200917328 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於獨立供電型的白熾燈及將複數支此白熾燈 並列配置之光照射式加熱處理裝置。 【先前技術】 一般，在半導體製造製程，矽氧化膜形成、不純物擴 散等的各種程序，被要求急速加熱處理及被處理體的均等 加熱。 在專利文獻1記載有下述光照射式加熱處理裝置，即 ，爲了對被處理體照射來自於各燈絲的光來加熱被處理體 ，將在各自的發光管的內部配置有相互全長不同的線圈狀 的燈絲之複數個白熾燈配置成燈絲對應被處理體的形狀構 成面狀光源所構成者。 圖11爲顯示專利文獻1所記載之在發光管內配置有 複數個燈絲、可對各自的燈絲供給能進行控制的電力之白 熾燈結構的斜視圖。 如同圖所示，在白織燈1 0 0的發光管1 0 1之兩端，形 成有封裝部102a、102b，該封裝部埋設有金屬箔l〇3a、 103b、103c、103d、103e、103f。在發光管 101 內，配設 有3個燈絲體，其由線圈狀的燈絲1 〇4a、1 04b、1 04c，及 對燈絲 104a、104b、104c進行供電用之導線 l〇5a、105b 、1 0 5 c、1 0 5 d、1 0 5 e、1 0 5 f所構成。在此，各燈絲體的結 構爲在發光管101內配設有複數個時，燈絲l〇4a、104b、 200917328 104c被依次配置於發光管101之長方向。 連結於爲在發光管1 01內的左側的第1燈絲1 〇 4 a的 一端之導線l〇5a，電性連接於埋設在發光管101之一端側 的封裝部l〇2a之金屬箔103a。又，連結於第1燈絲104a 的另一端之導線l〇5f是通過絕緣體109a的貫通孔1091a 、設置於與其他的燈絲體的燈絲1 〇4b相對向的部位之絕 緣管106c、絕緣體109b的貫通孔1091b、及設置於與其 他的燈絲體的燈絲1 〇4c相對向的部位之絕緣管1 06f，來 與埋設在發光管1〇1之另一端側的封裝部l〇2b之金屬箔 1 0 3 f電性連接。 連結於位在發光管1 〇 1內的中央之第2燈絲1 0 4 b的 一端之導線l〇5c是通過絕緣體109a的貫通孔1 092a、設 置於與其他的燈絲體的燈絲1 04a相對向的部位之絕緣管 106a，來與埋設在發光管101之一端側的封裝部102a的 金屬箔103b電性連接。又，連結於第2燈絲104b的另一 端之導線l〇5e是通過絕緣體l〇9b的貫通孔1 092b、及設 置於與其他的燈絲體的燈絲1 04c相對向的部位之絕緣管 106e，來與埋設在發光管101之另一端側的封裝部l〇2b 之金屬箔l〇3e電性連接。 連結於位在發光管1 〇 1內的右側之第3燈絲1 〇4c的 —端之導線105b，通過絕緣體109b的貫通孔1 093 b、設 置於與其他的燈絲體的燈絲1 04b與相對向的部位之絕緣 管106d、絕緣體109a的貫通孔l〇93a、及設置於與其他 的燈絲體的燈絲1 04a與相對向的部位之絕緣管1 〇6b，來 200917328 與埋設在發光管101之一端側的封裝部102a之 l〇3c電性連接。又’連結於第3燈絲i〇4a的另一 線l〇5d是與埋設在發光管101之另—端側的封裝f 的金屬箔1 〇 3 d電性連接。 又，在埋設於封裝部l〇2a、l〇2b之金屬箔 103b、103c、103d、103e、10 3 f > 於與連接有燈絲 線 105a、 105b、 105c、 105d、 l〇5e、 l〇5f的端部相 端部，以由封裝部l〇2a、102b朝外部突出的方式 外部導線 l〇7a、 107b、 107c、 107d、 107e、 107f。 在各燈絲體，經由金屬箔l〇3a、103b、103c、103d 、1 〇3f，對應於各燈絲體，連結有2條的外部導線 107b、 107c、 107d ' 107e、 107f° 供電裝置 110' 1 1 2，經由外部導線 1 0 7 a、1 0 7 b、1 0 7 c、1 0 7 d、 1 0 7 f，分別連接於每各燈絲1 0 4 a、1 0 4 b、1 0 4 c。藉 熾燈1 〇 〇可對各燈絲體之燈絲1 〇 4 a、1 0 4 b、1 0 4 c， 進行供電。 再者，各燈絲l〇4a' 104b、104c是藉由設置 於發光管101之內壁與絕緣管106a、106b、106c、 106e、106f之間的環狀錨108支承成不會與發光管 觸。在此，在燈絲 l〇4a、104b、104c的發光時， 104a、104b、104c與發光管101之內壁與接觸時， 觸部分的發光管1 〇 1之光透過性，會因燈絲1 ' l〇4c的熱造成在發光管101產生失透明而損失。錨 用來防止這種缺失產生者。複數個錨1 08對各燈絲 金屬箔 端之導 ^ 10 2b 103a、 體的導 反側的 連接有 因此， 、1 03e 107a、 111' 107e ' 此，白 個別地 成夾持 1 06d、 101接 當燈絲 則在接 104b ' 108是 104a、 -7- 200917328 104b、104c，配設於發光管101之長方向。又，當製作白 熾燈100時，爲了使複數個燈絲體容易插入至發光管101 內，錨108具有某種程度的彈性。又，在發光管101之內 壁與絕緣管 l〇6a、106b、106c、106d、106e、106f 之間的 空間與錨1 08之間，設有某種程度的間隙。 