フィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置
【課題】装置毎に被処理体上の放射分布のバラツキを解消したフィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置を提供すること。
【解決手段】封止部２ａ、２ｂが形成された長管状の発光管３の内部に、コイル状のフィラメント４１１〜４５１とこのフィラメントに電力を供給するリード４１２ａ〜４５２ａ、４１２ｂ〜４５２ｂとが連結されてなる複数のフィラメント体４１〜４５が、各フィラメントが発光管の管軸に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、各フィラメント体における各々のリードが封止部に配設された複数の各々の導電性部材８１ａ〜８５ａ、８１ｂ〜８５ｂに対して電気的に接続されて各フィラメントに対して各々独立に給電されるフィラメントランプ１において、フィラメント４１１〜４５１の内側に、フィラメント体４１〜４５のリード４１２ａ〜４５２ａ、４１２ｂ〜４５２ｂが挿通されていることを特徴とするフィラメントランプである。
【解決手段】封止部２ａ、２ｂが形成された長管状の発光管３の内部に、コイル状のフィラメント４１１〜４５１とこのフィラメントに電力を供給するリード４１２ａ〜４５２ａ、４１２ｂ〜４５２ｂとが連結されてなる複数のフィラメント体４１〜４５が、各フィラメントが発光管の管軸に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、各フィラメント体における各々のリードが封止部に配設された複数の各々の導電性部材８１ａ〜８５ａ、８１ｂ〜８５ｂに対して電気的に接続されて各フィラメントに対して各々独立に給電されるフィラメントランプ１において、フィラメント４１１〜４５１の内側に、フィラメント体４１〜４５のリード４１２ａ〜４５２ａ、４１２ｂ〜４５２ｂが挿通されていることを特徴とするフィラメントランプである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置に係り、特に、被処理体を加熱するために用いられるフィラメントランプおよびフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程においては、成膜、酸化、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、注入イオン活性化等の様々なプロセスにおいて、加熱処理が採用されている。半導体製造工程における歩留まりや品質の向上には、急速に半導体ウエハ等の被処理体の温度を上昇させたり下降させたりする急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が望ましい。ＲＴＰにおいては、白熱ランプ等の光源からの光照射を用いた光照射式加熱処理装置（以下、単に加熱処理装置ともいう）が広く用いられている。
【０００３】
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は、投入電力の９０％以上が全放射され、被処理体を接触することなく加熱することが可能であることから、光を熱として利用できる代表的なランプである。このような白熱ランプを、ガラス基板や半導体ウエハの加熱用熱源として使用した場合、抵抗加熱法に比して被処理体の温度を高速にて昇降温させることができる。すなわち、光照射式加熱処理によれば、例えば、被処理体を１０００℃以上の温度にまで、数秒から数十秒で昇温させることが可能であり、光照射停止後、被照射体は急速に冷却される。
【０００４】
ここで、被処理体が、例えば、半導体ウエハ（シリコンウエハ）であるとき、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、光照射式加熱処理装置を用いて半導体ウエハのＲＴＰを行う場合は、半導体ウエハ全面の温度分布が均一になるように、加熱、高温保持、冷却を行う必要がある。すなわち、ＲＴＰにおいては、被処理体の処理の際、高精度な温度均一性が求められている。
【０００５】
光照射式加熱処理において、例えば、半導体ウエハ全面の物理特性が均一である場合に、半導体ウエハ全面での放射照度が均一になるように光照射を行っても、半導体ウエハの温度分布は均一とはならず、半導体ウエハ周辺部の温度が低くなる。これは、半導体ウエハの周辺部において、半導体ウエハ側面等から熱が放射されるためである。このような熱放出の結果、半導体ウエハには不均一な温度分布が生じる。上記したように、半導体ウエハを１０５０℃以上に加熱する際、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が発生する。
【０００６】
従って、半導体ウエハの温度分布を均一にするには、半導体ウエハ側面等からの熱放射による温度低下を補償するために、ウエハ周辺部表面における放射照度を、ウエハ中央部表面における放射照度よりも大きくなるように、光照射をすることが好ましい。
【０００７】
従来の加熱処理装置として、特許文献１には、ガラス基板や半導体ウエハの加熱に白熱ランプから放射される光を利用する加熱処理装置が開示されている。
図１１は、特許文献１に示されるような従来技術に係る加熱処理装置２００の断面図である。同図に示すように、この加熱処理装置２００は、光透過性材料で形成されたチャンバー２０１内に被処理体２０２を収納し、このチャンバー２０１外の上下両段に複数本の加熱用白熱ランプ２０３、２０４を上下で対向し、かつ互いに交差するように配置し、これらの加熱用白熱ランプ２０３、２０４によって被処理体２０２を両面から光照射して加熱するように構成されている。
【０００８】
図１２は、図１１に示した加熱処理装置を簡略化して上下両段に設けられる加熱用白熱ランプ２０３、２０４と被処理体２０２とを取出して示した斜視図である。同図に示すように、上下両段に設けられる加熱用白熱ランプ２０３，２０４は、管軸が交差するように配置されているので、被処理体２０２を均一に加熱することができる。また、この装置によれば、被処理体２０２の周辺部での放熱作用による温度低下を防止することができる。例えば、被処理体２０２に対して、上段の両端にある加熱用白熱ランプＬ１、Ｌ２のランプ出力を中央部の加熱用ランプＬ３のランプ出力に比べて大きくし、下段の両端にある加熱用白熱ランプＬ４、Ｌ５のランプ出力を中央部の加熱用白熱ランプＬ６のランプ出力に比べて大きく設定する。これにより、被処理体２０２の周辺部での放熱作用による温度低下の分を補償し、被処理体２０２の中央部と周辺部との温度差を小さくして、被処理体２０２の温度分布を均一にすることが可能である。
【０００９】
しかし、上記従来の加熱処理装置においては以下に示すような問題が生じることが判明した。具体的には、例えば、被処理体２０２が半導体ウエハである場合、半導体ウエハ表面にスパッタリング法等により金属酸化物等からなる膜が形成されていたり、また、イオン注入により不純物添加物がドーピングされていることが一般的である。このような金属酸化物の膜厚や不純物イオンの密度には、ウエハ表面上で場所的な分布を有する。このような場所的分布は、必ずしも半導体ウエハの中心に対して中心対称ではない。不純物イオン密度を例に取ると、例えば、図１２に示すように、半導体ウエハの中心に対して中心対称ではない狭小な特定領域２０２１とその他の領域２０２２とで不純物イオン密度が異なる場合がある。このような特定領域２０２１とその他の領域２０２２に対して同一の放射照度となるように光照射しても、特定領域２０２１とその他の領域２０２２とでは、温度上昇速度に差異が生じることがあり、特定領域２０２１の温度とその他の領域２０２２の温度とは必ずしも一致しない。
【００１０】
上記従来の加熱処理装置２００によれば、被処理体２０２の周辺部における熱放射による温度低下の影響を補償して周辺部での温度低下を防止し、被処理体２０２の温度分布を均一にすることは比較的容易である。しかしながら、例えば、図１２に示すように、全長がランプの発光長よりも短いような半導体ウエハの狭小な特定領域２０２１については、この特定領域２０２１の特性に対応した光強度で光照射を行った場合、特定領域２０２１以外の領域２０２２も光照射されてしまう。そのため、特定領域２０２１とその他の領域２０２２とが適切な温度状態となるように制御することができない。すなわち、例えば、両者の温度が均一となるように狭小な特定領域２０２１における放射照度を制御することはできない。よって、被処理体２０２の処理温度に不所望な温度分布が生じることになり、光加熱処理後、被処理体２０２に所望の物理特性を付与することが困難になるという問題が生じる。
【００１１】
図１３は、特許文献２に示される熱処理装置３００の断面図である。同図に示すように、この熱処理装置３００は、ランプハウス３０１内に、Ｕ字形状を有しフィラメント３０２１への給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプ３０２２を紙面に対し平行方向および垂直部方向に複数個並べて構成される第１のランプユニット３０２と、第１のランプユニット３０２の下方側に配設された、直線形状を有しフィラメント３０３１への給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプ３０３２を紙面に沿って紙面と垂直方向に複数個並べて構成される第２のランプユニット３０３とを備えており、第２のランプユニット３０３の下方に配設された半導体ウエハ等の被処理体３０４に対し加熱処理を行なうものである。
【００１２】
特許文献２には、被処理体３０４において、他の部分に比して温度が低くなる傾向にある、被処理体３０４を載置するサポートリング３０５との接続部の温度を上昇させるために、接続部の上方に位置する第１のランプユニット３０２に属するＵ字形状のランプを高出力にするよう制御する機構を備えていることが記載されている。また、特許文献２には、この熱処理装置３００は、概略、以下のように使用することが記載されている。まず、被処理体３０４である半導体ウエハの加熱領域を中心対称で同心の複数のゾーンに分割する。そして、第１、第２のランプユニット３０２、３０３の各ランプによる照度分布を組み合わせて、各ゾーンに各々対応する半導体ウエハの中心に対して中心対称である合成照度分布パターンを形成して、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行うというものである。その際、ランプからの光の照度バラつきの影響を抑制するために、被処理体３０４である半導体ウエハを回転させている。すなわち、同心に配置される各ゾーンを個別の照度で加熱することが可能となっている。
【００１３】
従って、特許文献２に示される熱処理装置３００は、被処理体３０４における狭小な特定領域が半導体ウエハの中心に対して中心対称である場合については温度制御が可能である。しかし、特定領域が半導体ウエハの中心に対して中心対称でない場合については、被処理体３０４である半導体ウエハを回転させているので、上記の問題点を良好に解決することはできない。
【００１４】
また、この熱処理装置３００は、実用上、以下に示すような問題点が生じるおそれがあると考えられる。具体的には、Ｕ字形状を有するランプは、水平部３０２３と一対の垂直部３０２４とから構成されているが、発光に寄与するのは内部にフィラメント３０２１が配設される水平部３０２３のみであることから、個々のランプは無視できない程度の空間を介在して離間して配置されることとなり、この空間の直下に対応する部分では温度分布が生じるものと考えられる。
【００１５】
すなわち、この熱処理装置３００は、各ゾーンに対応する、第１、第２のランプユニット３０２、３０３の各ランプによる照度分布を組み合わせて半導体ウエハ中心対称の合成照度分布を形成したとしても、上記空間の直下に対応する部分では照度が比較的急峻に変化（低下）する。よって、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行おうとしても、上記空間の直下に対応する部分近傍で生じる温度分布を小さくすることは、比較的難しいものと考えられる。
【００１６】
さらに、この加熱処理装置３００は、近年、ランプユニットを配設するためのスペース（主として高さ方向）を極力小さくする傾向にあることから、Ｕ字形状を有するランプを使用すると、ランプの垂直部３０２４に対応するスペースが必要となるため、小スペース化の観点からは好ましくない。
【００１７】
図１４は、本件出願人が上記の問題点を解決するために先の出願で提案した、特許文献３に示されるフィラメントランプ４００の斜視図である。このフィラメントランプ４００は概略以下のように構成されている。フィラメントランプ４００の発光管４０１の両端には、金属箔４０２１〜４０２４が埋設された封止部４０３１、４０３２が形成されている。発光管４０１内には、フィラメント４０４１、４０５１とフィラメント４０４１、４０５１に給電するためのリード４０４２〜４０４３、４０５２〜４０５３とから構成されるフィラメント体４０４、４０５が複数配設されている（図１４では２個）。ここで、各フィラメント体４０４、４０５は、発光管４０１内に複数配設した際、フィラメント４０４１、４０５１が発光管４０１の長手方向に順次配置されるように構成されている。
【００１８】
一方のフィラメント体４０４におけるフィラメント４０４１の一端に繋がるリード４０４２は、発光管４０１の一端側の封止部４０３１に埋設された金属箔４０２１に電気的に接続されている。また、一方のフィラメント体４０４におけるフィラメント４０４１の他端に繋がるリード４０４３は、絶縁体４０９の貫通穴４０９１を通って、他方のフィラメント体４０５のフィラメント４０５１と対向する箇所の外側が絶縁管４０４４で被覆され、発光管４０１の他端側の封止部４０３２に埋設された金属箔４０２２に電気的に接続されている。同様に、他方のフィラメント体４０５におけるフィラメント４０５１の一端に繋がるリード４０５２は、発光管４０１の他端側の封止部４０３２に埋設された金属箔４０２３に電気的に接続されている。また、他方のフィラメント体４０５におけるフィラメント４０５１の他端に繋がるリード４０５３は、絶縁体４０９の貫通穴４０９２を通って、一方のフィラメント体４０４のフィラメント４０４１と対向する箇所の外側が絶縁管４０５４で被覆され、発光管４０１の一端側の封止部４０３１に埋設された金属箔４０２４に電気的に接続されている。
【００１９】
また、封止部４０３１、４０３２に埋設された金属箔４０２１〜４０２４において、フィラメント体４０４、４０５のリード４０４２〜４０４３、４０５２〜４０５３が接続された端部とは反対側の端部には、封止部４０４、４０５から外部に突出するように外部リード４０６１〜４０６４が接続されている。よって、各フィラメント体４０４、４０５には金属箔４０２１〜４０２２、４０２３〜４０２４を介して２本の外部リード４０６１〜４０６２、４０６３〜４０６４が連結される。給電装置４０７１、４０７２は、外部リード４０６１〜４０６２、４０６３〜４０６４を介して各フィラメント４０４１、４０５１毎に接続される。これにより、フィラメントランプ４００は、各フィラメント体４０４、４０５におけるフィラメント４０４１、４０５１に個別に給電可能となっている。
【００２０】
なお、各フィラメント４０４１、４０５１は、発光管４０１の内壁と絶縁管４０４４、４０５４との間に挟まれるように設けられた環状のアンカー４０８によって、発光管４０１と接触しないように支持されている。ここで、フィラメント発光時にフィラメント４０４１、４０５１と発光管４０１内壁とが接触すると、接触部分における発光管４０１の光透過性はフィラメント４０４１、４０５１の熱により発光管４０１に失透が生じるために損なわれる。アンカー４０８は、こういった不具合を防止するためのものである。アンカー４０８は、各フィラメント４０４１、４０５１に対して発光管４０１の長手方向に複数個配設される。また、フィラメントランプ４００を製作するとき、複数のフィラメント体４０４，４０５が発光管４０１内に容易に挿入されるように、アンカー４０８は、ある程度弾性を有している。また、発光管４０１の内壁と絶縁管４０４４、４０５４との間の空間とアンカー４０８との間には、ある程度の隙間が設けられている。
【００２１】
このフィラメントランプ４００は、発光管４０１内に複数のフィラメント４０４１、４０５１を有し、各フィラメント４０４１、４０５１の発光等の制御を個別に行うことが可能な構造となっている。このようなフィラメントランプ４００を並列に配列した光源部を有する光照射式加熱処理装置を用いれば、従来のような、発光管内に１つのフィラメントを有するフィラメントランプを使用する場合と比べて、光照射される被処理体の被照射領域に対応してフィラメントを高密度に配置することが可能となる。
【００２２】
そのため、上記のようなフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置によれば、複数のフィラメントに対して個別に給電できることから、基板状の被処理体上における特定領域が基板形状に対し非対称である場合においても、特定領域に対して所望の光強度で光照射することが可能となる。よって、熱処理される基板状の被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合においても、被処理体を均一に加熱することが可能となり、被処理体の全体にわたって、均一な温度分布を実現することができると期待される。
【００２３】
さらに、上記のようなフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置は、特許文献２に記載されているＵ字形状を有するランプを使用する光照射式加熱処理装置と比べて、光照射式加熱処理装置に搭載するフィラメントランプを直管状にすることが可能であるため、Ｕ字形状ランプの垂直部に対応するスペースが不要となり、加熱処理装置を小型化することができると期待される。
【００２４】
【特許文献１】特開平７−３７８３３号
【特許文献２】特開２００２−２０３８０４号
【特許文献３】特開２００６−２７９００８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本件発明者等は、特許文献３の図１に示される構成に従い、図１４に示すようなフィラメントランプを搭載した光照射式加熱処理装置を同一仕様にて複数作製し、この複数の光照射式加熱処理装置の各々を同一稼動条件で稼動した。ここで、同一仕様とは、各々の光照射式加熱処理装置において、フィラメントランプに配置されるフィラメント体の個数およびランプユニットに配置されるフィラメントランプの本数が同一であることを意味する。さらに、同一仕様を有する各々の光照射式加熱処理装置においては、各々のランプユニットに配置されるフィラメントランプの配置方法が同一である。同一稼動条件とは、ランプユニットに配置される各々のフィラメントランプにおいて投入される電力が同一であり、各々の光照射式加熱処理装置において被処理体が配置される雰囲気（例えばガスの種類、ガスの圧力等）が同一であることを意味する。
【００２６】
図１４に示すようなフィラメントランプを搭載した光照射式加熱処理装置によれば、各々のフィラメントに供給する電力を個別に制御することにより、被処理体上の放射照度分布を所望の分布にすることが可能である。従って、このような同一仕様を有する各々の光照射式加熱処理装置を同一稼動条件で稼動させたとすると、各々の光照射式加熱処理装置によって加熱処理された各々の被処理体においては、放射照度分布が一致するはずである。
【００２７】
しかし、現実には、複数の各光照射式加熱処理装置によって加熱処理された各々の被処理体においては、放射照度分布にバラツキが生じるという問題が生じた。特に、発光管内に多数のフィラメント体が配設されたフィラメントランプが搭載されることにより、被処理体上において高精度な温度制御を実現しようとする光照射式加熱処理装置においては、上記の問題が顕著に発生した。
【００２８】
このような問題が生じる主な要因は、次のように考えられる。近年においては、被処理体の温度を高精度に制御することが要求されており、このような要求に応えるため、発光管の内部に多数のフィラメントを配置することに伴って、発光管の内部に配置されるリードの本数が従来以上に多くなっている。また、半導体ウェハ等の被処理体を急速加熱するために、フィラメントランプの大電力化、すなわち、フィラメントへの単位長さ当たりの投入電力を従来以上に増加させることが要求されている。このような要求に伴って、フィラメントに大電流を流すことが必要になることから、リードが点灯中に高温となって発熱したり溶断することのないよう、リードの外径が従来以上に大きくなりつつある。このような事情から、発光管内に配置されたリードによってフィラメントからの放射光が遮られる、という事態が従来以上に生じ易くなったために、上記したような問題が発生したものと考えられる。
【００２９】
また、このようなフィラメントランプにおいては、発光管の内部に配設された複数の各々のリードが互いに短絡することのないよう、各々のリードが絶縁管で被覆されているが、このような絶縁管を配置していることも上記した問題の発生に関係しているものと考えられる。すなわち、フィラメントランプの点灯時においては、フィラメントからの放射光が照射されることにより、絶縁管が極めて高温状態となって絶縁管が発光する、という事態が発生した。このような事態が生じると、フィラメント以外の場所に新たに発光体が出現したのと同然の状態になり、被処理体上の放射照度分布に悪影響を与える可能性が高いものと考えられる。
【００３０】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、光照射式加熱処理装置毎に被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じることを解消したフィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
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、少なくとも一端に封止部が形成された長管状の発光管の内部に、コイル状のフィラメントと該フィラメント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が、各フィラメントが発光管の管軸に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、各フィラメント体における各々のリードが封止部に配設された複数の各々の導電性部材に対して電気的に接続されて各フィラメントに対して各々独立に給電されるフィラメントランプにおいて、前記コイル状のフィラメントの内側に、前記各々のフィラメント体のリードが挿通されていることを特徴とするフィラメントランプである。
第２の手段は、第１の手段において、前記フィラメントの内側に、フィラメントの中心軸に沿って伸びる絶縁支持体が配置され、当該絶縁支持体には、前記各々のフィラメント体のリードを挿通するための複数の通路が形成されていることを特徴とするフィラメントランプである。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記封止部は、棒状のシール用絶縁体を配設すると共に、複数の導電性部材を前記シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、前記発光管と前記シール用絶縁体とが導電性部材を介して気密に封止されて形成され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の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段に記載のフィラメントランプが配置されてなる光源部を備え、該光源部から放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置である。
第５の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段に記載のフィラメントランプが複数並列に配置されてなるランプユニットを備え、該ランプユニットから放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置である。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に記載の発明によれば、フィラメントの内側に、各々のフィラメント体のリードが配置されるので、フィラメントの外側にリードが配置されることがないために、発光管の内部に複数のフィラメント体を配設した場合であっても、フィラメントからの放射光がリードによって遮られることがなく、所望の光放射照度分布を得ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、フィラメントの内側に配置された絶縁支持体が、点灯時にフィラメントからの光が照射されて高温状態になることによって発光したとしても、その発光による光の多くはフィラメントに遮蔽されてランプ外部に出ないので放射照度分布に影響しない。また、絶縁支持体から放射されてフィラメントのコイルの隙間を抜けてきた光はフィラメントの内側から放射された光であるから、光学的には実質的にフィラメントが発光しているものと同等と考えることができ、光放射照度分布に悪影響を与えるおそれがない。
