한, 제2 필라멘트체(15) 및 제3 필라멘트체(16)에서의 서로 인접하는 단부들이 동일 위상이 되도록, 삼상교류 전력을 공급하는 급전 장치(75)에 급전선에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

각 필라멘트체(14, 15, 16)와 급전 장치(75)와의 결선 상태에 대해 구체적으로 설명하면, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단이 급전 장치(75)의 S단자에 전력 제어 수단(74a)을 개재하여 전기적으로 접속됨과 동시에, 타단이 급전 장치(75)의 R단자에 전력 제어 수단(74a)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또, 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 일단이 급전 장치(75)의 T단자에 전력 제어 수단(74b)을 개재하여 전기적으로 접속됨과 동시에, 타단이 급전 장치(75)의 S단자에 전력 제어 수단(74b)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제3 필라멘트체(16)에 따른 필라멘트 코일(16b)의 일단이 급전 장치(75)의 R단자에 전력 제어 수단(74c)을 개재하여 전기적으로 접속됨과 동시에, 타단이 급전 장치(75)의 T단자에 전력 제어 수단(74c)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)이 R-S상에 접속되고, 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)이 S-T상에 접속되고, 제3 필라멘트체(16)에 따른 필라멘트 코일(16b)이 T-R상에 접속되어 있으며, 이에 따라, 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)에 대해, 전력 제어 수단(74a, 74b, 74c)을 개재하여 개별로 전력을 급전함으로써, 각 필라멘트 코 일(14b, 15b, 16b)의 발광 상태의 제어를 개별로 행할 수 있다.

이 필라멘트 램프(10)에 있어서도, 발광관(11) 내에 할로겐 사이클을 행하기 위한 할로겐 가스에 더하여, 절연 파괴 전압값이 높은 방전 억제 가스가 봉입되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 단부들 사이에 전위차가 발생하는 경우라 하더라도, 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다. 방전 억제 가스로서는, 상기 실시예에서 예시한 것을 이용할 수 있다.

상기 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 전력 제어 수단(74a, 74b, 74c)에 의해서 적정한 크기로 제어된 전력이 각 필라멘트체(14, 15, 16)에 대해 공급되면, 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)에서는, 그 일단부와 타단부의 사이에 전위차가 발생하여 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)에 전류가 흘러 발광 상태가 된다. 이 상태에서는, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)의 일단부 또는 리드와, 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 타단부 또는 리드가 서로 전위차가 작은 상태 또는 동일 전위가 되는 상태가 됨과 동시에, 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)의 일단부 또는 리드와, 제3 필라멘트체(16)에 따른 필라멘트 코일(16b)의 타단부 또는 리드가 서로 전위차가 작은 상태 또는 동일 전위가 되는 상태가 된다.

그런데, 상기 구성의 필라멘트 램프(10)에 의하면, 상기 필라멘트 램프와 동일한 효과, 즉, 각 필라멘트(14b, 15b, 16b)의 발광 상태를 독립시켜 제어할 수 있기 때문에, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있고, 또한, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록 삼상교류 전력이 공급됨으로써, 대전력을 필라멘트에 투입한 경우라 하더라도, 이들 사이에 발생하는 전위차가 작거나 0이 되므로, 서로 이웃하는 필라멘트 간 혹은 서로 이웃하는 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 결과, 필라멘트 코일 혹은 리드가 용단된다는 문제가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 서로 다른 크기의 전류를 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 15c)에 공급함으로써, 서로 근접하는 필라멘트체(14, 15, 16)의 단부들 사이에 전위차가 발생한 경우라 하더라도, 또한 특정한 방전 억제 가스가 발광관(11) 내에 봉입되어 있음에 따라, 방전 억제 가스가 절연 파괴 전압이 높은 것이므로, 해당 전위차에 기인하여 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 필라멘트 램프에 있어서는, 도 8에 도시한 바와 같은 구성으로 할 수 있다.

이 필라멘트 램프(10)는, 도 6에 도시한 구성의 필라멘트 램프에 있어서, 각 필라멘트체의 구성이 상이함과 동시에, 발광관(11)의 내부에 있어서의 인접하는 필라멘트 간의 위치에, 각각 예를 들면 석영 유리 등의 절연 재료로 이루어진 복수의 판 형상의 지지부재(19a, 19b, 19c, 19d)가 관축에 대해 수직으로 설치되어 있는 것 이외에는, 도 6에 도시한 필라멘트 램프와 동일한 구성을 갖는 것이다.

제1 필라멘트체(14)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 필라멘트 코일(14b)과 이 필라멘트 코일(14b)의 타단부에 연결된 급전용의 리드(14a) 및 필라멘트 코일(14b) 의 일단부에 연결된 리드(14c)에 의해 구성되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서의 타단 측 리드(14a)는, 1개의 선조재에 의해 형성되어 있으며, 선형상의 리드 본체부(142a), 이 리드 본체부(142a)에 직교하는 방향(연결되는 필라멘트 코일의 직경 방향)으로 신장되는 직경 방향 부분을 갖는 갈고리 형상부(140a)를 갖는다.

갈고리 형상부(140a)는, 리드 본체부(142a)에 연속해서 리드 본체부(142a)에 직교하는 방향으로 신장되도록 절곡(折曲)된 직경 방향부(143a)와, 이 직경 방향부(143a)에 연속되는, 코일축이 리드 본체부(142a)와 병행하여 신장되는 코일 형상의 필라멘트 연결부(141a)와, 이 필라멘트 연결부(141a)에 연속해서 그 코일축방향으로 신장되고, 선단부가 코일축방향으로 신장되도록 절곡된 L자 형상부(144a)에 의해 구성되어 있다.

필라멘트 연결부(141a)는, 필라멘트 코일(14b)의 코일 내경에 적합한 외경을 갖는다.

