JP2002202192A - 温度測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラム、並びに、放射温度計 - Google Patents
温度測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラム、並びに、放射温度計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、被処理体の温度を単純な構造を有す
る放射温度計により高精度に測定することができる温度
測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラ
ム、並びに、放射温度計を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の温度測定方法は、多重反射環境
で加熱される被測定体の温度を測定部に設けられた２つ
の放射温度計を用いて測定する温度測定方法であって、
２つの放射温度計は、各々、測定部に埋め込まれて放射
光を受光可能なロッドと、ロッドに接続された光ファイ
バとを有して、開口数又はロッド径と被測定体と測定部
の面までの距離の比において異なり、ロッド径をＤ１、
開口数をＮＡ、被測定体と測定部の面までの距離をＤ
２、測定部の面の反射率をｒ、ビューファクターをＦ、
多重反射係数をα、被測定体の放射率をε、被測定体の
実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２をパラメータとする
と、εを放射温度計の測定結果を利用して算出すると共
に被測定体の温度を、α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(
D1/D2)、εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・
ｒ・（１−ε）｝を利用して算出する。
る放射温度計により高精度に測定することができる温度
測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラ
ム、並びに、放射温度計を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の温度測定方法は、多重反射環境
で加熱される被測定体の温度を測定部に設けられた２つ
の放射温度計を用いて測定する温度測定方法であって、
２つの放射温度計は、各々、測定部に埋め込まれて放射
光を受光可能なロッドと、ロッドに接続された光ファイ
バとを有して、開口数又はロッド径と被測定体と測定部
の面までの距離の比において異なり、ロッド径をＤ１、
開口数をＮＡ、被測定体と測定部の面までの距離をＤ
２、測定部の面の反射率をｒ、ビューファクターをＦ、
多重反射係数をα、被測定体の放射率をε、被測定体の
実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２をパラメータとする
と、εを放射温度計の測定結果を利用して算出すると共
に被測定体の温度を、α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(
D1/D2)、εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・
ｒ・（１−ε）｝を利用して算出する。
Description
【０００１】
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶基板、ガラ
ス基板などの被処理体を加熱処理する熱処理装置及び方
法、その被処理体の温度を測定する方法、温度測定プロ
グラム、並びに放射温度計に関する。本発明は、例え
ば、メモリやＩＣなどの半導体装置の製造に適した急速
熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ）装置に好適である。ここで、ＲＴＰは、
急速熱アニーリング（ＲＴＡ）、急速クリーニング（Ｒ
ＴＣ）、急速熱化学気相成長（ＲＴＣＶＤ）、急速熱酸
化（ＲＴＯ）、及び急速熱窒化（ＲＴＮ）などを含む技
術である。
ス基板などの被処理体を加熱処理する熱処理装置及び方
法、その被処理体の温度を測定する方法、温度測定プロ
グラム、並びに放射温度計に関する。本発明は、例え
ば、メモリやＩＣなどの半導体装置の製造に適した急速
熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ）装置に好適である。ここで、ＲＴＰは、
急速熱アニーリング（ＲＴＡ）、急速クリーニング（Ｒ
ＴＣ）、急速熱化学気相成長（ＲＴＣＶＤ）、急速熱酸
化（ＲＴＯ）、及び急速熱窒化（ＲＴＮ）などを含む技
術である。
【０００３】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウェハ等のシリコン基板に対して成膜処
理、アニール処理、酸化拡散処理、スパッタ処理、エッ
チング処理、窒化処理等の各種の熱処理が複数回に亘っ
て繰り返される。
には、半導体ウェハ等のシリコン基板に対して成膜処
理、アニール処理、酸化拡散処理、スパッタ処理、エッ
チング処理、窒化処理等の各種の熱処理が複数回に亘っ
て繰り返される。
【０００４】半導体製造処理の歩留まりと品質を向上さ
せるため等の目的から急速に被処理体の温度を上昇及び
下降させるＲＴＰ技術が注目されている。従来のＲＴＰ
装置は、典型的に、被処理体（例えば、半導体ウェハ、
フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光
ディスク用基板）を収納する枚葉式チャンバ（処理室）
と、処理室に配置された石英ウインドウと、石英ウイン
ドウの外部上部又は上下部に配置された加熱用ランプ
（例えば、ハロゲンランプ）と、ランプの被処理体とは
反対側に配置されたリフレクタ（反射板）とを有してい
る。
せるため等の目的から急速に被処理体の温度を上昇及び
下降させるＲＴＰ技術が注目されている。従来のＲＴＰ
装置は、典型的に、被処理体（例えば、半導体ウェハ、
フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光
ディスク用基板）を収納する枚葉式チャンバ（処理室）
と、処理室に配置された石英ウインドウと、石英ウイン
ドウの外部上部又は上下部に配置された加熱用ランプ
（例えば、ハロゲンランプ）と、ランプの被処理体とは
反対側に配置されたリフレクタ（反射板）とを有してい
る。
【０００５】リフレクタは、例えば、アルミニウム製
で、その反射部には、典型的に、金メッキが施されてい
る。リフレクタには、リフレクタのランプによる温度破
損（例えば、高温による金メッキ剥離）と冷却時にリフ
レクタが冷却を妨げないようにするための冷却機構（冷
却管など）が設けられている。ＲＴＰ技術で要求される
急速昇温は、ランプのパワー密度とランプから被処理体
への光照射の指向性に依存する。指向性及びランプのエ
ネルギー効率は、例えば、バルブのように電極部３を一
つのみ有するシングルエンドランプ２の場合、図４７に
示すように、リフレクタ４の傾斜角度αを４５°にした
場合に、下方に配置された被処理体に対して最大にな
る。ここで、図４７は、シングルエンドランプ２によっ
て下方の被処理体を放射光で加熱する場合に指向性とエ
ネルギー効率が最もよくなる場合のリフレクタ４の傾斜
角度を説明するための断面図である。
で、その反射部には、典型的に、金メッキが施されてい
る。リフレクタには、リフレクタのランプによる温度破
損（例えば、高温による金メッキ剥離）と冷却時にリフ
レクタが冷却を妨げないようにするための冷却機構（冷
却管など）が設けられている。ＲＴＰ技術で要求される
急速昇温は、ランプのパワー密度とランプから被処理体
への光照射の指向性に依存する。指向性及びランプのエ
ネルギー効率は、例えば、バルブのように電極部３を一
つのみ有するシングルエンドランプ２の場合、図４７に
示すように、リフレクタ４の傾斜角度αを４５°にした
場合に、下方に配置された被処理体に対して最大にな
る。ここで、図４７は、シングルエンドランプ２によっ
て下方の被処理体を放射光で加熱する場合に指向性とエ
ネルギー効率が最もよくなる場合のリフレクタ４の傾斜
角度を説明するための断面図である。
【０００６】石英ウインドウは、板状に構成されたり、
被処理体を内部に収納可能な管状に構成されたりする。
処理室が真空ポンプにより排気されて内部が減圧環境に
維持される場合には、石英ウインドウは数１０ｍｍ（例
えば、３０乃至４０ｍｍ）の肉厚を有して減圧と大気と
の差圧を維持する。石英ウインドウは、温度が上昇する
ことで発生する各温度差による熱応力を防ぐために、肉
薄で耐圧可能な湾曲状に加工される場合もある。
被処理体を内部に収納可能な管状に構成されたりする。
処理室が真空ポンプにより排気されて内部が減圧環境に
維持される場合には、石英ウインドウは数１０ｍｍ（例
えば、３０乃至４０ｍｍ）の肉厚を有して減圧と大気と
の差圧を維持する。石英ウインドウは、温度が上昇する
ことで発生する各温度差による熱応力を防ぐために、肉
薄で耐圧可能な湾曲状に加工される場合もある。
【０００７】ハロゲンランプは、被処理体を均一に加熱
するために複数個配列され、リフレクタによって、ハロ
ゲンランプからの赤外線を一様に被処理体に向かって放
射する。処理室は、典型的に、その側壁において被処理
体を導出入するゲートバルブに接続され、また、その側
壁において熱処理に使用される処理ガスを導入するガス
供給ノズルと接続される。
するために複数個配列され、リフレクタによって、ハロ
ゲンランプからの赤外線を一様に被処理体に向かって放
射する。処理室は、典型的に、その側壁において被処理
体を導出入するゲートバルブに接続され、また、その側
壁において熱処理に使用される処理ガスを導入するガス
供給ノズルと接続される。
【０００８】被処理体の温度は処理の品質（例えば、成
膜処理における膜厚など）に影響を与えるために正確に
把握される必要があり、高速昇温及び高速冷却を達成す
るために被処理体の温度を測定する温度測定装置が処理
室に設けられる。温度測定装置は熱電対によって構成さ
れてもよいが、被処理体と接触させねばいけないことか
ら被処理体が熱電対を構成する金属によって汚染される
おそれがある。そこで、被処理体の裏面から放射される
赤外線強度を検出し、その放射強度を以下の数式１に示
す式に則って被処理体の放射率εを求めて温度換算する
ことによって被処理体の温度を算出するパイロメータが
温度測定装置として従来から提案されている。
膜処理における膜厚など）に影響を与えるために正確に
把握される必要があり、高速昇温及び高速冷却を達成す
るために被処理体の温度を測定する温度測定装置が処理
室に設けられる。温度測定装置は熱電対によって構成さ
れてもよいが、被処理体と接触させねばいけないことか
ら被処理体が熱電対を構成する金属によって汚染される
おそれがある。そこで、被処理体の裏面から放射される
赤外線強度を検出し、その放射強度を以下の数式１に示
す式に則って被処理体の放射率εを求めて温度換算する
ことによって被処理体の温度を算出するパイロメータが
温度測定装置として従来から提案されている。
【０００９】
【数１】
【００１０】ここで、ＥBB（Ｔ）は温度Ｔの黒体からの
放射強度、Ｅm（Ｔ）は温度Ｔの被処理体から測定され
た放射強度、εは被処理体の放射率である。
放射強度、Ｅm（Ｔ）は温度Ｔの被処理体から測定され
た放射強度、εは被処理体の放射率である。
【００１１】動作においては、被処理体はゲートバルブ
から処理室に導入されて、ホルダーにその周辺が支持さ
れる。熱処理時には、ガス供給ノズルより、窒素ガスや
酸素ガス等の処理ガスが導入される。一方、ハロゲンラ
ンプから照射される赤外線は被処理体に吸収されて被処
理体の温度は上昇する。
から処理室に導入されて、ホルダーにその周辺が支持さ
れる。熱処理時には、ガス供給ノズルより、窒素ガスや
酸素ガス等の処理ガスが導入される。一方、ハロゲンラ
ンプから照射される赤外線は被処理体に吸収されて被処
理体の温度は上昇する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、数式１によっ
て求まる従来の被処理体の温度測定方法は実際の被処理
体の温度と比較して約２０〜４０℃の誤差を含み、高品
質の熱処理を行えないという問題があった。本発明者
は、この原因を鋭意検討した結果、数式１を実際の被処
理体の温度測定に適用する場合には幾つかの誤差を考慮
しなければならず、これらの誤差には被処理体からの放
射光が被処理体と対向する面で多重反射した光が含まれ
ることを発見した。特に、熱効率を高めるため被処理体
周辺の部材の反射率を大きくしている枚葉式処理室では
多重反射による測定誤差の影響が大きい。
て求まる従来の被処理体の温度測定方法は実際の被処理
体の温度と比較して約２０〜４０℃の誤差を含み、高品
質の熱処理を行えないという問題があった。本発明者
は、この原因を鋭意検討した結果、数式１を実際の被処
理体の温度測定に適用する場合には幾つかの誤差を考慮
しなければならず、これらの誤差には被処理体からの放
射光が被処理体と対向する面で多重反射した光が含まれ
ることを発見した。特に、熱効率を高めるため被処理体
周辺の部材の反射率を大きくしている枚葉式処理室では
多重反射による測定誤差の影響が大きい。
【００１３】そこで、このような課題を解決する新規か
つ有用な温度測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュ
ータプログラム、並びに、放射温度計を提供することを
本発明の概括的目的とする。
つ有用な温度測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュ
ータプログラム、並びに、放射温度計を提供することを
本発明の概括的目的とする。
【００１４】より特定的には、被処理体の温度を高精度
に測定することができる温度測定方法、熱処理装置及び
方法、コンピュータプログラム、並びに、放射温度計を
提供することを本発明の例示的目的とする。
に測定することができる温度測定方法、熱処理装置及び
方法、コンピュータプログラム、並びに、放射温度計を