請求項３に記載の発明によれば、封止部に棒状のシール用絶縁体を配設すると共に、複数の導電性部材を当該シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、発光管とシール用絶縁体とが両者間に導電性部材を介して気密に封止されるので、被処理体に対して高精度な温度制御を行うために、発光管の内部に多数のフィラメント体を配設したとしても、多数の導電性部材が互いに短絡することなく封止部の大きさを小さくすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプを用いることによって、光照射式加熱処理装置毎に被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じることを解消した光照射式加熱処理装置を実現することができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプで構成されたランプユニットを用いることによって、光照射式加熱処理装置毎に被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じることを解消した光照射式加熱処理装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の第１の実施形態を図１から図６を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、フィラメントランプ１は、両端に封止部２ａ、２ｂが形成された、例えば、石英ガラス等の光透過性材料からなる長管状、例えば、直管状の発光管３を備えている。発光管３の内部には、ハロゲンガスが封入されると共に、例えば、５つのフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５が配設され、各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５におけるコイル状の各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が管軸方向に順次に並んで伸び、絶縁支持体９の外側に配設されている。フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１とフィラメント４１、４２、４３、４４、４５の両端に連結された給電用のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂとにより構成され、被処理体の寸法・物理特性等に応じて個数が適宜調整される。また、絶縁支持体９と一体的に固定された絶縁支持体サポートリング９７ａ、９７ｂが発光管３の内壁に押当てられることにより、絶縁支持体９が発光管３の内部に支持される。
【００３４】
発光管３の両端近傍の内部には、棒状の石英ガラスよりなるシール用絶縁体５ａ、５ｂが配設されている。一方のシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の周面上には５つの金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）が概ね等間隔にてシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の長手方向に沿って平行に配設されている。各々の金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）は、折れ曲がりを回避するため全長がシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の全長よりも短い。金属箔の個数は、発光管３内に配設するフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の個数に応じて増減し、通常であればフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の個数の２倍となる。発光管３には、シール用絶縁体５ａ（５ｂ）が配置されている箇所に対応する発光管３の外周をバーナー等で加熱することにより、発光管３とシール用絶縁体５ａ（５ｂ）との間に金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）を介して気密にシールされた封止部２ａ（２ｂ）が形成されている。
【００３５】
シール用絶縁体５ａ（５ｂ）の外径は発光管３の内径に比して小さいため、発光管３は、シール用絶縁体５ａ（５ｂ）と密着している部分、すなわち封止部２ａ（２ｂ）において縮径している。各フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５における各々のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａ（４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂ）は、封止部２ａ（２ｂ）における対応する金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）を介して、発光管３の端部より管軸方向外方に突出して伸びる外部リード７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａ（７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ）に電気的に接続されている。各々の外部リード７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａ（７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ）には、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して独立に給電されるよう不図示の給電装置が接続されている。
【００３６】
このように、発光管３の内部にシール用絶縁体５ａ（５ｂ）を配設して封止部２ａ（２ｂ）を形成すれば、発光管３の内部に、多数のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５を配設することにより多数の導電性部材８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ（８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ）が配設されたフィラメントランプ１であっても、円柱状のシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の側周面を活用して多数の金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）を互いに接触することなく配設することができるので、封止部２ａ（２ｂ）が大きくなることを抑えることができる。特に、ピンチシールにより扁平な形状の封止部を形成することに比べれば、多数の導電性部材８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ（８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ）を配設した場合であっても、封止部２ａ（２ｂ）の大きさを小さくすることができるので、省スペース化の観点で好ましい。なお、各々の金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）は、寸法上可能であれば、等間隔ではなく、フィラメントランプ１からの光を効率良く照射できるよう配置したリード位置に対応するよう間隔を調整して配設することができる。
【００３７】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５に対して１つずつ一体的に固定された環状のアンカー（図示は省略）が発光管３の内壁に押当てられることにより、発光管３の内部に支持されている。アンカーを設けることにより、フィラメント発光時に発光管３の内壁に高温のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が接触することが回避されるため、高温のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が発光管３の内壁に接触することに起因して発光管３が失透するという不具合の発生が回避される。
【００３８】
図２は、図１に示したフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図であり、図３は、図２に示したＡ−Ａ’線によりフィラメントランプ１を管軸方向に切断した一部断面図である。
これらの図に示すように、フィラメントランプ１は、複数のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５に係る各々のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂが絶縁支持体９に支持された状態で発光管３の内部に配置される。例えば、石英ガラス等の絶縁材料よりなる棒状の絶縁支持体９は、管軸方向に並んだ５つのコイル状のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全てを貫通して管軸方向に沿って伸び、その中心軸が各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の中心軸に一致した状態となるよう配置されている。絶縁支持体９の内部には、各々のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂを挿通するための通路９１、９２、９３、９４、９５がリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂの本数に対応して設けられており、各々の通路９１、９２、９３、９４、９５が、互いに管軸に沿って平行に伸びると共に各々の端面に同一周上に形成された導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａと導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂに通じている。
【００３９】
詳細に説明すると、絶縁支持体９に設けられた複数の各々の通路９１、９２、９３、９４、９５は、管軸に沿って伸びて絶縁支持体９の端面に形成された導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａに通じる水平通路９１１ａ、９２１ａ、９３１ａ、９４１ａ、９５１ａと、水平通路９１１ａ、９２１ａ、９３１ａ、９４１ａ、９５１ａに連続して管軸直交方向に屈曲して伸び、絶縁支持体９の側面に形成された導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃに通じる鉛直通路９１２ａ、９２２ａ、９３２ａ、９４２ａ、９５２ａと、導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂに通じる水平通路９１１ｂ、９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂと、水平通路９１１ｂ、９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂに連続して管軸直交方向に屈曲して伸び、絶縁支持体９の側面に形成された導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄに通じる鉛直通路９１２ｂ、９２２ｂ、９３２ｂ、９４２ｂ、９５２ｂとからなるもので、これらの水平通路と鉛直通路は管軸方向の断面がＬ字状に形成されている。複数の各通路９１、９２、９３、９４、９５は、管軸方向において、鉛直通路９１２ａ、９２２ａ、９３２ａ、９４２ａ、９５２ａと鉛直通路９１２ｂ、９２２ｂ、９３２ｂ、９４２ｂ、９５２ｂとは向かい合った状態でフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する距離を隔てて対向している。
【００４０】
図２においては、絶縁支持体９は、管軸方向において各々対向する５対の通路９１、９２、９３、９４、９５を備え、各々の端面に同一円周上に並ぶ５つの導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａと導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂが形成されると共に、管軸方向において各々対向する５対の導出口、すなわち、１０個の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃと導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄが側面に形成されている。なお、絶縁支持体９は、各々のリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２を互いに短絡することなく絶縁支持体９の外部に導出することができるよう、各々の端面に形成される複数の導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａと導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂが同一円周上に位置していることが好ましい。
【００４１】
このような絶縁支持体９は、例えば、石英ガラス等の絶縁材料からなる棒材に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラス等の溶融液を流し込んだ後に溶融液を冷却することによって、前記したリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２を挿通する複数の通路９１、９２、９３、９４、９５を備えた構成となるよう形成される。
【００４２】
絶縁支持体９に支持される各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の一端部に接続されると共に管軸直交方向に伸びる鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａと、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａに連続して管軸方向に伸びる水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａとからなる鉤状に形成された一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａと、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の他端部に接続されると共に管軸直交方向に伸びる鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂと、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂに連続して管軸方向に伸びる水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂとからなる鉤状に形成された他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂとを備えている。
【００４３】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、このような絶縁支持体９に対して、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して同軸上に絶縁支持体９を配置した状態で、次のようにして取付けられている。一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａは、絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃに水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの先端を挿入して、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの先端を絶縁支持体９の一方の端面の導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａの先端を絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃから絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。
【００４４】
これと同様に、他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂは、絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄに水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂの先端を挿入して、水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂの先端を絶縁支持体９の他方の端面の導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂの先端を絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄから絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。
【００４５】
絶縁支持体９に対するフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の取付けは、前記したような、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の両端にリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂを予め接続して構成したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５を絶縁支持体９に取付ける方法に限られず、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１とリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂとを別々に絶縁支持体９に配置した後に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の両端にリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂを接続するという方法によって行うこともできる。
【００４６】
また、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の素線径が、例えば、φ０．５ｍｍ以下で比較的柔らかい場合、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１と、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａ、４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂと、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａ、４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂとを連続した継ぎ目なしの１本の素線で形成し、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａを絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃに挿入し、水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂを絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄから挿入して取り付けるようにしても良い。
【００４７】
図４は、図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を紙面と平行な面で切断した一部断面図である。
図４に示す発光部は、図３に示した水平通路９１１ａと９１１ｂ、水平通路９２１ａと９２１ｂ、水平通路９３１ａと９３１ｂ、水平通路９４１ａと９４１ｂ、および水平通路９５１ａと９５１ｂの各々を、１本の水平通路９１１、水平通路９２１、水平通路９３１、水平通路９４１、および水平通路９５１で構成した点で相違する。このように、各水平通路９１１、９２１、９３１、９４１、９５１を１本の貫通穴形状にすると、絶縁支持体９の水平通路９１１、９２１、９３１、９４１、９５１を引き抜きまたは射出成形等の安価で大量生産に好適な手法により製作することが可能となる。その結果、コストと加工時間を要する切削加工を大幅に減らすことができ、製造コストを低減させることができる。特に、絶縁支持体９の全長が２００ｍｍを超えるような長いランプではコストの削減効果は顕著である。
【００４８】
図５（ａ）は、図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２（フィラメント体４３、４４、４５は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した、フィラメント体４１、４２（フィラメント体４３、４４、４５は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を紙面と平行な面で切断した一部断面図である。
これらの図に示すように、絶縁支持体９は、管軸に沿って伸びて絶縁支持体９の一方の端面に形成された導出口９１３ａ、９２３ａ（導出口９３３ａ、９４３ａ、９５３ａは不図示）に通じる水平通路９１１ａ、９２１ａ（水平通路９３１ａ、９４１ａ、９５１ａは不図示）と、水平通路９１１ａ、９２１ａ（水平通路９３１ａ、９４１ａ、９５１ａは不図示）に連続して管軸直交方向に開口し管軸に沿って伸びる、絶縁支持体９の側面に形成された水平開口溝９６１、９６２（水平開口溝９６３、９６４、９６５は不図示）と、水平開口溝９６１、９６２（水平開口溝９６３、９６４、９６５は不図示）に通じ管軸に沿って伸びる水平通路９１１ｂ（水平通路９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂは不図示）と、水平通路９１１ｂ（水平通路９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂは不図示）に通じ絶縁支持体９の他方の端面に形成された不図示の導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂとから構成される。このような絶縁支持体９は、例えば、石英ガラス等の絶縁材料からなる棒材に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラス等の溶融液を流し込んだ後に溶融液を冷却することによって、リードを挿通する複数の通路を備えた構成となるよう形成される。
【００４９】
絶縁支持体９に支持される各々のフィラメント体４１、４２（フィラメント体４３、４４、４５は不図示）のうち、各フィラメント４１１（フィラメント４２１、４３１、４４１、４５１は不図示）は、フィラメント４１１ａ、４１１ｂで構成され、フィラメント４１１ｂは絶縁支持体９に巻き付くようにして設けられているので、フィラメント４１１ａは絶縁支持体９に接触しないようにして支持することができる。なお、その他の不図示のフィラメント４２１、４３１、４４１、４５１も、フィラメント４１１と同様に、フィラメント４２１ａ、４２１ｂ、フィラメントランプ４３１ａ、４３１ｂ、フィラメントランプ４４１ａ、４４１ｂ、フィラメントランプ４５１ａ、４５１ｂから構成される。