因白熾燈1 〇〇，非以1個供電裝置對各燈絲1 〇4a、 104b、104c進行供電，而是能以供電裝置1 10、1 1 1、1 12 ，對各別的燈絲l〇4a、104b、104c獨立供電，所以，能 夠調整放射照度分佈，使得溫度分佈變成爲均等，能夠達 到高速且均等的加熱。 另外，在將半導體晶圓（矽晶圓）加熱處理至l〇5(TC 以上之際，當在半導體晶圓產生溫度分佈不均時，則會有 在半導體晶圓產生被稱爲滑移之現象即結晶轉移的缺陷， 成爲不良品之虞。因此，在使用光照射式加熱處理裝置， 進行半導體晶圓等的被處理體的 RTP ( Rapid Thermal P r o c e s s i n g )之情況，爲了使被處理體全面的溫度分佈變 成均等，需要進行加熱、高溫保持、冷卻，在被處理體的 RTP，被邀由高精度之溫度均等性。爲了達成這樣的急速 熱處理，使用下述光照射式加熱處理裝置，來對被處理體 ，照射來自於各燈絲的光，進行被處理體的加熱。該光照 射式加熱處理裝置是將在各自的發光管的內部配置有相互 全長不同的線圏狀的燈絲之複數個白熾燈配置成燈絲對應 於被處理體的形狀而構成面狀光源所構成者。 即，對於爲了加熱被處理體，使被處理體的表面的溫 -8- 200917328 度分佈變成均等，導入至燈絲的電力密度（導入至每燈絲 單位長度之電力値），考量熱放射是由被處理體的外周緣 產生，將其調整成，比起被處理體的中央側，導入至對應 於外周緣側的區域之燈絲的電力密度變大。具體而言，將 配置於對應於被處理體的外周緣側的區域之燈絲的額定電 力密度做成爲較對應於被處理體的中央側的區域所配置之 燈絲的額定電力密度大。例如在使用如圖1 1所示的這樣 的白熾燈1 00之情況時，爲了均等地加熱被處理體，能夠 將對應於被處理體的外周緣部之燈絲104a、104c的電力 密度做成爲較對應於被處理體的中央部之燈絲1 04b高。 [專利文獻1]日本特開2006— 279008公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 但，即使使用如圖11所示的這樣之具有獨立供電型 的複數個燈絲的白熾燈1 00，也有無法將半導體晶圓等的 被處理體均等加熱之情況。即，當被獨立供電之各燈絲的 平均單位長度之燈絲的質量與表面積相同時，爲了均等地 加熱被處理體，而將對應於被處理體的外周緣部之燈絲 104a、l〇4c的平均單位長度之電力密度做成爲較對應於中 央部之燈絲1 更高時，則比起對應於被處理體的中央 部之燈絲1 〇4b，對應於外周緣部之燈絲1 〇4a、1 04c所放 射的光之光譜會偏向短波長側，在全放射能量中所佔之短 波長側的能量比率大。 -9- 200917328 圖1 2是比較將總放射能量做成爲相同的情況（等同 於將電力密度做成相同）的分光放射能量之圖，在同圖中 顯示，當即使所放射之總能量相同，色溫度（即燈絲的表 面溫度）不同時，在每波長中所見的分光放射能量也會不 同。再者，色溫度是指，以黑體的溫度表現光的顏色者。 在燈絲的材質相同（在本例爲鎢）之情況，燈絲的表面溫 度値與來自於燈絲之光的色溫度値爲1 : 1相互對應，預 先被要求表面溫度與由該表面所放射之光的色溫度的關係 ，所以，測量光的色溫度，將該色溫度置換成燈絲的表面 溫度來處理也不會有影響。 即，當平均單位長度之燈絲的質量與表面積爲相同時 ，對燈絲的平均單位長度所供電之電力密度高時，則燈絲 的溫度上升，當供電之電力密度時，則燈絲的溫度降低。 由同圖得知，伴隨著溫度的上升、降低，例如當增高電力 密度時，則燈絲的溫度上升’會產生由該燈絲所放射之光 的波長朝短波長側轉移之現象。 圖13是顯示Si、GaAs、Ge之各波長的透過率之圖’ 縱軸爲顯示光的透過率（％ )，横軸爲顯示光的波長（Mm )° 如同圖所示，當被處理體爲Si時，具有由Ιμιη至 1.2μηι的範圍，透過率由〇%急遽地變化成1〇〇°/。之吸光度 特性（對光的波長之透過率）爲眾所皆知。即得知’ S i會 強力地吸收1 . 1 μηι以下的波長之光’幾乎可使超過1 · 1 的波長之光透過。 -10- 200917328 因此，在被處理體爲S i的情況時’當由對應於被處 理體的中央部之燈絲超過1 ·1 之波長之光的放射強度強 、由對應於被處理體的外周緣部之燈絲放射的1.1 以下 的波長之放射強度強時，對於對應於被處理體的中央部之 燈絲的平均單位長度之電力密度與對應於被處理體的外周 緣部之燈絲的平均單位長度之電力密度之比’被處理體的 外周緣部與中央部之加熱量的比不會成爲比例關係。即， 由於所放射之光的波長不同，故透過被處理體的中央部之 光多，吸收少，因此被緩慢地加熱，但透過被處理體的外 周緣部之光少，吸收多，故被急遽地加熱。因此，在被處 理體的中央部與外周緣部之間產生溫度差，無法將被處理 體予以均等地加熱。 本發明是有鑑於上述的問題點而開發完成之發明，其 目的在於提供，針對獨立供電型的白熾燈，能夠將各燈絲 線圈的溫度做成爲預定的溫度之白熾燈及使用此白熾燈之 光照射型加熱處理裝置。 [用以解決課題之手段手段] 本發明爲了解決上述課題，而採用以下的手段。 即，第1手段爲，一種白熾燈，是在至少一端形成有 封裝部之發光管的內部，於線圈狀的燈絲的兩端連結有對 該燈絲供給電力的一對的導線所構成之複數個燈絲體以各 自的燈絲沿著發光管的管軸延伸的方式被配設著，各自的 導線對配設於封裝部的各自的導電性構件，形成電性連接 -11 - 200917328 之白熾燈，其特徵爲··前述各自的燈絲中，至少1個由單 線所構成，並且至少2個由束線所構成，在前述束線間設 有前述至少1個單線。 