리드(14a)에 있어서의 L자 형상부(144a)에는, 그 선단부가 예를 들면 레이저 등으로 가열 용융됨으로써 에지 부분을 갖지 않는 갈고리 형상부(145a)가 형성되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서의 일단 측 리드(14c)는, 리드(14a)와 동일한 구성을 가지며, 편의상, 리드(14a)와 동일한 구성 부분에는 「a」를 「c」로 바꾸어 동일한 부호가 부여되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서는, 필라멘트 코일(14b)의 타단부를 리드(14a) 의 L자 형상부(144a)에 대해 밀어 넣음으로써, 필라멘트 연결부(141a)가 필라멘트 코일(14b)의 타단부에 있어서의 내부 공간 내에 삽입되어 그 외측 둘레면이 필라멘트 코일(14b)의 내면에 접촉 상태로 배치됨과 동시에, L자 형상부(144a)가 필라멘트 코일(14b)의 코일 피치 사이에서 필라멘트 코일(14b)의 직경 방향 외측으로 돌출하도록 끼워진 상태가 되고, 이에 따라, 리드(14a)와 필라멘트 코일(14b)의 연결을 달성되어 있다.

또, 리드(14c)에 대해서도 마찬가지로, 필라멘트 연결부(141c)가 필라멘트 코일(14b)의 내부에 접촉 상태로 배치됨과 동시에, L자 형상부(144c)가 필라멘트 코일(14b)의 코일 피치 사이에서 필라멘트 코일(14b)의 직경 방향 외측으로 돌출하도록 끼워진 상태가 되고, 이에 따라, 리드(14c)와 필라멘트 코일(14b)의 연결이 달성되어 있다.

또, 제2 필라멘트체(15) 및 제3 필라멘트체(16)에 대해서도, 제1 필라멘트체(14)와 동일한 구성으로 되어 있으며, 필라멘트 코일(15b(16b))과 이 필라멘트 코일(15b(16b))의 타단부에 연결된 급전용의 리드(15a(16a)) 및 필라멘트 코일(15b(16b))의 일단부에 연결된 리드(15c(16c))에 의해 구성되어 있다.

지지부재(19a)에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 대략 중앙부에 개구(197)가 형성되어 있음과 동시에, 그 둘레 가장자리부에, 필라멘트체를 위치 결정하기 위한 위치 결정 기구를 구성하는 복수, 예를 들면 6개의 절결부(191, 192, 193, 194, 195, 196)가 서로 둘레 방향으로 등간격마다 이격된 위치에 형성되어 있다.

개구(197)를 형성하는 것은 필수는 아니지만, 지지부재에 개구(197)를 설치 함으로써, 지지부재와 필라멘트 코일과의 간격을 크게 하는 것이 가능해져, 지지부재의 열적 부하를 경감할 수 있다.

또, 다른 지지부재(19b, 19c, 19d)에 대해서도 동일한 구성으로 되어 있다.

제1 필라멘트체(14)는, 타단 측의 리드(14a)에 있어서의 L자 형상부(144a)가 지지부재(19a)의 절결부(196)에 걸어맞춤됨과 동시에 리드 본체부(142a)가 해당 절결부(196)와 대각인 위치의 절결부(193) 내로 삽입 통과되고, 필라멘트 코일(14b)이 지지부재(19a)의 일면 측에서 지지부재(19a)에 대해 수직인 방향으로 신장되는 자세로, 장착되어 있으며, 또, 일단 측 리드(14c)에 대해서도 마찬가지로, 일단 측의 리드(14c)에서의 L자 형상부(144c)가 지지부재(19b)의 절결부의 하나에 걸어맞춤됨과 동시에 리드 본체부(142c)가 해당 절결부과 대각인 위치의 절결부 내에 삽입 통과되고, 필라멘트 코일(14b)이 지지부재(19b)의 타면 측에 있어서 지지부재(19b)에 대해 수직인 방향으로 신장되는 자세로, 장착되어 있으며, 이에 따라, 제1 필라멘트체(14)가 발광관(11)에 대해 위치 결정된 상태로 지지되어 있다.

제1 필라멘트체(14)에 있어서의 타단 측 리드(14a)는, 발광관(11)의 타단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매설된 금속박(13a)을 개재하여 외부 리드(18a)에 전기적으로 접속되어 있다.

또, 일단 측의 리드(14c)는, 지지부재(19c, 19d)에 있어서의, 제2 필라멘트체(15) 및 제3 필라멘트체(16)에 따른 리드의 갈고리 형상부의 위치 결정에 기여하지 않는 절결부 내부가 삽입 통과되어 발광관(11)의 관축을 따라 신장되고, 발광관(11)의 일단 측의 밀봉부(12b)에 기밀하게 매설된 금속박(13d)을 개재하여 외부 리드(18d)에 전기적으로 접속되어 있다.

제2 필라멘트체(15)는, 타단 측의 리드(15a)에 있어서의 갈고리 형상부가, 필라멘트체(14)의 일단부를 지지하는 지지부재(19b)의 일면 측에 있어서, 제1 필라멘트체(14)에 따른 리드(14c)의 위치 결정에 기여하지 않는 다른 절결부에 걸어맞춤됨과 동시에, 리드 본체부(152a)가 해당 절결부와 대각인 위치의 절결부 내에 삽입 통과되고, 필라멘트 코일(15b)이 지지부재(19b)에 대해 수직인 방향으로 신장되는 자세로, 장착되어 있으며, 일단 측의 리드(15c)에 있어서의 갈고리 형상부가 지지부재(19c)에 대해 동일하게 장착되어 있으며, 이에 따라, 제2 필라멘트체(15)가 발광관(11)에 대해 위치 결정된 상태로 지지되어 있다.

제2 필라멘트체(15)에 있어서의 타단 측의 리드(15a)는, 지지부재(19a)에 있어서의, 제1 필라멘트체(14)에 따른 리드(14a)의 위치 결정에 기여하지 않는 절결부(191)(도 10 참조) 내부를 삽입 통과되어 발광관(11)의 관축을 따라 신장되고, 발광관(11)의 타단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매설된 금속박(13b)을 개재하여 외부 리드(18b)에 전기적으로 접속되어 있다.