【００５０】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、このような絶縁支持体９に対して、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１のうち、フィラメント４１１を例にして説明すると、フィラメント４１１に対して同軸上に絶縁支持体９を配置した状態で、次のようにして取付けられている。一方のリード４１２ａは、絶縁支持体９の側面の水平開口溝９６１から水平リード部４１２２ａの先端を挿入して、水平リード部４１２２ａの先端を絶縁支持体９の一方の端面の導出口９１３ａから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ａの先端を絶縁支持体９の水平開口溝９６１から絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。これと同様に、他方のリード４１２ｂは、絶縁支持体９の側面の水平開口溝９６１に水平リード部４１２２ｂの先端を挿入して、水平リード部４１２２ｂの先端を絶縁支持体９の他方の端面の導出口９１３ｂから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ｂの先端を絶縁支持体９の側面の水平開口溝９６１から絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。絶縁支持体９にフィラメント体４１を取付ける際に、水平開口溝９６１からフィラメント体４１の水平リード部４１２２ａ、４１２２ｂを挿入して取付けるので取付け作業が容易となる。
【００５１】
図６（ａ）は、図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４５（フィラメント体４３、４４は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した、フィラメント体４１、４２、４５（フィラメント体４３、４４は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成をＡ−Ａ’の面で切断した一部断面図である。
これらの図に示すように、絶縁支持体９には、絶縁支持体９の一方の端面側から管軸直交方向に開口し管軸に沿ってフィラメント４１１、４２１、４５１（フィラメント４３１、４４１は不図示）を支持する絶縁支持体９の箇所まで伸びる水平開口溝９６１ａ、９６２ａ、９６３ａ、９６４ａ、９６５ａと、絶縁支持体９の他方の端面側から管軸直交方向に開口し管軸に沿ってフィラメント４１１、４２１、４５１（フィラメント４３１、４４１は不図示）を支持する絶縁支持体９の箇所まで伸びる水平開口溝９６１ｂ、９６３ｂ、９６４ｂ（水平開口溝９６２ｂ、９６５ｂは不図示）とが形成される。このような絶縁支持体９は、例えば、石英ガラス等の絶縁材料からなる棒材に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラス等の溶融液を流し込んだ後に溶融液を冷却することによって形成される。
【００５２】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、このような絶縁支持体９に対して、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１のうち、フィラメント４１１を例にして説明すると、フィラメント４１１に対して同軸上に絶縁支持体９を配置した状態で、次のようにして取付けられている。一方のリード４１２ａは、絶縁支持体９の一方の端面側から形成された水平開口溝９６１ａに水平リード部４１２２ａを配設することによって絶縁支持体９に取付けられている。これと同様に、他方のリード４１２ｂは、絶縁支持体９の他方の端面側から形成された水平開口溝９６１ｂに水平リード部４１２２ｂを配設することによって絶縁支持体９に取付けられている。絶縁支持体９にフィラメント４１１を取付ける際に、開口された水平開口溝９６１ａ、９６１ｂにフィラメント体４１の水平リード部４１２２ａ、４１２２ｂを配設して取付けるので取付け作業が容易となる。
なお、上記では水平開口溝９６１ａと水平開口溝９６１ｂは連結しない別個の溝として形成させたが、水平リード部４１２２ａと水平リード部４１２２ｂによってフィラメント４１１が十分な強度で管軸方向にずれないように固定されている場合は、水平開口溝９６１ａと水平開口溝９６１ｂとを連続した１つの水平開口溝として形成させてもよい。この場合は溝の形成を型を使った引き抜き法等で製作することができるようになり、加工コストを削減することができる。
【００５３】
本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の具体的な仕様の一例を以下に示す。
発光管３は、外径がφ６ｍｍ〜φ４０ｍｍ程度、全長は数十ｍｍ〜８００ｍｍ程度であり、被処理体の大きさ、フィラメントランプ１から被処理体までの距離、ランプユニット内でのランプ配置によって決定される。各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、直径がφ０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度の素線を用いる。本実施例では、φ３００ｍｍのシリコンウェハを距離５０ｍｍで照射する場合において、発光管外径２８ｍｍ、全長５６０ｍｍ、フィラメント素線径０．５ｍｍを使用し、１つのフィラメントの最大全長が１４０ｍｍ、外径がφ８ｍｍに形成されたフィラメントの両端に、外径がフィラメント素線よりも大径の、例えば、φ０．８ｍｍのリードが接続される。フィラメント外径はφ８ｍｍに限らず、必要電力とフィラメント温度に従って、φ４ｍｍ程度〜φ２０ｍｍ程度となる。フィラメント１本当たりの最大定格電流値は、必要な被処理物の昇温特性と封止部２の金属箔６１、６２、６３、６４、６５の許容電流値に従って決められ、本実施例では、２５Ａである。絶縁支持体９の外径は、フィラメント内径やフィラメントの数によって決められ、φ２〜φ１８mm程度になり、全長はフィラメントの長さの総和より長くかつ発光管３内に入る長さに設定する。本実施例では、外径φ３．５ｍｍ、全長４６０ｍｍの石英ガラス製の棒材から構成され、各々の通路９１、９２、９３、９４、９５の径はリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２が貫通するようにリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２よりも大きな径で、例えば、φ１ｍｍである。
【００５４】
以上のごとく、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１によれば、基本的には、複数の各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して、封止部２ａ、２ｂに配設された各々の導電性部材８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａおよび導電性部材８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂを介して独立に給電される構成であるから、熱処理される被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合においても、被処理体を均一に加熱することができるため、被処理体の全体にわたって均一な温度分布を実現することができる。
【００５５】
しかも、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の内部に配設された絶縁支持体９により、例えば、フィラメント４１１の内部に配設された絶縁支持体９において、フィラメント４１１以外の他のフィラメント４２１、４３１、４４１、４５１に係る各々のリード４２２、４３２、４４２、４５２が互いに短絡することなく支持されるので、発光管３の内部に複数のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５が配設される構成であっても、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の外側にリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２が配置されることがないために、各々のリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２間の絶縁を確保することが容易でありながら、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１からの放射光がリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２によって遮られることがなく、所望の光放射照度分布を得ることができる、という効果を期待することができる。
【００５６】
また、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の内部に配置された絶縁支持体９が、点灯時にフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１からの光が照射されて高温状態になることによって発光したとしても、その発光による光の多くはフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に遮蔽されてランプ外部に出ないので放射照度分布に影響しない。また、絶縁支持体９から放射されてフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１のコイルの隙間を抜けてきた光はフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の内部、すなわち、中心から放射された光であるから、光学的には実質的にフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が発光しているのと同等と考えることができるので、光放射照度分布に悪影響を与えるおそれがない。
【００５７】
本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の構成は、以上のような効果を期待することができるために、被処理体を急速加熱し、かつ、精度良く温度制御することを目的とするものにおいて特に有効である。詳細には、本発明の構成は、フィラメント１本当たりに流れる２５Ａもの大電流に耐え得るよう、外径がφ０．８ｍｍのリードを備えるフィラメント体が、発光管３内に４つ以上配設されているものにおいて特に有効である。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態を図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１０とからなる発光部の構成を示す斜視図である。本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１は、図１に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部に代えて、図７に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部を適用することによって可能となる。
同図に示すように、フィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１０とからなる発光部は、管軸に沿って伸びる中心部材１０１の周囲に、管軸に沿って伸びる複数の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂを同一円周上に配置した構成を有する絶縁支持体１０を用いる以外、図２に示した構成と同様の構成を有している。絶縁支持体１０は、管軸に沿って伸びる棒状の中心部材１０１と、中心部材１０１と平行に伸びて中心部材１０１の側面に配置された複数の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂとから構成されている。中心部材１０１は石英ガラス、アルミナ等のセラミックス、タングステンやモリブデン等の高融点金属からなり、複数の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａ、１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂは石英ガラス、アルミナ等のセラミックスからなる。本実施例では、両者共に石英ガラスを用いた。
【００５９】
詳細に説明すると、絶縁支持体１０は、互いに管軸方向の全長が異なる５種類の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂの２組（すなわち、合計で１０本の絶縁管）が、以下のようにして、中心部材１０１の側面に配置されている。すなわち、５本の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａよりなる１組目が、各々の端部が中心部材１０１の一端面と同一平面上において同一円周上に位置すると共に、互いに中心部材１０１と平行に管軸に沿って伸びるよう中心部材１０１の側面上に配置された状態で、各々の側面に接して環状の拘束部材１０３ａが巻回されることにより中心部材１０に対して一体的に固定される。同様にして、５本の絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂよりなる２組目が、各々の端部が中心部材１０１の他端面と同一平面上において同一円周上に位置すると共に、互いに中心部材１０１と平行に管軸に沿って伸びるよう中心部材１０１の側面上に配置された状態で、各々の側面に接して環状の拘束部材１０３ｂが巻回されることにより中心部材１０１に対して一体的に固定される。
【００６０】
さらに、中心部材１０１の側面上に配設される１０本の絶縁管は、１組目の各々の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと２組目の各々の絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂとが、管軸方向においてフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する間隙（フィラメント配設部）を隔てて対向すると共に、対向する１組目の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと２組目の絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂとの管軸方向の全長の総和が、各々の対向箇所において均等になるよう配置されている。すなわち、紙面の手前に位置する絶縁管を基準としたとき、絶縁支持体１０の時計回り方向において、１組目における全長が最短の絶縁管１０２１ａと２組目における全長が最長の絶縁管１０２１ｂ、１組目における全長が２番目に短い絶縁管１０２２ａと２組目における全長が２番目に長い絶縁管１０２２ｂ、１組目における全長が中間の絶縁管１０２３ａと２組目における全長が中間の絶縁管１０２３ｂ、１組目における全長が２番目に長い絶縁管１０２４ａと２組目における全長が２番目に短い絶縁管１０２４ｂ、１組目における全長が最長の絶縁管１０２５ａと２組目における全長が最短の絶縁管１０２５ｂが、この順番に、各々管軸方向においてフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する間隙を隔てて対向している。
【００６１】
このようにして、１０本の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａ、１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂが中心部材１０１の側面に配置された絶縁支持体１０は、管軸方向において対向する１対の絶縁管の間に存在する間隙からなる５箇所のフィラメント配設部が、管軸方向において順次に並ぶように形成される。
【００６２】
なお、図７において、全長の異なる１組目の５種類の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａが、紙面の手前に位置する絶縁管を基準としたとき、絶縁支持体１０の時計回り方向において、絶縁管の管軸方向の全長が順次大きくなるよう中心部材１０１の側面に配置されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。これとは逆に、全長の異なる１組目の５種類の絶縁管が、紙面の手前に位置する絶縁管を基準としたとき、絶縁支持体１０の時計回り方向において、絶縁管の管軸方向の全長が順次小さくなるよう中心部材１０１の側面に配置されていても良い。また、全長の異なる５種類の絶縁管がランダムに中心部材１０１の側面に配置されていても良い。さらに、中心部材１０１をなくし、複数の絶縁管のみによって絶縁支持体１０を構成することもできる。
【００６３】
フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、図２から図５に示されるものと同様に、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａ、４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂと鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａ、４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂからなる鉤状のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａ、４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂが使用される。各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して同軸上に絶縁支持体１０の中心部材１０１が配置された状態で、次のようにして絶縁支持体１０に対して取付けられ、互いに短絡することのないように絶縁支持体１０によって支持される。
【００６４】
詳細に説明すると、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の一端に接続された一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａは、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの先端が、絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａの他端側から一端側に向けて貫通して、絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａの一端側から突出して管軸方向に伸びるよう引き出され、さらに、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａが管軸直交方向に伸びることにより、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａに当接していない状態で絶縁支持体１０に取付けられている。フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の他端に接続された他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂは、水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂの先端が、絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂの一端側から他端側に向けて貫通して、絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂの他端側から突出して管軸方向に伸びるよう引き出され、さらに、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂが管軸直交方向に伸びることにより、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂに当接していない状態で絶縁支持体１０に取付けられている。各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５に接続された各々のリードは、各別の各々の絶縁管を通過していることにより、互いに短絡することがない。
【００６５】
なお、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１によれば、基本的には、第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１と同様の効果を期待することができ、しかも、絶縁支持体１０の製造を、第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の絶縁支持体９以上に容易に行うことができるため、絶縁支持体の製造に要するコストを低減することができる。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施形態を図８を用いて説明する。
図８は、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１２とからなる発光部の構成を示す斜視図である。本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１は、図１に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部に代えて、図８に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部を適用することによって可能となる。
同図に示すように、フィラメントランプ１のフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部は、互いに管軸に沿って伸びると共にフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の径方向に放射状に広がる区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５を備える構成の絶縁支持体１２を用いている以外は、図２に示した構成と同様の構成を有している。
【００６７】
絶縁支持体１２は、径方向の断面が円状に形成され管軸に沿って伸びる中央部１２１に連続した、周方向に互いに離間して管軸に沿って伸びると共に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の径方向に放射状に伸びる複数の区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５を備えた構成である。このような絶縁支持体１２は、隣接する一対の区画壁１２２１、１２２２と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２２、１２２３と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２３、１２２４と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２４、１２２５と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２５、１２２１と中央部１２１とにより形成されるフィラメント体の個数と同数のリード配設部を備え、複数の区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５の頂点を結んで形成される仮想円の直径がフィラメント径に概ね一致している。絶縁支持体１２は、例えば、石英ガラス等からなる棒状の絶縁材料に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラスを流し込んだ後に溶融液を冷却することにより、所望の形状とすることができる。