第2手段是如第1手段，其中，前述束線被撚合。。 第3手段是如第1手段，其中，前述束線事由2至4 條的素線所構成。 第4手段是一種光照射式加熱處理裝置，其特徵爲： 第1手段至第3手段中的任一手段所記載之複數支白熾燈 被並列配置著。 [發明效果] 若根據本發明的話，藉由將白熾燈的燈絲的一部分做 成爲束線，能夠增加平均單位長度之燈絲的表面積。此能 夠在例如平均單位長度之質量爲相同的燈絲時即，電氣阻 抗値爲相等的狀態下，比起由單線所構成之燈絲的表面積 ，能將由束線所構成之燈絲的表面積增大。由燈絲的單位 長度所放射之能量，爲對燈絲的單位表面積所放射的能量 乘上燈絲平均單位長度之表面積的値。另外，由燈絲的單 位表面積所放射的能量會依據燈絲的表面溫度改變，依據 斯蒂芬-波爾茲曼定律，與溫度的4次方呈比例一事爲眾 所皆知。因燈絲的單位長度所放射的能量是與被導入至燈 絲的電力密度大致等値（因熱傳導從燈絲逃至導線之熱、 因導線與燈絲等的接合部之阻抗所引起的電力損失等成爲 差異），所以，藉由將對應於被處理體的中央部之燈絲與 -12- 200917328 對應於被處理體的外周緣部之燈絲的電力密度的比與表面 積的比做成相同，能夠將燈絲的溫度（即燈絲所放射的光 的色溫度）大致作成爲相同，因此，能夠使燈絲所放射的 光之光譜近似。此時，藉由使用束線，來調整素線的數量 ，能夠某種程度自由地設定燈絲的電氣阻抗値，因此，能 夠消除燈絲變得過粗而與發光管接觸或燈絲的剛性降低變 得無法維持線圈形狀之缺失消失，藉此可設計成期望的電 力密度。 又，若根據本發明的話，藉由作成爲將束線撚合所構 成之撚線，比起僅將素線束集之情況，能夠增長燈絲平均 單位長度之素線長度，所以，能夠增大燈絲的電氣阻抗値 ，提升電力密度，使得設計的自由度變廣，能夠對應各種 的被處理體。且，即使使用細的素線，也能提升燈絲的剛 性，所以能夠防止燈絲因本身的重量產生變形之缺失產生 〇 又，當將束線作成爲5條以上時，與其他的束線相對 向的外周面增加，燈絲的平均單位長度對質量之表面積變 小。因此，藉由將束線作成爲2〜4條，能效率良好地增 大表面積亦能防止非期望的質量的增加’且可防止電氣阻 抗値之非期望的降低，並且能夠防止因燈絲的自重所引起 之變形。 又，對應於被處理體的外周緣側的區域所配置之各自 的燈絲、與對應於被處理體的中央側的區域所配置之各自 的燈絲，藉由燈絲所放射的光的色溫度（即燈絲的表面溫 -13- 200917328 度）相同，能夠使被照射於被處理體的光之光譜作成爲相 同，可使被處理體的全域的光的吸收成爲均等。 又，藉由採用並列配置有複數支之白熾燈的光照射式 加熱處理裝置，能夠達到被處理體的急速加熱及均等加熱 【實施方式】 使用圖1至圖1 〇，說明關於本發明的一實施形態。 圖1是並列配置有複數支之本實施形態的獨立供電型 的白熾燈所構成的光照射式加熱處理裝置之斷面圖，圖2 是由圖1所示的光照射式加熱處理裝置之紙面上方，經由 並列配置之複數個白熾燈，觀看被處理體之圖。 如圖1所示，此光照射式加熱處理裝置2是具有利用 以使光透過之例如石英玻璃所構成的石英窗3分割成燈單 元收容空間s 1與加熱處理空間S2之室4。藉由將由配置 於燈單元收容空間S 1之第1燈單元5及第2燈單元6所 放出的光經由石英窗3照射至配置於加熱處理空間S2之 被處理體7，來實施被處理體7的加熱處理。 被收容於燈單元收容空間S 1之第1燈單元5與第2 燈單元6是以預定之間隔將例如1 〇支的各自的白熾燈1 並列配置來構成的。如圖2所示，構成第1燈單元5的白 熾燈1之管軸方向是配置成，對構成第2燈單元6的白熾 燈1之管軸方向呈交叉。再者，並非一定需要如圖2所示 般配設2段的燈單元，亦可爲僅具備1段的燈單元。 -14- 200917328 在第1燈單元5側的外方（圖1之紙面上方）及燈單 元5、6的四方之側面（圖1之紙面左右），配置有反射 鏡8。反射鏡8爲例如在由無氧銅所構成的母材塗佈金之 構造’未圖示的反射剖面具有圓的一部分、楕圓的一部分 、拋物線的一部分或平板等的形狀。反射鏡8將由第1燈 單元5及第2燈單元6朝上方照射的光向被處理體7側反 射。即’由第1燈單元5及第2燈單元6所放出的光，直 接或以反射鏡8反射，對被處理體7進行照射。 在燈單元收容空間S 1，來自於冷卻風單元9之冷卻 風，由設置於室4之冷卻風供給噴嘴10的噴出口 11被導 入。被導入至燈單元收容空間S 1之冷卻風，對第1燈單 元5及第2燈單元6之各白熾燈1噴吹，來冷卻構成各白 熾燈1之發光管。在此，各白熾燈1之封裝部，比起其他 的部位，耐熱性低。因此，冷卻風供給噴嘴1 0的噴出口 1 1，期望與各白熾燈1之封裝部相對向地配置，優先地冷 卻各白熾燈1之封上部。 對各白熾燈1噴吹而因熱交換變成爲高溫之冷卻風， 由設置於室4之冷卻風排出口 12排出。再者，冷卻風之 流向，考量成爲被熱交換而成高溫之冷卻風不會相反地將 各白熾燈1加熱。冷卻風是設定風的流向，使得亦可使反 射鏡8同時冷卻。再者’在反射鏡8受到未圖示的水冷機 構水冷之情況時，亦可不需設定風的流向來使反射鏡8同 時冷卻。 因來自於被加熱的被處理體7之輻射熱，在石英窗3 -15- 200917328 產生蓄熱。