또, 일단 측 리드(15c)는, 지지부재(19d)에 있어서의, 제3 필라멘트체(16)에 따른 리드(16c)의 위치 결정에 기여하지 않는 절결부 내부가 삽입 통과되어 발광관(11)의 관축을 따라 신장되고, 발광관(11)의 일단 측의 밀봉부(12b)에 기밀하게 매설된 금속박(13e)을 개재하여 외부 리드(18e)에 전기적으로 접속되어 있다.

제3 필라멘트체(16)는, 타단 측의 리드(16a)에 있어서의 갈고리 형상부가, 제2 필라멘트체(15)를 지지하는 지지부재(19c)의 일면 측에 있어서, 지지부재(19c) 의 나머지의 절결부에 걸어맞춤됨과 동시에, 리드 본체부가 해당 절결부에 대각인 위치의 절결부 내에 삽입 통과되어, 필라멘트 코일(16b)이 지지부재(19c)에 대해 수직인 방향으로 신장되는 자세로, 장착되어 있으며, 일단 측의 리드(16c)에 있어서의 갈고리 형상부가 지지부재(19d)에 대해 동일하게 장착되어 있으며, 이에 따라, 제3 필라멘트체(16)가 발광관(11)에 대해 위치 결정된 상태로 지지된다.

제3 필라멘트체(16)에 있어서의 타단 측의 리드(16a)는, 지지부재(19b) 및 지지부재(19a)에 있어서의, 다른 필라멘트체(14, 15)에 따른 리드(14a, 14c, 15a)의 위치 결정에 기여하지 않는 절결부(예를 들면, 지지부재(19a)에서의 절결부(195), 도 10 참조) 내부를 삽입 통과되어 발광관(11)의 관축을 따라 신장되고, 발광관(11)의 타단 측의 밀봉부(12a)에 기밀하게 매설된 금속박(13c)을 개재하여 외부 리드(18c)에 전기적으로 접속되어 있다.

필라멘트체(16)의 일단 측 리드(16c)는, 발광관(11)의 일단 측의 밀봉부(12b)에 기밀하게 매설된 금속박(13f)을 개재하여 외부 리드(18f)에 전기적으로 접속되어 있다.

이 필라멘트 램프(10)에 있어서는, 각 필라멘트체(14, 15, 16)에 따른 외부 리드의 각각은, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에서의 서로 인접하는 단부들이 동일 위상이 되고, 또한, 제2 필라멘트체(15) 및 제3 필라멘트체(16)에 서의 서로 인접하는 단부들이 동일 위상이 되도록, 삼상교류 전력을 공급하는 급전 장치(75)에 급전선에 의해 전기적으로 접속되어 있으며, 구체적으로는, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 필라멘트체(14)에 따른 필라멘트 코일(14b)이 R-S상에 접속되 고, 제2 필라멘트체(15)에 따른 필라멘트 코일(15b)이 S-T상에 접속되고, 제3 필라멘트체(16)에 따른 필라멘트 코일(16b)이 T-R상에 접속되어 있으며, 이에 따라, 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)에 대해, 도시하지 않은 전력 제어 수단을 통해 개별로 전력을 급전합으로써, 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)의 발광 상태의 제어를 개별로 행할 수 있다.

그런데, 상기 구성의 필라멘트 램프(10)에 의하면, 상기 필라멘트 램프(10)와 동일한 효과, 즉, 각 필라멘트(14b, 15b, 16b)의 발광 상태를 독립시켜 제어할 수 있으므로, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있고, 뿐만 아니라, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록 삼상교류 전력이 공급됨으로써, 대전력이 필라멘트에 투입된 경우라 하더라도, 이들 사이에 발생하는 전위차가 작거나 0이 되므로, 서로 이웃하는 필라멘트간 혹은 서로 이웃하는 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 결과, 필라멘트 코일 혹은 리드가 용단된다는 문제가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 서로 다른 크기의 전류를 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)에 공급함으로써, 서로 근접하는 필라멘트체(14, 15, 16)의 서로 인접하는 단부들 사이에 저위차가 발생한 경우라 하더라도, 또한 특정한 방전 억제 가스가 발광관(11) 내에 봉입되어 있음에 따라, 방전 억제 가스가 절연 파괴 전압이 높은 것이기 때문에, 해당 전위차에 기인하여 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 필라멘트체에 있어서의 리드가, 그 갈고리 형상부가 걸어맞춤되는 절결부로 이루어진 피걸어맞춤부에 의한 위치 결정 기구가 형성된 지지부재에 의해, 지지되어 있음에 따라, 또한 필라멘트 코일의 둘레 방향의 변위(이동)가 규제되므로, 필라멘트체의 위치 결정을 한층 더 확실하게 행할 수 있다.

따라서, 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)을 발광관(11) 내의 원하는 위치에 고정밀도로, 또한 용이하게 배치할 수 있음과 동시에, 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)의 위치가 중력 등의 영향에 의해 경시적으로 변위하는 것을 방지할 수 있어 장기간에 걸쳐 초기의 성능을 확실하게 유지할 수 있다.

또, 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)이 단선되는 등의 예측하지 못한 사태에 의해 필라멘트 램프의 구성 부재의 일부를 교환할 필요가 발생한 경우에 있어서도, 발광관(11) 내에 각 필라멘트 코일(14b, 15b, 16b)을 높은 재현성으로 고정밀도로 배치할 수 있으므로, 필라멘트체의 교환 전후에 있어서의 방사 조도 분포의 재현성을 확보할 수 있다.