【００６８】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して同軸上に絶縁支持体１２の中央部１２１が配置された状態で、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に接続される一対のリード４１２ａとリード４１２ｂ、リード４２２ａとリード４２２ｂ、リード４３２ａとリード４３２ｂ、リード４４２ａとリード４４２ｂ、およびリード４５２ａとリード４５２ｂの双方が、同一のリード配設領域に各別に配置されて、互いに短絡することのないよう絶縁支持体１２に取付けられている。フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の構成は、図２から図６に示されたものと同様に構成される。
【００６９】
詳細に説明すると、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の一端に接続された一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａは、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａが中央部１２１に向けて管軸直交方向に伸びると共に、隣接する一対の区画壁の間のリード配設領域に配置された水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの一端が、絶縁支持体１２の一端から突出して管軸に沿って伸びるよう配置される。フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の他端に接続された他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂは、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂが中央部１２１に向けて管軸直交方向に伸びると共に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する間隙を隔てて一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａと同一のリード配設領域に配置された水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂが、管軸に沿って区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５と平行に当該リード配設領域を伸びて、他端部が絶縁支持体１２の他端から突出して伸びるよう配置される。
【００７０】
以上のごとく、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１は、基本的には、第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１と同様の効果を期待することができ、しかも、絶縁支持体１２に設けられた区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５に対してフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が当接して支持されることから、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１を所望の位置に高精度に配置することができると共に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の鉛直方向への垂れ下がりを回避することができる。
【００７１】
次に、本発明の第４の実施形態を図９および図１０を用いて説明する。
図９は、本実施形態の発明に係る光照射式加熱処理装置を示す正面断面図である。図１０は、図９に示した第１ランプユニットおよび第２のランプユニットの構成を示す平面図である。本実施形態の発明に係る光照射式加熱処理装置１００は、第１の実施形態から第３の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のいずれかを搭載して構成される。
図９に示すように、この光照射式加熱処理装置１００は、石英窓１０１によりランプユニット収容空間Ｓ１と加熱処理空間Ｓ２とに分割されたチャンバ１０２を有する。ランプユニット収容空間Ｓ１に配置された第１のランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４から放出される光を、石英窓１０１を介して加熱処理空間Ｓ２に設置される被処理体１０５に照射することにより、被処理体１０５の加熱処理が施される。
【００７２】
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１０３と第２のランプユニット１０４は、例えば、１０本の各々のフィラメントランプ１を所定の間隔で並列に配置して構成され、互いに対向するように配置される。図９に示されるように、第１のランプユニット１０３を構成するフィラメントランプ１の管軸方向は、第２のランプユニット１０４を構成するフィラメントランプ１の管軸方向に対して交差するよう配置される。なお、必ずしも図９に示すように２段のランプユニットを配設する必要はなく、１段のランプユニットのみを備える構成であっても良い。
【００７３】
第１のランプユニット１０３の上方には反射鏡１０６が配置される。反射鏡１０６は、例えば、無酸素銅からなる母材に金をコートした構造であり、反射断面が、円の一部、楕円の一部、放物線の一部又は平板状等の形状を有する。反射鏡１０６は、第１のランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４から上方に向けて照射された光を被処理体１０５側へ反射する。すなわち、第１のランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４から放出される光は、直接または反射鏡１０６で反射されて、被処理体１０５に照射される。
【００７４】
ランプユニット収容空間Ｓ１には、冷却風ユニット１０７からの冷却風がチャンバ１０２に設けられた冷却風供給ノズル１０８の吹出し口１０９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１０３および第２のランプユニット１０４における各フィラメントランプ１に吹き付けられ、各フィラメントランプ１を構成する発光管を冷却する。ここで、各フィラメントランプ１の封止部は他の箇所に比して耐熱性が低い。そのため、冷却風供給ノズル１０８の吹出し口１０９は、各フィラメントランプ１の封止部に対向して配置し、各フィラメントランプ１の封止部を優先的に冷却するように構成することが望ましい。
【００７５】
各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１０２に設けられた冷却風排出口１１０から排出される。なお、冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各フィラメントランプ１を加熱しないように考慮される。上記冷却風は、反射鏡１０６も同時に冷却するように風の流れが設定される。なお、反射鏡１０６が図示を省略した水冷機構により水冷されるような場合は、必ずしも反射鏡１０６も同時に冷却するように風の流れを設定しなくともよい。
【００７６】
ところで、加熱される被処理体１０５からの輻射熱により石英窓１０１での蓄熱が発生する。蓄熱された石英窓１０１から２次的に放射される熱線により、被処理体１０５は不所望な加熱作用を受けることがある。この場合、被処理体１０５の温度制御性の冗長化（例えば、設定温度より被処理体１０５の温度が高温になるようなオーバーシュート）や、蓄熱される石英窓１０１自体の温度ばらつきに起因する被処理体１０５における温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、被処理体１０５の降温速度の向上が難しくなる。よって、これらの不具合を抑制するため、図９に示すような冷却風供給ノズル１０８の吹出し口１０９を石英窓１０１の近傍にも設け、冷却風ユニット１０７からの冷却風により石英窓１０１を冷却するようにすることが望ましい。
【００７７】
第１のランプユニット１０３の各フィラメントランプ１は、一対の第１の固定台１１１、１１２により支持される。第１の固定台１１１、１１２は導電性部材で形成された導電台１１３と、セラミックス等の絶縁部材で形成された保持台１１４とからなる。保持台１１４は、チャンバ１０２の内壁に設けられて導電台１１３を保持している。第１のランプユニット１０３を構成するフィラメントランプ１の本数をｎ１、フィラメントランプ１が有するフィラメント体の個数をｍ１として、各フィラメント体全てに独立に電力が供給される場合、一対の第１の固定台１１１、１１２の組数は、ｎ１×ｍ１組となる。一方、第２のランプユニット１０４の各フィラメントランプ１は、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１１１、１１２と同様、導電台、保持台とからなる。第２のランプユニット１０４を構成するフィラメントランプ１の本数をｎ２、フィラメントランプ１が有するフィラメント体の個数をｍ２として、各フィラメント全てに独立に電力が供給される場合、一対の第２の固定台の組数は、ｎ２×ｍ２組となる。
【００７８】
チャンバ１０２には、電源部１１５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１１６、１１７が設けられる。なお、図９では１組の電源供給ポート１１６、１１７が示されているが、フィラメントランプ１の個数、各フィラメントランプ１内のフィラメント体の個数等に応じて、電源供給ポートの個数は決められる。図９では、電源供給ポート１１６、１１７は、第１のランプ固定台１１１、１１２の導電台１１３と電気的に接続される。第１のランプ固定台１１１、１１２の導電台１１３は、例えば、外部リードと電気的に接続される。このように構成することにより、電源部１１５における給電装置から、第１のランプユニット１０３における１つのフィラメントランプ１のフィラメント体への給電が可能となる。なお、フィラメントランプ１の他のフィラメント体、また、第１のランプユニット１０３における他のフィラメントランプ１の各フィラメント、第２のランプユニット１０４の各フィラメントランプ１の各フィラメントについても、他の一対の電源供給ポートより、各々同様の電気的接続がなされる。
【００７９】
また、加熱処理空間Ｓ２には、被処理体１０５が固定される処理台１１８が設けられている。例えば、被処理体１０５が半導体ウエハである場合、処理台１１８は、モリブデンやタングステン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等のセラミック材料、または石英、シリコン（Ｓｉ）からなる薄板の環状体であり、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。被処理体１０５である半導体ウエハは、上記した円環状のガードリングの円形開口部に半導体ウエハを嵌め込むように配置され、上記段差部で支持される。処理台１１８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。
【００８０】
処理台１１８に設置される被処理体１０５の光照射面の裏面側には、温度測定部１１９が被処理体１０５に当接または近接して設けられている。温度測定部１１９は、被処理体１０５の温度分布をモニタするためのものであり、被処理体１０５の寸法に応じて個数、配置が設定される。温度測定部１１９は、例えば、熱電対や放射温度計が使用される。温度測定部１１９によりモニタされた温度情報は、温度計１２０に送出される。温度計１２０は、各温度測定部１１９により送出された温度情報に基づき、各温度測定部１１９の測定地点における温度を算出するとともに、算出された温度情報を温度制御部１２１を介して主制御部１２２に送出する。主制御部１２２は、被処理体１０５上の各測定地点における温度情報に基づき、被処理体１０５上の温度が所定の温度で均一となるように指令を温度制御部１２１に送出する。温度制御部１２１は、この指令に基づき、電源部１１５から各フィラメントランプ１のフィラメント体へ供給される電力を制御する。例えば、主制御部１２２は、ある測定地点の温度が所定の温度に比して低いという温度情報を温度制御部１２１から得た場合、当該測定地点に近接するフィラメント体の発光部から放射される光が増加するように、当該フィラメント体に対する給電量を増加させるよう温度制御部１２１に対し指令を送出する。温度制御部１２１は、主制御部１２２から送出された指令に基づいて、電源部１１５から当該フィラメント体に接続された電源供給ポート１１６、１１７に供給される電力を増加させる。
【００８１】
主制御部１２２は、第１および第２のランプユニット１０３、１０４におけるフィラメントランプ１の点灯中、冷却風ユニット１０７に指令を送出することにより、発光管、石英窓１０１が高温状態とならないようにする。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１２３を接続してもよい。例えば、熱酸化プロセスを行なう場合は、加熱処理空間Ｓ２に酸素ガス、および、加熱処理空間Ｓ２をパージするためのパージガス（例えば、窒素ガス）を導入・排気するプロセスガスユニットを接続する。プロセスガスユニット１２３からのプロセスガス、パージガスはチャンバ１０２に設けられたガス供給ノズル１２４の吹出し口１２５から加熱処理空間Ｓ２に導入される。また、排気は排出口１２６から行なわれる。
【００８２】
以上のような本発明の光照射式加熱処理装置１００によれば、以下の効果を奏することができる。光照射式加熱処理装置１００の光源部であるランプユニット１０３、１０４に搭載されるフィラメントランプ１には、発光管内部に第１の実施形態から第３の実施形態で示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部が配置されており、フィラメントへ給電する電力を個別に調整することが可能であるので、上記光強度分布の設定は、発光管の軸方向についても調整可能である。よって、被処理体１０５表面における放射照度分布も、２次元方向に高精度に設定することが可能となる。例えば、従来の光照射式加熱処理装置の光源部に用いていたフィラメントランプの発光長よりも全長が短い狭小な特定領域（図１０に示すような領域１）に対しても、この特定領域（領域１）に限定して、この特定領域（領域１）上の放射照度を設定することが可能である。すなわち、この特定領域（領域１）とその他の領域（図１０に示すような領域２）において、それぞれの特性に対応した放射照度分布を設定することが可能となる。よって、上記特定領域（領域１）およびその他の領域（領域２）の温度が均一となるように制御することが可能となる。同様にして、被処理体１０５に場所的温度分布が発生することを抑制し、被処理体１０５全体にわたって均一な温度分布を得ることが可能となる。
【００８３】
さらに、本発明の光照射式加熱処理装置においては、発光管内に配置される各フィラメント同士の離間距離を極めて小さくできるフィラメントランプ１を使用することから、発光しない各フィラメント間の離間部の影響を小さくすることができ、被処理体１０５上での照度分布の不所望なバラツキを極めて小さくすることが可能である。また、光照射式加熱処理装置１００の高さ方向において複数の管状のフィラメントランプ１からなるランプユニット１０３、１０４を配設するスペースも小さくて済むため、光照射式加熱処理装置を小型化することができる。
【００８４】
しかも、この光照射式加熱処理装置に搭載されたフィラメントランプ１によれば、第１の実施形態から第３の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１において説明したように、フィラメントの各々の内側に配設された絶縁支持体により、当該フィラメント以外の他のフィラメントに係る各々のリードが互いに短絡することなく支持されるので、発光管の内部に複数のフィラメント体が配設される構成であっても、フィラメントの外側にリードが配置されることがないために、各々のリード間の絶縁を確保することが容易でありながら、フィラメントからの放射光がリードによって遮られることがなく、所望の光放射照度分布を得ることができる。
【００８５】
なお、本発明の光照射式加熱処理装置においては、複数のフィラメントランプ１が並列に配置されて構成されたランプユニット１０３、１０４を加熱用光源として用いる場合について説明したが、必ずしもランプユニットを構成する必要はなく、単一のフィラメントランプ１によって光源部が構成されたものであっても良い。
【００８６】
さらに、本発明の光照射式加熱処理装置において加熱処理される被処理体１０５は、半導体ウェハに限定されるものではなく、例えば、太陽電池パネル用の多結晶シリコン基板やガラス基板またはセラミックス基板、液晶表示用のガラス基板等にも適用することができる。
特に、太陽電池パネル用の各種材質の基板には四角形基板が多用されており、このような被処理体の加熱処理に用いられる光照射式加熱処理装置の多くのものは、四角形基板を水平移動させながら、管軸が基板移動方向と直交する方向に伸びるよう配置された単一のフィラメントランプによって、または、各々管軸が基板移動方向と直交する方向に伸びるよう並設された複数本のフィラメントランプによって、帯状の光を照射して加熱処理を行う構成とされている。このような場合には、４つ以上のフィラメント体が配設された、本発明に係るフィラメントランプ１が用いられることにより、基板の移動方向に平行な２辺部（帯状の両端部）の温度低下を補償しつつ、基板中央部（帯状の中央部）の放射照度分布を調整することができるので、より高精度の温度制御を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示したフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図である。
【図３】図２に示したＡ−Ａ’線によりフィラメントランプ１を管軸方向に切断したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部断面図である。
【図４】図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部断面図である。
【図５】図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部正面図および一部断面図である。
【図６】図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図および一部断面図である。
【図７】第２の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１０とからなる発光部の構成を示す斜視図である。
【図８】第３の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１２とからなる発光部の構成を示す斜視図である。
【図９】第４の実施形態の発明に係る光照射式加熱処理装置を示す正面断面図である。
【図１０】図９に示した第１ランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４の構成を示す平面図である。
【図１１】従来技術に係る加熱処理装置２００の断面図である。
【図１２】図１１に示した加熱処理装置２００を簡略化して上下両段に設けられる加熱用白熱ランプ２０３、２０４と被処理体２０２とを取出して示した斜視図である。
【図１３】従来技術に係る熱処理装置３００の断面図である。
【図１４】本件出願人が先の出願で提案したフィラメントランプ４００の斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ フィラメントランプ
２ａ、２ｂ 封止部
３ 発光管
４１、４２、４３、４４、４５ フィラメント体
４１１、４２１、４３１、４４１、４５１ フィラメント
４１１ａ、４１１ｂ、４２１ａ、４２１ｂ、４３１ａ、４３１ｂ、４４１ａ、４４１ｂ、
４５１ａ、４５１ｂ フィラメント
４１２、４２２、４３２、４４２、４５２ リード
４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａ リード
４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂ リード
４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａ 鉛直リード部
４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂ 鉛直リード部
４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａ 水平リード部
４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂ 水平リード部
５ａ、５ｂ シール用絶縁体
６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ 金属箔
６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ 金属箔
７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａ 外部リード
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ）外部リード
８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ 導電性部材
８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ 導電性部材
９ 絶縁支持体
９１、９２、９３、９４、９５ 通路
９１１、９２１、９３１、９４１、９５１、水平通路
９１１ａ、９２１ａ、９３１ａ、９４１ａ、９５１ａ 水平通路
９１１ｂ、９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂ 水平通路
９１２ａ、９２２ａ、９３２ａ、９４２ａ、９５２ａ 鉛直通路
９１２ｂ、９２２ｂ、９３２ｂ、９４２ｂ、９５２ｂ 鉛直通路
９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａ 導出口
９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂ 導出口
９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃ 導出口
９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄ 導出口
９６１、９６２、９６３、９６４、９６５ 水平開口溝
９６１ａ、９６２ａ、９６３ａ、９６４ａ、９６５ａ 水平開口溝
９６１ｂ、９６２ｂ、９６３ｂ、９６４ｂ、９６５ｂ 水平開口溝
９７ａ、９７ｂ 絶縁支持体サポートリング
１０ 絶縁支持体
１０１ 中心部材
１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａ 絶縁管
１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂ 絶縁管
１０３ａ、１０３ｂ 拘束部材
１２ 絶縁支持体
１２１ 中央部
１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５ 区画壁
１００ 光照射式加熱処理装置
１０１ 石英窓
１０２ チャンバ
１０３ 第１のランプユニット
１０４ 第２のランプユニット
１０５ 被処理体
１０６ 反射鏡
１０７ 冷却風ユニット
１０８ 冷却風供給ノズル
１０９ 吹出し口
１１０ 冷却風排出口
１１１、１１２ 第１の固定台
１１３ 導電台
１１４ 保持台
１１５ 電源部
１１６、１１７ 電源供給ポート
１１８ 処理台
１１９ 温度測定部
１２０ 温度計
１２１ 温度制御部
１２２ 主制御部
１２３ プロセスガスユニット
１２４ ガス供給ノズル
１２５ 吹出し口
１２６ 排出口
Ｓ１、Ｓ２ ランプユニット収容空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置に係り、特に、被処理体を加熱するために用いられるフィラメントランプおよびフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程においては、成膜、酸化、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、注入イオン活性化等の様々なプロセスにおいて、加熱処理が採用されている。半導体製造工程における歩留まりや品質の向上には、急速に半導体ウエハ等の被処理体の温度を上昇させたり下降させたりする急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が望ましい。ＲＴＰにおいては、白熱ランプ等の光源からの光照射を用いた光照射式加熱処理装置（以下、単に加熱処理装置ともいう）が広く用いられている。