提供することを本発明の例示的目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一側面としての温度測定方法は、多重反射
環境において熱源から加熱される被測定体の温度を前記
被測定体から離間した測定部に設けられた２つの放射温
度計を用いて測定する温度測定方法であって、前記２つ
の放射温度計は、各々、前記測定部に埋め込まれて前記
被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッ
ドに接続された光ファイバとを有して、開口数又は前記
放射温度計の前記ロッドの径と前記被測定体と前記測定
部の前記面までの距離の比において異なり、前記測定部
の前記被測定体と対抗する面と前記被測定体との間で前
記多重反射環境が形成され、前記放射温度計の前記ロッ
ドの径をＤ１、開口数をＮＡ、前記被測定体と前記測定
部の前記面までの距離をＤ２、前記測定部の前記面の反
射率をｒ、ビューファクターをＦ、多重反射係数をα、
前記被測定体の放射率をε、前記被測定体の実効放射率
をεeff、Ｎ１及びＮ２をパラメータとすると、前記ε
を前記２つの放射温度計の測定結果を利用して算出する
と共に前記被測定体の温度を、α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ
１）N2/(D1/D 2)、εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／
｛１−Ｆ・ｒ・（１−ε）｝を利用して算出する。かか
る温度測定方法は、数式１をα、Ｆ、ｒによって補正し
ているので被測定体の温度をより高精度に測定すること
ができる。かかる温度測定方法を実行する温度測定プロ
グラム及び当該プログラムの一部として格納しているコ
ンピュータ可読媒体も独立の取引対象である。
に、本発明の一側面としての温度測定方法は、多重反射
環境において熱源から加熱される被測定体の温度を前記
被測定体から離間した測定部に設けられた２つの放射温
度計を用いて測定する温度測定方法であって、前記２つ
の放射温度計は、各々、前記測定部に埋め込まれて前記
被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッ
ドに接続された光ファイバとを有して、開口数又は前記
放射温度計の前記ロッドの径と前記被測定体と前記測定
部の前記面までの距離の比において異なり、前記測定部
の前記被測定体と対抗する面と前記被測定体との間で前
記多重反射環境が形成され、前記放射温度計の前記ロッ
ドの径をＤ１、開口数をＮＡ、前記被測定体と前記測定
部の前記面までの距離をＤ２、前記測定部の前記面の反
射率をｒ、ビューファクターをＦ、多重反射係数をα、
前記被測定体の放射率をε、前記被測定体の実効放射率
をεeff、Ｎ１及びＮ２をパラメータとすると、前記ε
を前記２つの放射温度計の測定結果を利用して算出する
と共に前記被測定体の温度を、α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ
１）N2/(D1/D 2)、εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／
｛１−Ｆ・ｒ・（１−ε）｝を利用して算出する。かか
る温度測定方法は、数式１をα、Ｆ、ｒによって補正し
ているので被測定体の温度をより高精度に測定すること
ができる。かかる温度測定方法を実行する温度測定プロ
グラム及び当該プログラムの一部として格納しているコ
ンピュータ可読媒体も独立の取引対象である。
【００１６】また、本発明の別の側面としての熱処理装
置は、被処理体に所定の熱処理を行う処理室と、前記被
処理体を加熱する熱源と、前記処理室の測定部に接続さ
れて前記被処理体の温度を測定する放射温度計と、前記
放射温度計により測定された前記被処理体の温度から前
記熱源の加熱力を制御する制御部とを有し、前記制御部
は上述の式を上述の条件で利用する。また、本発明の更
に別の側面としての熱処理方法も上述の式を上述の条件
で利用する。かかる熱処理装置及び方法も上述の温度測
定方法と同様の作用を奏することができる。
置は、被処理体に所定の熱処理を行う処理室と、前記被
処理体を加熱する熱源と、前記処理室の測定部に接続さ
れて前記被処理体の温度を測定する放射温度計と、前記
放射温度計により測定された前記被処理体の温度から前
記熱源の加熱力を制御する制御部とを有し、前記制御部
は上述の式を上述の条件で利用する。また、本発明の更
に別の側面としての熱処理方法も上述の式を上述の条件
で利用する。かかる熱処理装置及び方法も上述の温度測
定方法と同様の作用を奏することができる。
【００１７】また、本発明の別な側面としての温度測定
方法は、多重反射環境において熱源から加熱される被測
定体の温度を前記被測定体から離間した測定部に設けら
れた放射温度計を用いて測定する温度測定方法であっ
て、前記放射温度計は、前記測定部に埋め込まれて前記
被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッ
ドに接続された第１の光ファイバと、当該第１の光ファ
イバとは異なる開口数を有し前記ロッドに接続された第
２の光ファイバと、前記第１の光ファイバを通過する前
記放射光を検出する第１の検出器と、前記第２の光ファ
イバを通過する前記放射光を検出する第２の検出器とを
有し、上述の式を上述の条件で利用する。かかる温度測
定方法は上述の温度測定方法より放射温度計のロッドの
数を半分することができる。かかる温度測定方法を実行
する温度測定プログラムも独立の取引対象となる。ま
た、本発明の更に別の側面としての熱処理装置及び方法
も上述の式を上述の条件で利用する。かかる熱処理装置
及び方法も上述の温度測定方法と同様の作用を奏するこ
とができる。
方法は、多重反射環境において熱源から加熱される被測
定体の温度を前記被測定体から離間した測定部に設けら
れた放射温度計を用いて測定する温度測定方法であっ
て、前記放射温度計は、前記測定部に埋め込まれて前記
被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッ
ドに接続された第１の光ファイバと、当該第１の光ファ
イバとは異なる開口数を有し前記ロッドに接続された第
２の光ファイバと、前記第１の光ファイバを通過する前
記放射光を検出する第１の検出器と、前記第２の光ファ
イバを通過する前記放射光を検出する第２の検出器とを
有し、上述の式を上述の条件で利用する。かかる温度測
定方法は上述の温度測定方法より放射温度計のロッドの
数を半分することができる。かかる温度測定方法を実行
する温度測定プログラムも独立の取引対象となる。ま
た、本発明の更に別の側面としての熱処理装置及び方法
も上述の式を上述の条件で利用する。かかる熱処理装置
及び方法も上述の温度測定方法と同様の作用を奏するこ
とができる。
【００１８】また、本発明の別の側面としての放射温度
計は、被測定体から離間した測定部に設けられて前記被
測定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッド
に接続された第１の光ファイバと、当該第１の光ファイ
バとは異なる開口数を有し前記ロッドに接続された第２
の光ファイバと、前記第１の光ファイバを通過する前記
放射光を検出する第１の検出器と、前記第２の光ファイ
バを通過する前記放射光を検出する第２の検出器とを有
する。かかる放射温度計は開口数の異なる２種類の光フ
ァイバが一のロッドを共有し、上述の温度測定方法に好
適である。また、放射温度計は第１及び第２の光ファイ
バが中心部と外周部に各々分離して編込まれたバンドル
ファイバであっても良いし、第１及び第２の光ファイバ
はランダムに編込まれたバンドルファイバであっても良
い。第１及び第２の光ファイバに適用可能な材料は石
英、プラスッチク、及びガラスである。しかし、光ファ
イバがランダムに編込まれたバンドルファイバである場
合、第１及び第２の光ファイバは石英と石英、又は石英
とガラスの組み合わせであることが好ましい。
計は、被測定体から離間した測定部に設けられて前記被
測定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッド
に接続された第１の光ファイバと、当該第１の光ファイ
バとは異なる開口数を有し前記ロッドに接続された第２
の光ファイバと、前記第１の光ファイバを通過する前記
放射光を検出する第１の検出器と、前記第２の光ファイ
バを通過する前記放射光を検出する第２の検出器とを有
する。かかる放射温度計は開口数の異なる２種類の光フ
ァイバが一のロッドを共有し、上述の温度測定方法に好
適である。また、放射温度計は第１及び第２の光ファイ
バが中心部と外周部に各々分離して編込まれたバンドル
ファイバであっても良いし、第１及び第２の光ファイバ
はランダムに編込まれたバンドルファイバであっても良
い。第１及び第２の光ファイバに適用可能な材料は石
英、プラスッチク、及びガラスである。しかし、光ファ
イバがランダムに編込まれたバンドルファイバである場
合、第１及び第２の光ファイバは石英と石英、又は石英
とガラスの組み合わせであることが好ましい。
【００１９】本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的な熱処理装置１００について説明する。な
お、各図において同一の参照符号は同一部材を表してい
る。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを
付したものはアルファベットのない参照番号の変形例で
あり、特に断らない限り、アルファベットのない参照番
号は大文字のアルファベットを付した参照番号を総括す
るものとする。ここで、図１は、本発明の例示的一態様
としての熱処理装置１００の概略断面図である。図１に
示すように、熱処理装置１００は、処理室（プロセスチ
ャンバー）１１０と、石英ウインドウ１２０と、加熱部
１４０と、サポートリング１５０と、ベアリング１６０
と、永久磁石１７０と、ガス導入部１８０と、排気部１
９０と、放射温度計２００と、制御部３００とを有す
る。
明の例示的な熱処理装置１００について説明する。な
お、各図において同一の参照符号は同一部材を表してい
る。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを
付したものはアルファベットのない参照番号の変形例で
あり、特に断らない限り、アルファベットのない参照番
号は大文字のアルファベットを付した参照番号を総括す
るものとする。ここで、図１は、本発明の例示的一態様
としての熱処理装置１００の概略断面図である。図１に
示すように、熱処理装置１００は、処理室（プロセスチ
ャンバー）１１０と、石英ウインドウ１２０と、加熱部
１４０と、サポートリング１５０と、ベアリング１６０
と、永久磁石１７０と、ガス導入部１８０と、排気部１
９０と、放射温度計２００と、制御部３００とを有す
る。
【００２１】処理室１１０は、例えば、ステンレススチ
ールやアルミニウム等により成形され、石英ウインドウ
１２０と接続している。処理室１１０は、その円筒形の
側壁１１２と石英ウインドウ１２０とにより被処理体Ｗ
に熱処理を施すための処理空間を画定している。処理空
間には、半導体ウェハなどの被処理体Ｗを載置するサポ
ートリング１５０と、サポートリング１５０に接続され
た支持部１５２が配置されている。これらの部材は被処
理体Ｗの回転機構において説明する。また、側壁１１２
には、ガス導入部１８０及び排気部１９０が接続されて
いる。処理空間は排気部１９０によって所定の減圧環境
に維持される。被処理体Ｗを導入及び導出するためのゲ
ートバルブは図１においては省略されている。
ールやアルミニウム等により成形され、石英ウインドウ
１２０と接続している。処理室１１０は、その円筒形の
側壁１１２と石英ウインドウ１２０とにより被処理体Ｗ
に熱処理を施すための処理空間を画定している。処理空
間には、半導体ウェハなどの被処理体Ｗを載置するサポ
ートリング１５０と、サポートリング１５０に接続され
た支持部１５２が配置されている。これらの部材は被処
理体Ｗの回転機構において説明する。また、側壁１１２
には、ガス導入部１８０及び排気部１９０が接続されて
いる。処理空間は排気部１９０によって所定の減圧環境
に維持される。被処理体Ｗを導入及び導出するためのゲ
ートバルブは図１においては省略されている。
【００２２】処理室１１０の底部１１４は冷却管１１６
ａ及び１１６ｂ（以下、単に「１１６」という。）に接
続されており冷却プレートとして機能する。必要があれ
ば、冷却プレート１１４は温度制御機能を有してもよ
い。温度制御機構は、例えば、制御部３００と、温度セ
ンサと、ヒータとを有し、水道などの水源から冷却水を
供給される。冷却水の代わりに他の種類の冷媒（アルコ
ール、ガルデン、フロン等）を使用してもよい。温度セ
ンサは、ＰＴＣサーミスタ、赤外線センサ、熱電対など
周知のセンサを使用することができる。ヒータは、例え
ば、冷却管１１６の周りに巻かれたヒータ線などとして
から構成される。ヒータ線に流れる電流の大きさを制御
することによって冷却管１１６を流れる水温を調節する
ことができる。
ａ及び１１６ｂ（以下、単に「１１６」という。）に接
続されており冷却プレートとして機能する。必要があれ
ば、冷却プレート１１４は温度制御機能を有してもよ
い。温度制御機構は、例えば、制御部３００と、温度セ
ンサと、ヒータとを有し、水道などの水源から冷却水を
供給される。冷却水の代わりに他の種類の冷媒（アルコ
ール、ガルデン、フロン等）を使用してもよい。温度セ
ンサは、ＰＴＣサーミスタ、赤外線センサ、熱電対など
周知のセンサを使用することができる。ヒータは、例え
ば、冷却管１１６の周りに巻かれたヒータ線などとして
から構成される。ヒータ線に流れる電流の大きさを制御
することによって冷却管１１６を流れる水温を調節する
ことができる。
【００２３】石英ウインドウ１２０は処理室１１０に気
密的に取り付けられて、処理室１１０内の減圧環境と大
気との差圧を維持すると共に後述するランプ１３０から
の熱放射光を透過する。図２乃至図５に示すように、石
英ウインドウ１２０は、半径約４００ｍｍ、厚さ約３３
ｍｍの円筒形石英プレート１２１と、複数のレンズ素子
１２３からなる複数の石英レンズアッセンブリ１２２と
を有する。ここで、図２は石英ウインドウ１２０の上面