因從所蓄熱之石英窗3二次性地放射的熱線’ 會有被處理體7接受到非期望的加熱作用之情況。在此情 況，因被處理體7的溫度控制性的冗長性（例如比起設定 溫度，被處理體7的溫度成爲更高溫之這種的過衝）、所 蓄熱之石英窗3自體的溫度的參差不齊所造成之被處理體 7的溫度均等性降低等的缺失產生。又，造成被處理體7 的降溫速度的提升變得困難。因此，爲了抑制這些的缺失 ，在石英窗3的附近，亦設置如圖1所示的這樣之冷卻風 供給噴嘴1 〇的噴出口 11，藉由來自於冷卻風單元9之冷 卻風，來冷卻石英窗3爲佳。 第1燈單元5的各白熾燈1是藉由一對的第1固定台 13、14所支承。第1固定台13、14事由以導電性構件所 形成之導電台1 5、與以陶瓷等的絕緣構件所形成的保持台 1 6來構成的。保持台1 6是設置於室4的內壁，來保持導 電台15。當將構成第1燈單元5的白熾燈1之支數設爲 nl、將白熾燈1所具有的燈絲的數量設爲m 1，對所有的 各燈絲獨立地供電之情況時，一對的第1固定台1 3、1 4 的組數成爲η 1 1組。另外，第2燈單元6的各白熾燈1 ，是藉由未圖示的第2固定台所支承。第2固定台是與第 1固定台13、14同樣地，由未圖示的導電台、保持台所構 成。當將構成第2燈單元6的白熾燈1之支數設爲n2、白 熾燈1所具有的燈絲的數量設爲m 2，對所有的各燈絲獨 立地供電之情況時，一對的第2固定台的組數成爲n2xm2 組。 -16- 200917328 在室4，設有連接著來自於電源部17的供電 電線之一對的電源供給埠1 8、1 9。再者’在圖1 組電源供給埠1 8、1 9 ’但因應白熾燈1之數量、 1內的燈絲的數量等，決定電源供給埠的數量。 電源供給埠1 8、1 9電性連接於第1燈固定台1 3 電台15。第1燈固定台13、14的導電台15是與 導線電性連接。藉由這種結構，能夠由電源部1 裝置，對第1燈單元5之1個白熾燈1之燈絲進 再者，關於白熾燈1之其他的燈絲，又，第1燈 其他的白熾燈1之各燈絲、第2燈單元6的各白 各燈絲，也由其他的一對的電源供給埠，分別同 電性連接。 又，在加熱處理空間S2，設有固定被處理律 理台20。例如在被處理體7爲半導體晶圓之情況 台20爲鉬、鎢、钽這樣的高融點金屬材料，碳f )等的陶瓷材料、或石英、砂（Si)所構成之薄 體’在其圓形開口部的內周部形成有支承半導體 差部的護環構造爲佳。作爲被處理體7之半導體 將半導體晶圓嵌入於此圓環狀護環之圓形開口部 配置，以上述階差部加以支承。處理台20本身 照射而成爲高溫，輔助性地對相面對之半導體晶 緣進行放射加熱，來補償來自於半導體晶圓的外 放射。藉此’能夠抑制因來自於半導體晶圓的外 放射等所引起的半導體晶圓外周緣部的溫度降低 裝置的供 ，顯示1 各白熾燈 在圖1， 、1 4的導 例如外部 7的供電 行供電。 單元5的 熾燈1之 樣地進行 I 7之處 時，處理 匕矽（Sic 板的環狀 晶圓之階 晶圓’以 的方式被 也會因光 圓的外周 周緣之熱 周緣之熱 -17- 200917328 在設置於處理台20之被處理體7的光照射面的 側，以接近被處理體7的方式設有溫度測定部2 1。溫 定部21是用來監視被處理體7的溫度分佈者’因應 理體7的尺寸，來配置設定其數量。溫度測定部21 用例如熱電偶、放射溫度計等。受到溫度測定部2 1 視的溫度資訊被傳送至溫度計22。溫度計22根據由 度測定部2 1所傳送之溫度資訊，算出各溫度測定部 測定地點的溫度，並且將所算出之溫度資訊，經由溫 制部23傳送至主控制部24。主控制部24根據被處理 上的各測定地點的溫度資訊，以被處理體7上的溫度 定的溫度成爲均等的方式，對溫度控制部23送出指 溫度控制部23根據此指令，控制由電源部1 7供給至 熾燈1之燈絲的電力。例如主控制部24，在當由溫度 部23獲得某測定地點的溫度較預定的溫度低之溫度 的情況時，爲了使接近該測定地點之燈絲的發光部所 的光增加，以增加對該燈絲線圈之供電量的方式，對 控制部23送出指令。溫度控制部23根據由主控制I 所送出之指令’增加由電源部1 7供給至連接於該燈 電源供給埠18、19的電力。再者，溫度控制部2 3之 控制是在某預定的溫度範圍之微調整用，非用來調整 於後述的被處理體7的中央部之燈絲與對應於外周緣 之電力比這種的大電力差者。 主控制邰2 4，在第1及第2燈單元5、6的白燦 之點燈中’藉由對冷卻風單元9送出指令，使發光管 ^裏面 .度測 :被處 是使 所監 各溫 21之 度控 【體7 在預 令。 各白 控制 資訊 放射 溫度 ^ 24 絲之 溫度 對應 部的 丨燈1 、石 -18- 200917328 英窗3不會成爲高溫狀態地進行控制。又，因應加熱處理 的種類’在加熱處理空間S 2，亦可連接導入程序氣體、 或排氣之程序氣體單元2 5。例如在進行熱氧化程序之情況 ，連接有對加熱處理空間S2導入氧氣、及用來清洗加熱 處理空間S2之清洗氣體（例如氮氣）、或排氣之程序氣 體單元25。來自於程序氣體單元25之程序氣體、清洗氣 體是由設置於室4之氣體供給噴嘴26的噴出口 27導入至 加熱處理空間S2。又’排氣是由排出口 28進行。 圖3是顯示用於圖1所示的光照射式加熱處理裝置2 的白熾燈1之結構的斜視圖。 如同圖所示，白熾燈1，具備有例如由石英玻璃等的 光透過性材料所構成之直管狀的發光管30，在發光管30 的兩端部，藉由熔融圓柱狀的密封用絕緣體3 3、3 4與發 光管30，形成被氣密地封裝之封裝部31、32。