이와 같이, 2개의 서로 이웃하는 필라멘트체가 공통의 지지부재에 의해 지지되어 있다는 구성상, 해당 지지부재에 걸어맞춤되는 갈고리 형상부가 다른 필라멘트체에 근접한 상태가 되지만, 리드의 갈고리 형상부의 선단에 갈고리 형상부가 형성되어 있음에 따라, 리드의 단부에 방전이 집중되기 어려워지기 때문에, 서로 이웃하는 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이상에 있어서는, 복수의 필라멘트체의 각각에 대해 교류 전력을 공급하는 구성인 것에 대해 설명하였지만, 본 발명의 필라멘트 램프에 있어서는, 각 필라멘 트체에 대해 직류 전력이 공급되는 구성으로 할 수 있다. 이하, 도 1에 도시한 구성의 필라멘트 램프(필라멘트체의 수가 2개인 구성의 것)에 있어서, 각 필라멘트체에 대해 직류 전력이 공급되는 구성인 것을 예로 들어 설명한다.

도 12는 본 발명의 필라멘트 램프의 다른 구성예에 있어서의, 필라멘트체와 급전 장치의 결선 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.

이 필라멘트 램프에 있어서는, 제1 필라멘트체(14)에 따른 일단 측 리드(14c)가 제1 직류 급전 장치(78a)의 고압 측(양극 측)에 접속되고, 타단 측의 리드(14a)가 제1 직류 급전 장치(78a)의 저압 측(음극 측)에 접속되어 있다.

또, 제2 필라멘트체(15)에 따른 일단 측의 리드(15c)가 제2 직류 급전 장치(78b)의 저압 측(음극 측)에 접속되고, 타단 측의 리드(15a)가 제2 직류 급전 장치(78b)의 고압 측(양극 측)에 접속되어 있다.

따라서, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 극성이 되는 상태에서, 각 필라멘트 코일(14b, 15b)에 대해 별도의 직류 급전 장치(78a, 78b)에 의해 직류 전력이 투입된다.

상기 구성의 필라멘트 램프에 의하면, 각 필라멘트체에 교류 전력이 공급되는 구성인 것과 동일한 효과, 즉, 제1 필라멘트체(14) 및 제2 필라멘트체(15)에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 극성이 되도록 직류 전력 공급됨으로써, 대전력을 필라멘트에 투입한 경우라 하더라도, 이들 사이에 발생하는 전위차가 작거나 0이 되므로, 필라멘트 코일(14b, 15b) 간 혹은 리드(14c, 15a) 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 결과, 필라멘트 코일 혹은 리드가 용단된다는 문제가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 서로 다른 크기의 전류를 각 필라멘트에 공급함으로써 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 리드 간에 전위차가 발생한 경우라 하더라도, 또한 방전 억제 가스가 발광관 내에 봉입되어 있음에 따라, 방전 억제 가스가 절연 파괴 전압이 높은 것이므로, 원하지 않는 방전의 발생을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 필라멘트 램프의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지의 변경을 가할 수 있다.

예를 들면, 필라멘트체의 수는 한정되는 것이 아니라, 목적에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 필라멘트체의 수를 많게 하면, 피처리체에 대한 방사 조도 분포를 한층 더 정밀하게 제어할 수 있고, 예를 들면, 고정밀도의 온도 제어가 요구되는 확산 공정을 행하는 경우에는, 5개 이상인 것이 바람직하고, 특히 Φ300mm 이상인 대구경의 반도체 웨이퍼에 대한 처리를 행하는 경우에는, 7 내지 9개인 것이 바람직하다.

또한, 밀봉부에 기밀하게 매설되는 도전성 부재는, 금속박에 한정되지 않고, 판상체인 것이어도 된다.

이상과 같이, 본 발명의 필라멘트 램프는, 발광관 내에 설치된 복수의 필라멘트의 발광 상태를 독립적으로 제어 가능하게 구성되어 있으며, 또, 필라멘트체 간에 원하지 않는 방전을 발생시키지 않고도, 필라멘트체에 대해 대전력을 투입하는 것이 가능하게 구성된 것이기 때문에, 해당 필라멘트 램프의 복수로 이루어진 램프 유닛을 구성함으로써, 광 조사식 가열 처리의 가열용 광원으로서 지극히 유용 한 것이 된다. 이하, 본 발명의 광 조사식 가열 처리 장치에 대해 설명한다.

＜광 조사식 가열 처리 장치＞

도 13은 본 발명의 광 조사식 가열 처리 장치의 일례에 있어서의 구성의 개략을 나타낸 정면 단면도, 도 14는 도 13에 도시한 광 조사식 가열 처리 장치의 광 원부를 구성하는 제1 램프 유닛 및 제2 램프 유닛에 있어서의, 필라멘트 램프의 배열 예를 나타낸 평면도이다.

이 광 조사식 가열 처리 장치(100)는, 내부 공간이, 예를 들면 석영으로 이루어진 창판(4)에 의해 상하로 구획되어 램프 유닛 수용 공간(S1) 및 가열 처리 공간(S2)이 형성된 챔버(300)를 구비하고 있다.

램프 유닛 수용 공간(S1)에는, 예를 들면, 10개의 상기 필라멘트 램프(10)가, 램프 중심축이 서로 동일 평면 레벨에 위치된 상태에서, 소정의 간격으로 이격하여 병설되어 이루어진 제1 램프 유닛(200A)과, 예를 들면 10개의 상기 필라멘트 램프(10)가, 램프 중심축이 서로 동일 평면 레벨에 위치된 상태에서, 소정의 간격으로 이격하여 병설되어 이루어진 제2 램프 유닛(200B)이, 상하 방향으로 배열된 위치에서 서로 대향하도록 배치되어 있다.

제1 램프 유닛(200A)을 구성하는 각 필라멘트 램프(10)와, 제2 램프 유닛(200B)을 구성하는 각 필라멘트 램프(10)는, 램프 중심축이 서로 교차하는 상태로 되어 있다.