図である。図３は、図２に示す石英ウインドウ１２０の
Ａ−Ａ断面図である。図４は、図２に示す石英ウインド
ウ１２０のＢ−Ｂ断面図である。図５は、図４に示す石
英ウインドウ１２０の点線領域Ｃの拡大図である。図６
は、図２に示す石英ウインドウ１２０に使用されるレン
ズアッセンブリ１２２の一部拡大斜視図である。
密的に取り付けられて、処理室１１０内の減圧環境と大
気との差圧を維持すると共に後述するランプ１３０から
の熱放射光を透過する。図２乃至図５に示すように、石
英ウインドウ１２０は、半径約４００ｍｍ、厚さ約３３
ｍｍの円筒形石英プレート１２１と、複数のレンズ素子
１２３からなる複数の石英レンズアッセンブリ１２２と
を有する。ここで、図２は石英ウインドウ１２０の上面
図である。図３は、図２に示す石英ウインドウ１２０の
Ａ−Ａ断面図である。図４は、図２に示す石英ウインド
ウ１２０のＢ−Ｂ断面図である。図５は、図４に示す石
英ウインドウ１２０の点線領域Ｃの拡大図である。図６
は、図２に示す石英ウインドウ１２０に使用されるレン
ズアッセンブリ１２２の一部拡大斜視図である。
【００２４】レンズアッセンブリ１２２は、石英ウイン
ドウ１２０の強度を高めると共に後述するランプ１３０
からの放射光の指向性を高める働きを有する。図２に示
すように、各レンズアッセンブリ１２２は、集光作用を
有する複数のレンズ素子１２３を有しており、Ｘ方向に
平行に整列しているがこれは後述するランプ１３０がＸ
方向に平行に整列しているからであり、ランプ１３０の
整列方向にレンズアッセンブリ１２２の整列方向は依存
する。図示されているレンズ素子１２３の配向は例示的
であり、例えば、本実施例では、レンズ素子１２３は図
２に示すＸ方向にのみ湾曲しているがＹ方向又はＸ及び
Ｙ方向に湾曲してもよい。本実施例では、レンズアッセ
ンブリ１２２（のレンズ素子１３３及び後述するランプ
１３０）は、ほぼ円形の被処理体Ｗを均一に加熱するよ
うに配置されている。
ドウ１２０の強度を高めると共に後述するランプ１３０
からの放射光の指向性を高める働きを有する。図２に示
すように、各レンズアッセンブリ１２２は、集光作用を
有する複数のレンズ素子１２３を有しており、Ｘ方向に
平行に整列しているがこれは後述するランプ１３０がＸ
方向に平行に整列しているからであり、ランプ１３０の
整列方向にレンズアッセンブリ１２２の整列方向は依存
する。図示されているレンズ素子１２３の配向は例示的
であり、例えば、本実施例では、レンズ素子１２３は図
２に示すＸ方向にのみ湾曲しているがＹ方向又はＸ及び
Ｙ方向に湾曲してもよい。本実施例では、レンズアッセ
ンブリ１２２（のレンズ素子１３３及び後述するランプ
１３０）は、ほぼ円形の被処理体Ｗを均一に加熱するよ
うに配置されている。
【００２５】レンズアッセンブリ１２２はレンズアッセ
ンブリ１２２、石英ウインドウ１２０及び後述するラン
プ１３０を冷却するための空気の流路ＡＦ（図２０及び
図２２参照）として機能する。また、２つのレンズアッ
センブリ１２２の間は、石英プレート１２１を熱伝導に
より水冷する後述する隔壁１４４との接触部１２８とし
て機能する。
ンブリ１２２、石英ウインドウ１２０及び後述するラン
プ１３０を冷却するための空気の流路ＡＦ（図２０及び
図２２参照）として機能する。また、２つのレンズアッ
センブリ１２２の間は、石英プレート１２１を熱伝導に
より水冷する後述する隔壁１４４との接触部１２８とし
て機能する。
【００２６】本実施例では、上述したように、石英プレ
ート１２１の厚さは、約３０乃至４０ｍｍ以下、例え
ば、約３０ｍｍに設定されている。本発明は、石英プレ
ート１２１の厚さを従来のように３０乃至４０ｍｍにし
てレンズアッセンブリ１２２の集光作用のみを使用する
ことを妨げるものではないが、本実施例のように薄い石
英プレート１２１を使用すると後述するような効果を有
する。また、本実施例のレンズアッセンブリ１２２の高
さは、約３ｍｍ、図３においては幅２１ｍｍ以下を有
し、レンズ素子１２３は図４においては長さ約１８ｍ
ｍ、曲率半径は１０ｍｍを有するが、これに限定される
ものではない。
ート１２１の厚さは、約３０乃至４０ｍｍ以下、例え
ば、約３０ｍｍに設定されている。本発明は、石英プレ
ート１２１の厚さを従来のように３０乃至４０ｍｍにし
てレンズアッセンブリ１２２の集光作用のみを使用する
ことを妨げるものではないが、本実施例のように薄い石
英プレート１２１を使用すると後述するような効果を有
する。また、本実施例のレンズアッセンブリ１２２の高
さは、約３ｍｍ、図３においては幅２１ｍｍ以下を有
し、レンズ素子１２３は図４においては長さ約１８ｍ
ｍ、曲率半径は１０ｍｍを有するが、これに限定される
ものではない。
【００２７】本実施例では、ウインドウレンズアッセン
ブリ１２２は、石英プレート１２１の後述するランプ１
３０に対向する片側にのみ設けられているが、石英プレ
ート１２１の両側に設けられてもよいし、石英プレート
１２１の後述するランプ１３０に対向しない片側にのみ
設けられてもよい。
ブリ１２２は、石英プレート１２１の後述するランプ１
３０に対向する片側にのみ設けられているが、石英プレ
ート１２１の両側に設けられてもよいし、石英プレート
１２１の後述するランプ１３０に対向しない片側にのみ
設けられてもよい。
【００２８】石英プレート１２１はレンズアッセンブリ
１２２によって熱変形に対する強度が向上しているため
に、従来のように処理室１１０から離れる方向に湾曲す
るドーム型に形成される必要がなく、平面形状を有す
る。ドーム型に形成される石英ウインドウは被処理体を
ランプから離間する距離を大きくするのでランプの指向
性を悪化させるという問題があったが、本実施例はかか
る問題を解決している。本実施例は石英プレート１２１
とレンズアッセンブリ１２２は溶接によって接合してい
るが、一体的に形成する方法を排除するものではない。
１２２によって熱変形に対する強度が向上しているため
に、従来のように処理室１１０から離れる方向に湾曲す
るドーム型に形成される必要がなく、平面形状を有す
る。ドーム型に形成される石英ウインドウは被処理体を
ランプから離間する距離を大きくするのでランプの指向
性を悪化させるという問題があったが、本実施例はかか
る問題を解決している。本実施例は石英プレート１２１
とレンズアッセンブリ１２２は溶接によって接合してい
るが、一体的に形成する方法を排除するものではない。
【００２９】本実施例の石英プレート１２１の厚さは３
０乃至４０ｍｍ以下、例えば、約３０ｍｍであり、従来
の石英ウインドウの厚さである３０乃至４０ｍｍよりも
小さい。この結果、本実施例の石英ウインドウ１２０
は、従来の石英ウインドウよりも後述するランプ１３０
からの光の吸収量が小さい。この結果、石英ウインドウ
１２０は以下の長所を有する。即ち、第１に、ランプ１
３０からの被処理体Ｗへの照射効率を従来よりも向上す
ることができるので高速昇温を低消費電力で達成するこ
とができる。即ち、従来はランプ光が石英ウインドウに
吸収されて被処理体Ｗへの照射効率を低下させる問題が
あったが本実施例はそれを解決している。第２に、プレ
ート１２１の表裏面での温度差（即ち、熱応力差）を従
来よりも低く維持することができるために破壊しにく
い。即ち、従来は石英ウインドウのランプに対向する面
とその反対側の面で温度差が生じて、ＲＴＰのような急
速昇温時には表裏面での熱応力差から石英ウインドウが
破壊し易いという問題があったが本実施例はそれを解決
している。第３に、石英ウインドウ１２０の温度上昇は
従来の石英ウインドウよりも低いために成膜処理の場合
にその表面に堆積膜や反応副生成物が付着することを防
止することができ、温度再現性を確保することができる
と共に処理室１１０のクリーニングの頻度を減少するこ
とができる。即ち、従来は石英ウインドウの温度が上昇
し、特に、成膜処理の場合には、その表面に堆積膜や反
応副生成物が付着してしまい温度再現性を確保できない
と共に処理室のクリーニングの頻度が増加するという問
題があったが、本実施例はそれを解決している。
０乃至４０ｍｍ以下、例えば、約３０ｍｍであり、従来
の石英ウインドウの厚さである３０乃至４０ｍｍよりも
小さい。この結果、本実施例の石英ウインドウ１２０
は、従来の石英ウインドウよりも後述するランプ１３０
からの光の吸収量が小さい。この結果、石英ウインドウ
１２０は以下の長所を有する。即ち、第１に、ランプ１
３０からの被処理体Ｗへの照射効率を従来よりも向上す
ることができるので高速昇温を低消費電力で達成するこ
とができる。即ち、従来はランプ光が石英ウインドウに
吸収されて被処理体Ｗへの照射効率を低下させる問題が
あったが本実施例はそれを解決している。第２に、プレ
ート１２１の表裏面での温度差（即ち、熱応力差）を従
来よりも低く維持することができるために破壊しにく
い。即ち、従来は石英ウインドウのランプに対向する面
とその反対側の面で温度差が生じて、ＲＴＰのような急
速昇温時には表裏面での熱応力差から石英ウインドウが
破壊し易いという問題があったが本実施例はそれを解決
している。第３に、石英ウインドウ１２０の温度上昇は
従来の石英ウインドウよりも低いために成膜処理の場合
にその表面に堆積膜や反応副生成物が付着することを防
止することができ、温度再現性を確保することができる
と共に処理室１１０のクリーニングの頻度を減少するこ
とができる。即ち、従来は石英ウインドウの温度が上昇
し、特に、成膜処理の場合には、その表面に堆積膜や反
応副生成物が付着してしまい温度再現性を確保できない
と共に処理室のクリーニングの頻度が増加するという問
題があったが、本実施例はそれを解決している。
【００３０】また、レンズアッセンブリ１２２を用いな
い石英プレート１２１のみからなる石英ウインドウ１２
０は、石英プレート１２１の厚さが本実施例のように小
さいとランプ光の吸収を減少することができるが、強度
的に処理室内の減圧環境と大気圧との差圧に耐えられず
に容易に破壊してしまう可能性があり、減圧環境の処理
室には適用できないという問題を生じるが、レンズアッ
センブリ１２２はかかる問題を解消している。
い石英プレート１２１のみからなる石英ウインドウ１２
０は、石英プレート１２１の厚さが本実施例のように小
さいとランプ光の吸収を減少することができるが、強度
的に処理室内の減圧環境と大気圧との差圧に耐えられず
に容易に破壊してしまう可能性があり、減圧環境の処理
室には適用できないという問題を生じるが、レンズアッ
センブリ１２２はかかる問題を解消している。
【００３１】次に、図５、図６及び図４８を参照して、
石英ウインドウ１２０のレンズアッセンブリ１２２の集
光作用について説明する。図４８を参照するに、レンズ
アッセンブリを有しない断面長方形の石英ウインドウ６
を通過する図示しない石英ウインドウ６の上方に位置す
るシングルエンドランプからの光は拡散して石英ウイン
ドウ６の下方にある被処理体への指向性が悪い。ここ
で、図４８は、図５に対比される円筒石英ウインドウを
通過した光の指向性を説明するための断面図である。こ
れに対して、図５及び図６に示すように、本実施例の石
英ウインドウ１２０は、凸型レンズ素子１２３を有する
レンズアッセンブリ１２２により、ランプ１３０からの
光をコリメートして指向性良く被処理体Ｗに照射する。
なお、本発明のレンズ素子１２３の形状や曲率は必ずし
もランプ１３０からの光をコリメートするものに限定さ
れず、少なくとも従来の指向性と同等又はそれを改善す
れば足りる。図４８に示す指向性と同等であってもレン
ズアッセンブリ１２２は上述の補強機能を有するからで
ある。
石英ウインドウ１２０のレンズアッセンブリ１２２の集
光作用について説明する。図４８を参照するに、レンズ
アッセンブリを有しない断面長方形の石英ウインドウ６
を通過する図示しない石英ウインドウ６の上方に位置す
るシングルエンドランプからの光は拡散して石英ウイン
ドウ６の下方にある被処理体への指向性が悪い。ここ
で、図４８は、図５に対比される円筒石英ウインドウを
通過した光の指向性を説明するための断面図である。こ
れに対して、図５及び図６に示すように、本実施例の石
英ウインドウ１２０は、凸型レンズ素子１２３を有する
レンズアッセンブリ１２２により、ランプ１３０からの
光をコリメートして指向性良く被処理体Ｗに照射する。
なお、本発明のレンズ素子１２３の形状や曲率は必ずし
もランプ１３０からの光をコリメートするものに限定さ
れず、少なくとも従来の指向性と同等又はそれを改善す
れば足りる。図４８に示す指向性と同等であってもレン
ズアッセンブリ１２２は上述の補強機能を有するからで
ある。
【００３２】以下、図７を参照して、本実施例の石英ウ
インドウ１２０の変形例としての石英ウインドウ１２０
Ａを説明する。ここで、図７は、図３に対応する石英ウ
インドウ１２０Ａの一部拡大断面図である。本実施例の
石英ウインドウ１２０Ａは、図２に示す流路１２４の直
下に流路１２４と平行に形成された断面矩形のアルミニ
ウム又はステンレス（ＳＵＳ）製の補強材（又は柱）１
２４を有する。かかる補強材１２４は、内部に冷却管
（水冷管）１２５を有し、石英ウインドウ１２０Ａの強
度を高めている。
インドウ１２０の変形例としての石英ウインドウ１２０
Ａを説明する。ここで、図７は、図３に対応する石英ウ
インドウ１２０Ａの一部拡大断面図である。本実施例の
石英ウインドウ１２０Ａは、図２に示す流路１２４の直
下に流路１２４と平行に形成された断面矩形のアルミニ
ウム又はステンレス（ＳＵＳ）製の補強材（又は柱）１
２４を有する。かかる補強材１２４は、内部に冷却管
（水冷管）１２５を有し、石英ウインドウ１２０Ａの強
度を高めている。
【００３３】補強材１２４は熱伝導率がよく、また、処
理室と同様の材質であるので被処理体Ｗに対する汚染源
にはならない。補強材１２４により石英ウインドウ１２
０Ａの石英プレート１２１の厚さは１０ｍｍ以下、好ま
しくは７ｍｍ以下、より好ましくは、例えば、約５ｍｍ
となり、上述の長所を更に顕著に有する。本実施例で、
補強材１２４の断面寸法は、図７において高さ約１８ｍ
ｍ、幅約１２ｍｍであり、水冷管１２５の径は６ｍｍ程
度であるがこれに限定されるものではない。また、補強
材１２４の断面形状も矩形に限定されず波形等任意の形
状を有することができる。本発明は、図１１に示すよう
に、石英プレート１２１と補強材１２４との組み合わせ
である石英ウインドウ１２１ｃも包含するものである。