在發光管 3 0的內部，封裝有鹵素氣體，具有線圈狀的燈絲4 1、42 、43之複數個燈絲體依序地排列配設於發光管3 0的管軸 方向。 在燈絲41、42、43各自的兩端，電性連接有棒狀的 內部導線 413、423、433、414、424、434。內部導線 413 、423、433、414、424、434沿著發光管30的管軸方向配 設，與埋設於封裝部3 1、3 2之由例如鉬所構成的金屬箔 415、416、（未圖示的 425、426) 、435、436 電性連接 。由封裝部3 1、3 2的端部，電性連接於金屬箔4 1 5、4 1 6 、（未圖示的 425、426) 、435、436之外部導線417、 -19- 200917328 418、427、428、437、438 突出設置著。 燈絲體是由以沿著管軸方向延伸的方式捲繞成線圈 之燈絲4 1、42、43 ’與連結於燈絲41、42、43的兩端 供電用導線41 1、412、421、422、431、43 2所構成。 導線 41 1、412、421、422、43 1、43 2 連結於燈絲 41、 、43的端部，朝與管軸正交的方向延伸，並連接於內部 線413、423、43 3、414、424、434。這樣的燈絲體的數 ，是可因應被處理體的尺寸、物理特性等，適宜地調整 各燈絲體是以各燈絲41、42、43位於發光管30的 心軸上的方式被安裝著，具體而言，各燈絲41、42、 是藉由在發光管30的內部設置成壓接於發光管30的內 之未圖示的環狀錨，支承成不會與發光管30的內壁接 。藉由設置這樣的錨，能夠防止：因在發光時成爲高溫 各燈絲41、42、43與發光管30的內壁接觸所造成發光 30失透明之缺失產生。 形成於發光管30的兩端之封裝部31、32是藉由在 例如由石英玻璃所構成的圓柱狀的密封用絕緣體3 3、 插入並配置到發光管3 0的內部之狀態下’將發光管3 0 內部減壓，以噴燈等加熱發光管3 0的外周面’藉此比 其他的部位外徑變小之收縮構造。在各密封用絕緣體3 3 3 4的外周面，大致以等間隔’沿著密封用絕緣體3 3、 的長方向’平行地配設有與燈絲體的數量相同數量例如 個的金屬箔415、（未圖示的425 ) 43 5、416、（未圖 的426) 、436。各金屬箔415、416、（未圖示的425 狀 之 各 42 導 量 〇 中 43 壁 觸 之 管 將 3 4 的 起 34 3 示 -20- 200917328 426) 、435、436，爲了迴避折曲，使用管軸方向 較密封用絕緣體3 3、3 4小者。又，爲了對各燈絲 、43進行獨立供電，各金屬箔415、416、（未圖月 、426) 、435、436是電性分離地配設著。 在封裝部3 1、3 2，連結於各燈絲體的各導線 412、 421、 422、 431、 432 之各內部導線 413、 41 、424、43 3、43 4和連接於未圖示的各供電裝置之 導線 417、418、427、428、437、43 8 在連接於各 415' 416、（未圖示的 425、 426) 、 435、 436 的 被固定著。各內部導線413、414、423、424、433 基端側埋設於封裝部3 1、3 2，並且藉由例如熔接連 金屬箔 415、416、（未圖示的 425、426 ) 、43 5、 前端側，朝發光管3 0內突出的前端側藉由例如熔 接於各導線 411 、 412、 421 、 422、 431 、 432。各外 417、 418、 427、 428、 437、 438，前端側埋設於封 、32’並且藉由例如熔接等連接於各金屬箔415、^ 未圖示的425、426) 、435、436的基端側，基端 光管3 0的外側朝管軸方向外側突出。再者，以內 413、 414、 423、 424、 433、 434，及金屬箔 415、 ^ 未圖示的425、426) 、435、436，及外部導線4] 、42 7、428、4 3 7、43 8構成導電性構件。 圖4 ( a )是圖3所示的燈絲4 2的一部分放大 4 ( b )是圖3所示的燈絲4 1、4 3的一部分放大圖。 位於圖3所示的白熾燈1之發光管3 0的兩端 的全長 41、4 2 ，的 4 2 5 4 11' [4 ' 423 各外部 金屬箔 狀態下 、434， 接於各 43 6的 接等連 部導線 裝部3 1 "6、( 側由發 部導線 "6、( 7、41 8 圖，圖 之燈絲 -21 - 200917328 4 1、4 3，爲將如圖4 ( b )所示的單線之素線複數 4條）予以束集之束線捲繞成線圏狀者。又，在 管3 0的中央部，且由束線所構成的燈絲4 1與燈 間，配設有如圖4 ( a )所示的將單線捲繞成線圈 42 ° 圖5 ( a )是圖3所示的導線4 1 1、4 1 2、4 3 1 內部導線413、414、43 3、434的連接部的側面 圖5(b)是由紙面下方觀看圖5(a)的連接部之 連結於由束線所構成之燈絲4 1、4 3的導線 、431、 432 與內部導線 413、 414、 433、 434 是^ )、（b )所示，藉由折返內部導線4 1 3、4 1 4、 並將導線4 1 1、4 1 2、4 3 1、4 3 2的端部予以鉚接 性連接。