説明

電球型ヒータ装置

【課題】井桁状に配置されたハロゲンランプの配熱の均一性の向上を図ることができるとともに、赤外線出力の向上を図る。
【解決手段】放射透過性のバルブ12とこのバルブ12内に封装された高融点金属のフィラメント13およびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、バルブ12の両端を封止端部151,152で封止してハロゲンランプ11を構成する。バルブ12の外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、反射膜20をコーティングする。反射膜20は、バルブ12の長軸方向に光熱開口部21以外が所定の開口角となるようなコーティングを行って形成し、反射膜20の厚みを30μm以上300μm以下とした。このように構成されたハロゲンランプ11を井桁状に配置するとともに、交差する部分の放射側に位置する反射膜20を形成しないようにした。配熱特性と分光特性を向上させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、放射透過性バルブの長手方向の外面に、赤外線反射膜およびアパーチャーを備えた電球型ヒータ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の発熱用の電球型ヒータ装置に用いられるハロゲンランプは、透光性外囲器の表面に、外囲器の長軸方向にそって光干渉膜を形成しないアパーチャーを残して表面に形成された赤外線反射の可能な赤外線反射膜であるアルミナ・シリカで構成されている反射膜が形成されている。このランプは、半導体のウエハを製造する工程で、導入した不純物を電気的に活性化・安定化したり、傷ついた結晶格子のダメージを回復させたりする熱処理のヒータとして利用されている。(例えば、特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開20006−302719公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記した特許文献1の技術は、赤外線反射膜付きハロゲンランプを、半導体の加熱装置に使用するために、ハロゲンランプを井桁状に並べて使用した場合、ヒータ同士が赤外線反射膜を加熱してしまう。このような条件下での使用に対する配熱ムラが発生することを改善し、赤外線出力を平面部でできるだけ均一化にし、赤外線出力をどのように向上させるかが課題であった。
【0005】
また、赤外線反射膜のないクリアなタイプの電球形ヒータを、井桁状に並べて使用するというものがあるが、配熱が360°に広がってしまうために、配熱の出力を向上させることは困難であった。
【0006】
この発明の目的は、井桁状に配列されたヒータとヒータが重なる箇所には反射膜を塗布せず、重ならない箇所には反射膜をコーティングすることにより、配熱の均一性向上が図られ、赤外線出力もUPさせることが可能な電球型ヒータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するために、この発明は、放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、前記バルブの外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、前記バルブの長軸方向にアパーチャー以外が所定のアパーチャー角となるコーティングを施し、該コーティングの厚みを30μm以上300μm以下で反射膜を形成して構成されたハロゲンランプを井桁状に配置された電球型ヒータ装置において、前記井桁状に配置された前記ハロゲンランプの交差する部分の照射側に位置するハロゲンランプの部分には、前記反射膜を塗布しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、配熱の均一性の向上を図ることができるとともに、赤外線出力の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の電球型ヒータ装置の一実施形態に用いるハロゲンランプについて説明するための構成図である。
【図2】図1の要部を拡大して示す構成図である。
【図3】図1のx−x’断面図である。
【図4】図3の要部を拡大して示す断面図である。
【図5】反射膜の膜厚を変更した場合における分光特性について説明するための説明図である。
【図6】反射膜の膜厚を変更した場合の開口角との放射比率の関係について説明するための説明図である。
【図7】この発明の電球型ヒータ装置に関する一実施形態について説明するための構成図である。
【図8】この発明の電球型ヒータ装置の他の実施形態に用いるハロゲンランプについて説明するための構成図である。
【図9】図8の要部を拡大して示す構成図である。
【図10】この発明の電球型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0011】
図1〜図7は、それぞれこの発明の電球型ヒータ装置に関する一実施形態について説明するためのもので、図1はハロゲンランプの全体構成を示す構成図、図2は図1の要部を拡大して示す構成図、図3は図1のx−x’断面図、図4は図3の要部を拡大して示す断面図、図5は反射膜の膜厚を変更した場合における分光特性について説明するための説明図、図6は反射膜の膜厚を変更した場合の開口角との放射比率の関係について説明するための説明図、図7は電球型ランプ装置に関する構成図である。
【0012】
図1、図2において、11は電球型ヒータの一種であるハロゲンランプである。ハロゲンランプ11は、例えば半導体ウエハ等の被処理体を加熱させるヒータとして用いられる管型であり、放射透過性を有する石英ガラス製のバルブ12を有する。バルブ12は、その内部に耐火性金属の電気抵抗線の一例であるタングステンフィラメント13を熱源として同心状に収容している。このフィラメント13は、バルブ12内で軸方向に複数配設されたアンカー14により、バルブ12に対する同心状態が保持される。
【0013】
また、バルブ12内には、不活性ガスとしてアルゴン(Al)を封入するとともに、所容量のハロゲンガスを封入し、バルブ12の長軸方向の両端部を直径方向に圧潰するピンチシールによって、矩形扁平状の一対の封止端部151,152を形成する。これら封止端部151,152内には、バルブ12と膨張係数が近似した導電性の、例えばモリブデン(Mo)で形成された矩形箔状の金属箔161,162をそれぞれ埋設している。121は、バルブ12内にアルゴンガスやハロゲンガスを封入した後に密封されたチップ部である。なお、不活性ガスは、アルゴン以外に、キセノン(Xe)、クリプトン(Kr)でも構わない。
【0014】