【０００３】
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は、投入電力の９０％以上が全放射され、被処理体を接触することなく加熱することが可能であることから、光を熱として利用できる代表的なランプである。このような白熱ランプを、ガラス基板や半導体ウエハの加熱用熱源として使用した場合、抵抗加熱法に比して被処理体の温度を高速にて昇降温させることができる。すなわち、光照射式加熱処理によれば、例えば、被処理体を１０００℃以上の温度にまで、数秒から数十秒で昇温させることが可能であり、光照射停止後、被照射体は急速に冷却される。
【０００４】
ここで、被処理体が、例えば、半導体ウエハ（シリコンウエハ）であるとき、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、光照射式加熱処理装置を用いて半導体ウエハのＲＴＰを行う場合は、半導体ウエハ全面の温度分布が均一になるように、加熱、高温保持、冷却を行う必要がある。すなわち、ＲＴＰにおいては、被処理体の処理の際、高精度な温度均一性が求められている。
【０００５】
光照射式加熱処理において、例えば、半導体ウエハ全面の物理特性が均一である場合に、半導体ウエハ全面での放射照度が均一になるように光照射を行っても、半導体ウエハの温度分布は均一とはならず、半導体ウエハ周辺部の温度が低くなる。これは、半導体ウエハの周辺部において、半導体ウエハ側面等から熱が放射されるためである。このような熱放出の結果、半導体ウエハには不均一な温度分布が生じる。上記したように、半導体ウエハを１０５０℃以上に加熱する際、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が発生する。
【０００６】
従って、半導体ウエハの温度分布を均一にするには、半導体ウエハ側面等からの熱放射による温度低下を補償するために、ウエハ周辺部表面における放射照度を、ウエハ中央部表面における放射照度よりも大きくなるように、光照射をすることが好ましい。
【０００７】
従来の加熱処理装置として、特許文献１には、ガラス基板や半導体ウエハの加熱に白熱ランプから放射される光を利用する加熱処理装置が開示されている。
図１１は、特許文献１に示されるような従来技術に係る加熱処理装置２００の断面図である。同図に示すように、この加熱処理装置２００は、光透過性材料で形成されたチャンバー２０１内に被処理体２０２を収納し、このチャンバー２０１外の上下両段に複数本の加熱用白熱ランプ２０３、２０４を上下で対向し、かつ互いに交差するように配置し、これらの加熱用白熱ランプ２０３、２０４によって被処理体２０２を両面から光照射して加熱するように構成されている。
【０００８】
図１２は、図１１に示した加熱処理装置を簡略化して上下両段に設けられる加熱用白熱ランプ２０３、２０４と被処理体２０２とを取出して示した斜視図である。同図に示すように、上下両段に設けられる加熱用白熱ランプ２０３，２０４は、管軸が交差するように配置されているので、被処理体２０２を均一に加熱することができる。また、この装置によれば、被処理体２０２の周辺部での放熱作用による温度低下を防止することができる。例えば、被処理体２０２に対して、上段の両端にある加熱用白熱ランプＬ１、Ｌ２のランプ出力を中央部の加熱用ランプＬ３のランプ出力に比べて大きくし、下段の両端にある加熱用白熱ランプＬ４、Ｌ５のランプ出力を中央部の加熱用白熱ランプＬ６のランプ出力に比べて大きく設定する。これにより、被処理体２０２の周辺部での放熱作用による温度低下の分を補償し、被処理体２０２の中央部と周辺部との温度差を小さくして、被処理体２０２の温度分布を均一にすることが可能である。
【０００９】
しかし、上記従来の加熱処理装置においては以下に示すような問題が生じることが判明した。具体的には、例えば、被処理体２０２が半導体ウエハである場合、半導体ウエハ表面にスパッタリング法等により金属酸化物等からなる膜が形成されていたり、また、イオン注入により不純物添加物がドーピングされていることが一般的である。このような金属酸化物の膜厚や不純物イオンの密度には、ウエハ表面上で場所的な分布を有する。このような場所的分布は、必ずしも半導体ウエハの中心に対して中心対称ではない。不純物イオン密度を例に取ると、例えば、図１２に示すように、半導体ウエハの中心に対して中心対称ではない狭小な特定領域２０２１とその他の領域２０２２とで不純物イオン密度が異なる場合がある。このような特定領域２０２１とその他の領域２０２２に対して同一の放射照度となるように光照射しても、特定領域２０２１とその他の領域２０２２とでは、温度上昇速度に差異が生じることがあり、特定領域２０２１の温度とその他の領域２０２２の温度とは必ずしも一致しない。
【００１０】
上記従来の加熱処理装置２００によれば、被処理体２０２の周辺部における熱放射による温度低下の影響を補償して周辺部での温度低下を防止し、被処理体２０２の温度分布を均一にすることは比較的容易である。しかしながら、例えば、図１２に示すように、全長がランプの発光長よりも短いような半導体ウエハの狭小な特定領域２０２１については、この特定領域２０２１の特性に対応した光強度で光照射を行った場合、特定領域２０２１以外の領域２０２２も光照射されてしまう。そのため、特定領域２０２１とその他の領域２０２２とが適切な温度状態となるように制御することができない。すなわち、例えば、両者の温度が均一となるように狭小な特定領域２０２１における放射照度を制御することはできない。よって、被処理体２０２の処理温度に不所望な温度分布が生じることになり、光加熱処理後、被処理体２０２に所望の物理特性を付与することが困難になるという問題が生じる。
【００１１】
図１３は、特許文献２に示される熱処理装置３００の断面図である。同図に示すように、この熱処理装置３００は、ランプハウス３０１内に、Ｕ字形状を有しフィラメント３０２１への給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプ３０２２を紙面に対し平行方向および垂直部方向に複数個並べて構成される第１のランプユニット３０２と、第１のランプユニット３０２の下方側に配設された、直線形状を有しフィラメント３０３１への給電装置が発光管の両端部に設けられているダブルエンドランプ３０３２を紙面に沿って紙面と垂直方向に複数個並べて構成される第２のランプユニット３０３とを備えており、第２のランプユニット３０３の下方に配設された半導体ウエハ等の被処理体３０４に対し加熱処理を行なうものである。
【００１２】
特許文献２には、被処理体３０４において、他の部分に比して温度が低くなる傾向にある、被処理体３０４を載置するサポートリング３０５との接続部の温度を上昇させるために、接続部の上方に位置する第１のランプユニット３０２に属するＵ字形状のランプを高出力にするよう制御する機構を備えていることが記載されている。また、特許文献２には、この熱処理装置３００は、概略、以下のように使用することが記載されている。まず、被処理体３０４である半導体ウエハの加熱領域を中心対称で同心の複数のゾーンに分割する。そして、第１、第２のランプユニット３０２、３０３の各ランプによる照度分布を組み合わせて、各ゾーンに各々対応する半導体ウエハの中心に対して中心対称である合成照度分布パターンを形成して、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行うというものである。その際、ランプからの光の照度バラつきの影響を抑制するために、被処理体３０４である半導体ウエハを回転させている。すなわち、同心に配置される各ゾーンを個別の照度で加熱することが可能となっている。
【００１３】
従って、特許文献２に示される熱処理装置３００は、被処理体３０４における狭小な特定領域が半導体ウエハの中心に対して中心対称である場合については温度制御が可能である。しかし、特定領域が半導体ウエハの中心に対して中心対称でない場合については、被処理体３０４である半導体ウエハを回転させているので、上記の問題点を良好に解決することはできない。
【００１４】
また、この熱処理装置３００は、実用上、以下に示すような問題点が生じるおそれがあると考えられる。具体的には、Ｕ字形状を有するランプは、水平部３０２３と一対の垂直部３０２４とから構成されているが、発光に寄与するのは内部にフィラメント３０２１が配設される水平部３０２３のみであることから、個々のランプは無視できない程度の空間を介在して離間して配置されることとなり、この空間の直下に対応する部分では温度分布が生じるものと考えられる。
【００１５】
すなわち、この熱処理装置３００は、各ゾーンに対応する、第１、第２のランプユニット３０２、３０３の各ランプによる照度分布を組み合わせて半導体ウエハ中心対称の合成照度分布を形成したとしても、上記空間の直下に対応する部分では照度が比較的急峻に変化（低下）する。よって、各ゾーンの温度変化に応じた加熱を行おうとしても、上記空間の直下に対応する部分近傍で生じる温度分布を小さくすることは、比較的難しいものと考えられる。
【００１６】
さらに、この加熱処理装置３００は、近年、ランプユニットを配設するためのスペース（主として高さ方向）を極力小さくする傾向にあることから、Ｕ字形状を有するランプを使用すると、ランプの垂直部３０２４に対応するスペースが必要となるため、小スペース化の観点からは好ましくない。
【００１７】
図１４は、本件出願人が上記の問題点を解決するために先の出願で提案した、特許文献３に示されるフィラメントランプ４００の斜視図である。このフィラメントランプ４００は概略以下のように構成されている。フィラメントランプ４００の発光管４０１の両端には、金属箔４０２１〜４０２４が埋設された封止部４０３１、４０３２が形成されている。発光管４０１内には、フィラメント４０４１、４０５１とフィラメント４０４１、４０５１に給電するためのリード４０４２〜４０４３、４０５２〜４０５３とから構成されるフィラメント体４０４、４０５が複数配設されている（図１４では２個）。ここで、各フィラメント体４０４、４０５は、発光管４０１内に複数配設した際、フィラメント４０４１、４０５１が発光管４０１の長手方向に順次配置されるように構成されている。
【００１８】
一方のフィラメント体４０４におけるフィラメント４０４１の一端に繋がるリード４０４２は、発光管４０１の一端側の封止部４０３１に埋設された金属箔４０２１に電気的に接続されている。また、一方のフィラメント体４０４におけるフィラメント４０４１の他端に繋がるリード４０４３は、絶縁体４０９の貫通穴４０９１を通って、他方のフィラメント体４０５のフィラメント４０５１と対向する箇所の外側が絶縁管４０４４で被覆され、発光管４０１の他端側の封止部４０３２に埋設された金属箔４０２２に電気的に接続されている。同様に、他方のフィラメント体４０５におけるフィラメント４０５１の一端に繋がるリード４０５２は、発光管４０１の他端側の封止部４０３２に埋設された金属箔４０２３に電気的に接続されている。また、他方のフィラメント体４０５におけるフィラメント４０５１の他端に繋がるリード４０５３は、絶縁体４０９の貫通穴４０９２を通って、一方のフィラメント体４０４のフィラメント４０４１と対向する箇所の外側が絶縁管４０５４で被覆され、発光管４０１の一端側の封止部４０３１に埋設された金属箔４０２４に電気的に接続されている。
【００１９】
また、封止部４０３１、４０３２に埋設された金属箔４０２１〜４０２４において、フィラメント体４０４、４０５のリード４０４２〜４０４３、４０５２〜４０５３が接続された端部とは反対側の端部には、封止部４０４、４０５から外部に突出するように外部リード４０６１〜４０６４が接続されている。よって、各フィラメント体４０４、４０５には金属箔４０２１〜４０２２、４０２３〜４０２４を介して２本の外部リード４０６１〜４０６２、４０６３〜４０６４が連結される。給電装置４０７１、４０７２は、外部リード４０６１〜４０６２、４０６３〜４０６４を介して各フィラメント４０４１、４０５１毎に接続される。これにより、フィラメントランプ４００は、各フィラメント体４０４、４０５におけるフィラメント４０４１、４０５１に個別に給電可能となっている。
【００２０】
なお、各フィラメント４０４１、４０５１は、発光管４０１の内壁と絶縁管４０４４、４０５４との間に挟まれるように設けられた環状のアンカー４０８によって、発光管４０１と接触しないように支持されている。ここで、フィラメント発光時にフィラメント４０４１、４０５１と発光管４０１内壁とが接触すると、接触部分における発光管４０１の光透過性はフィラメント４０４１、４０５１の熱により発光管４０１に失透が生じるために損なわれる。アンカー４０８は、こういった不具合を防止するためのものである。アンカー４０８は、各フィラメント４０４１、４０５１に対して発光管４０１の長手方向に複数個配設される。また、フィラメントランプ４００を製作するとき、複数のフィラメント体４０４，４０５が発光管４０１内に容易に挿入されるように、アンカー４０８は、ある程度弾性を有している。また、発光管４０１の内壁と絶縁管４０４４、４０５４との間の空間とアンカー４０８との間には、ある程度の隙間が設けられている。
【００２１】
このフィラメントランプ４００は、発光管４０１内に複数のフィラメント４０４１、４０５１を有し、各フィラメント４０４１、４０５１の発光等の制御を個別に行うことが可能な構造となっている。このようなフィラメントランプ４００を並列に配列した光源部を有する光照射式加熱処理装置を用いれば、従来のような、発光管内に１つのフィラメントを有するフィラメントランプを使用する場合と比べて、光照射される被処理体の被照射領域に対応してフィラメントを高密度に配置することが可能となる。
【００２２】
そのため、上記のようなフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置によれば、複数のフィラメントに対して個別に給電できることから、基板状の被処理体上における特定領域が基板形状に対し非対称である場合においても、特定領域に対して所望の光強度で光照射することが可能となる。よって、熱処理される基板状の被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合においても、被処理体を均一に加熱することが可能となり、被処理体の全体にわたって、均一な温度分布を実現することができると期待される。
【００２３】
さらに、上記のようなフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置は、特許文献２に記載されているＵ字形状を有するランプを使用する光照射式加熱処理装置と比べて、光照射式加熱処理装置に搭載するフィラメントランプを直管状にすることが可能であるため、Ｕ字形状ランプの垂直部に対応するスペースが不要となり、加熱処理装置を小型化することができると期待される。
【００２４】
【特許文献１】特開平７−３７８３３号
【特許文献２】特開２００２−２０３８０４号
【特許文献３】特開２００６−２７９００８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本件発明者等は、特許文献３の図１に示される構成に従い、図１４に示すようなフィラメントランプを搭載した光照射式加熱処理装置を同一仕様にて複数作製し、この複数の光照射式加熱処理装置の各々を同一稼動条件で稼動した。ここで、同一仕様とは、各々の光照射式加熱処理装置において、フィラメントランプに配置されるフィラメント体の個数およびランプユニットに配置されるフィラメントランプの本数が同一であることを意味する。さらに、同一仕様を有する各々の光照射式加熱処理装置においては、各々のランプユニットに配置されるフィラメントランプの配置方法が同一である。同一稼動条件とは、ランプユニットに配置される各々のフィラメントランプにおいて投入される電力が同一であり、各々の光照射式加熱処理装置において被処理体が配置される雰囲気（例えばガスの種類、ガスの圧力等）が同一であることを意味する。
【００２６】
図１４に示すようなフィラメントランプを搭載した光照射式加熱処理装置によれば、各々のフィラメントに供給する電力を個別に制御することにより、被処理体上の放射照度分布を所望の分布にすることが可能である。従って、このような同一仕様を有する各々の光照射式加熱処理装置を同一稼動条件で稼動させたとすると、各々の光照射式加熱処理装置によって加熱処理された各々の被処理体においては、放射照度分布が一致するはずである。
【００２７】
しかし、現実には、複数の各光照射式加熱処理装置によって加熱処理された各々の被処理体においては、放射照度分布にバラツキが生じるという問題が生じた。特に、発光管内に多数のフィラメント体が配設されたフィラメントランプが搭載されることにより、被処理体上において高精度な温度制御を実現しようとする光照射式加熱処理装置においては、上記の問題が顕著に発生した。
【００２８】
このような問題が生じる主な要因は、次のように考えられる。近年においては、被処理体の温度を高精度に制御することが要求されており、このような要求に応えるため、発光管の内部に多数のフィラメントを配置することに伴って、発光管の内部に配置されるリードの本数が従来以上に多くなっている。また、半導体ウェハ等の被処理体を急速加熱するために、フィラメントランプの大電力化、すなわち、フィラメントへの単位長さ当たりの投入電力を従来以上に増加させることが要求されている。このような要求に伴って、フィラメントに大電流を流すことが必要になることから、リードが点灯中に高温となって発熱したり溶断することのないよう、リードの外径が従来以上に大きくなりつつある。このような事情から、発光管内に配置されたリードによってフィラメントからの放射光が遮られる、という事態が従来以上に生じ易くなったために、上記したような問題が発生したものと考えられる。
【００２９】
また、このようなフィラメントランプにおいては、発光管の内部に配設された複数の各々のリードが互いに短絡することのないよう、各々のリードが絶縁管で被覆されているが、このような絶縁管を配置していることも上記した問題の発生に関係しているものと考えられる。すなわち、フィラメントランプの点灯時においては、フィラメントからの放射光が照射されることにより、絶縁管が極めて高温状態となって絶縁管が発光する、という事態が発生した。このような事態が生じると、フィラメント以外の場所に新たに発光体が出現したのと同然の状態になり、被処理体上の放射照度分布に悪影響を与える可能性が高いものと考えられる。
【００３０】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、光照射式加熱処理装置毎に被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じることを解消したフィラメントランプおよび光照射式加熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
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、少なくとも一端に封止部が形成された長管状の発光管の内部に、コイル状のフィラメントと該フィラメント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が、各フィラメントが発光管の管軸に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、各フィラメント体における各々のリードが封止部に配設された複数の各々の導電性部材に対して電気的に接続されて各フィラメントに対して各々独立に給電されるフィラメントランプにおいて、前記コイル状のフィラメントの内側に、前記各々のフィラメント体のリードが挿通されていることを特徴とするフィラメントランプである。
第２の手段は、第１の手段において、前記フィラメントの内側に、フィラメントの中心軸に沿って伸びる絶縁支持体が配置され、当該絶縁支持体には、前記各々のフィラメント体のリードを挿通するための複数の通路が形成されていることを特徴とするフィラメントランプである。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記封止部は、棒状のシール用絶縁体を配設すると共に、複数の導電性部材を前記シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、前記発光管と前記シール用絶縁体とが導電性部材を介して気密に封止されて形成され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の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段に記載のフィラメントランプが配置されてなる光源部を備え、該光源部から放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置である。
第５の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段に記載のフィラメントランプが複数並列に配置されてなるランプユニットを備え、該ランプユニットから放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置である。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に記載の発明によれば、フィラメントの内側に、各々のフィラメント体のリードが配置されるので、フィラメントの外側にリードが配置されることがないために、発光管の内部に複数のフィラメント体を配設した場合であっても、フィラメントからの放射光がリードによって遮られることがなく、所望の光放射照度分布を得ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、フィラメントの内側に配置された絶縁支持体が、点灯時にフィラメントからの光が照射されて高温状態になることによって発光したとしても、その発光による光の多くはフィラメントに遮蔽されてランプ外部に出ないので放射照度分布に影響しない。また、絶縁支持体から放射されてフィラメントのコイルの隙間を抜けてきた光はフィラメントの内側から放射された光であるから、光学的には実質的にフィラメントが発光しているものと同等と考えることができ、光放射照度分布に悪影響を与えるおそれがない。
請求項３に記載の発明によれば、封止部に棒状のシール用絶縁体を配設すると共に、複数の導電性部材を当該シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、発光管とシール用絶縁体とが両者間に導電性部材を介して気密に封止されるので、被処理体に対して高精度な温度制御を行うために、発光管の内部に多数のフィラメント体を配設したとしても、多数の導電性部材が互いに短絡することなく封止部の大きさを小さくすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプを用いることによって、光照射式加熱処理装置毎に被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じることを解消した光照射式加熱処理装置を実現することができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプで構成されたランプユニットを用いることによって、光照射式加熱処理装置毎に被処理体上の放射照度分布にバラツキが生じることを解消した光照射式加熱処理装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の第１の実施形態を図１から図６を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、フィラメントランプ１は、両端に封止部２ａ、２ｂが形成された、例えば、石英ガラス等の光透過性材料からなる長管状、例えば、直管状の発光管３を備えている。発光管３の内部には、ハロゲンガスが封入されると共に、例えば、５つのフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５が配設され、各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５におけるコイル状の各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が管軸方向に順次に並んで伸び、絶縁支持体９の外側に配設されている。フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１とフィラメント４１、４２、４３、４４、４５の両端に連結された給電用のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂとにより構成され、被処理体の寸法・物理特性等に応じて個数が適宜調整される。また、絶縁支持体９と一体的に固定された絶縁支持体サポートリング９７ａ、９７ｂが発光管３の内壁に押当てられることにより、絶縁支持体９が発光管３の内部に支持される。