図７に矢印で示すように、ランプ１３０からの放射光は
補強材１２４の側面で反射されて下方に配置された図示
しない被処理体Ｗに導入される。本実施例の冷却管１２
５は、補強材１２４と石英プレート１２１の両方を冷却
する機能を有する。補強材１２４がアルミニウム製であ
れば２００℃乃至７００℃で溶けたり変形したりするの
で適当な温度制御が必要だからである。冷却管１２５に
よる温度制御は冷却管１１６と同様でもよいし、当業界
で既知のいかなる方法をも適用することができる。
理室と同様の材質であるので被処理体Ｗに対する汚染源
にはならない。補強材１２４により石英ウインドウ１２
０Ａの石英プレート１２１の厚さは１０ｍｍ以下、好ま
しくは７ｍｍ以下、より好ましくは、例えば、約５ｍｍ
となり、上述の長所を更に顕著に有する。本実施例で、
補強材１２４の断面寸法は、図７において高さ約１８ｍ
ｍ、幅約１２ｍｍであり、水冷管１２５の径は６ｍｍ程
度であるがこれに限定されるものではない。また、補強
材１２４の断面形状も矩形に限定されず波形等任意の形
状を有することができる。本発明は、図１１に示すよう
に、石英プレート１２１と補強材１２４との組み合わせ
である石英ウインドウ１２１ｃも包含するものである。
図７に矢印で示すように、ランプ１３０からの放射光は
補強材１２４の側面で反射されて下方に配置された図示
しない被処理体Ｗに導入される。本実施例の冷却管１２
５は、補強材１２４と石英プレート１２１の両方を冷却
する機能を有する。補強材１２４がアルミニウム製であ
れば２００℃乃至７００℃で溶けたり変形したりするの
で適当な温度制御が必要だからである。冷却管１２５に
よる温度制御は冷却管１１６と同様でもよいし、当業界
で既知のいかなる方法をも適用することができる。
【００３４】以下、図８を参照して、本実施例の石英ウ
インドウ１２０の別の変形例としての石英ウインドウ１
２０Ｂを説明する。ここで、図８は、図３に対応する石
英ウインドウ１２０Ｂの一部拡大断面図である。本実施
例の石英ウインドウ１２０Ａは、石英ウインドウ１２０
Ａにレンズアッセンブリ１２２の直下にレンズアッセン
ブリ１２２と平行に形成された断面矩形の導波部１２６
を有する。本実施例の石英ウインドウ１２０Ｂは石英ウ
インドウ１２０Ａよりも照明効率を向上している。図７
を参照するに、矢印で示すランプ１３０からの放射光は
補強材１２４で反射される際に１０％程度のエネルギー
損失が発生する。なお、エネルギー損失の割合は補強部
１２４の高さその他のパラメータに依存する。一方、補
強材１２４の側面に金メッキなど高反射率を有する金属
により表面処理することは被処理体Ｗに対する汚染源と
なるので好ましくない。また、補強材１２４に適用可能
な材料で反射損失のない材料は存在しない。
インドウ１２０の別の変形例としての石英ウインドウ１
２０Ｂを説明する。ここで、図８は、図３に対応する石
英ウインドウ１２０Ｂの一部拡大断面図である。本実施
例の石英ウインドウ１２０Ａは、石英ウインドウ１２０
Ａにレンズアッセンブリ１２２の直下にレンズアッセン
ブリ１２２と平行に形成された断面矩形の導波部１２６
を有する。本実施例の石英ウインドウ１２０Ｂは石英ウ
インドウ１２０Ａよりも照明効率を向上している。図７
を参照するに、矢印で示すランプ１３０からの放射光は
補強材１２４で反射される際に１０％程度のエネルギー
損失が発生する。なお、エネルギー損失の割合は補強部
１２４の高さその他のパラメータに依存する。一方、補
強材１２４の側面に金メッキなど高反射率を有する金属
により表面処理することは被処理体Ｗに対する汚染源と
なるので好ましくない。また、補強材１２４に適用可能
な材料で反射損失のない材料は存在しない。
【００３５】そこで、本実施例は、レンズアッセンブリ
１２２の直下にレンズアッセンブリ１２２と平行に断面
矩形の導波部１２６を形成している。石英プレート１２
１と導波部１２６は溶接によって接合してもよいし、一
体的に形成されてもよい。石英導波部１２６は屈折率約
１.４、真空及び大気の屈折率は約１.０であり、かかる
関係から石英導波部１２６の内部では放射光は全反射さ
れる。このため、本実施例の石英ウインドウ１２０Ｂは
エネルギー損失を理論上ゼロにしている。
１２２の直下にレンズアッセンブリ１２２と平行に断面
矩形の導波部１２６を形成している。石英プレート１２
１と導波部１２６は溶接によって接合してもよいし、一
体的に形成されてもよい。石英導波部１２６は屈折率約
１.４、真空及び大気の屈折率は約１.０であり、かかる
関係から石英導波部１２６の内部では放射光は全反射さ
れる。このため、本実施例の石英ウインドウ１２０Ｂは
エネルギー損失を理論上ゼロにしている。
【００３６】石英ウインドウ１２０Ｂは、補強材１２４
を取り除いてプレート１２１の厚さを石英ウインドウ１
２０Ｂのプレート１２１と導波部１２６の合計にした石
英ウインドウよりも好ましい。なぜなら、この場合、石
英ウインドウは厚くなるため、従来の肉厚な石英ウイン
ドウと同様の問題を生じるからである。
を取り除いてプレート１２１の厚さを石英ウインドウ１
２０Ｂのプレート１２１と導波部１２６の合計にした石
英ウインドウよりも好ましい。なぜなら、この場合、石
英ウインドウは厚くなるため、従来の肉厚な石英ウイン
ドウと同様の問題を生じるからである。
【００３７】図９及び図１０に、図８に示す石英ウイン
ドウ１２０Ｂを使用した場合に、石英ウインドウ１２０
Ｂを使用した場合の指向性を示す。なお、図９及び図１
０は、理解の便宜のためにカラー図面として本出願に添
付する。ここで、図９は、被処理体Ｗの中心を（０，
０）として図２に示すＸ及びＹ方向に関する距離（ｄｉ
ｓｔａｎｃｅ）と被処理体Ｗに照射される放射光の照度
（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）との関係を３次元的に示して
いる。図１０は、図９を上から見た図である。
ドウ１２０Ｂを使用した場合に、石英ウインドウ１２０
Ｂを使用した場合の指向性を示す。なお、図９及び図１
０は、理解の便宜のためにカラー図面として本出願に添
付する。ここで、図９は、被処理体Ｗの中心を（０，
０）として図２に示すＸ及びＹ方向に関する距離（ｄｉ
ｓｔａｎｃｅ）と被処理体Ｗに照射される放射光の照度
（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）との関係を３次元的に示して
いる。図１０は、図９を上から見た図である。
【００３８】同図の実験条件は以下のとおりである。即
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、ランプ１３０の
下端とレンズアッセンブリ１２２の上端との距離を２ｍ
ｍ、被処理体Ｗからアルミニウム製補強材１２４の下端
までの距離を２０ｍｍに設定している。また、図８にお
いて、石英プレート１２１の厚さを５ｍｍ、レンズ素子
１２３の石英プレート１２１表面からの高さを５ｍｍ、
曲率半径１０ｍｍ、幅１９ｍｍ、導波部１２６の幅を１
９ｍｍ、高さを１８ｍｍ、２つの補強材１２４の間隔を
２１ｍｍに設定している。
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、ランプ１３０の
下端とレンズアッセンブリ１２２の上端との距離を２ｍ
ｍ、被処理体Ｗからアルミニウム製補強材１２４の下端
までの距離を２０ｍｍに設定している。また、図８にお
いて、石英プレート１２１の厚さを５ｍｍ、レンズ素子
１２３の石英プレート１２１表面からの高さを５ｍｍ、
曲率半径１０ｍｍ、幅１９ｍｍ、導波部１２６の幅を１
９ｍｍ、高さを１８ｍｍ、２つの補強材１２４の間隔を
２１ｍｍに設定している。
【００３９】図１２及び図１３に、図８に示す石英ウイ
ンドウ１２０Ｂに対比される図１１に示す石英ウインド
ウ１２０Ｃを使用した場合の指向性を示す。なお、図１
２及び図１３は、理解の便宜のためにカラー図面として
本出願に添付する。ここで、図１２は、図１１に示す石
英ウインドウを使用した場合に、被処理体Ｗの中心を
（０，０）として図２に示すＸ及びＹ方向に関する距離
（ｄｉｓｔａｎｃｅ）と被処理体Ｗに照射される放射光
の照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）との関係を３次元的に
示している。図１３は、図１２を上から見た図である。
ンドウ１２０Ｂに対比される図１１に示す石英ウインド
ウ１２０Ｃを使用した場合の指向性を示す。なお、図１
２及び図１３は、理解の便宜のためにカラー図面として
本出願に添付する。ここで、図１２は、図１１に示す石
英ウインドウを使用した場合に、被処理体Ｗの中心を
（０，０）として図２に示すＸ及びＹ方向に関する距離
（ｄｉｓｔａｎｃｅ）と被処理体Ｗに照射される放射光
の照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）との関係を３次元的に
示している。図１３は、図１２を上から見た図である。
【００４０】同図の実験条件は以下のとおりである。即
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、ランプ１３０の
下端と石英プレート１２１の上端との距離を２ｍｍ、被
処理体Ｗからアルミニウム製補強材１２４の下端までの
距離を２０ｍｍに設定している。また、図１１におい
て、石英プレート１２１の厚さを５ｍｍ、２つの補強材
１２４の間隔を２１ｍｍに設定している。
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、ランプ１３０の
下端と石英プレート１２１の上端との距離を２ｍｍ、被
処理体Ｗからアルミニウム製補強材１２４の下端までの
距離を２０ｍｍに設定している。また、図１１におい
て、石英プレート１２１の厚さを５ｍｍ、２つの補強材
１２４の間隔を２１ｍｍに設定している。
【００４１】図９及び図１０を参照するに、被処理体Ｗ
の中心付近で照度が鋭く極大となり、石英ウインドウ１
２０Ｂが指向性を向上していることが理解される。ま
た、最大高さ（即ち、最大照度）の半分の広がり（「半
値幅」と呼ばれる場合もある。）は略円状で、約４０ｍ
ｍである。半値幅は、円に近づけば近づくほど、そし
て、その値が小さければ小さいほど制御性に優れる。一
方、図１２及び図１３を参照するに、被処理体Ｗの中心
付近で照度が極大となっているがその値はさほど大きく
ない。また、半値幅は略楕円状で、最大約１００ｍｍで
ある。指向性は照度の極大値が大きければ大きいほど良
好となる。また、半値幅は、円に近づけば近づくほど、
そして、その値が小さければ小さいほど制御性に優れ
る。ここで、制御性とは、被処理体Ｗの所望の位置を加
熱し（即ち、放射光を照射し）、被処理体Ｗの望ましく
ない位置は加熱しない場合の加工容易性を表す。図９及
び図１０を図１２及び図１３と対比すると、図１１に示
す石英ウインドウ１２０Ｃよりも図８に示す石英ウイン
ドウ１２０Ｂの方が指向性及び制御性の両方で優れてい
ることが理解されるだろう。
の中心付近で照度が鋭く極大となり、石英ウインドウ１
２０Ｂが指向性を向上していることが理解される。ま
た、最大高さ（即ち、最大照度）の半分の広がり（「半
値幅」と呼ばれる場合もある。）は略円状で、約４０ｍ
ｍである。半値幅は、円に近づけば近づくほど、そし
て、その値が小さければ小さいほど制御性に優れる。一
方、図１２及び図１３を参照するに、被処理体Ｗの中心
付近で照度が極大となっているがその値はさほど大きく
ない。また、半値幅は略楕円状で、最大約１００ｍｍで
ある。指向性は照度の極大値が大きければ大きいほど良
好となる。また、半値幅は、円に近づけば近づくほど、
そして、その値が小さければ小さいほど制御性に優れ
る。ここで、制御性とは、被処理体Ｗの所望の位置を加
熱し（即ち、放射光を照射し）、被処理体Ｗの望ましく
ない位置は加熱しない場合の加工容易性を表す。図９及
び図１０を図１２及び図１３と対比すると、図１１に示
す石英ウインドウ１２０Ｃよりも図８に示す石英ウイン
ドウ１２０Ｂの方が指向性及び制御性の両方で優れてい
ることが理解されるだろう。
【００４２】上述した実施例の各種の石英ウインドウ１
２０は、リフレクタを必要としない後述するランプ１３
０に使用されることを必須の条件とはしない。換言すれ
ば、石英ウインドウ１２０は、その強度性と指向性から
リフレクタを有する熱処理装置にも適用することができ
ることが理解されるであろう。その場合、断面形状が波
形の補強材１２４は断面波形のリフレクタに好適であろ
う。
２０は、リフレクタを必要としない後述するランプ１３
０に使用されることを必須の条件とはしない。換言すれ
ば、石英ウインドウ１２０は、その強度性と指向性から
リフレクタを有する熱処理装置にも適用することができ
ることが理解されるであろう。その場合、断面形状が波
形の補強材１２４は断面波形のリフレクタに好適であろ
う。
【００４３】以下、図１４乃至図１７を参照して、本発
明の加熱部１４０を説明する。ここで、図１４は、加熱
部１４０の底面図であり、図１５は、図１４に示す加熱
部１４０の部分断面側面図である。図１６は、図１５に
示すランプ１３０の正面図で、図１７は、図１６に示す
ランプ１３０の側面図である。図１４に示すようにラン
プ１３０は、図２に示すレンズ素子１２３に対応してい
る。加熱部１４０は、ランプ１３０とランプ保持部１４
２とを有している。
明の加熱部１４０を説明する。ここで、図１４は、加熱
部１４０の底面図であり、図１５は、図１４に示す加熱
部１４０の部分断面側面図である。図１６は、図１５に
示すランプ１３０の正面図で、図１７は、図１６に示す
ランプ１３０の側面図である。図１４に示すようにラン
プ１３０は、図２に示すレンズ素子１２３に対応してい
る。加熱部１４０は、ランプ１３０とランプ保持部１４
２とを有している。
【００４４】図１５に示すように、ランプ１３０は、本
実施例ではシングルエンド型であるが後述するようにダ
ブルエンド型でもよく、また、電熱線ヒータ等その他の
熱源を使用してもよい。ここで、シングルエンド型と
は、図１５に示すように、一の電極部１３２を有する種
類のランプをいう。ダブルエンド型とは、蛍光灯のよう
に二つの端部を有するランプをいう。ランプ１３０は被
処理体Ｗを加熱する熱源として機能し、本実施例ではハ
ロゲンランプであるがこれに限定されるものではない。
ランプ１３０の出力はランプドライバ３１０によって決