제1 램프 유닛(200A)의 상방에는, 제1 램프 유닛(200A) 및 제2 램프 유닛(200B)으로부터 상방을 향해 조사된 광을 피처리체(W) 측으로 반사하는 반사 경(201)이 배치되어 있다.

반사경(201)은, 예를 들면 무산소 구리로 이루어진 모재에 금이 코팅되어 이루어진 것으로, 반사 단면이, 예를 들면 원의 일부, 타원의 일부, 포물선의 일부 또는 평판 형상 등으로부터 선택되는 형상을 갖는다.

제1 램프 유닛(200A)의 각 필라멘트 램프(10)는, 한 쌍의 제1 고정대(650, 651)에 의해 지지되어 있다.

제1의 고정대(650, 651)는 도전성 부재로 이루어진 도전대(66)와, 세라믹 등의 절연부재로 이루어진 유지대(67)에 의해 구성되어 있으며, 유지대(67)는, 챔버(300)의 내벽에 설치되어 있어, 도전대(66)를 지지한다.

제1 램프 유닛(200A)을 구성하는 필라멘트 램프(10)의 개수를 n1, 필라멘트 램프(1O)가 갖는 필라멘트체의 개수를 m1이라고 할 때, 각 필라멘트체 전체에 독립적으로 전력이 공급되는 구성으로 되어 있는 경우에는, n1×m1세트의 한 쌍의 제1 고정대(650, 651)가 필요하게 된다.

제2 램프 유닛(200B)의 각 필라멘트 램프(10)는, 도시하지 않은 제2 고정대에 의해 지지되어 있으며, 제2 고정대는, 제1 고정대와 마찬가지로, 도전대와 유지대에 의해 구성되어 있다.

제2 램프 유닛(200B)을 구성하는 필라멘트 램프(10)의 개수를 n2, 필라멘트 램프(10)가 갖는 필라멘트체의 개수를 m2라고 할 때, 각 필라멘트 전체에 독립적으로 전력이 공급되는 구성으로 되어 있는 경우에는, n2×m2세트의 한 쌍의 제2 고정대가 필요하게 된다.

챔버(300)에는, 전원부(7)을 구성하는 복수의 급전 장치의 각각으로부터의 급전선이 접속되는 한 쌍의 전원 공급 포트(71, 72)가 설치되어 있으며, 이 한 쌍의 전원 공급 포트(71, 72)의 세트 수는, 필라멘트 램프(10)의 개수, 각 필라멘트 램프(10) 내의 필라멘트체의 개수 등에 따라 설정된다.

이 실시예에서는, 전원 공급 포트(71)는, 제1 램프 고정대(650)의 도전대(66)와 전기적으로 접속되어 있으며, 이 제1 램프 고정대(650)의 도전대(66)는, 예를 들면 필라멘트 코일(14b)의 타단부에 연결된 리드(14a)에 접속된 외부 리드와 전기적으로 접속되어 있다.

또, 전원 공급 포트(72)는, 제1 램프 고정대(651)의 도전대(66)와 전기적으로 접속되어 있으며, 이 제1 램프 고정대(651)의 도전대(66)는, 예를 들면, 필라멘트 코일(14b)의 일단 측에 연결된 리드(14c)에 접속된 외부 리드와 전기적으로 접속되어 있다.

이에 따라, 전원부(7)에 있어서의 급전 장치(7a)에 대해, 제1 램프 유닛(200A)에 있어서의 1개의 필라멘트 램프(10)에 따른 필라멘트 코일(14b)이 전기적으로 접속된다.

또, 이 필라멘트 램프(10)에 있어서의 다른 필라멘트 코일(15b, 16b)에 대해서도, 다른 한 쌍의 전원 공급 포트(71, 72)에서, 각각, 급전 장치에 대해 동일한 전기적 접속이 이루어진다.

그리고, 제1 램프 유닛(200A)을 구성하는 다른 필라멘트 램프의 각 필라멘트 코일 및 제2 램프 유닛(200B)을 구성하는 필라멘트 램프의 각 필라멘트 코일에 대 해서도, 각각, 급전 장치에 대해 동일한 전기적 접속이 이루어진다.

이러한 구성으로 되어 있음에 따라, 각 필라멘트 코일을 선택적으로 발광시킴으로써, 혹은 각 필라멘트 코일로의 공급 전력의 크기를 개별로 조정함으로써, 피처리체(W)상의 방사 조도 분포를 임의로, 또한, 고정밀도로 설정할 수 있다.

이 광 조사식 가열 처리 장치(100)에 있어서는, 피처리체(W)의 가열 처리를 행함에 있어서 각 필라멘트 램프를 냉각하는 냉각 기구가 설치되어 있다.

구체적으로는, 챔버(300)의 외부에 설치된 냉각풍 유닛(8)으로부터의 냉각풍이 챔버(300)에 설치된 냉각풍 공급 노즐(81)의 취출구(82)를 통해 램프 유닛 수용 공간(S1)에 도입되고, 해당 냉각풍이 제1 램프 유닛(200A) 및 제2 램프 유닛(200B)에 있어서의 각 필라멘트 램프(10)에 취입됨으로써, 각 필라멘트 램프(10)를 구성하는 발광관(11)이 냉각되고, 그 후, 열교환에 의해 고온이 된 냉각풍이 챔버(300)에 형성된 냉각풍 배출구(83)를 통해 외부로 배출된다.

이러한 냉각 기구는, 각 필라멘트 램프(10)의 밀봉부(12a, 12b)는 다른 개소에 비해 내열성이 낮기 때문에, 냉각풍 공급 노즐(81)의 취출구(82)가, 각 필라멘트 램프의 밀봉부(12a, 12b)에 대향하도록 형성되고, 각 필라멘트 램프의 밀봉부(12a, 12b)가 우선적으로 냉각되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 램프 유닛 수용 공간(S1)에 도입되는 냉각풍의 흐름은, 열교환되어 고온이 된 냉각풍이 반대로 각 필라멘트 램프를 가열하지 않도록, 또, 반사경(201)도 동시에 냉각하도록, 설정되어 있다. 또, 반사경(201)이 도시를 생략한 수냉 기구에 의해 수냉되는 구성의 것인 경우에는, 반드시 반사경(201)도 동시에 냉각되도록 냉각풍의 흐름이 설정되어 있지 않아도 된다.