各金属箔161,162は、その内端部に、一対のインナーリード線171,172を介してフィラメント13の軸方向両端を接続する一方、各外端部には、給電のための一対のアウターリード線181,182をそれぞれ接続している。アウターリード線181,182は、各封止端部151,152から気密に外部へ延出している。
【0015】
バルブ12の長手方向の外表面には、赤外線を反射させる白塗装による反射膜20がコーティングされる。反射膜20は、アルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を、バルブ12の長軸方向に規定のアパーチャー角になるように、アパーチャー21以外にコーティングを行い、焼成する。反射膜20の膜厚は、30μm以上300μm以下の範囲とする。
【0016】
なお、バルブ12と反射膜20との境界部分は、図3の囲みyの拡大断面図を示す図4のように、反射膜20は斜めに切削されている。これにより反射膜20の剥がれ防止に寄与する。
【0017】
図5は、反射膜20の膜厚を100μmの場合(a)と、30μmとした場合(b)との分光(配熱)特性を示している。このように、反射膜20は、30〜300μmの範囲の場合は良好な配熱特性を呈する。
【0018】
また、図5は、波長が400nm〜2500nmにおける分光出力(μm/cm)の関係について示すもので、ピーク波長1100nm付近で20%程度の向上を図ることができる。なお、ここでの反射膜20の膜厚は100μmとしたが、30μm〜300μmの範囲で同様の効果を得ることができる。
【0019】
図6は、アパーチャー21のアパーチャー角を180°から90°に縮めていった場合と反射膜20の膜厚を30μm、100μm、150μm、300μmにおける光熱開口部21の開口角との放射比率の関係について説明するために示したものである。なお、図6では反射膜20がない状態での分光出力100%を基準にしている。
【0020】
すなわち、膜厚が30μm〜300μmで開口角が90°(=反射膜角270°)の場合の放射比率は、200%若干下回る程度から210%程度以上を得ることができる。
【0021】
図6から明らかなように、放射比率は、反射膜20の膜厚を30μm〜300μmとした場合に、光熱開口部21の開口角が150°〜55°とした場合においてより向上が見られる。
【0022】
図7を参照して電球型ランプ装置に関する構成図について説明する。この実施形態は、被加熱体である半導体ウエハ71に対して、ハロゲンランプ11を井桁状に配置される。ウエハ71に近い側のハロゲンランプ11の反射膜20は、ウエハ71に遠い側のハロゲンランプ11と重なる部分を除去している。
【0023】
これにより、井桁状に配置されたハロゲンランプ11の交差する部分では、ウエハ71に遠いハロゲンランプ11からの放射と反射膜20からの反射された放射とをウエハ71に近い側のハロゲンランプ11を介してウエハ71を加熱させる。ハロゲンランプ11の交差する部分は、ハロゲンランプ11の両端近傍であり、この部分はフィラメント13の両端でもあることから、放射熱がやや下降してくる部分でもあるが、交差する両方のハロゲンランプ11からの放射により全体として放射熱の下降を抑えることができる。
【0024】
この実施形態では、ハロゲンランプを井桁状に配置して半導体ウエハを加熱する場合に、ハロゲンランプが交差する部分での放射熱の下降を抑えることができ、ウエハへの配熱分布の均一化を図ることができる。
【0025】
図8〜図10は、この発明の電球型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための、図8は他の実施形態に用いるハロゲンランプについて説明するための構成図、図9は図8の要部を拡大して示す構成図、図10はこの発明の電球型ヒータ装置に関する他の実施形態について説明するための構成図である。上記実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してここでの説明は省略する。
【0026】
すなわち、反射膜20は、長手方向に複数箇所で非反射膜形成部201が形成されている。つまり、反射膜20は、長手方向に飛び石のような状態の配置で形成される。長手方向に形成される複数の反射膜20のそれぞれ長さは、目的とする配光に基づき自由な設定が可能である。
【0027】
なお、バルブ12と反射膜20との境界部分は、図3の囲みyの拡大断面図を示す図4のように、反射膜20は斜めに切削されている。これにより反射膜20の剥がれ防止に寄与する。この場合も、ウエハ71に遠い位置のハロゲンランプ11と交差する近い位置のハロゲンランプ11には反射膜を塗布しないようにしてある。
【0028】
この実施形態では、反射膜を飛び石のように状態に配置するとともに、その長さを任意に変更することで、より配熱の均一化を向上させることができる。
【0029】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、4本のハロゲンランプを用いて井桁状に配置したシステムは、5本以上のハロゲンランプを用いてもよく、この場合にも交差する部分の放射側のハロゲンランプの反射膜を施さないようにすればよい。
【符号の説明】
【0030】
11 ハロゲンランプ
12 バルブ
121 チップ部
13 フィラメント
14 アンカー
151,152 封止端部
161,162 金属箔
171,172 インナーリード線
181,182 アウターリード線
20 反射膜
201 非反射膜
71 ウエハ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射透過性のバルブと該バルブ内に封装された高融点金属のフィラメントおよびハロゲンガスを不活性ガスとともに封入し、前記バルブの外表面にアルミナ、シリカを主成分とする反射膜材料を用いて、前記バルブの長軸方向にアパーチャー以外が所定のアパーチャー角となるコーティングを施し、該コーティングの厚みを30μm以上300μm以下で反射膜を形成して構成されたハロゲンランプを井桁状に配置された電球型ヒータ装置において、
前記井桁状に配置された前記ハロゲンランプの交差する部分の照射側に位置するハロゲンランプの部分には、前記反射膜を塗布しないことを特徴とする電球型ヒータ装置。
【請求項2】
前記反射膜は、前記ハロゲンランプの長手方向に複数に分けて形成したことを特徴する請求項1記載の電球型ヒータ装置。
【請求項3】
前記アパーチャー角は、150°〜55°の範囲としたことを特徴とする請求項1または2記載の電球型ヒータ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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