定されるが、ランプドライバ３１０は後述するように制
御部３００により制御され、それに応じた電力をランプ
１３０に供給する。
実施例ではシングルエンド型であるが後述するようにダ
ブルエンド型でもよく、また、電熱線ヒータ等その他の
熱源を使用してもよい。ここで、シングルエンド型と
は、図１５に示すように、一の電極部１３２を有する種
類のランプをいう。ダブルエンド型とは、蛍光灯のよう
に二つの端部を有するランプをいう。ランプ１３０は被
処理体Ｗを加熱する熱源として機能し、本実施例ではハ
ロゲンランプであるがこれに限定されるものではない。
ランプ１３０の出力はランプドライバ３１０によって決
定されるが、ランプドライバ３１０は後述するように制
御部３００により制御され、それに応じた電力をランプ
１３０に供給する。
【００４５】図１６に示すように、ランプ１３０は一の
電極部１３２と発光部１３４とを含み、発光部１３４は
電極部１３２と接続するフィラメント１３５を有する。
図１４に点線で示すように、本実施例では、複数のラン
プ１３０は、ほぼ円形の被処理体Ｗを均一に加熱するよ
うに、レンズアッセンブリ１２２の各レンズ素子１２３
に対応して、直線的に配置されている。また、上述した
ように図１４で示すＹ方向に沿って同一列のＸ方向に隣
接するランプ１３０間にはリフレクタが存在しないので
Ｘ方向のランプ１３０間の距離は約３ｍｍに維持するこ
とができ、後述するように、ランプ密度の増加とこれに
よるパワー密度の増加に寄与する。また、後述するよう
に、このようなランプ１３０の直線配置は好適な熱排気
（例えば、４ｍ3／ｍｉｎ以下）の実現に寄与する。
電極部１３２と発光部１３４とを含み、発光部１３４は
電極部１３２と接続するフィラメント１３５を有する。
図１４に点線で示すように、本実施例では、複数のラン
プ１３０は、ほぼ円形の被処理体Ｗを均一に加熱するよ
うに、レンズアッセンブリ１２２の各レンズ素子１２３
に対応して、直線的に配置されている。また、上述した
ように図１４で示すＹ方向に沿って同一列のＸ方向に隣
接するランプ１３０間にはリフレクタが存在しないので
Ｘ方向のランプ１３０間の距離は約３ｍｍに維持するこ
とができ、後述するように、ランプ密度の増加とこれに
よるパワー密度の増加に寄与する。また、後述するよう
に、このようなランプ１３０の直線配置は好適な熱排気
（例えば、４ｍ3／ｍｉｎ以下）の実現に寄与する。
【００４６】図１７に示すように、電極部１３２の下に
は発光部１３４の一部として首部１３３が形成され、首
部１３３の周りにも後述するようにメッキ部１４９が形
成される。図１を参照するに、電極部１３２へ供給され
る電力はランプドライバ３１０によって決定され、ラン
プドライバ３１０は制御部３００によって制御される。
図１６を参照するに、本実施例では、例示的に、電極部
１３２の高さは約２５ｍｍ、発光部１２４の高さは約６
５ｍｍ、厚さは約１ｍｍであり、フィラメント１３５の
長さは約２５ｍｍである。また、図１７を参照するに、
本実施例では、例示的に、電極部１３２の幅は約５ｍｍ
で、発光部１３４の（首部１３３でない）幅は約１５ｍ
ｍである。発光部１３４内には窒素又はアルゴン及びハ
ロゲン気体が封入される。フィラメント１３５は、例え
ば、タングステンから構成される。フィラメント１３５
の下部と図１６に示す発光部１３４の底面１３４ａとの
距離は所定範囲に設定され、この結果、所定の指向性と
ランプ寿命を確保することができる。即ち、かかる距離
が小さすぎるとランプ１３０の指向性が悪くなり、大き
すぎるとハロゲンサイクルが不十分になりランプ寿命の
短命につながるからである。
は発光部１３４の一部として首部１３３が形成され、首
部１３３の周りにも後述するようにメッキ部１４９が形
成される。図１を参照するに、電極部１３２へ供給され
る電力はランプドライバ３１０によって決定され、ラン
プドライバ３１０は制御部３００によって制御される。
図１６を参照するに、本実施例では、例示的に、電極部
１３２の高さは約２５ｍｍ、発光部１２４の高さは約６
５ｍｍ、厚さは約１ｍｍであり、フィラメント１３５の
長さは約２５ｍｍである。また、図１７を参照するに、
本実施例では、例示的に、電極部１３２の幅は約５ｍｍ
で、発光部１３４の（首部１３３でない）幅は約１５ｍ
ｍである。発光部１３４内には窒素又はアルゴン及びハ
ロゲン気体が封入される。フィラメント１３５は、例え
ば、タングステンから構成される。フィラメント１３５
の下部と図１６に示す発光部１３４の底面１３４ａとの
距離は所定範囲に設定され、この結果、所定の指向性と
ランプ寿命を確保することができる。即ち、かかる距離
が小さすぎるとランプ１３０の指向性が悪くなり、大き
すぎるとハロゲンサイクルが不十分になりランプ寿命の
短命につながるからである。
【００４７】図１４及び図１５を参照するに、ランプ保
持部１４２は略直方体形状を有し、各ランプ１３０を収
納する複数の円筒状の溝１４３と、隔壁１４４とを有し
ている。
持部１４２は略直方体形状を有し、各ランプ１３０を収
納する複数の円筒状の溝１４３と、隔壁１４４とを有し
ている。
【００４８】溝１４３は、ランプ１３０の電極部１３２
を収納する部分１４３ａと発光部１３４を収納する部分
１４３ｂからなる。部分１４３ａ、電極部１３２と図１
には図示されて図１５には図示されないランプドライバ
３１０とを接続すると共に、両者の間を封止する封止部
として機能する。部分１４３ｂは発光部１３４より径が
大きい。
を収納する部分１４３ａと発光部１３４を収納する部分
１４３ｂからなる。部分１４３ａ、電極部１３２と図１
には図示されて図１５には図示されないランプドライバ
３１０とを接続すると共に、両者の間を封止する封止部
として機能する。部分１４３ｂは発光部１３４より径が
大きい。
【００４９】隔壁１４４は、例えば、１２ｍｍの幅を有
し、図２、図７、図１４及び図１５に示すように、図２
に示す流路１２８及び図７に示す補強材１２４の上であ
って図１４に示すＸ方向に整列する複数の隣接する溝１
４３の間に配置されている。隔壁１４４には、流路１２
８と平行に（即ち、図１４に示すＸ方向に）整列する一
対の冷却管（水冷管）１４５が内接されている。また発
光部１３４を除いた溝１４３には、発光部１３４表面を
空冷できるようにブロアによって約０．３〜０．８ｍ3
の空気を流すことができるため、本実施例のランプ１３
０は空冷機構と冷却管１４５によって冷却される。但
し、後述する図１８及び図１９に示す加熱部１４０Ａの
ように、隔壁１４４及び冷却管１４５を取り除いて空冷
機構のみによって冷却することも可能である。後述する
ようにメッキ部１４９が金メッキ膜から構成される場合
は、空冷機構及び冷却管１４５は金メッキの剥離などの
温度破壊を防止するためにメッキ部１４９の温度を５０
０℃以下に維持する。冷却管１４５による温度制御は冷
却管１１６と同様でもよいし、当業界で既知のいかなる
方法をも適用することができる。メッキ部１４９が５０
０℃以上の耐熱性を有する場合であっても、ランプ１３
０は、一般に、９００℃を超えると失透（発光部１３４
が白くなる現象）が発生するのでランプ１３０が９００
℃以下になるように冷却管１４５その他の冷却機構によ
り温度制御されることが好ましい。
し、図２、図７、図１４及び図１５に示すように、図２
に示す流路１２８及び図７に示す補強材１２４の上であ
って図１４に示すＸ方向に整列する複数の隣接する溝１
４３の間に配置されている。隔壁１４４には、流路１２
８と平行に（即ち、図１４に示すＸ方向に）整列する一
対の冷却管（水冷管）１４５が内接されている。また発
光部１３４を除いた溝１４３には、発光部１３４表面を
空冷できるようにブロアによって約０．３〜０．８ｍ3
の空気を流すことができるため、本実施例のランプ１３
０は空冷機構と冷却管１４５によって冷却される。但
し、後述する図１８及び図１９に示す加熱部１４０Ａの
ように、隔壁１４４及び冷却管１４５を取り除いて空冷
機構のみによって冷却することも可能である。後述する
ようにメッキ部１４９が金メッキ膜から構成される場合
は、空冷機構及び冷却管１４５は金メッキの剥離などの
温度破壊を防止するためにメッキ部１４９の温度を５０
０℃以下に維持する。冷却管１４５による温度制御は冷
却管１１６と同様でもよいし、当業界で既知のいかなる
方法をも適用することができる。メッキ部１４９が５０
０℃以上の耐熱性を有する場合であっても、ランプ１３
０は、一般に、９００℃を超えると失透（発光部１３４
が白くなる現象）が発生するのでランプ１３０が９００
℃以下になるように冷却管１４５その他の冷却機構によ
り温度制御されることが好ましい。
【００５０】本実施例では、特徴的に、隔壁１４４及び
冷却管１４５は図１４に示すＸ方向に沿ってのみ設けら
れており、従来のリフレクタのように、Ｘ及びＹ方向の
２次元的な冷却管の配列を採用していない。従って、本
実施例のランプ保持部１４２の構造はランプ１３０のラ
ンプ密度及びそれによるパワー密度の増加に寄与してい
る。例えば、図４２に示す従来の、（例えば、５０ｍｍ
径の）リフレクタを有するランプ配列の場合、ランプ密
度は０.０４本／ｃｍ2であったのに対して本実施例のラ
ンプ密度は０.１６本／ｃｍ2となる。隔壁１４４及び冷
却管１４５を設ける代わりに、空冷のみによってランプ
１３０及びランプ保持部１４２を冷却する場合、ランプ
密度は最大で約０.４０本／ｃｍ2となる。一般に、ＲＴ
Ｐに要求されるパワー密度は、１本当たりのランプパワ
ーとランプ密度とによって決定される。ランプパワーが
大きければ大きいほどランプ密度は小さくてすむ。本実
施例のランプ配列は、将来更なる急速昇温が必要なＲＴ
Ｐにも十分に対応できるものである。
冷却管１４５は図１４に示すＸ方向に沿ってのみ設けら
れており、従来のリフレクタのように、Ｘ及びＹ方向の
２次元的な冷却管の配列を採用していない。従って、本
実施例のランプ保持部１４２の構造はランプ１３０のラ
ンプ密度及びそれによるパワー密度の増加に寄与してい
る。例えば、図４２に示す従来の、（例えば、５０ｍｍ
径の）リフレクタを有するランプ配列の場合、ランプ密
度は０.０４本／ｃｍ2であったのに対して本実施例のラ
ンプ密度は０.１６本／ｃｍ2となる。隔壁１４４及び冷
却管１４５を設ける代わりに、空冷のみによってランプ
１３０及びランプ保持部１４２を冷却する場合、ランプ
密度は最大で約０.４０本／ｃｍ2となる。一般に、ＲＴ
Ｐに要求されるパワー密度は、１本当たりのランプパワ
ーとランプ密度とによって決定される。ランプパワーが
大きければ大きいほどランプ密度は小さくてすむ。本実
施例のランプ配列は、将来更なる急速昇温が必要なＲＴ
Ｐにも十分に対応できるものである。
【００５１】以下、図１８及び図１９を参照して、図１
４に示す加熱部１４０の変形例としての加熱部１４０Ａ
について説明する。本実施例の加熱部１４０Ａは、加熱
部１４０から隔壁１４４及び冷却管１４５を取り除いて
ランプ密度を向上している。冷却管１４５がランプ保持
部１４２に設けられていないので、ランプ１３０は空冷
によってのみ冷却される。加熱部１４０Ａのランプ密度
は加熱部１４０のそれのほぼ２倍である。メッキ部１４
９が従来必要であったリフレクタを排除しているので、
このような高密度ランプ実装が可能になることが理解さ
れるであろう。
４に示す加熱部１４０の変形例としての加熱部１４０Ａ
について説明する。本実施例の加熱部１４０Ａは、加熱
部１４０から隔壁１４４及び冷却管１４５を取り除いて
ランプ密度を向上している。冷却管１４５がランプ保持
部１４２に設けられていないので、ランプ１３０は空冷
によってのみ冷却される。加熱部１４０Ａのランプ密度
は加熱部１４０のそれのほぼ２倍である。メッキ部１４
９が従来必要であったリフレクタを排除しているので、
このような高密度ランプ実装が可能になることが理解さ
れるであろう。
【００５２】以下、図２０乃至図２２を参照して、ラン
プ１３０の空冷機構について説明する。ここで、図２０
は、図１４に示す加熱部１４０のＸ方向に整列するラン
プ１３０の冷却機構を説明するための断面図である。図
２１は、図２０に示すランプ１３０の側面図である。図
２２は、図２０に示すランプ１３０の平面図である。同
図に示すように、同一列の（即ち、図１４に示すＸ方向
に沿って直線的に配置された）複数のランプ１３０は、
これら（の発光部１３４）と直列に接続されたブロアに
よって熱排気（空冷）される。ブロアによる排気効率は
直線的配置に対して、例えば、４ｍ3／ｍｉｎ以下と良
好である。この程度の熱排気の場合熱処理装置１００外
部に排気してもよいし、循環させてもよい。循環させる
場合には、典型的にラジエータを流路に更に設けて熱気
を冷却することになるが、良好な排気効率のために排気
システムの負荷は少ない。
プ１３０の空冷機構について説明する。ここで、図２０
は、図１４に示す加熱部１４０のＸ方向に整列するラン
プ１３０の冷却機構を説明するための断面図である。図
２１は、図２０に示すランプ１３０の側面図である。図
２２は、図２０に示すランプ１３０の平面図である。同
図に示すように、同一列の（即ち、図１４に示すＸ方向
に沿って直線的に配置された）複数のランプ１３０は、
これら（の発光部１３４）と直列に接続されたブロアに
よって熱排気（空冷）される。ブロアによる排気効率は
直線的配置に対して、例えば、４ｍ3／ｍｉｎ以下と良
好である。この程度の熱排気の場合熱処理装置１００外
部に排気してもよいし、循環させてもよい。循環させる
場合には、典型的にラジエータを流路に更に設けて熱気
を冷却することになるが、良好な排気効率のために排気
システムの負荷は少ない。
【００５３】メッキ部１４９は、ランプ１３０の熱放射
光を発光部１３４内において高反射率で反射する機能を
有する。高反射率を有する反射部を発光部１３４に設け
ることにより、発光部１３４の（フィラメント１３５が
発する放射光の）被処理体Ｗへの指向性が高まる。この
結果、メッキ部１４９は、従来発光部の外部に設けられ
る必要があったリフレクタ（反射板）を不要にする。リ
フレクタを使用しないので複数のランプを（例えば、図
１４に示すＸ方向に隣接するランプ１３０間距離を約３
ｍｍにするなど）高密度で（例えば、４５°の傾斜角度
のリフレクタを有するランプ密度（例えば、０.０４本
／ｃｍ2）の約４倍のランプ密度（例えば、０.１６本／
ｃｍ2）で実装することができ、リフレクタを有する場