【００３４】
発光管３の両端近傍の内部には、棒状の石英ガラスよりなるシール用絶縁体５ａ、５ｂが配設されている。一方のシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の周面上には５つの金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）が概ね等間隔にてシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の長手方向に沿って平行に配設されている。各々の金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）は、折れ曲がりを回避するため全長がシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の全長よりも短い。金属箔の個数は、発光管３内に配設するフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の個数に応じて増減し、通常であればフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の個数の２倍となる。発光管３には、シール用絶縁体５ａ（５ｂ）が配置されている箇所に対応する発光管３の外周をバーナー等で加熱することにより、発光管３とシール用絶縁体５ａ（５ｂ）との間に金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）を介して気密にシールされた封止部２ａ（２ｂ）が形成されている。
【００３５】
シール用絶縁体５ａ（５ｂ）の外径は発光管３の内径に比して小さいため、発光管３は、シール用絶縁体５ａ（５ｂ）と密着している部分、すなわち封止部２ａ（２ｂ）において縮径している。各フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５における各々のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａ（４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂ）は、封止部２ａ（２ｂ）における対応する金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）を介して、発光管３の端部より管軸方向外方に突出して伸びる外部リード７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａ（７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ）に電気的に接続されている。各々の外部リード７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａ（７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ）には、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して独立に給電されるよう不図示の給電装置が接続されている。
【００３６】
このように、発光管３の内部にシール用絶縁体５ａ（５ｂ）を配設して封止部２ａ（２ｂ）を形成すれば、発光管３の内部に、多数のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５を配設することにより多数の導電性部材８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ（８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ）が配設されたフィラメントランプ１であっても、円柱状のシール用絶縁体５ａ（５ｂ）の側周面を活用して多数の金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）を互いに接触することなく配設することができるので、封止部２ａ（２ｂ）が大きくなることを抑えることができる。特に、ピンチシールにより扁平な形状の封止部を形成することに比べれば、多数の導電性部材８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ（８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ）を配設した場合であっても、封止部２ａ（２ｂ）の大きさを小さくすることができるので、省スペース化の観点で好ましい。なお、各々の金属箔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ（６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ）は、寸法上可能であれば、等間隔ではなく、フィラメントランプ１からの光を効率良く照射できるよう配置したリード位置に対応するよう間隔を調整して配設することができる。
【００３７】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５に対して１つずつ一体的に固定された環状のアンカー（図示は省略）が発光管３の内壁に押当てられることにより、発光管３の内部に支持されている。アンカーを設けることにより、フィラメント発光時に発光管３の内壁に高温のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が接触することが回避されるため、高温のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が発光管３の内壁に接触することに起因して発光管３が失透するという不具合の発生が回避される。
【００３８】
図２は、図１に示したフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図であり、図３は、図２に示したＡ−Ａ’線によりフィラメントランプ１を管軸方向に切断した一部断面図である。
これらの図に示すように、フィラメントランプ１は、複数のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５に係る各々のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂが絶縁支持体９に支持された状態で発光管３の内部に配置される。例えば、石英ガラス等の絶縁材料よりなる棒状の絶縁支持体９は、管軸方向に並んだ５つのコイル状のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全てを貫通して管軸方向に沿って伸び、その中心軸が各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の中心軸に一致した状態となるよう配置されている。絶縁支持体９の内部には、各々のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂを挿通するための通路９１、９２、９３、９４、９５がリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂの本数に対応して設けられており、各々の通路９１、９２、９３、９４、９５が、互いに管軸に沿って平行に伸びると共に各々の端面に同一周上に形成された導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａと導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂに通じている。
【００３９】
詳細に説明すると、絶縁支持体９に設けられた複数の各々の通路９１、９２、９３、９４、９５は、管軸に沿って伸びて絶縁支持体９の端面に形成された導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａに通じる水平通路９１１ａ、９２１ａ、９３１ａ、９４１ａ、９５１ａと、水平通路９１１ａ、９２１ａ、９３１ａ、９４１ａ、９５１ａに連続して管軸直交方向に屈曲して伸び、絶縁支持体９の側面に形成された導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃに通じる鉛直通路９１２ａ、９２２ａ、９３２ａ、９４２ａ、９５２ａと、導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂに通じる水平通路９１１ｂ、９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂと、水平通路９１１ｂ、９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂに連続して管軸直交方向に屈曲して伸び、絶縁支持体９の側面に形成された導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄに通じる鉛直通路９１２ｂ、９２２ｂ、９３２ｂ、９４２ｂ、９５２ｂとからなるもので、これらの水平通路と鉛直通路は管軸方向の断面がＬ字状に形成されている。複数の各通路９１、９２、９３、９４、９５は、管軸方向において、鉛直通路９１２ａ、９２２ａ、９３２ａ、９４２ａ、９５２ａと鉛直通路９１２ｂ、９２２ｂ、９３２ｂ、９４２ｂ、９５２ｂとは向かい合った状態でフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する距離を隔てて対向している。
【００４０】
図２においては、絶縁支持体９は、管軸方向において各々対向する５対の通路９１、９２、９３、９４、９５を備え、各々の端面に同一円周上に並ぶ５つの導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａと導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂが形成されると共に、管軸方向において各々対向する５対の導出口、すなわち、１０個の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃと導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄが側面に形成されている。なお、絶縁支持体９は、各々のリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２を互いに短絡することなく絶縁支持体９の外部に導出することができるよう、各々の端面に形成される複数の導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａと導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂが同一円周上に位置していることが好ましい。
【００４１】
このような絶縁支持体９は、例えば、石英ガラス等の絶縁材料からなる棒材に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラス等の溶融液を流し込んだ後に溶融液を冷却することによって、前記したリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２を挿通する複数の通路９１、９２、９３、９４、９５を備えた構成となるよう形成される。
【００４２】
絶縁支持体９に支持される各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の一端部に接続されると共に管軸直交方向に伸びる鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａと、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａに連続して管軸方向に伸びる水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａとからなる鉤状に形成された一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａと、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の他端部に接続されると共に管軸直交方向に伸びる鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂと、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂに連続して管軸方向に伸びる水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂとからなる鉤状に形成された他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂとを備えている。
【００４３】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、このような絶縁支持体９に対して、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して同軸上に絶縁支持体９を配置した状態で、次のようにして取付けられている。一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａは、絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃに水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの先端を挿入して、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの先端を絶縁支持体９の一方の端面の導出口９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａの先端を絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃから絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。
【００４４】
これと同様に、他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂは、絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄに水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂの先端を挿入して、水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂの先端を絶縁支持体９の他方の端面の導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂの先端を絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄから絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。
【００４５】
絶縁支持体９に対するフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の取付けは、前記したような、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の両端にリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂを予め接続して構成したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５を絶縁支持体９に取付ける方法に限られず、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１とリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂとを別々に絶縁支持体９に配置した後に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の両端にリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａとリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂを接続するという方法によって行うこともできる。
【００４６】
また、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の素線径が、例えば、φ０．５ｍｍ以下で比較的柔らかい場合、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１と、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａ、４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂと、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａ、４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂとを連続した継ぎ目なしの１本の素線で形成し、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａを絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃに挿入し、水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂを絶縁支持体９の側面の導出口９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄから挿入して取り付けるようにしても良い。
【００４７】
図４は、図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を紙面と平行な面で切断した一部断面図である。
図４に示す発光部は、図３に示した水平通路９１１ａと９１１ｂ、水平通路９２１ａと９２１ｂ、水平通路９３１ａと９３１ｂ、水平通路９４１ａと９４１ｂ、および水平通路９５１ａと９５１ｂの各々を、１本の水平通路９１１、水平通路９２１、水平通路９３１、水平通路９４１、および水平通路９５１で構成した点で相違する。このように、各水平通路９１１、９２１、９３１、９４１、９５１を１本の貫通穴形状にすると、絶縁支持体９の水平通路９１１、９２１、９３１、９４１、９５１を引き抜きまたは射出成形等の安価で大量生産に好適な手法により製作することが可能となる。その結果、コストと加工時間を要する切削加工を大幅に減らすことができ、製造コストを低減させることができる。特に、絶縁支持体９の全長が２００ｍｍを超えるような長いランプではコストの削減効果は顕著である。
【００４８】
図５（ａ）は、図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２（フィラメント体４３、４４、４５は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した、フィラメント体４１、４２（フィラメント体４３、４４、４５は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を紙面と平行な面で切断した一部断面図である。
これらの図に示すように、絶縁支持体９は、管軸に沿って伸びて絶縁支持体９の一方の端面に形成された導出口９１３ａ、９２３ａ（導出口９３３ａ、９４３ａ、９５３ａは不図示）に通じる水平通路９１１ａ、９２１ａ（水平通路９３１ａ、９４１ａ、９５１ａは不図示）と、水平通路９１１ａ、９２１ａ（水平通路９３１ａ、９４１ａ、９５１ａは不図示）に連続して管軸直交方向に開口し管軸に沿って伸びる、絶縁支持体９の側面に形成された水平開口溝９６１、９６２（水平開口溝９６３、９６４、９６５は不図示）と、水平開口溝９６１、９６２（水平開口溝９６３、９６４、９６５は不図示）に通じ管軸に沿って伸びる水平通路９１１ｂ（水平通路９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂは不図示）と、水平通路９１１ｂ（水平通路９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂは不図示）に通じ絶縁支持体９の他方の端面に形成された不図示の導出口９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂとから構成される。このような絶縁支持体９は、例えば、石英ガラス等の絶縁材料からなる棒材に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラス等の溶融液を流し込んだ後に溶融液を冷却することによって、リードを挿通する複数の通路を備えた構成となるよう形成される。
【００４９】
絶縁支持体９に支持される各々のフィラメント体４１、４２（フィラメント体４３、４４、４５は不図示）のうち、各フィラメント４１１（フィラメント４２１、４３１、４４１、４５１は不図示）は、フィラメント４１１ａ、４１１ｂで構成され、フィラメント４１１ｂは絶縁支持体９に巻き付くようにして設けられているので、フィラメント４１１ａは絶縁支持体９に接触しないようにして支持することができる。なお、その他の不図示のフィラメント４２１、４３１、４４１、４５１も、フィラメント４１１と同様に、フィラメント４２１ａ、４２１ｂ、フィラメントランプ４３１ａ、４３１ｂ、フィラメントランプ４４１ａ、４４１ｂ、フィラメントランプ４５１ａ、４５１ｂから構成される。
【００５０】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、このような絶縁支持体９に対して、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１のうち、フィラメント４１１を例にして説明すると、フィラメント４１１に対して同軸上に絶縁支持体９を配置した状態で、次のようにして取付けられている。一方のリード４１２ａは、絶縁支持体９の側面の水平開口溝９６１から水平リード部４１２２ａの先端を挿入して、水平リード部４１２２ａの先端を絶縁支持体９の一方の端面の導出口９１３ａから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ａの先端を絶縁支持体９の水平開口溝９６１から絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。これと同様に、他方のリード４１２ｂは、絶縁支持体９の側面の水平開口溝９６１に水平リード部４１２２ｂの先端を挿入して、水平リード部４１２２ｂの先端を絶縁支持体９の他方の端面の導出口９１３ｂから絶縁支持体９外に突出させると共に、鉛直リード部４１２１ｂの先端を絶縁支持体９の側面の水平開口溝９６１から絶縁支持体９外に突出させることによって、絶縁支持体９に取付けられている。絶縁支持体９にフィラメント体４１を取付ける際に、水平開口溝９６１からフィラメント体４１の水平リード部４１２２ａ、４１２２ｂを挿入して取付けるので取付け作業が容易となる。
【００５１】
図６（ａ）は、図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４５（フィラメント体４３、４４は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した、フィラメント体４１、４２、４５（フィラメント体４３、４４は不図示）と絶縁支持体９とからなる発光部の構成をＡ−Ａ’の面で切断した一部断面図である。
これらの図に示すように、絶縁支持体９には、絶縁支持体９の一方の端面側から管軸直交方向に開口し管軸に沿ってフィラメント４１１、４２１、４５１（フィラメント４３１、４４１は不図示）を支持する絶縁支持体９の箇所まで伸びる水平開口溝９６１ａ、９６２ａ、９６３ａ、９６４ａ、９６５ａと、絶縁支持体９の他方の端面側から管軸直交方向に開口し管軸に沿ってフィラメント４１１、４２１、４５１（フィラメント４３１、４４１は不図示）を支持する絶縁支持体９の箇所まで伸びる水平開口溝９６１ｂ、９６３ｂ、９６４ｂ（水平開口溝９６２ｂ、９６５ｂは不図示）とが形成される。このような絶縁支持体９は、例えば、石英ガラス等の絶縁材料からなる棒材に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラス等の溶融液を流し込んだ後に溶融液を冷却することによって形成される。