在導線4 1 1、4 1 2、4 3 1、4 3 2與內部導 414、433、434 之連接部，如圖 5(a) 、 ( b ) 構成導線4 1 1、4 1 2、43 1、43 2之束線予以分開 (例如4條本）的素線分別鉚接於內部導線4 1 433 、 434 ° 圖6是結構與圖5的連接部不同之圖3所 411、 412、 431、 432 與內部導線 413、 414、 433 連接部的放大圖。 亦可如圖6所示，由束線所構成的燈絲4 1 ’ 線 4 1 1、4 1 2、4 3 1、4 3 2 與內部導線 4 1 3、4 1 4、 之電性連接，在束集的狀態下鉚接於內部導線4 1 43 3、434，來代替圖5(a) 、（b)所示之連接 條（例如 位於發光 絲43之 狀之燈絲 、432 與 放大圖， 圖。 41 1、4 12 ΪΙ 圖 5 ( a 433 ' 434 來形成電 線 413、 所示，將 ，將複數 3 、 414 、 示的導線 、4 3 4 的 ‘ 4 3的導 433 、 434 3 、 414 、 部的結構 -22- 200917328 圖7是與圖4 ( b )所示的由束線所構成的燈絲4 1、 43的結構不同之燈絲4 1、43的一部分放大圖。 亦可如圖7所示，由束線所構成的燈絲4 1、4 3 ’使用 撚線，來代替圖4 ( b )所示的束線結構。即’燈絲4 1、 43是將平行地排列素線而成的束線以例如撚合的方式做成 撚線，將此撚線捲繞成爲線圈狀者。撚合的束線’比起僅 將素線束集之情況，能夠增長燈絲平均單位長度之素線長 度，因此，可增大燈絲的電氣阻抗値，提升電力密度’使 得設計的自由度變廣，能夠對應各種的被處理體。又，因 即使使用細的素線，也能提升燈絲的剛性，所以能夠防止 燈絲因自重產生變形。 又，如圖7所示，當燈絲41、43使用撚合的束線時 ，能夠增大燈絲4 1、4 3的平均單位長度之表面積。例如 燈絲4 1、42、43的平均單位長度之質量爲相同時，比起 由單線所構成的燈絲42的表面積，由碾合的束線所構成 的燈絲41、4 3的表面積能變得更大。即，在平均單位長 度之表面積，比起由單線所構成之燈絲42，由撚合的束線 所構成的燈絲4 1、4 3大之白熾燈1，藉由平均單位長度之 額定電力密度’比起由單線所構成之燈絲42，由束線所構 成的燈絲4 1、43更大，能夠使得由單線所構成的燈絲42 的溫度（即’燈絲42所放射的光的色溫度）與由撚合的 束線所構成的燈絲41、4 3的溫度（即，燈絲4 1、4 3所放 射的光的色溫度）近似。伴隨此，可使單線及撚合的束線 -23- 200917328 的燈絲4 1、4 2、4 3所放射的光之光譜近似。 圖8 ( a )是顯示構成圖3所示的由束線所構成的燈絲 41 ' 43之素線的適當條數之燈絲4 1、43的斷面圖，圖8 (b)是爲了與圖8(a)進行對比，顯示作爲構成圖3所 示的由束線所構成的燈絲4 1、4 3之素線的條數之不適當 條數的燈絲41、43的斷面圖。 如圖8 ( a )所示，藉由以2〜4條的素線構成束線， 能夠對燈絲平均單位長度之質量，理想地增大與發光管3 0 的內壁相對向的燈絲表面的表面積。這是因如圖8 ( b )的 比較例所示，當束集5條以上的素線時，則在素線間相對 向的表面積會增加，造成對平均單位長度之質量，與發光 管3 0的內壁相對向的表面積形成爲較2〜4條的束線之情 況時小。即，在將束集5條以上的素線的白熾燈1與束集 2〜4條的素線的白熾燈1之與發光管3 0的內壁相對向的 表面積作成爲相同的情況時’束集5條以上的素線之白熾 燈1，其平均單位長度之質量會變大，當平均單位長度之 質量大時，則會有燈絲4 1、43因自重而產生變形之虞。 又，當燈絲平均單位長度之質量變大時，則意味著燈 絲線的總剖面積增加，燈絲的平均單位長度之電氣阻抗値 變小。由於在相同的電力密度’電氣阻抗値小時，則會有 大電流流動，故，當質量過剩地變大時’則大電流會流動 於燈絲，造成規定値以上的大電流流動於燈封裝部的金屬 箔，使得使用壽命變短’產生斷線不良等之缺失。因此’ 由束線所構成的燈絲4 1、43 ’藉由束集2〜4條的素線’ -24- 200917328 可防止燈絲4 1、4 3的變形與非期望的阻抗値降低，並且 可理想地增加燈絲4 1、43點燈時的燈絲平均單位長度所 放射的放射能量。 即’當將束線的素線數做成5條以上時’則在素線間 相對向的外周面增加，燈絲4 1、4 3對平均單位長度之質 量的表面積變小，所以，藉由將束線的素線數作成爲2〜4 條，能夠防止、燈絲4 1、4 3的非期望的質量的增加，能 夠防止燈絲4 1、4 3因自重所引起之變形與非期望的阻抗 値降低。 圖9是省略圖2所示的第1燈單元5，由第2燈單元 6觀看被處理體7之圖。 在本發明的光照射式加熱處理裝置2，當對被處理體 7進行加熱處理時，分割成對應於被處理體7的外周緣側 之區域（環狀區域）Z1與對應於被處理體7的中央部側 之區域（圓狀區域）Z2之2個區域，針對各區域Z1、Z2 ，進行各白熾燈1 k〜11的點燈控制，使得在被處理體7 獲得預定的溫度分佈。本發明之白熾燈1，是使用於如圖 9所示的各區域Zl、Z2的白熾燈lm〜lr。即，在外周緣 側的區域Z1，配置有圖3所示的白熾燈1之由束線所構 成的燈絲4 1、43，在該中央部的區域Z2，配置有由單線 所構成的燈絲4 2。 在以均等的放射照度，對被處理體7照射光之情況時 ，被處理體7的外周部，由於會有來自於端面之放射所產 生的熱釋出，故，比起中央部，溫度降低。