合よりもパワー密度を増加させることができ、本発明の
熱処理装置１００は高速昇温のＲＴＰに好適である。
光を発光部１３４内において高反射率で反射する機能を
有する。高反射率を有する反射部を発光部１３４に設け
ることにより、発光部１３４の（フィラメント１３５が
発する放射光の）被処理体Ｗへの指向性が高まる。この
結果、メッキ部１４９は、従来発光部の外部に設けられ
る必要があったリフレクタ（反射板）を不要にする。リ
フレクタを使用しないので複数のランプを（例えば、図
１４に示すＸ方向に隣接するランプ１３０間距離を約３
ｍｍにするなど）高密度で（例えば、４５°の傾斜角度
のリフレクタを有するランプ密度（例えば、０.０４本
／ｃｍ2）の約４倍のランプ密度（例えば、０.１６本／
ｃｍ2）で実装することができ、リフレクタを有する場
合よりもパワー密度を増加させることができ、本発明の
熱処理装置１００は高速昇温のＲＴＰに好適である。
【００５４】メッキ部１４９は、図１６に示す発光部１
３４の底面１３４ａを除き、首部１３３を含む発光部１
３４に各種メッキ法その他の方法で形成される。このよ
うに、メッキ部１４９を発光部１３４の被処理体Ｗに対
向する底部１３４ａ以外の部分（即ち、対向しない部
分）に設けることによりフィラメントＷから被処理体へ
の直接の光照射及びメッキ部１４９により反射された結
果としての光照射を遮断せずに指向性を高めることがで
きる。
３４の底面１３４ａを除き、首部１３３を含む発光部１
３４に各種メッキ法その他の方法で形成される。このよ
うに、メッキ部１４９を発光部１３４の被処理体Ｗに対
向する底部１３４ａ以外の部分（即ち、対向しない部
分）に設けることによりフィラメントＷから被処理体へ
の直接の光照射及びメッキ部１４９により反射された結
果としての光照射を遮断せずに指向性を高めることがで
きる。
【００５５】メッキ部１４９は、放射光を高反射率で反
射する金属膜から形成され、例えば、金や銀などであ
る。例えば、メッキ部１４９が金メッキ膜からなる場
合、それは電気メッキ（硬質金メッキや純金金メッキ）
により形成されるであろう。メッキ部１４９は、その厚
さは、文献より約１０μｍもあれば発光部１３４からの
漏れ光を防止するのに十分である。なお、本発明はメッ
キ部１４９はランプ１３０の指向性を高めれば足り、高
反射率の範囲については限定されない。
射する金属膜から形成され、例えば、金や銀などであ
る。例えば、メッキ部１４９が金メッキ膜からなる場
合、それは電気メッキ（硬質金メッキや純金金メッキ）
により形成されるであろう。メッキ部１４９は、その厚
さは、文献より約１０μｍもあれば発光部１３４からの
漏れ光を防止するのに十分である。なお、本発明はメッ
キ部１４９はランプ１３０の指向性を高めれば足り、高
反射率の範囲については限定されない。
【００５６】図２３及び図２４に、金メッキ膜からなる
メッキ部１４９を有するランプ１３０を使用した場合の
指向性を示す。なお、図２３及び図２４は、理解の便宜
のためにカラー図面として本出願に添付する。ここで、
図２３は、メッキ部１４９としての金メッキ膜を有する
ランプ１３０を使用した場合に、被処理体Ｗの中心を
（０，０）として図１４に示すＸ及びＹ方向に関する距
離（ｄｉｓｔａｎｃｅ）と照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃ
ｅ）との関係を３次元的に示している。図２４は、図２
３を上から見た図である。
メッキ部１４９を有するランプ１３０を使用した場合の
指向性を示す。なお、図２３及び図２４は、理解の便宜
のためにカラー図面として本出願に添付する。ここで、
図２３は、メッキ部１４９としての金メッキ膜を有する
ランプ１３０を使用した場合に、被処理体Ｗの中心を
（０，０）として図１４に示すＸ及びＹ方向に関する距
離（ｄｉｓｔａｎｃｅ）と照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃ
ｅ）との関係を３次元的に示している。図２４は、図２
３を上から見た図である。
【００５７】同図の実験条件は以下のとおりである。即
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、処理室１１０を
常圧環境に維持して、ランプ１３０の下端と厚さ３ｍｍ
の石英プレート１２１のみからなる円筒石英ウインドウ
の上端との距離を２ｍｍ、被処理体Ｗから石英ウインド
ウの下端までの距離を２０ｍｍに設定している。
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、処理室１１０を
常圧環境に維持して、ランプ１３０の下端と厚さ３ｍｍ
の石英プレート１２１のみからなる円筒石英ウインドウ
の上端との距離を２ｍｍ、被処理体Ｗから石英ウインド
ウの下端までの距離を２０ｍｍに設定している。
【００５８】図４９及び図５０に、金メッキ膜のない従
来のシングルエンドランプを使用した場合の指向性を示
す。なお、図４９及び図５０は、理解の便宜のためにカ
ラー図面として本出願に添付する。ここで、図４９は、
金メッキ膜のない従来のシングルエンドランプを使用し
た場合に、被処理体Ｗの中心を（０，０）として図１４
に示すＸ及びＹ方向に関する距離（ｄｉｓｔａｎｃｅ）
と照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）との関係を３次元的に
示している。
来のシングルエンドランプを使用した場合の指向性を示
す。なお、図４９及び図５０は、理解の便宜のためにカ
ラー図面として本出願に添付する。ここで、図４９は、
金メッキ膜のない従来のシングルエンドランプを使用し
た場合に、被処理体Ｗの中心を（０，０）として図１４
に示すＸ及びＹ方向に関する距離（ｄｉｓｔａｎｃｅ）
と照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）との関係を３次元的に
示している。
【００５９】同図の実験条件は以下のとおりである。即
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、処理室１１０を
常圧環境に維持して、ランプ１３０の下端と厚さ３ｍｍ
の石英プレート１２１のみからなる円筒石英ウインドウ
の上端との距離を２ｍｍ、被処理体Ｗから石英ウインド
ウの下端までの距離を２０ｍｍに設定している。
ち、金メッキ膜からなるメッキ部１４９を有してランプ
出力７５０Ｗのランプ１３０を使用し、処理室１１０を
常圧環境に維持して、ランプ１３０の下端と厚さ３ｍｍ
の石英プレート１２１のみからなる円筒石英ウインドウ
の上端との距離を２ｍｍ、被処理体Ｗから石英ウインド
ウの下端までの距離を２０ｍｍに設定している。
【００６０】図２３及び図２４を参照するに、被処理体
Ｗの中心付近で照度が鋭く極大となり、メッキ部１４９
が指向性を向上していることが理解される。また、半値
幅は略円状で、約４０ｍｍである。一方、図４９及び図
５０を参照するに、被処理体Ｗの中心付近で照度が極大
となっているが、その値はさほど大きくない。また、半
値幅は略楕円状で、最大約８０ｍｍである。図２３及び
図２４を図４９及び図５０と対比すると、従来のメッキ
部なしランプよりも本実施例のメッキ部１４９付きラン
プ１３０の方が指向性及び制御性の両方で優れているこ
とが理解されるだろう。
Ｗの中心付近で照度が鋭く極大となり、メッキ部１４９
が指向性を向上していることが理解される。また、半値
幅は略円状で、約４０ｍｍである。一方、図４９及び図
５０を参照するに、被処理体Ｗの中心付近で照度が極大
となっているが、その値はさほど大きくない。また、半
値幅は略楕円状で、最大約８０ｍｍである。図２３及び
図２４を図４９及び図５０と対比すると、従来のメッキ
部なしランプよりも本実施例のメッキ部１４９付きラン
プ１３０の方が指向性及び制御性の両方で優れているこ
とが理解されるだろう。
【００６１】発光部１３４は、図１７の丸印の拡大図に
示すように、メッキ部１４９によって被覆される部分に
凹凸を有することが好ましい。これにより、メッキ部１
４９により反射された光を発光部１３４の円筒側面間で
反射を繰り返すことなく被処理体Ｗに配向させる割合を
高めることができる。凹凸はサンドブラストによる研
磨、化学溶液に侵食して腐食させるなどの表面処理によ
って形成することができる。
示すように、メッキ部１４９によって被覆される部分に
凹凸を有することが好ましい。これにより、メッキ部１
４９により反射された光を発光部１３４の円筒側面間で
反射を繰り返すことなく被処理体Ｗに配向させる割合を
高めることができる。凹凸はサンドブラストによる研
磨、化学溶液に侵食して腐食させるなどの表面処理によ
って形成することができる。
【００６２】上述したように、ランプ１３０は、ダブル
エンド型であってもよい。以下、図２５乃至図２９を参
照して、ランプ１３０をダブルエンド型のランプに置換
した場合の実施例を説明する。ここで、図２５は、メッ
キ部１４９Ａを取り除いたダブルエンドランプ１３０Ａ
の斜視図である。図２６は、メッキ部１４９Ｂを取り除
いた別のダブルエンドランプ１３０Ｂの斜視図である。
図２７は、図２５に示すランプ１３０Ａ及び図２６に示
すランプ１３０Ｂのメッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂによ
る被覆を説明するための断面図である。図２８は、図２
５に示すランプ１３０Ａを有する加熱部１４０Ｂの図１
４に示すＸ方向に沿った縦断面図である。図２９は、図
２８に示す加熱部１４０Ｂの図１４に示すＹ方向に沿っ
た横断面図である。
エンド型であってもよい。以下、図２５乃至図２９を参
照して、ランプ１３０をダブルエンド型のランプに置換
した場合の実施例を説明する。ここで、図２５は、メッ
キ部１４９Ａを取り除いたダブルエンドランプ１３０Ａ
の斜視図である。図２６は、メッキ部１４９Ｂを取り除
いた別のダブルエンドランプ１３０Ｂの斜視図である。
図２７は、図２５に示すランプ１３０Ａ及び図２６に示
すランプ１３０Ｂのメッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂによ
る被覆を説明するための断面図である。図２８は、図２
５に示すランプ１３０Ａを有する加熱部１４０Ｂの図１
４に示すＸ方向に沿った縦断面図である。図２９は、図
２８に示す加熱部１４０Ｂの図１４に示すＹ方向に沿っ
た横断面図である。
【００６３】図２５は、図１４に示すＸ方向に配向され
る直線筒状のダブルエンドランプ１３０Ａの一つを示し
ており、図２６は、図１１に示す点線と同一円的に配向
する円弧筒状のダブルエンドランプ１３０Ｂの一つを示
している。なお、ランプ１３０をランプ１３０Ａ又は１
３０Ｂに置換すればランプ保持部１４２の形状がランプ
１３０Ａ又は１３０Ｂを保持する部分において変更され
ることはいうまでもない。例えば、ランプ保持部１４２
には、後述する電極部１３２Ａ又は１３２Ｂと垂直部１
３６ａ又は１３７ａを収納する複数の垂直貫通孔と、後
述する水平部１３６ｂ又は１３７ｂを収納する直線状又
は同心円状の複数の水平溝とを有するなどである。図２
８及び図２９に、一対のランプ１３０Ａを図１４に示す
Ｙ方向に並べた加熱部１４０ＢのＸ方向及びＹ方向に沿
った断面図をそれぞれ示す。ランプ１３０Ａの直下に配
置されたレンズは、図２８に示す後述する発光部１３６
の長さと、図２９に示す後述する一対のランプ１３０Ａ
をカバーする幅とを有する。本出願の開示から当業者は
その他の変更を理解することができるため図示は省略す
る。
る直線筒状のダブルエンドランプ１３０Ａの一つを示し
ており、図２６は、図１１に示す点線と同一円的に配向
する円弧筒状のダブルエンドランプ１３０Ｂの一つを示
している。なお、ランプ１３０をランプ１３０Ａ又は１
３０Ｂに置換すればランプ保持部１４２の形状がランプ
１３０Ａ又は１３０Ｂを保持する部分において変更され
ることはいうまでもない。例えば、ランプ保持部１４２
には、後述する電極部１３２Ａ又は１３２Ｂと垂直部１
３６ａ又は１３７ａを収納する複数の垂直貫通孔と、後
述する水平部１３６ｂ又は１３７ｂを収納する直線状又
は同心円状の複数の水平溝とを有するなどである。図２
８及び図２９に、一対のランプ１３０Ａを図１４に示す
Ｙ方向に並べた加熱部１４０ＢのＸ方向及びＹ方向に沿
った断面図をそれぞれ示す。ランプ１３０Ａの直下に配
置されたレンズは、図２８に示す後述する発光部１３６
の長さと、図２９に示す後述する一対のランプ１３０Ａ
をカバーする幅とを有する。本出願の開示から当業者は
その他の変更を理解することができるため図示は省略す
る。
【００６４】図２５に示すように、ランプ１３０Ａは、
２つの電極部１３２Ａと発光部１３６とを含み、発光部
１３６は２つの電極部１３２Ａを接続するフィラメント
１３５Ａを有する。同様に、図２６に示すように、ラン
プ１３０Ｂは、２つの電極部１３２Ｂと発光部１３７と
を含み、発光部１３７は２つの電極部１３２Ｂを接続す
るフィラメント１３５Ｂを有する。電極部１３２Ａ及び
１３２Ｂへ供給される電力は図１に示すランプドライバ
３１０によって決定され、ランプドライバ３１０は制御
部３００によって制御される。電極部１３２とランプド
ライバ３１０と電極部部１３２Ａ及び１３２Ｂとの間は
封止されている。
２つの電極部１３２Ａと発光部１３６とを含み、発光部
１３６は２つの電極部１３２Ａを接続するフィラメント
１３５Ａを有する。同様に、図２６に示すように、ラン
プ１３０Ｂは、２つの電極部１３２Ｂと発光部１３７と
を含み、発光部１３７は２つの電極部１３２Ｂを接続す
るフィラメント１３５Ｂを有する。電極部１３２Ａ及び
１３２Ｂへ供給される電力は図１に示すランプドライバ
３１０によって決定され、ランプドライバ３１０は制御
部３００によって制御される。電極部１３２とランプド
ライバ３１０と電極部部１３２Ａ及び１３２Ｂとの間は
封止されている。
【００６５】図２５に示すように、発光部１３６は垂直
部１３６ａと垂直部１３６ａから９０度曲げられた直線
状の水平部１３６ｂとを有する。また、図２６に示すよ
うに、発光部１３７は垂直部１３７ａと垂直部１３７ａ
からほぼ９０°曲げられた円弧状の水平部１３７ｂとを
有する。なお、本発明に適用可能なダブルエンドランプ
はランプ１３０Ａや１３０Ｂに限定されず、水平部１３
６ｂ及び１３７ｂが任意の形状（例えば、渦巻き、三角