또, 이 광 조사식 가열 장치(100)에 있어서는, 냉각풍 공급 노즐(81)의 취출구(82)가 창판(4)의 근방의 위치에도 형성되어 있으며, 냉각풍 유닛(8)으로부터의 냉각풍에 의해 창판(4)이 냉각되는 구성으로 되어 있다. 이에 따라, 가열되는 피처리체(W)로부터의 복사열에 의해 축열되는 창판(4)으로부터 2차적으로 방사되는 열선에 의해, 피처리체(W)가 원하지 않는 가열 작용을 받아 피처리체(W)의 온도 제어성의 용장화(冗長化)(예를 들면, 설정 온도에서 피처리물의 온도가 고온이 되도록 하는 오버슛)나, 축열되는 창판(4) 자체의 온도 편차에 기인한 피처리체(W)에 있어서의 온도 균일성의 저하, 혹은 피처리체(W)의 강온 속도의 저하, 등의 문제가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

챔버(300)에 있어서의 가열 처리 공간(S2)에는, 피처리체(W)가 고정되는 처리대(5)가 설치되어 있다.

처리대(5)는, 예를 들면, 피처리체(W)가 반도체 웨이퍼인 경우에는, 몰리브덴이나 텅스텐, 탄탈과 같은 고융점 금속재료나 실리콘카바이드(SiC) 등의 세라믹 재료, 또는 석영, 실리콘(Si)으로 이루어진 박판의 환상체로서, 그 원형 개구부의 내측 둘레부에 반도체 웨이퍼를 지지하는 단차부가 형성되어 이루어진 가이드 링 구조인 것에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.

처리대(5)는, 처리대(5) 그 자체도 광 조사에 의해 고온이 되기 때문에, 대면하는 반도체 웨이퍼의 외측 둘레 가장자리가 보조적으로 방사 가열되고, 이에 따라, 반도체 웨이퍼의 외측 둘레 가장자리로부터의 열 방사 등에 기인하는 반도체 웨이퍼의 둘레 가장자리부의 온도 저하가 보상된다.

처리대(5)에 설치되는 피처리체(W)의 이면 측에는, 피처리체(W)의 온도 분포를 모니터하기 위한, 예를 들면 열전대나 방사 온도계로 이루어진 온도 측정부(91)의 복수가 피처리체(W)에 접촉 혹은 근접하여 설치되어 있으며, 각 온도 측정부(91)는 온도계(9)에 접속되어 있다. 여기에, 온도 측정부(91)의 개수 및 배치 위치는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 피처리체(W)의 치수에 따라 설정할 수 있다.

온도계(9)는, 각 온도 측정부(91)에 의해 모니터된 온도 정보에 근거하여, 각 온도 측정부(91)의 측정 지점에 있어서의 온도를 산출함과 동시에, 산출된 온도 정보를 온도 제어부(92)를 통해 주제어부(3)로 송출하는 기능을 갖는다.

주제어부(3)는, 피처리체(W)상의 각 측정 지점에서의 온도 정보에 근거하여, 피처리체(W)상의 온도가 소정의 온도로 균일한 분포 상태가 되도록 지령을 온도 제어부(92)에 송출하는 기능을 갖는다.

온도 제어부(92)는, 주제어부(3)로부터의 지령에 근거하여, 전원부(7)로부터의 각 필라멘트 램프의 필라멘트 코일에 공급되는 전력의 크기를 제어하는 기능을 갖는다.

주제어부(3)는, 예를 들면 측정 지점의 온도가 소정의 온도에 비해 낮다는 온도 정보를 온도 제어부(92)로부터 얻은 경우에는, 해당 측정 지점 및 그 근방 위치에 대해 광 조사를 행하는 필라멘트 코일로부터 방사되는 광이 증가하도록, 해당 필라멘트 코일에 대한 급전량을 증가시키도록 온도 제어부(92)에 대해 지령을 송출 하고, 온도 제어부(92)는, 주제어부(3)로부터 송출된 지령에 근거하여, 전원부(7)로부터 해당 필라멘트 코일에 접속된 전원 공급 포트(71, 72)에 공급되는 전력을 증가시킨다.

또, 주제어부(3)는, 램프 유닛(200A, 200B)에 있어서의 필라멘트 램프(10)의 점등 시에 있어서, 냉각풍 유닛(8)에 지령을 송출하고, 냉각풍 유닛(8)은, 이 지령에 근거하여, 발광관(11) 및 반사경(201), 창판(4)이 고온 상태가 되지 않도록 냉각풍을 공급한다.

이 광 조사식 가열 처리 장치(100)에 있어서는, 가열 처리의 종류에 따른 프로세스 가스를 가열 처리 공간(S2) 내에 도입·배기하는 프로세스 가스 유닛(800)이 접속되어 있다.

예를 들면, 열산화 프로세스를 행하는 경우는, 가열 처리 공간(S2)에 산소 가스, 및, 가열 처리 공간(S2)을 퍼지하기 위한 퍼지 가스(예를 들면, 질소 가스)를 도입·배기하는 프로세스 가스 유닛(800)이 접속된다.

프로세스 가스 유닛(800)으로부터의 프로세스 가스, 퍼지 가스는 챔버(300)에 설치된 가스 공급 노즐(84)의 취출구(85)를 통해 가열 처리 공간(S2) 내로 도입됨과 동시에 배출구(86)를 통해 외부로 배출된다.