因此，外周緣 -25- 200917328 部的區域z 1，需要以較中央部的區域Z2更大的放射照度 進行照射。因此，對由束線所構成的燈絲4 1、43 ’比起由 單線所構成的燈絲42，以平均單位長度之電力密度變大的 方式進行供電。 由束線所構成的燈絲4 1、43，比起由單線所構成的燈 絲4 2，燈絲平均單位長度之表面積變大，所以’在相同的 燈絲溫度，比起由單線所構成之燈絲42的燈絲平均單位 長度所放射的放射能量，來自於由束線所構成的燈絲4 1、 43之燈絲平均單位長度所放射的放射能量變大。故藉由將 燈絲平均單位長度之表面積大大地設定成可補塡因來自於 被處理體7的端面之放熱所引起的溫度降低量’能夠使由 單線所構成的燈絲42的溫度（即，燈絲42所放射的光的 色溫度）與由束線所構成的燈絲4 1、43的溫度（即’燈 絲4 1、4 3所放射的光的色溫度）近似，亦可使所放射之 光之光譜近似。此時，來自於由束線所構成的燈絲4 1、4 3 之燈絲平均單位長度所放射的放射能量，比起來自於由單 線所構成的燈絲42之放射能量大’所以，配置有由束線 所構成的燈絲4 1、4 3之被處理體7的外周緣部’能以較 該中央部更大的放射照度予以加熱。藉此’能夠使被處理 體7全體加熱成爲均等的溫度。 並且，藉由以束線用來加熱形成被處理體7的外周緣 部之燈絲4 1、4 3，即使不增大束線所構成之線圈的內徑尺 寸，亦可增大表面積，所以，不需要非期望地放大發光管 3 0的內徑尺寸。藉此’能夠密接地配置圖2所示的白熾燈 -26- 200917328 1彼此，所以，能夠提高放射照度’可達到被處理體7的 急速加熱。 在圖1，當白熾燈1點燈時，主控制部24是依據藉由 溫度計22所獲得之被處理體7上的各測定地點的溫度資 訊，將指令傳送至溫度控制部23，使被處理體7上的溫度 在預定的溫度成爲均等。由於被處理體7的中央部與外周 緣部的溫度變成均等，故可對供給至分割成爲2個之各區 域Z 1、Z2的各燈絲的電力量進行微調整。在溫度控制部 2 3，可預先設定形成爲到達目標之溫度資訊。 在本發明之白熾燈1，對應於外周緣部的區域Z 1之 各白熾燈1 m〜1 r的由束線所構成的各燈絲4 1、4 3的平均 單位長度之放射能量變成相等的同時’光譜也成爲相同。 又，當對應於中央部的區域Z2之各白熾燈lm〜lr的由單 線所構成的各燈絲4 2的平均單位長度之放射能量變成相 等的同時，光譜也成爲相同。且’能夠使區域Z1之各燈 絲的電力密度做成爲較區域Z2的各燈絲的電力密度大的 同時，亦可將光譜作成爲相同。因此，可設定放射照度， 使得在將被處理體7的外周緣部與中央部的光的吸收率保 持成相同之狀態下，外周緣部的放射照度變得較中央部強 ，且可加熱成使被處理體7的表面的溫度分佈形成爲均等 〇 本發明之白熾燈1是由1個發光管30、設置於發光管 30的內部且被獨立地供電之至少3個的燈絲41、42、43 所構成，燈絲41、42、43的至少1個由單線所構成’並 -27 - 200917328 且至少2個由束線所構成，由束線所構成的燈絲41、4 3 之間’設有至少1個由單線所構成的燈絲4 2，比起由單線 所構成的燈絲42的額定電力密度，由束線所構成的燈絲 4 1、43的額定電力密度較高。其結果，因將由束線所構成 的燈絲4 1、43的平均單位長度之表面積做成爲較由單線 所構成的燈絲42更大，所以，即使做成高電力密度，也 能將燈絲溫度做成與單線的燈絲42相同。 即，平均單位長度之表面積，比起由單線所構成之燈 絲4 2，由束線所構成的燈絲41、4 3較大之白熾燈1，藉 由平均單位長度之額定電力密度，比起由單線所構成之燈 絲42，由束線所構成的燈絲4 1、43可作成爲與表面積的 比率相同等分的大小，可使由單線所構成的燈絲42的溫 度（即，燈絲42所放射的光的色溫度）與由束線所構成 的燈絲41、43的溫度（即，燈絲41、43所放射的光的色 溫度）近似。伴隨此，可使單線及束線的燈絲41、42、43 所放射的光之光譜近似。 在本發明之光照射式加熱處理裝置2，因於內部並列 配置複數支的白熾燈1，所以，能夠達到被處理體7的急 速加熱及均等加熱。且，在屬於燈單元5、6之所有的燈 絲的溫度（即，燈絲所放射的光的色溫度）變成均等預定 的條件下，屬於燈單元5、6之所有的白熾燈1被點燈駆 動。因此，對應於外周緣部的區域Z1之各白熾燈lk〜It 的由束線所構成的燈絲4 1、4 3、44、45 ’可使平均單位長 度之放射能量變得相等的同時’光譜也成爲相等。又’對 -28 - 200917328 應於中央部的區域Z2之各白熾燈lm〜lr的由單線所構成 的燈絲42，平均單位長度之放射能量變得相等的同時，光 譜也成爲相等。且，可將區域Z 1之各燈絲的電力密度做 成較區域Z2的各燈絲的電力密度大的同時，能將光譜作 成爲相同。因此，在將被處理體7的外周緣部與中央部的 光的吸收率保持成相同的狀態下，外周緣部的放射照度比 起中央部強，能夠使被處理體7的表面的溫度分佈成爲均 等地加熱被處理體7。 圖10是省略圖2所示的第1燈單元5，由第2燈單元 6觀看被處理體7之圖，顯示被處理體7的加熱區域分割 成對應於外周緣部之區域（環狀區域）Y 1、與對應於被處 理體7的中間部之區域（環狀區域）Y2、與對應於中央部 之區域（圓狀區域）Y3的情況之第2燈單元。 