など）を有するランプを含むものである。また、垂直部
と水平部の角度も９０°に限定されない。
部１３６ａと垂直部１３６ａから９０度曲げられた直線
状の水平部１３６ｂとを有する。また、図２６に示すよ
うに、発光部１３７は垂直部１３７ａと垂直部１３７ａ
からほぼ９０°曲げられた円弧状の水平部１３７ｂとを
有する。なお、本発明に適用可能なダブルエンドランプ
はランプ１３０Ａや１３０Ｂに限定されず、水平部１３
６ｂ及び１３７ｂが任意の形状（例えば、渦巻き、三角
など）を有するランプを含むものである。また、垂直部
と水平部の角度も９０°に限定されない。
【００６６】水平部１３６ｂは、図１４に示すランプ１
３０が配列されている部分にＸ方向に沿って取り付けら
れる。水平部１３６ｂの長さは、図１４において、最外
周の円Ｐと、Ｙ方向に関して任意のランプ位置（例え
ば、Ｄで示す列）によって画定される両端のランプ１３
０間の距離（例えば、間隔Ｅ）と同一であってもよい
し、それ以下であってもよい。前者の場合には、当該ラ
ンプ位置に一本のランプ１３０Ａが取り付けられること
になる。後者の場合には、当該ランプ位置に複数本のラ
ンプ１３０Ａが取り付けられることになる。Ｙ方向に関
して異なるランプ位置におけるランプ１３０Ａの水平部
１３６ｂは同一であってもよいし、異なってもよい。
３０が配列されている部分にＸ方向に沿って取り付けら
れる。水平部１３６ｂの長さは、図１４において、最外
周の円Ｐと、Ｙ方向に関して任意のランプ位置（例え
ば、Ｄで示す列）によって画定される両端のランプ１３
０間の距離（例えば、間隔Ｅ）と同一であってもよい
し、それ以下であってもよい。前者の場合には、当該ラ
ンプ位置に一本のランプ１３０Ａが取り付けられること
になる。後者の場合には、当該ランプ位置に複数本のラ
ンプ１３０Ａが取り付けられることになる。Ｙ方向に関
して異なるランプ位置におけるランプ１３０Ａの水平部
１３６ｂは同一であってもよいし、異なってもよい。
【００６７】水平部１３７ｂは図１４に点線で示す円と
同心円的に配置される。図２６に示す点線は図１４に示
す点線と同心円の関係にある。水平部１３７ｂの長さ
は、図１４に示す点線の円と同心円（例えば、円Ｑ）の
円周とランプ１３０Ｂの設置本数によって画定される。
異なる同心円に配置されるランプ１３０Ｂの水平部１３
７ｂの曲率半径は異なる。
同心円的に配置される。図２６に示す点線は図１４に示
す点線と同心円の関係にある。水平部１３７ｂの長さ
は、図１４に示す点線の円と同心円（例えば、円Ｑ）の
円周とランプ１３０Ｂの設置本数によって画定される。
異なる同心円に配置されるランプ１３０Ｂの水平部１３
７ｂの曲率半径は異なる。
【００６８】図２５及び図２６においては、ランプ１３
０Ａ及び１３０Ｂからメッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂが
便宜上取り除かれている。しかし、実際には、図２７に
示すように、発光部１３６及び１３７には被処理体Ｗに
対向しない部分にメッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂが被覆
されている。メッキ部１４９Ａは、ランプ１３０Ａにお
いて、垂直部１３６ａの側面の全面と水平部１３６ｂの
上半分に被覆される。メッキ部１４９Ｂ、ランプ１３０
Ｂにおいて、垂直部１３７ａの側面の全面と水平部１３
７ｂの上半分に被覆される。メッキ部１４９Ａ及び１４
９Ｂもメッキ部１４９と同様にランプ１３０Ａ及び１３
０Ｂの熱放射光を発光部１３６及び１３７内において高
反射率で反射する機能を有する。高反射率を有する反射
部を発光部１３６及び１３７に設けることにより、発光
部１３６及び１３７の（フィラメント１３５Ａ及び１３
５Ｂが発する放射光の）被処理体Ｗへの指向性が高ま
る。この結果、メッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂは、従来
発光部の外部に設けられる必要があったリフレクタ（反
射板）を不要にする。リフレクタを使用しないので複数
のランプを高密度で（例えば、４５°の傾斜角度のリフ
レクタを有するランプ密度の約４倍のランプ密度で）実
装することができ、リフレクタを有する場合よりもパワ
ー密度を増加させることができ、高速昇温のＲＴＰに好
適である。
０Ａ及び１３０Ｂからメッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂが
便宜上取り除かれている。しかし、実際には、図２７に
示すように、発光部１３６及び１３７には被処理体Ｗに
対向しない部分にメッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂが被覆
されている。メッキ部１４９Ａは、ランプ１３０Ａにお
いて、垂直部１３６ａの側面の全面と水平部１３６ｂの
上半分に被覆される。メッキ部１４９Ｂ、ランプ１３０
Ｂにおいて、垂直部１３７ａの側面の全面と水平部１３
７ｂの上半分に被覆される。メッキ部１４９Ａ及び１４
９Ｂもメッキ部１４９と同様にランプ１３０Ａ及び１３
０Ｂの熱放射光を発光部１３６及び１３７内において高
反射率で反射する機能を有する。高反射率を有する反射
部を発光部１３６及び１３７に設けることにより、発光
部１３６及び１３７の（フィラメント１３５Ａ及び１３
５Ｂが発する放射光の）被処理体Ｗへの指向性が高ま
る。この結果、メッキ部１４９Ａ及び１４９Ｂは、従来
発光部の外部に設けられる必要があったリフレクタ（反
射板）を不要にする。リフレクタを使用しないので複数
のランプを高密度で（例えば、４５°の傾斜角度のリフ
レクタを有するランプ密度の約４倍のランプ密度で）実
装することができ、リフレクタを有する場合よりもパワ
ー密度を増加させることができ、高速昇温のＲＴＰに好
適である。
【００６９】次に、図３０乃至図３４を参照して、本発
明の別の側面である実効放射率算出方法について説明す
る。ここで、図３０は、２種類の放射温度計２００Ａ及
び２００Ｂとそれらの近傍の概略拡大断面図である。図
３１は、２つの同種の放射温度計２００Ｃ及びその近傍
の概略拡大断面図である。図３２乃至図３４は、本実施
例の実効放射率算出方法を説明するためのグラフであ
る。
明の別の側面である実効放射率算出方法について説明す
る。ここで、図３０は、２種類の放射温度計２００Ａ及
び２００Ｂとそれらの近傍の概略拡大断面図である。図
３１は、２つの同種の放射温度計２００Ｃ及びその近傍
の概略拡大断面図である。図３２乃至図３４は、本実施
例の実効放射率算出方法を説明するためのグラフであ
る。
【００７０】放射温度計２００Ａ乃至２００Ｃは被処理
体Ｗに関してランプ１３０と反対側に設けられている。
本発明は放射温度計２００Ａ乃至２００Ｃがランプ１３
０と同一の側に設けられる構造を排除するものではない
が、ランプ１３０の放射光が放射温度計２００Ａ乃至２
００Ｃに入射することを防止することが好ましい。
体Ｗに関してランプ１３０と反対側に設けられている。
本発明は放射温度計２００Ａ乃至２００Ｃがランプ１３
０と同一の側に設けられる構造を排除するものではない
が、ランプ１３０の放射光が放射温度計２００Ａ乃至２
００Ｃに入射することを防止することが好ましい。
【００７１】図３０及び図３１に示す放射温度計２００
Ａ乃至２００Ｃは、石英又はサファイア製（本実施例で
は石英製）のロッド２１０と、光ファイバ２２０Ａ乃至
２２０Ｃと、フォトディテクタ（ＰＤ）２３０とを有し
ている。本実施例の放射温度計２００Ａ乃至２００Ｃ
は、チョッパ、チョッパを回転するためのモータ、ＬＥ
Ｄ、ＬＥＤを安定的に発光させるための温度調節機構な
どを必要とせず、必要最低限の比較的安価な構成を採用
している。
Ａ乃至２００Ｃは、石英又はサファイア製（本実施例で
は石英製）のロッド２１０と、光ファイバ２２０Ａ乃至
２２０Ｃと、フォトディテクタ（ＰＤ）２３０とを有し
ている。本実施例の放射温度計２００Ａ乃至２００Ｃ
は、チョッパ、チョッパを回転するためのモータ、ＬＥ
Ｄ、ＬＥＤを安定的に発光させるための温度調節機構な
どを必要とせず、必要最低限の比較的安価な構成を採用
している。
【００７２】まず、図３０を参照するに、放射温度計２
００Ａ及び２００Ｂは処理室１１０の底部１１４に取り
付けられ、より詳細には底部１１４の円筒形状の貫通孔
１１５ａ及び１１５ｂにそれぞれ挿入されている。底部
１１４の処理室１１０内部を向く面１１４ａには充分な
研磨が施されて反射板（高反射率面）として機能する。
本実施例において面１１４ａは０．９程度の反射率を有
するが、かかる値は例示的であり本発明を限定するもの
ではない。これは、面１１４ａを黒色などの低反射率面
とすると被処理体Ｗの熱を吸収してランプ１３０の照射
出力を不経済にも上げなければならなくなるためであ
る。
００Ａ及び２００Ｂは処理室１１０の底部１１４に取り
付けられ、より詳細には底部１１４の円筒形状の貫通孔
１１５ａ及び１１５ｂにそれぞれ挿入されている。底部
１１４の処理室１１０内部を向く面１１４ａには充分な
研磨が施されて反射板（高反射率面）として機能する。
本実施例において面１１４ａは０．９程度の反射率を有
するが、かかる値は例示的であり本発明を限定するもの
ではない。これは、面１１４ａを黒色などの低反射率面
とすると被処理体Ｗの熱を吸収してランプ１３０の照射
出力を不経済にも上げなければならなくなるためであ
る。
【００７３】放射温度計２００Ａ及び２００Ｂは、同一
のロッド２１０と、開口数（ＮＡ）が異なる光ファイバ
２２０Ａ及び２２０Ｂと、それぞれの各ＰＤ２３０とを
有する。
のロッド２１０と、開口数（ＮＡ）が異なる光ファイバ
２２０Ａ及び２２０Ｂと、それぞれの各ＰＤ２３０とを
有する。
【００７４】本実施例のロッド２１０は、径４ｍｍの石
英製ロッドから構成される。石英やサファイアは良好な
耐熱性と後述するように良好な光学的特性を有するため
に使用されているが、ロッド２１０の材料がこれらに限
定されないことはいうまでもない。
英製ロッドから構成される。石英やサファイアは良好な
耐熱性と後述するように良好な光学的特性を有するため
に使用されているが、ロッド２１０の材料がこれらに限
定されないことはいうまでもない。
【００７５】必要があれば、ロッド２１０は処理室１１
０内部に所定距離突出してもよい。ロッド２１０は、処
理室１１０の底部１１４に設けられた貫通孔１１５Ａ及
び１１５Ｂにそれぞれ挿通されて図示しないオーリング
によりシールされている。これにより、処理室１１０は
貫通孔１１５Ａ及び１１５Ｂに拘らずその内部の減圧環
境を維持することができる。ロッド２１０は、その内部
に一旦入射した熱放射光を殆ど外に出さずに、かつ、殆
ど減衰することなく光ファイバ２２０Ａ及び２２０Ｂに
案内することができるので集光効率に優れている。ロッ
ド２１０Ａ及び２１０Ｂを被処理体Ｗに近づけることに
よりロッド２１０は被処理体Ｗから放射光を受け取り、
これを、光ファイバ２２０Ａ及び２２０Ｂを介してＰＤ
２３０に案内する。
０内部に所定距離突出してもよい。ロッド２１０は、処
理室１１０の底部１１４に設けられた貫通孔１１５Ａ及
び１１５Ｂにそれぞれ挿通されて図示しないオーリング
によりシールされている。これにより、処理室１１０は
貫通孔１１５Ａ及び１１５Ｂに拘らずその内部の減圧環
境を維持することができる。ロッド２１０は、その内部
に一旦入射した熱放射光を殆ど外に出さずに、かつ、殆
ど減衰することなく光ファイバ２２０Ａ及び２２０Ｂに
案内することができるので集光効率に優れている。ロッ
ド２１０Ａ及び２１０Ｂを被処理体Ｗに近づけることに
よりロッド２１０は被処理体Ｗから放射光を受け取り、
これを、光ファイバ２２０Ａ及び２２０Ｂを介してＰＤ
２３０に案内する。
【００７６】光ファイバ２２０Ａ及び２２０Ｂは、光を
伝搬するコアと、コアの周辺を覆う同心円状のクラッド
から構成され、両者はＮＡにおいて異なる。コア及びク
ラッドはガラスやプラスチックなどの透明な誘電体であ
り、クラッドの屈折率はコアのそれよりも少し小さくす
ることにより光の全反射を達成して外部に光を漏らすこ
となく伝搬する。異なるＮＡを実現するために、放射温
度計２００Ａ及び２００Ｂは異なる材質のコア及び／又
はクラッドの組み合わせを使用する。
伝搬するコアと、コアの周辺を覆う同心円状のクラッド
から構成され、両者はＮＡにおいて異なる。コア及びク
ラッドはガラスやプラスチックなどの透明な誘電体であ
り、クラッドの屈折率はコアのそれよりも少し小さくす
ることにより光の全反射を達成して外部に光を漏らすこ
となく伝搬する。異なるＮＡを実現するために、放射温
度計２００Ａ及び２００Ｂは異なる材質のコア及び／又
はクラッドの組み合わせを使用する。
【００７７】ＰＤ２３０は、図示しない結像レンズ、Ｓ
ｉホトセル、増幅回路を備え、結像レンズに入射した放
射光を電圧、即ち、後述の放射強度Ｅ1（Ｔ）、Ｅ
2（Ｔ）を表す電気信号に変換して制御部３００に送
る。制御部３００はＣＰＵ、ＭＰＵその他のプロセッサ
と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを備えており、後述
する放射強度Ｅ1（Ｔ）、Ｅ2（Ｔ）を基に被処理体Ｗの
放射率ε及び基板温度Ｔを算出する。なお、この演算は
放射温度計２００内の図示しない演算部が行ってもよ
い。
ｉホトセル、増幅回路を備え、結像レンズに入射した放
射光を電圧、即ち、後述の放射強度Ｅ1（Ｔ）、Ｅ
2（Ｔ）を表す電気信号に変換して制御部３００に送
る。制御部３００はＣＰＵ、ＭＰＵその他のプロセッサ
と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを備えており、後述
する放射強度Ｅ1（Ｔ）、Ｅ2（Ｔ）を基に被処理体Ｗの
放射率ε及び基板温度Ｔを算出する。なお、この演算は
放射温度計２００内の図示しない演算部が行ってもよ
い。
【００７８】ロッド２１０が受光した放射光は光ファイ
バ２２０Ａ及び２２０Ｂを経てＰＤ２３０に導入され
る。
バ２２０Ａ及び２２０Ｂを経てＰＤ２３０に導入され
る。
【００７９】以下、異なるＮＡを利用した本発明の実行
放射率算出方法について説明する。被処理体Ｗとロッド
２１０との間の多重反射とランプ１３０からの直接光と
を考慮すると被処理体Ｗの実行放射率εeffは以下の数
式２で与えられる。
放射率算出方法について説明する。被処理体Ｗとロッド
２１０との間の多重反射とランプ１３０からの直接光と