【００５２】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、このような絶縁支持体９に対して、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１のうち、フィラメント４１１を例にして説明すると、フィラメント４１１に対して同軸上に絶縁支持体９を配置した状態で、次のようにして取付けられている。一方のリード４１２ａは、絶縁支持体９の一方の端面側から形成された水平開口溝９６１ａに水平リード部４１２２ａを配設することによって絶縁支持体９に取付けられている。これと同様に、他方のリード４１２ｂは、絶縁支持体９の他方の端面側から形成された水平開口溝９６１ｂに水平リード部４１２２ｂを配設することによって絶縁支持体９に取付けられている。絶縁支持体９にフィラメント４１１を取付ける際に、開口された水平開口溝９６１ａ、９６１ｂにフィラメント体４１の水平リード部４１２２ａ、４１２２ｂを配設して取付けるので取付け作業が容易となる。
なお、上記では水平開口溝９６１ａと水平開口溝９６１ｂは連結しない別個の溝として形成させたが、水平リード部４１２２ａと水平リード部４１２２ｂによってフィラメント４１１が十分な強度で管軸方向にずれないように固定されている場合は、水平開口溝９６１ａと水平開口溝９６１ｂとを連続した１つの水平開口溝として形成させてもよい。この場合は溝の形成を型を使った引き抜き法等で製作することができるようになり、加工コストを削減することができる。
【００５３】
本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の具体的な仕様の一例を以下に示す。
発光管３は、外径がφ６ｍｍ〜φ４０ｍｍ程度、全長は数十ｍｍ〜８００ｍｍ程度であり、被処理体の大きさ、フィラメントランプ１から被処理体までの距離、ランプユニット内でのランプ配置によって決定される。各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、直径がφ０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度の素線を用いる。本実施例では、φ３００ｍｍのシリコンウェハを距離５０ｍｍで照射する場合において、発光管外径２８ｍｍ、全長５６０ｍｍ、フィラメント素線径０．５ｍｍを使用し、１つのフィラメントの最大全長が１４０ｍｍ、外径がφ８ｍｍに形成されたフィラメントの両端に、外径がフィラメント素線よりも大径の、例えば、φ０．８ｍｍのリードが接続される。フィラメント外径はφ８ｍｍに限らず、必要電力とフィラメント温度に従って、φ４ｍｍ程度〜φ２０ｍｍ程度となる。フィラメント１本当たりの最大定格電流値は、必要な被処理物の昇温特性と封止部２の金属箔６１、６２、６３、６４、６５の許容電流値に従って決められ、本実施例では、２５Ａである。絶縁支持体９の外径は、フィラメント内径やフィラメントの数によって決められ、φ２〜φ１８mm程度になり、全長はフィラメントの長さの総和より長くかつ発光管３内に入る長さに設定する。本実施例では、外径φ３．５ｍｍ、全長４６０ｍｍの石英ガラス製の棒材から構成され、各々の通路９１、９２、９３、９４、９５の径はリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２が貫通するようにリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２よりも大きな径で、例えば、φ１ｍｍである。
【００５４】
以上のごとく、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１によれば、基本的には、複数の各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して、封止部２ａ、２ｂに配設された各々の導電性部材８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａおよび導電性部材８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂを介して独立に給電される構成であるから、熱処理される被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が基板形状に対し非対称である場合においても、被処理体を均一に加熱することができるため、被処理体の全体にわたって均一な温度分布を実現することができる。
【００５５】
しかも、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の内部に配設された絶縁支持体９により、例えば、フィラメント４１１の内部に配設された絶縁支持体９において、フィラメント４１１以外の他のフィラメント４２１、４３１、４４１、４５１に係る各々のリード４２２、４３２、４４２、４５２が互いに短絡することなく支持されるので、発光管３の内部に複数のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５が配設される構成であっても、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の外側にリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２が配置されることがないために、各々のリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２間の絶縁を確保することが容易でありながら、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１からの放射光がリード４１２、４２２、４３２、４４２、４５２によって遮られることがなく、所望の光放射照度分布を得ることができる、という効果を期待することができる。
【００５６】
また、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の内部に配置された絶縁支持体９が、点灯時にフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１からの光が照射されて高温状態になることによって発光したとしても、その発光による光の多くはフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に遮蔽されてランプ外部に出ないので放射照度分布に影響しない。また、絶縁支持体９から放射されてフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１のコイルの隙間を抜けてきた光はフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の内部、すなわち、中心から放射された光であるから、光学的には実質的にフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が発光しているのと同等と考えることができるので、光放射照度分布に悪影響を与えるおそれがない。
【００５７】
本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の構成は、以上のような効果を期待することができるために、被処理体を急速加熱し、かつ、精度良く温度制御することを目的とするものにおいて特に有効である。詳細には、本発明の構成は、フィラメント１本当たりに流れる２５Ａもの大電流に耐え得るよう、外径がφ０．８ｍｍのリードを備えるフィラメント体が、発光管３内に４つ以上配設されているものにおいて特に有効である。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態を図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１０とからなる発光部の構成を示す斜視図である。本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１は、図１に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部に代えて、図７に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部を適用することによって可能となる。
同図に示すように、フィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１０とからなる発光部は、管軸に沿って伸びる中心部材１０１の周囲に、管軸に沿って伸びる複数の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂを同一円周上に配置した構成を有する絶縁支持体１０を用いる以外、図２に示した構成と同様の構成を有している。絶縁支持体１０は、管軸に沿って伸びる棒状の中心部材１０１と、中心部材１０１と平行に伸びて中心部材１０１の側面に配置された複数の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂとから構成されている。中心部材１０１は石英ガラス、アルミナ等のセラミックス、タングステンやモリブデン等の高融点金属からなり、複数の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａ、１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂは石英ガラス、アルミナ等のセラミックスからなる。本実施例では、両者共に石英ガラスを用いた。
【００５９】
詳細に説明すると、絶縁支持体１０は、互いに管軸方向の全長が異なる５種類の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂの２組（すなわち、合計で１０本の絶縁管）が、以下のようにして、中心部材１０１の側面に配置されている。すなわち、５本の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａよりなる１組目が、各々の端部が中心部材１０１の一端面と同一平面上において同一円周上に位置すると共に、互いに中心部材１０１と平行に管軸に沿って伸びるよう中心部材１０１の側面上に配置された状態で、各々の側面に接して環状の拘束部材１０３ａが巻回されることにより中心部材１０に対して一体的に固定される。同様にして、５本の絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂよりなる２組目が、各々の端部が中心部材１０１の他端面と同一平面上において同一円周上に位置すると共に、互いに中心部材１０１と平行に管軸に沿って伸びるよう中心部材１０１の側面上に配置された状態で、各々の側面に接して環状の拘束部材１０３ｂが巻回されることにより中心部材１０１に対して一体的に固定される。
【００６０】
さらに、中心部材１０１の側面上に配設される１０本の絶縁管は、１組目の各々の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと２組目の各々の絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂとが、管軸方向においてフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する間隙（フィラメント配設部）を隔てて対向すると共に、対向する１組目の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａと２組目の絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂとの管軸方向の全長の総和が、各々の対向箇所において均等になるよう配置されている。すなわち、紙面の手前に位置する絶縁管を基準としたとき、絶縁支持体１０の時計回り方向において、１組目における全長が最短の絶縁管１０２１ａと２組目における全長が最長の絶縁管１０２１ｂ、１組目における全長が２番目に短い絶縁管１０２２ａと２組目における全長が２番目に長い絶縁管１０２２ｂ、１組目における全長が中間の絶縁管１０２３ａと２組目における全長が中間の絶縁管１０２３ｂ、１組目における全長が２番目に長い絶縁管１０２４ａと２組目における全長が２番目に短い絶縁管１０２４ｂ、１組目における全長が最長の絶縁管１０２５ａと２組目における全長が最短の絶縁管１０２５ｂが、この順番に、各々管軸方向においてフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する間隙を隔てて対向している。
【００６１】
このようにして、１０本の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａ、１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂが中心部材１０１の側面に配置された絶縁支持体１０は、管軸方向において対向する１対の絶縁管の間に存在する間隙からなる５箇所のフィラメント配設部が、管軸方向において順次に並ぶように形成される。
【００６２】
なお、図７において、全長の異なる１組目の５種類の絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａが、紙面の手前に位置する絶縁管を基準としたとき、絶縁支持体１０の時計回り方向において、絶縁管の管軸方向の全長が順次大きくなるよう中心部材１０１の側面に配置されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。これとは逆に、全長の異なる１組目の５種類の絶縁管が、紙面の手前に位置する絶縁管を基準としたとき、絶縁支持体１０の時計回り方向において、絶縁管の管軸方向の全長が順次小さくなるよう中心部材１０１の側面に配置されていても良い。また、全長の異なる５種類の絶縁管がランダムに中心部材１０１の側面に配置されていても良い。さらに、中心部材１０１をなくし、複数の絶縁管のみによって絶縁支持体１０を構成することもできる。
【００６３】
フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、図２から図５に示されるものと同様に、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａ、４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂと鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａ、４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂからなる鉤状のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａ、４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂが使用される。各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して同軸上に絶縁支持体１０の中心部材１０１が配置された状態で、次のようにして絶縁支持体１０に対して取付けられ、互いに短絡することのないように絶縁支持体１０によって支持される。
【００６４】
詳細に説明すると、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の一端に接続された一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａは、水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの先端が、絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａの他端側から一端側に向けて貫通して、絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａの一端側から突出して管軸方向に伸びるよう引き出され、さらに、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａが管軸直交方向に伸びることにより、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が絶縁管１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａに当接していない状態で絶縁支持体１０に取付けられている。フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の他端に接続された他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂは、水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂの先端が、絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂの一端側から他端側に向けて貫通して、絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂの他端側から突出して管軸方向に伸びるよう引き出され、さらに、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂが管軸直交方向に伸びることにより、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が絶縁管１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂに当接していない状態で絶縁支持体１０に取付けられている。各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５に接続された各々のリードは、各別の各々の絶縁管を通過していることにより、互いに短絡することがない。
【００６５】
なお、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１によれば、基本的には、第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１と同様の効果を期待することができ、しかも、絶縁支持体１０の製造を、第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の絶縁支持体９以上に容易に行うことができるため、絶縁支持体の製造に要するコストを低減することができる。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施形態を図８を用いて説明する。
図８は、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１２とからなる発光部の構成を示す斜視図である。本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１は、図１に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部に代えて、図８に示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部を適用することによって可能となる。
同図に示すように、フィラメントランプ１のフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部は、互いに管軸に沿って伸びると共にフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の径方向に放射状に広がる区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５を備える構成の絶縁支持体１２を用いている以外は、図２に示した構成と同様の構成を有している。
【００６７】
絶縁支持体１２は、径方向の断面が円状に形成され管軸に沿って伸びる中央部１２１に連続した、周方向に互いに離間して管軸に沿って伸びると共に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の径方向に放射状に伸びる複数の区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５を備えた構成である。このような絶縁支持体１２は、隣接する一対の区画壁１２２１、１２２２と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２２、１２２３と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２３、１２２４と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２４、１２２５と中央部１２１、隣接する一対の区画壁１２２５、１２２１と中央部１２１とにより形成されるフィラメント体の個数と同数のリード配設部を備え、複数の区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５の頂点を結んで形成される仮想円の直径がフィラメント径に概ね一致している。絶縁支持体１２は、例えば、石英ガラス等からなる棒状の絶縁材料に対して切削加工を施したり、または、成形型に対して溶融した石英ガラスを流し込んだ後に溶融液を冷却することにより、所望の形状とすることができる。
【００６８】
各々のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５は、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に対して同軸上に絶縁支持体１２の中央部１２１が配置された状態で、各々のフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１に接続される一対のリード４１２ａとリード４１２ｂ、リード４２２ａとリード４２２ｂ、リード４３２ａとリード４３２ｂ、リード４４２ａとリード４４２ｂ、およびリード４５２ａとリード４５２ｂの双方が、同一のリード配設領域に各別に配置されて、互いに短絡することのないよう絶縁支持体１２に取付けられている。フィラメント体４１、４２、４３、４４、４５の構成は、図２から図６に示されたものと同様に構成される。
【００６９】
詳細に説明すると、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の一端に接続された一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａは、鉛直リード部４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａが中央部１２１に向けて管軸直交方向に伸びると共に、隣接する一対の区画壁の間のリード配設領域に配置された水平リード部４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａの一端が、絶縁支持体１２の一端から突出して管軸に沿って伸びるよう配置される。フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の他端に接続された他方のリード４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂは、鉛直リード部４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂが中央部１２１に向けて管軸直交方向に伸びると共に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の全長に相当する間隙を隔てて一方のリード４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａと同一のリード配設領域に配置された水平リード部４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂが、管軸に沿って区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５と平行に当該リード配設領域を伸びて、他端部が絶縁支持体１２の他端から突出して伸びるよう配置される。
【００７０】