상기 광 조사식 가열 처리 장치(100)에 있어서는, 제1 램프 유닛(200A) 및 제2 램프 유닛(200B)을 구성하는 각 필라멘트 램프의 필라멘트 코일의 각각에 대해 적정한 크기로 제어된 전력이 전원부(7)로부터 공급되어 점등 상태가 됨에 따라, 필라멘트 램프로부터 방사되는 광이, 직접적으로 혹은 반사경(201)에 의해 반사되 어 창판(4)을 통해 가열 처리 공간(S2)에 설치된 피처리체(W)에 조사되어, 피처리체(W)의 가열 처리가 행해진다.

그런데, 상기 구성의 광 조사식 가열 처리 장치(100)에 의하면, 제1 램프 유닛(200A) 및 제2 램프 유닛(200B)을 구성하는 필라멘트 램프가, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 부분들 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것이 방지된 구성의 것이기 때문에, 제1 램프 유닛(200A) 및 제2 램프 유닛(200B)의 각각은, 발광관 내에 있어서, 복수의 필라멘트체가 발광관의 길이 방향으로 차례로 배열되어 설치되고, 각 필라멘트에 대해 독립적으로 급전되는 필라멘트 램프(10)가 복수 병렬로 배치되어 구성되어 있음에 따라, 발광관의 축방향 및 이것과 수직인 방향의 양 방향에 대해 광 강도 분포의 조정을 할 수 있고, 따라서, 피조사체(W)의 표면에 있어서의 방사 조도 분포를 고정밀도로 설정할 수 있다.

예를 들면, 필라멘트 램프의 발광 길이보다 전체 길이가 짧은 협소한 특정 영역에만 한정하여, 이 특정 영역상의 방사 조도를 설정할 수 있기 때문에, 이 특정 영역과 그 밖의 영역에 있어서, 각각의 특성에 대응한 방사 조도 분포를 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시한 피처리체(W)에 있어서의, 필라멘트 램프(10a)와 필라멘트 램프(10b 내지 10C)가 교차하는 개소의 바로 아래 영역(「영역1」이라고도 한다)의 온도가, 피처리체(W)에 있어서의 다른 영역(「영역2」라고도 한다)의 온도에 비해 낮도록 하는 경우, 혹은, 영역1에서의 온도 상승의 정도가 영역2에서의 온도 상승의 정도보다 작은 경우가 미리 판명되어 있는 경우에는, 필라멘트 램프(10A)에 따른 각 필라멘트 코일 중, 영역1에 대응하는 필라멘트 코일로의 급전량을 증가시킴으로써, 영역1과 영역2의 온도가 균일해지도록 온도 조정할 수 있다. 또한, 도 14에서, 각 필라멘트 램프의 내부에 도시되어 있는 선분은, 각 필라멘트 코일의 배치 위치를 나타낸 것이다. 따라서, 피처리체(W)의 전체에 걸쳐 균일한 온도 분포로 가열 처리를 행할 수 있다. 또한, 도 14에서는, 각 필라멘트 램프(10) 내의 필라멘트 코일의 배치 위치를 1개의 직선으로 나타내고 있지만, 이것은 복수의 배열된 필라멘트 코일의 총 전체 길이를 나타내고 있으며, 복수의 필라멘트 코일의 1개 1개의 표시는 생략되어 있다.

또, 램프 유닛(200A, 200B)으로부터 소정의 거리만큼 이격된 피처리체(W)상의 방사 조도 분포를 정밀하게, 또한, 임의의 분포로 설정할 수 있는 결과, 피처리체(W)상의 방사 조도 분포를 피처리체(W)의 형상에 대해 비대칭으로 설정하는 것도 가능해진다. 따라서, 피처리체(W)에 있어서의 장소적인 온도 변화 정도의 분포가 피처리체(W)의 형상에 대해 비대칭인 경우에 있어서도, 그에 대응하여, 피처리체(W)상의 방사 조도 분포를 설정할 수 있으며, 피처리체(W)를 균일한 온도 분포 상태로 가열할 수 있다.

또한, 필라멘트 램프(10)가, 필라멘트 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것이 확실하게 방지되어 발광관 내에 배치되는 각 필라멘트들의 이격 거리를 매우 작게 할 수 있는 구성의 것이기 때문에, 발광하지 않는 각 필라멘트 간의 이격부의 영향을 작게 할 수 있어, 피처리체상에서의 조도 분포의 원하지 않는 불균형을 매우 작게 하는 것이 가능하다.

청구항 1에 따른 필라멘트 램프에 의하면, 기본적으로는, 각 필라멘트의 발광 상태를 독립시켜 제어할 수 있으므로, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있고, 또한, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록 교류 전력이 공급됨으로써, 이들 사이에 발생하는 전위차가 작거나 0이 되므로, 서로 이웃하는 필라멘트 간 혹은 서로 이웃하는 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것에 기인하여 필라멘트 혹은 리드가 용단되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

따라서, 예를 들면 200W/cm 이상의 대전력을 필라멘트에 투입할 수 있으며, 이에 따라, 보다 고속인 반도체 웨이퍼의 온도 상승 특성을 실현할 수 있다.

청구항 2에 따른 필라멘트 램프에 의하면, 급전 기구로서 필라멘트체에 삼상교류 전력을 공급하는 것이 이용되고 있음에 따라, 각 상에 전기적으로 접속되는 필라멘트의 개수를 분산시켜 접속할 수 있기 때문에, 단상(單相)의 경우와 비교하여 동일 상에 흐르는 전류값이 적어져, 급전 장치에 요구되는 전류값을 비교적 작게 할 수 있으므로, 급전에 따른 비용을 저감할 수 있다.