此燈單元顯示，白熾燈1之燈絲爲僅由束線所構成之 白熾燈1 a 1〜1 a3、1 e 1〜1门 ' 和白熾燈1之燈絲爲在1個 束線與1個束線之間配置有單線的白熾燈1 a4〜1 a5、1 e3 〜1 e4、及白熾燈1之燈絲爲在1個束線與1個束線之間 配置有3個的單線之白熾燈1 b 1〜1 e 2。 在被處理體7的尺寸大之情況時，在中央部與外周緣 部的2個區域，會有溫度的均等度的精度不足之情況。這 是由於例如導入至'加熱處理空間S2之程序氣體的流動之 影響（氣體流速分佈、氣體的溫度等）的被處理體上之場 所的參差不齊、伴隨著被處理體7的大型化而大型化之石 英窗3的冷卻的參差不齊所產生之石英窗3的蓄熱之場所 -29- 200917328 的參差不齊等之故。當具有上述這種參差不齊的因素時’ 則產生需要進一步將被處理體7的中央部分割’進行溫度 微調整。 圖1 〇是被處理體7特大之情況時’除了中央部與外 周緣部外’在其中間設置中間部’做成3個的同心圓狀的 區域Υ1、Y 2、Y 3之情況的一例。如此’藉由將中央部進 一步分割，設置中間部的區域γ 2 ’能夠進行在被處理體7 爲大的情況時所必要之溫度均等度的微調整。排列於中央 部之白熾燈1 b 1〜1 e 2 ’在其內部配設5個燈絲’其外側的 中間部的白織燈1 a 4〜1 a 5、1 e 3〜1 e 4配設有3個的燈絲 ，對應於外周緣部之白熾燈1 a 1〜1 a 3、1 e 1〜1 Π配設有1 個燈絲。在此情況時，配設有5個燈絲之白熾燈’其中央 的3個燈絲爲以通常的單線之燈絲所構成’兩端的2個燈 絲由束線所構成。如以上所述般，中央部與中間部是爲了 進行溫度的微調整而被分割之區域Y2、Y3 ’進行微調整 所必要之電力差爲數％左右，所以，不需要，對應於中央 部之燈絲與對應於外周緣部之燈絲之電力比這樣的大電力 差。因此，對應於中央部之燈絲、對應於中間部之燈絲均 作爲由單線所構成的燈絲來構成，藉由微調整由電源部戶斤 供給之電力，不會大幅改變燈絲所放射的光的色溫度’能 夠進行充分的溫度的微調整。 【圖式簡單說明】 圖1是並列配置複數個本發明之獨立供電型的白熾燈 -30- 200917328 所構成之光照射式加熱處理裝置2的斷面圖。 圖2是由圖1所示的光照射式加熱處理裝置2的紙面 上方，經由並列配置的複數個白熾燈，觀看被處理體之圖 〇 圖3是顯示使用於圖1所示的光照射式加熱處理裝置 2之白熾燈1的結構之斜視圖。 圖4 ( a ) 、 （ b )是圖3所示的燈絲41、4 2、4 3的一 部分放大圖。 圖5(a) 、（b)是顯示圖3所示的導線411、412、 4 3 1、4 3 2與內部導線4 1 3、4 1 4、4 3 3、4 3 4的連接部的側 面放大圖及及由紙面下方觀看之連接部的放大圖。 圖6是與圖5的連接部結構不同之圖3所示的導線 41 1 (412、431、432 )與內部導線 413(414、433、434 ) 的連接部的放大圖。 圖7是與圖4所示的由束線所構成的燈絲41、43的 結構不同之燈絲4 1、4 3的一部分放大圖。 圖8(a) 、（b)是顯示構成圖3所示的由束線所構 成的燈絲4 1、4 3之素線的適當條數的燈絲4 1、4 3的斷面 圖、及爲了進行對比而顯示作爲構成圖3所示的由束線所 構成的燈絲4 1、43之素線的條數之不適當條數的燈絲4 1 、4 3的斷面圖。 圖9是省略圖2所示的第1燈單元5，由第2燈單元 6觀看被處理體7之圖。 圖1 〇是省略圖2所示的第1燈單元5，由第2燈單元 -31 - 200917328 6觀看被處理體7，顯示被處理體7的加熱區域分割成對 應於外周緣部之區域Y 1、與對應於被處理體7的中間部 之區域Y2、與對應於中央部之區域Y3的情況之第2燈單 元的結構之圖。 圖1 1是顯示在以往技術之發光管內配置複數個燈絲 ，能對各自的燈絲供給可控制的電力之白熾燈的結構之斜 視圖。 圖1 2是比較將總放射能量作成爲相同之情況（等同 於將電力密度作成爲相同）的分光放射能量之圖。 圖13是顯不Si、GaAs' Ge的各波長的透過率之圖。 【主要元件符號說明】 1 :白熾燈 2 :光照射式加熱處理裝置 3 :石英窗 4 :室 5 :第1燈單元 6 :第2燈單元 7 :被處理體 8 :反射鏡 9 :冷卻風單元 1 0 :冷卻風供給噴嘴 1 1 :噴出口 1 2 :冷卻風排出口 -32- 200917328 13、14 :固定台 15 :導電台 1 6 :保持台 1 7 :電源部 1 8、1 9 :電源供給埠 2 0 .處理台 2 1 :溫度測定部 2 2 :溫度計 2 3 :溫度控制部 24 :主控制部 2 5 :程序氣體單元 26 :氣體供給噴嘴 27 :噴出口 28 :排出口 30 :發光管 3 1、3 2 :封裝部 3 3、3 4 :密封用絕緣體 41、4 2、4 3 :燈絲 411、 412、 421、 422、 431、 432 ：導線 413、 423、 433、 414、 424、 434 ：內部導線 415、 416、 425、 426、 435、 436 ：金屬箔 417、 418、 427、 428、 437、 438 ：外部導線 1 k〜11 :白熾燈 1 a 1〜1 f 2 :白熾燈 -33- 200917328 s 1 :燈單元收容空間 S 2 :加熱處理空間 Zl、Z2 :區域 Y1〜Y3 :區域 -34