以上のごとく、本実施形態の発明に係るフィラメントランプ１は、基本的には、第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１と同様の効果を期待することができ、しかも、絶縁支持体１２に設けられた区画壁１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５に対してフィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が当接して支持されることから、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１を所望の位置に高精度に配置することができると共に、フィラメント４１１、４２１、４３１、４４１、４５１の鉛直方向への垂れ下がりを回避することができる。
【００７１】
次に、本発明の第４の実施形態を図９および図１０を用いて説明する。
図９は、本実施形態の発明に係る光照射式加熱処理装置を示す正面断面図である。図１０は、図９に示した第１ランプユニットおよび第２のランプユニットの構成を示す平面図である。本実施形態の発明に係る光照射式加熱処理装置１００は、第１の実施形態から第３の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のいずれかを搭載して構成される。
図９に示すように、この光照射式加熱処理装置１００は、石英窓１０１によりランプユニット収容空間Ｓ１と加熱処理空間Ｓ２とに分割されたチャンバ１０２を有する。ランプユニット収容空間Ｓ１に配置された第１のランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４から放出される光を、石英窓１０１を介して加熱処理空間Ｓ２に設置される被処理体１０５に照射することにより、被処理体１０５の加熱処理が施される。
【００７２】
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１０３と第２のランプユニット１０４は、例えば、１０本の各々のフィラメントランプ１を所定の間隔で並列に配置して構成され、互いに対向するように配置される。図９に示されるように、第１のランプユニット１０３を構成するフィラメントランプ１の管軸方向は、第２のランプユニット１０４を構成するフィラメントランプ１の管軸方向に対して交差するよう配置される。なお、必ずしも図９に示すように２段のランプユニットを配設する必要はなく、１段のランプユニットのみを備える構成であっても良い。
【００７３】
第１のランプユニット１０３の上方には反射鏡１０６が配置される。反射鏡１０６は、例えば、無酸素銅からなる母材に金をコートした構造であり、反射断面が、円の一部、楕円の一部、放物線の一部又は平板状等の形状を有する。反射鏡１０６は、第１のランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４から上方に向けて照射された光を被処理体１０５側へ反射する。すなわち、第１のランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４から放出される光は、直接または反射鏡１０６で反射されて、被処理体１０５に照射される。
【００７４】
ランプユニット収容空間Ｓ１には、冷却風ユニット１０７からの冷却風がチャンバ１０２に設けられた冷却風供給ノズル１０８の吹出し口１０９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１０３および第２のランプユニット１０４における各フィラメントランプ１に吹き付けられ、各フィラメントランプ１を構成する発光管を冷却する。ここで、各フィラメントランプ１の封止部は他の箇所に比して耐熱性が低い。そのため、冷却風供給ノズル１０８の吹出し口１０９は、各フィラメントランプ１の封止部に対向して配置し、各フィラメントランプ１の封止部を優先的に冷却するように構成することが望ましい。
【００７５】
各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１０２に設けられた冷却風排出口１１０から排出される。なお、冷却風の流れは、熱交換されて高温になった冷却風が逆に各フィラメントランプ１を加熱しないように考慮される。上記冷却風は、反射鏡１０６も同時に冷却するように風の流れが設定される。なお、反射鏡１０６が図示を省略した水冷機構により水冷されるような場合は、必ずしも反射鏡１０６も同時に冷却するように風の流れを設定しなくともよい。
【００７６】
ところで、加熱される被処理体１０５からの輻射熱により石英窓１０１での蓄熱が発生する。蓄熱された石英窓１０１から２次的に放射される熱線により、被処理体１０５は不所望な加熱作用を受けることがある。この場合、被処理体１０５の温度制御性の冗長化（例えば、設定温度より被処理体１０５の温度が高温になるようなオーバーシュート）や、蓄熱される石英窓１０１自体の温度ばらつきに起因する被処理体１０５における温度均一性の低下等の不具合が発生する。また、被処理体１０５の降温速度の向上が難しくなる。よって、これらの不具合を抑制するため、図９に示すような冷却風供給ノズル１０８の吹出し口１０９を石英窓１０１の近傍にも設け、冷却風ユニット１０７からの冷却風により石英窓１０１を冷却するようにすることが望ましい。
【００７７】
第１のランプユニット１０３の各フィラメントランプ１は、一対の第１の固定台１１１、１１２により支持される。第１の固定台１１１、１１２は導電性部材で形成された導電台１１３と、セラミックス等の絶縁部材で形成された保持台１１４とからなる。保持台１１４は、チャンバ１０２の内壁に設けられて導電台１１３を保持している。第１のランプユニット１０３を構成するフィラメントランプ１の本数をｎ１、フィラメントランプ１が有するフィラメント体の個数をｍ１として、各フィラメント体全てに独立に電力が供給される場合、一対の第１の固定台１１１、１１２の組数は、ｎ１×ｍ１組となる。一方、第２のランプユニット１０４の各フィラメントランプ１は、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１１１、１１２と同様、導電台、保持台とからなる。第２のランプユニット１０４を構成するフィラメントランプ１の本数をｎ２、フィラメントランプ１が有するフィラメント体の個数をｍ２として、各フィラメント全てに独立に電力が供給される場合、一対の第２の固定台の組数は、ｎ２×ｍ２組となる。
【００７８】
チャンバ１０２には、電源部１１５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１１６、１１７が設けられる。なお、図９では１組の電源供給ポート１１６、１１７が示されているが、フィラメントランプ１の個数、各フィラメントランプ１内のフィラメント体の個数等に応じて、電源供給ポートの個数は決められる。図９では、電源供給ポート１１６、１１７は、第１のランプ固定台１１１、１１２の導電台１１３と電気的に接続される。第１のランプ固定台１１１、１１２の導電台１１３は、例えば、外部リードと電気的に接続される。このように構成することにより、電源部１１５における給電装置から、第１のランプユニット１０３における１つのフィラメントランプ１のフィラメント体への給電が可能となる。なお、フィラメントランプ１の他のフィラメント体、また、第１のランプユニット１０３における他のフィラメントランプ１の各フィラメント、第２のランプユニット１０４の各フィラメントランプ１の各フィラメントについても、他の一対の電源供給ポートより、各々同様の電気的接続がなされる。
【００７９】
また、加熱処理空間Ｓ２には、被処理体１０５が固定される処理台１１８が設けられている。例えば、被処理体１０５が半導体ウエハである場合、処理台１１８は、モリブデンやタングステン、タンタルのような高融点金属材料やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等のセラミック材料、または石英、シリコン（Ｓｉ）からなる薄板の環状体であり、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。被処理体１０５である半導体ウエハは、上記した円環状のガードリングの円形開口部に半導体ウエハを嵌め込むように配置され、上記段差部で支持される。処理台１１８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。
【００８０】
処理台１１８に設置される被処理体１０５の光照射面の裏面側には、温度測定部１１９が被処理体１０５に当接または近接して設けられている。温度測定部１１９は、被処理体１０５の温度分布をモニタするためのものであり、被処理体１０５の寸法に応じて個数、配置が設定される。温度測定部１１９は、例えば、熱電対や放射温度計が使用される。温度測定部１１９によりモニタされた温度情報は、温度計１２０に送出される。温度計１２０は、各温度測定部１１９により送出された温度情報に基づき、各温度測定部１１９の測定地点における温度を算出するとともに、算出された温度情報を温度制御部１２１を介して主制御部１２２に送出する。主制御部１２２は、被処理体１０５上の各測定地点における温度情報に基づき、被処理体１０５上の温度が所定の温度で均一となるように指令を温度制御部１２１に送出する。温度制御部１２１は、この指令に基づき、電源部１１５から各フィラメントランプ１のフィラメント体へ供給される電力を制御する。例えば、主制御部１２２は、ある測定地点の温度が所定の温度に比して低いという温度情報を温度制御部１２１から得た場合、当該測定地点に近接するフィラメント体の発光部から放射される光が増加するように、当該フィラメント体に対する給電量を増加させるよう温度制御部１２１に対し指令を送出する。温度制御部１２１は、主制御部１２２から送出された指令に基づいて、電源部１１５から当該フィラメント体に接続された電源供給ポート１１６、１１７に供給される電力を増加させる。
【００８１】
主制御部１２２は、第１および第２のランプユニット１０３、１０４におけるフィラメントランプ１の点灯中、冷却風ユニット１０７に指令を送出することにより、発光管、石英窓１０１が高温状態とならないようにする。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１２３を接続してもよい。例えば、熱酸化プロセスを行なう場合は、加熱処理空間Ｓ２に酸素ガス、および、加熱処理空間Ｓ２をパージするためのパージガス（例えば、窒素ガス）を導入・排気するプロセスガスユニットを接続する。プロセスガスユニット１２３からのプロセスガス、パージガスはチャンバ１０２に設けられたガス供給ノズル１２４の吹出し口１２５から加熱処理空間Ｓ２に導入される。また、排気は排出口１２６から行なわれる。
【００８２】
以上のような本発明の光照射式加熱処理装置１００によれば、以下の効果を奏することができる。光照射式加熱処理装置１００の光源部であるランプユニット１０３、１０４に搭載されるフィラメントランプ１には、発光管内部に第１の実施形態から第３の実施形態で示したフィラメント体と絶縁支持体とからなる発光部が配置されており、フィラメントへ給電する電力を個別に調整することが可能であるので、上記光強度分布の設定は、発光管の軸方向についても調整可能である。よって、被処理体１０５表面における放射照度分布も、２次元方向に高精度に設定することが可能となる。例えば、従来の光照射式加熱処理装置の光源部に用いていたフィラメントランプの発光長よりも全長が短い狭小な特定領域（図１０に示すような領域１）に対しても、この特定領域（領域１）に限定して、この特定領域（領域１）上の放射照度を設定することが可能である。すなわち、この特定領域（領域１）とその他の領域（図１０に示すような領域２）において、それぞれの特性に対応した放射照度分布を設定することが可能となる。よって、上記特定領域（領域１）およびその他の領域（領域２）の温度が均一となるように制御することが可能となる。同様にして、被処理体１０５に場所的温度分布が発生することを抑制し、被処理体１０５全体にわたって均一な温度分布を得ることが可能となる。
【００８３】
さらに、本発明の光照射式加熱処理装置においては、発光管内に配置される各フィラメント同士の離間距離を極めて小さくできるフィラメントランプ１を使用することから、発光しない各フィラメント間の離間部の影響を小さくすることができ、被処理体１０５上での照度分布の不所望なバラツキを極めて小さくすることが可能である。また、光照射式加熱処理装置１００の高さ方向において複数の管状のフィラメントランプ１からなるランプユニット１０３、１０４を配設するスペースも小さくて済むため、光照射式加熱処理装置を小型化することができる。
【００８４】
しかも、この光照射式加熱処理装置に搭載されたフィラメントランプ１によれば、第１の実施形態から第３の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１において説明したように、フィラメントの各々の内側に配設された絶縁支持体により、当該フィラメント以外の他のフィラメントに係る各々のリードが互いに短絡することなく支持されるので、発光管の内部に複数のフィラメント体が配設される構成であっても、フィラメントの外側にリードが配置されることがないために、各々のリード間の絶縁を確保することが容易でありながら、フィラメントからの放射光がリードによって遮られることがなく、所望の光放射照度分布を得ることができる。
【００８５】
なお、本発明の光照射式加熱処理装置においては、複数のフィラメントランプ１が並列に配置されて構成されたランプユニット１０３、１０４を加熱用光源として用いる場合について説明したが、必ずしもランプユニットを構成する必要はなく、単一のフィラメントランプ１によって光源部が構成されたものであっても良い。
【００８６】
さらに、本発明の光照射式加熱処理装置において加熱処理される被処理体１０５は、半導体ウェハに限定されるものではなく、例えば、太陽電池パネル用の多結晶シリコン基板やガラス基板またはセラミックス基板、液晶表示用のガラス基板等にも適用することができる。
特に、太陽電池パネル用の各種材質の基板には四角形基板が多用されており、このような被処理体の加熱処理に用いられる光照射式加熱処理装置の多くのものは、四角形基板を水平移動させながら、管軸が基板移動方向と直交する方向に伸びるよう配置された単一のフィラメントランプによって、または、各々管軸が基板移動方向と直交する方向に伸びるよう並設された複数本のフィラメントランプによって、帯状の光を照射して加熱処理を行う構成とされている。このような場合には、４つ以上のフィラメント体が配設された、本発明に係るフィラメントランプ１が用いられることにより、基板の移動方向に平行な２辺部（帯状の両端部）の温度低下を補償しつつ、基板中央部（帯状の中央部）の放射照度分布を調整することができるので、より高精度の温度制御を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示したフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図である。
【図３】図２に示したＡ−Ａ’線によりフィラメントランプ１を管軸方向に切断したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部断面図である。
【図４】図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部断面図である。
【図５】図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部正面図および一部断面図である。
【図６】図３に示したフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成と異なるフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体９とからなる発光部の構成を示す一部斜視図および一部断面図である。
【図７】第２の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１０とからなる発光部の構成を示す斜視図である。
【図８】第３の実施形態の発明に係るフィラメントランプ１のフィラメント体４１、４２、４３、４４、４５と絶縁支持体１２とからなる発光部の構成を示す斜視図である。
【図９】第４の実施形態の発明に係る光照射式加熱処理装置を示す正面断面図である。
【図１０】図９に示した第１ランプユニット１０３および第２のランプユニット１０４の構成を示す平面図である。
【図１１】従来技術に係る加熱処理装置２００の断面図である。
【図１２】図１１に示した加熱処理装置２００を簡略化して上下両段に設けられる加熱用白熱ランプ２０３、２０４と被処理体２０２とを取出して示した斜視図である。
【図１３】従来技術に係る熱処理装置３００の断面図である。
【図１４】本件出願人が先の出願で提案したフィラメントランプ４００の斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ フィラメントランプ
２ａ、２ｂ 封止部
３ 発光管
４１、４２、４３、４４、４５ フィラメント体
４１１、４２１、４３１、４４１、４５１ フィラメント
４１１ａ、４１１ｂ、４２１ａ、４２１ｂ、４３１ａ、４３１ｂ、４４１ａ、４４１ｂ、
４５１ａ、４５１ｂ フィラメント
４１２、４２２、４３２、４４２、４５２ リード
４１２ａ、４２２ａ、４３２ａ、４４２ａ、４５２ａ リード
４１２ｂ、４２２ｂ、４３２ｂ、４４２ｂ、４５２ｂ リード
４１２１ａ、４２２１ａ、４３２１ａ、４４２１ａ、４５２１ａ 鉛直リード部
４１２１ｂ、４２２１ｂ、４３２１ｂ、４４２１ｂ、４５２１ｂ 鉛直リード部
４１２２ａ、４２２２ａ、４３２２ａ、４４２２ａ、４５２２ａ 水平リード部
４１２２ｂ、４２２２ｂ、４３２２ｂ、４４２２ｂ、４５２２ｂ 水平リード部
５ａ、５ｂ シール用絶縁体
６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ 金属箔
６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ 金属箔
７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａ 外部リード
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ）外部リード
８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａ 導電性部材
８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ 導電性部材
９ 絶縁支持体
９１、９２、９３、９４、９５ 通路
９１１、９２１、９３１、９４１、９５１、水平通路
９１１ａ、９２１ａ、９３１ａ、９４１ａ、９５１ａ 水平通路
９１１ｂ、９２１ｂ、９３１ｂ、９４１ｂ、９５１ｂ 水平通路
９１２ａ、９２２ａ、９３２ａ、９４２ａ、９５２ａ 鉛直通路
９１２ｂ、９２２ｂ、９３２ｂ、９４２ｂ、９５２ｂ 鉛直通路
９１３ａ、９２３ａ、９３３ａ、９４３ａ、９５３ａ 導出口
９１３ｂ、９２３ｂ、９３３ｂ、９４３ｂ、９５３ｂ 導出口
９１３ｃ、９２３ｃ、９３３ｃ、９４３ｃ、９５３ｃ 導出口
９１３ｄ、９２３ｄ、９３３ｄ、９４３ｄ、９５３ｄ 導出口
９６１、９６２、９６３、９６４、９６５ 水平開口溝
９６１ａ、９６２ａ、９６３ａ、９６４ａ、９６５ａ 水平開口溝
９６１ｂ、９６２ｂ、９６３ｂ、９６４ｂ、９６５ｂ 水平開口溝
９７ａ、９７ｂ 絶縁支持体サポートリング
１０ 絶縁支持体
１０１ 中心部材
１０２１ａ、１０２２ａ、１０２３ａ、１０２４ａ、１０２５ａ 絶縁管
１０２１ｂ、１０２２ｂ、１０２３ｂ、１０２４ｂ、１０２５ｂ 絶縁管
１０３ａ、１０３ｂ 拘束部材
１２ 絶縁支持体
１２１ 中央部
１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、１２２５ 区画壁
１００ 光照射式加熱処理装置
１０１ 石英窓
１０２ チャンバ
１０３ 第１のランプユニット
１０４ 第２のランプユニット
１０５ 被処理体
１０６ 反射鏡
１０７ 冷却風ユニット
１０８ 冷却風供給ノズル
１０９ 吹出し口
１１０ 冷却風排出口
１１１、１１２ 第１の固定台
１１３ 導電台
１１４ 保持台
１１５ 電源部
１１６、１１７ 電源供給ポート
１１８ 処理台
１１９ 温度測定部
１２０ 温度計
１２１ 温度制御部
１２２ 主制御部
１２３ プロセスガスユニット
１２４ ガス供給ノズル
１２５ 吹出し口
１２６ 排出口
Ｓ１、Ｓ２ ランプユニット収容空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端に封止部が形成された長管状の発光管の内部に、コイル状のフィラメントと該フィラメント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が、各フィラメントが発光管の管軸に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、各フィラメント体における各々のリードが封止部に配設された複数の各々の導電性部材に対して電気的に接続されて各フィラメントに対して各々独立に給電されるフィラメントランプにおいて、
前記コイル状のフィラメントの内側に、前記各々のフィラメント体のリードが挿通されていることを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
前記フィラメントの内側に、フィラメントの中心軸に沿って伸びる絶縁支持体が配置され、当該絶縁支持体には、前記各々のフィラメント体のリードを挿通するための複数の通路が形成されてい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。
【請求項３】
前記封止部は、棒状のシール用絶縁体を配設すると共に、複数の導電性部材を前記シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、前記発光管と前記シール用絶縁体とが導電性部材を介して気密に封止されて形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプが配置されてなる光源部を備え、該光源部から放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプが複数並列に配置されてなるランプユニットを備え、該ランプユニットから放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【請求項１】
少なくとも一端に封止部が形成された長管状の発光管の内部に、コイル状のフィラメントと該フィラメント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が、各フィラメントが発光管の管軸に沿って伸びるよう順次に並んで配設され、各フィラメント体における各々のリードが封止部に配設された複数の各々の導電性部材に対して電気的に接続されて各フィラメントに対して各々独立に給電されるフィラメントランプにおいて、
前記コイル状のフィラメントの内側に、前記各々のフィラメント体のリードが挿通されていることを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
前記フィラメントの内側に、フィラメントの中心軸に沿って伸びる絶縁支持体が配置され、当該絶縁支持体には、前記各々のフィラメント体のリードを挿通するための複数の通路が形成されてい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。
【請求項３】
前記封止部は、棒状のシール用絶縁体を配設すると共に、複数の導電性部材を前記シール用絶縁体の外周に間隔を設けて配列し、前記発光管と前記シール用絶縁体とが導電性部材を介して気密に封止されて形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプが配置されてなる光源部を備え、該光源部から放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフィラメントランプが複数並列に配置されてなるランプユニットを備え、該ランプユニットから放射される光を被処理体に照射して被処理体を加熱することを特徴とする光照射式加熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−９９２７（Ｐ２００９−９９２７Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１４２（Ｐ２００８−２５１４２）
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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