청구항 3에 따른 필라멘트 램프에 의하면, 기본적으로는, 각 필라멘트의 발광 상태를 독립시켜 제어할 수 있으므로, 원하는 방사 조도 분포를 확실하게 얻을 수 있고, 또한, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 서로 근접하는 단부들이 동일 극성이 되도록 직류 전력이 공급됨으로써, 이들 사이에 발생하는 전위차가 작거나 0이 되므로, 서로 이웃하는 필라멘트 간 혹은 서로 이웃하는 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것에 기인하여 필라멘트 혹은 리드가 용단되는 것을 확실하 게 방지할 수 있다.

청구항 4에 따른 필라멘트 램프에 의하면, 방전 억제 가스가 발광관 내에 봉입되어 있음에 따라, 서로 다른 크기의 전류를 각 필라멘트에 투입하여 피처리체상의 협소한 영역에 있어서의 온도를 조정하는 것에 수반하여, 서로 이웃하는 필라멘트체에 있어서의 리드 간에 전위차가 발생한 경우라 하더라도, 방전 억제 가스가 절연 파괴 전압이 높은 것이므로, 원하지 않는 방전의 발생을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

청구항 5에 따른 필라멘트 램프에 의하면, 리드의 갈고리 형상부의 선단에 구(球)형상부가 형성되어 있음에 따라, 리드의 단부에 방전이 집중되기 어려워지기 때문에, 서로 이웃하는 리드 간에 원하지 않는 방전이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 리드의 갈고리 형상부가 지지부재에 걸어맞춤되어 지지되어 있음에 따라, 필라멘트의 직경 방향에 대한 변위 및 필라멘트의 둘레 방향의 변위가 규제됨과 동시에, 구형상부가 지지부재에 걸림으로써 필라멘트체의 관축 방향으로의 이동이 규제되기 때문에, 필라멘트의 위치 결정을 한층 더 확실하게 행할 수 있고, 각 필라멘트를 발광관의 원하는 위치에 고정밀도로, 또한 용이하게 배치할 수 있음과 동시에, 필라멘트체의 위치가 경시적(經時的)으로 변위하는 것을 방지할 수 있어 장기간에 걸쳐 초기의 성능을 확실하게 유지할 수 있다.

본 발명의 광 조사식 가열 처리 장치에 의하면, 상기 필라멘트 램프의 복수 로 이루어진 램프 유닛을 구비하고 있음에 따라, 램프 유닛으로부터 소정의 거리만 큼 이격된 피처리체상의 조도 분포를 정밀하게, 또한, 임의의 분포로 설정하는 것이 가능해지므로, 피처리체에 있어서의 장소적인 온도 변화 정도의 분포가 피처리체의 형상에 대해 비대칭인 경우에 있어서도, 그에 대응하여, 피처리체상의 조도 분포를 설정하는 것이 가능해져, 피처리체를 균일하게 가열할 수 있다.

뿐만 아니라, 각 필라멘트 램프는, 대전력을 필라멘트에 투입 가능하게 구성되어 있는 것이므로, 한층 더 수율 및 품질의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (6)

1. 적어도 일단에 밀봉부가 형성된 직관(直管) 형상의 발광관의 내부에, 각각 코일 형상의 필라멘트와 해당 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어진 필라멘트체의 복수가, 각 필라멘트가 발광관의 관축 방향으로 신장되도록, 관축 방향으로 차례로 배열되어 설치되고, 각 필라멘트체에 있어서의 리드의 각각이 밀봉부에 설치된 복수의 도전성 부재의 각각에 대해 전기적으로 접속되어 이루어지며, 각 필라멘트에 대해 각각 독립적으로 전력을 공급하는 급전 기구를 구비한 필라멘트 램프로서,

   급전 기구는 교류 전력 공급원으로서, 서로 이웃하는 필라멘트체의 서로 근접하는 단부들이 동일 위상이 되도록, 상기 도전성 부재에 결선되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
2. 청구항 1에 있어서,

   급전 기구는, 각 필라멘트체에 대해 삼상교류 전력을 공급하는 것임을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
3. 적어도 일단에 밀봉부가 형성된 직관 형상의 발광관의 내부에, 각각 코일 형상의 필라멘트와 해당 필라멘트에 전력을 공급하는 리드가 연결되어 이루어진 필라멘트체의 복수가, 각 필라멘트가 발광관의 관축 방향으로 신장되도록, 관축 방향으 로 차례로 배열되어 설치되고, 각 필라멘트체에 있어서의 리드의 각각이 밀봉부에 설치된 복수의 도전성 부재의 각각에 대해 전기적으로 접속되어 이루어지며, 각 필라멘트에 대해 각각 독립적으로 전력을 공급하는 급전 기구를 구비한 필라멘트 램프로서,

   급전 기구는 직류 전력 공급원으로서, 서로 이웃하는 필라멘트체의 서로 근접하는 단부들이 동일 극성이 되도록, 상기 도전성 부재에 결선되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   방전 억제 가스가 발광관 내에 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   각 필라멘트체에 있어서의 리드는, 필라멘트의 코일 피치 사이에 끼워진 상태로 해당 필라멘트의 직경 방향 외측으로 돌출하여 신장되도록 걸어맞춤되는, 선단부가 필라멘트의 코일 축방향으로 신장되는 직경 방향 부분을 갖는 갈고리 형상부를 구비하여 이루어지고,

   인접하는 필라멘트의 서로 근접하는 단부에 연결된 리드의 각각이 해당 리드에 있어서의 갈고리 형상부가 걸어맞춤되는 피걸어맞춤부에 의한 위치 결정 기구가 형성된 공통의 지지부재에 의해 지지됨으로써, 필라멘트가 발광관에 대해 위치 결 정되어 있으며,

   상기 지지부재를 사이에 두고 서로 대향하여 신장되는 각각의 갈고리 형상부의 선단에는, 구(球)형상부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 필라멘트 램프가 복수개 병렬 배치되어 이루어진 램프 유닛을 갖고, 해당 램프 유닛으로부터 방출되는 광을 피처리체에 조사하여 피처리체를 가열하는 것을 특징으로 하는 광 조사식 가열 처리 장치.

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