を考慮すると被処理体Ｗの実行放射率εeffは以下の数
式２で与えられる。
【００８０】
【数２】
【００８１】ここで、εeffは被処理体Ｗの実効放射
率、εは被処理体Ｗの放射率、ｒは処理室１１０の底部
１１４の面１１４ａの反射率、Ｆは以下の数式３で与え
られるビューファクター（ｖｉｅｗ ｆａｃｔｏｒ）、
αは多重反射係数である。
率、εは被処理体Ｗの放射率、ｒは処理室１１０の底部
１１４の面１１４ａの反射率、Ｆは以下の数式３で与え
られるビューファクター（ｖｉｅｗ ｆａｃｔｏｒ）、
αは多重反射係数である。
【００８２】
【数３】
【００８３】ここで、多重反射係数αは、ロッド２１０
直径Ｄ１、被処理体Ｗと面１１４ａとの距離Ｄ２、放射
温度計２００Ａ及び２００Ｂ（便宜上、参照番号２００
で総括する。）の持つそれぞれの開口数ＮＡ（０≦ＮＡ
≦１）の３つの値に依存して以下のような数値をとるも
のと予想される。またγは図３５に示すようにロッド２
１０、面１１４ａ及び被処理体Ｗから決定されるのぞみ
角を示す。
直径Ｄ１、被処理体Ｗと面１１４ａとの距離Ｄ２、放射
温度計２００Ａ及び２００Ｂ（便宜上、参照番号２００
で総括する。）の持つそれぞれの開口数ＮＡ（０≦ＮＡ
≦１）の３つの値に依存して以下のような数値をとるも
のと予想される。またγは図３５に示すようにロッド２
１０、面１１４ａ及び被処理体Ｗから決定されるのぞみ
角を示す。
【００８４】
【数４】
【００８５】
【数５】
【００８６】
【数６】
【００８７】
【数７】
【００８８】このとき同定式として上記4つの条件が成
立する予測式を以下の数式８のように定義する。
立する予測式を以下の数式８のように定義する。
【００８９】
【数８】
【００９０】ここで、Ｎ１、Ｎ２は数式８でのパラメー
タとする。従って、多重反射係数αは、以下の数式９の
ように表される。
タとする。従って、多重反射係数αは、以下の数式９の
ように表される。
【００９１】
【数９】
【００９２】数式９で表されるαは数式４乃至数式７を
十分満足する可能性があることが理解されるであろう。
そこで、数式９を前提としてＮ１及びＮ２の二つのパラ
メータを決定し、その妥当性を検討する。
十分満足する可能性があることが理解されるであろう。
そこで、数式９を前提としてＮ１及びＮ２の二つのパラ
メータを決定し、その妥当性を検討する。
【００９３】まず、ロッド２１０の径４ｍｍを固定して
ＮＡを振った計算を行う（時間の短縮から被処理体Ｗは
ε＝０.２のもののみから計算した）。このときＮＡは
０乃至１の範囲である。これより得たデータと数式９の
前提とを比較して、Ｎ１とＮ２／（Ｄ１／Ｄ２）の値を
暫定的に決定する。同様にして直径２ｍｍのものと２０
ｍｍのものについて計算し、Ｎ１とＮ２／（Ｄ１／Ｄ
２）の値を決定する。Ｎ１、Ｎ２の決め方としてＮ１と
Ｎ２／（Ｄ１／Ｄ２）−Ｄ１／Ｄ２曲線を用いた（上記
で求めたＮ２／（Ｄ１／Ｄ２）においてＮ２が３者共通
の値になるようにＮ１を選択する）。
ＮＡを振った計算を行う（時間の短縮から被処理体Ｗは
ε＝０.２のもののみから計算した）。このときＮＡは
０乃至１の範囲である。これより得たデータと数式９の
前提とを比較して、Ｎ１とＮ２／（Ｄ１／Ｄ２）の値を
暫定的に決定する。同様にして直径２ｍｍのものと２０
ｍｍのものについて計算し、Ｎ１とＮ２／（Ｄ１／Ｄ
２）の値を決定する。Ｎ１、Ｎ２の決め方としてＮ１と
Ｎ２／（Ｄ１／Ｄ２）−Ｄ１／Ｄ２曲線を用いた（上記
で求めたＮ２／（Ｄ１／Ｄ２）においてＮ２が３者共通
の値になるようにＮ１を選択する）。
【００９４】上記の方法で決定したＮ１とＮ２／（Ｄ１
／Ｄ２）の暫定的な値により、1−αとＮＡとの関係を
図３２乃至図３４に示す。またその検証を図３４に示
す。この結果Ｎ１＝０．０１、Ｎ２＝５００とすること
ができ、数式９は以下の数式１０のように表すことがで
きる。
／Ｄ２）の暫定的な値により、1−αとＮＡとの関係を
図３２乃至図３４に示す。またその検証を図３４に示
す。この結果Ｎ１＝０．０１、Ｎ２＝５００とすること
ができ、数式９は以下の数式１０のように表すことがで
きる。
【００９５】
【数１０】
【００９６】これによりＲＴＰにおいてロッド２１０の
径が変更しても、被処理体Ｗと面１１４ａとの距離を変
更しても、ＮＡの大小に拘らず、被処理体Ｗの実効放射
率を容易に算出することができる。
径が変更しても、被処理体Ｗと面１１４ａとの距離を変
更しても、ＮＡの大小に拘らず、被処理体Ｗの実効放射
率を容易に算出することができる。
【００９７】今、光ファイバ２２０ＡがＮＡ＝０．２、
２２０ＢがＮＡ＝０．３４を有する場合、このときのα
をα0.2とα0.34とすると、それらは数式１０より以下
の数式１１及び数式１２で表されることが分かる。
２２０ＢがＮＡ＝０．３４を有する場合、このときのα
をα0.2とα0.34とすると、それらは数式１０より以下
の数式１１及び数式１２で表されることが分かる。
【００９８】
【数１１】
【００９９】
【数１２】
【０１００】これより被処理体Ｗの実効放射率は以下の
数式１３及び数式１４で与えられる。
数式１３及び数式１４で与えられる。
【０１０１】
【数１３】
【０１０２】
【数１４】
【０１０３】放射温度計２００は、温度の換算を放射光
束（Ｗ）で計算している。このためＮＡ＝０．２のとき
の角度をθ１、ＮＡ＝０．３４のときの角度をθ２とす
ると２つの放射温度計での入射光束の違いは以下の数式
１５及び数式１６で与えられる。但し、θは図３５に示
すように光ファイバの最大受光角を示し、θ＝ｓｉｎ -1
（ＮＡ）と表すことが出来る。
束（Ｗ）で計算している。このためＮＡ＝０．２のとき
の角度をθ１、ＮＡ＝０．３４のときの角度をθ２とす
ると２つの放射温度計での入射光束の違いは以下の数式
１５及び数式１６で与えられる。但し、θは図３５に示
すように光ファイバの最大受光角を示し、θ＝ｓｉｎ -1
（ＮＡ）と表すことが出来る。
【０１０４】
【数１５】
【０１０５】
【数１６】
【０１０６】よって２つの放射温度計２００Ａ及び２０
０Ｂの入射光束比は以下の数式１７のように表すことが
できる。
０Ｂの入射光束比は以下の数式１７のように表すことが
できる。
【０１０７】
【数１７】
【０１０８】
【数１８】
【０１０９】ここで、数式１９のようにβを置くと、数
式１８は以下の数式２０乃至数式２４のように変形する
ことができる。
式１８は以下の数式２０乃至数式２４のように変形する
ことができる。
【０１１０】
【数１９】
【０１１１】
【数２０】
【０１１２】
【数２１】
【０１１３】
【数２２】
【０１１４】
【数２３】
【０１１５】
【数２４】
【０１１６】よって被処理体Ｗの放射率εは以下の数式
２５のように算出することができる。
２５のように算出することができる。
【０１１７】
【数２５】
【０１１８】ここで再び数式１１若しくは数式１２より
実効放射率を算出する。ここではＮＡの小さいＮＡ＝
０．２の実効放射率で計算を続ける。数式２５で算出し
た放射率εを数式１３に代入すると以下の数式２６のよ
うになる。
実効放射率を算出する。ここではＮＡの小さいＮＡ＝
０．２の実効放射率で計算を続ける。数式２５で算出し
た放射率εを数式１３に代入すると以下の数式２６のよ
うになる。
【０１１９】
【数２６】
【０１２０】このときＮＡ＝０．２の放射温度計２００
Ａには、Ｅ0.2の放射エネルギーが入射しているため、
以下のような数式２７が成立する。
Ａには、Ｅ0.2の放射エネルギーが入射しているため、
以下のような数式２７が成立する。
【０１２１】
【数２７】
【０１２２】ここでＥbは黒体放射による放射エネルギ
ーである。次に、数式２７を以下のように変形する。
ーである。次に、数式２７を以下のように変形する。
【０１２３】
【数２８】
【０１２４】この入射エネルギーはＪＩＳ １６１２よ
り、以下のような関係式がある。
り、以下のような関係式がある。
【０１２５】
【数２９】
【０１２６】ここでＴは被処理体Ｗの温度、ｃ２は０．
０１４３８８ｍ／ｋ（放射の第二定数）、Ａ、Ｂ、Ｃは
放射温度計２００固有の定数（校正によって決まる）、
Ｅbは黒体放射による放射エネルギー（通常は放射温度
計の出力Ｖ）である。
０１４３８８ｍ／ｋ（放射の第二定数）、Ａ、Ｂ、Ｃは
放射温度計２００固有の定数（校正によって決まる）、
Ｅbは黒体放射による放射エネルギー（通常は放射温度
計の出力Ｖ）である。
【０１２７】上記の算出方法は２本の異なるＮＡを持つ
放射温度計２００Ａ及び２００Ｂより被処理体Ｗの放射
率を求めるものであるが、数式９よりＤ１／Ｄ２の比を
変化させても同様に求めることができる。かかる実施例
を図３１に示す。
放射温度計２００Ａ及び２００Ｂより被処理体Ｗの放射
率を求めるものであるが、数式９よりＤ１／Ｄ２の比を
変化させても同様に求めることができる。かかる実施例
を図３１に示す。
【０１２８】図３１においては、処理室１１０の底部１
１４には、底面１１４ａに対応する底面１１４ｂと、底
面１１４ｂから突出する凸部１１４ｃの上面１１４ｄと
が設けられている。このため、同一の放射温度計２００
Ｃを使用しているが、被処理体Ｗと放射温度計２００Ｃ
の石英ロッド２１０間の距離Ｄ２は異なる。このため、
図３１に示す実施例においても、図３０に示す実施例と
同様に被処理体Ｗの放射率を求めることが可能となる。
１４には、底面１１４ａに対応する底面１１４ｂと、底
面１１４ｂから突出する凸部１１４ｃの上面１１４ｄと
が設けられている。このため、同一の放射温度計２００
Ｃを使用しているが、被処理体Ｗと放射温度計２００Ｃ
の石英ロッド２１０間の距離Ｄ２は異なる。このため、
図３１に示す実施例においても、図３０に示す実施例と
同様に被処理体Ｗの放射率を求めることが可能となる。
【０１２９】例えば、図３１において、ＮＡ＝０．２の
放射温度計２００Ｃを用意して、ロッド２１０と被処理
体Ｗまでの距離が３．５ｍｍ（図３１の左側）と５ｍｍ
（図３１の右側）に設置する。またロッド２１０の径を
４ｍｍとする。ここでは数式９より各多重反射係数を以
下の数式３０及び数式３１のように表すことができる。
放射温度計２００Ｃを用意して、ロッド２１０と被処理
体Ｗまでの距離が３．５ｍｍ（図３１の左側）と５ｍｍ
（図３１の右側）に設置する。またロッド２１０の径を
４ｍｍとする。ここでは数式９より各多重反射係数を以
下の数式３０及び数式３１のように表すことができる。
【０１３０】
【数３０】
【０１３１】
【数３１】
【０１３２】これより、数式１３及び数式１４と同様に
実効放射率εｅｆｆ3.5、εｅｆｆ5 .0を求める。後の被
処理体Ｗの放射率被処理体の温度を求めるまでの流れ
は、数式１５乃至数式２８まで各添字において０．２を
３．５に、０．３４を５．０に置きかえるだけで全く同
様に被処理体Ｗの温度Ｔを算出することができる。
実効放射率εｅｆｆ3.5、εｅｆｆ5 .0を求める。後の被
処理体Ｗの放射率被処理体の温度を求めるまでの流れ
は、数式１５乃至数式２８まで各添字において０．２を
３．５に、０．３４を５．０に置きかえるだけで全く同
様に被処理体Ｗの温度Ｔを算出することができる。
【０１３３】ＰＤ２３０又は制御部３００は、数式２５
乃至数式２９によって被処理体Ｗの温度Ｔを算出するこ
とができる。いずれにしろ制御部３００は被処理体Ｗの
温度Ｔを得ることができる。また、これらの数式を含む
温度測定演算プログラムは、フロッピー（登録商標）デ
ィスクその他のコンピュータ可読媒体に格納され、及び
／又は、インターネットその他の通信ネットワークを利
用してオンライン配信されて独立の取引対象となり得
る。
乃至数式２９によって被処理体Ｗの温度Ｔを算出するこ
とができる。いずれにしろ制御部３００は被処理体Ｗの
温度Ｔを得ることができる。また、これらの数式を含む
温度測定演算プログラムは、フロッピー（登録商標）デ
ィスクその他のコンピュータ可読媒体に格納され、及び
／又は、インターネットその他の通信ネットワークを利
用してオンライン配信されて独立の取引対象となり得
る。
【０１３４】しかしながら、上述の構成において温度測
定を行なうためには少なくとも二の放射温度計２００が
必要である。また、検出精度を上げるために放射温度計
２００を被処理体Ｗに対して複数の場所に設置する場
合、少なくとも４以上、即ち２の倍数個の放射温度計が
必要となる。よって、処理室１１０に形成される貫通孔
１１５は放射温度計２００に対応する数だけ設けなけれ
ばならない。上述した温度測定方法は安価で高精度な検
出が行なえるという長所を有するものの、かかる貫通孔
１１５及びロッド２１０は熱を吸収し昇温の妨げとなる
ことがある。よって、貫通孔１１５、即ち放射温度計２
００の数は少ない方が好ましい。本発明者はかかる課題
を鋭意検討した結果、二の放射温度計２００が一のロッ
ド２１０を共有することで、ロッド２１０ひいては貫通
孔１１５の数を半分にすることが可能であると考えた。
また、発明者は一のロッド２１０を使用しても、二の放
射温度計２００を使用したときと同様な作用及び効果を
奏する新規な光ファイバを作成した。
定を行なうためには少なくとも二の放射温度計２００が
必要である。また、検出精度を上げるために放射温度計
２００を被処理体Ｗに対して複数の場所に設置する場
合、少なくとも４以上、即ち２の倍数個の放射温度計が
必要となる。よって、処理室１１０に形成される貫通孔
１１５は放射温度計２００に対応する数だけ設けなけれ
ばならない。上述した温度測定方法は安価で高精度な検
出が行なえるという長所を有するものの、かかる貫通孔
１１５及びロッド２１０は熱を吸収し昇温の妨げとなる
ことがある。よって、貫通孔１１５、即ち放射温度計２
００の数は少ない方が好ましい。本発明者はかかる課題
を鋭意検討した結果、二の放射温度計２００が一のロッ
ド２１０を共有することで、ロッド２１０ひいては貫通
孔１１５の数を半分にすることが可能であると考えた。
また、発明者は一のロッド２１０を使用しても、二の放
射温度計２００を使用したときと同様な作用及び効果を
奏する新規な光ファイバを作成した。
【０１３５】以下、図３６乃至図３８を参照するに、本
発明の別の側面である光ファイバ２２０Ｄ及び当該光フ
ァイバ２２０Ｄを有する放射温度計２００Ｄについて説
明する。ここで、図３６は、図１に示す放射温度計２０
０の変形例であって、本発明の別の側面でもある放射温
度計２００Ｄ及びその近傍の概略拡大断面図である。図
３７は、図３６に示す放射温度計２００Ｄに適用可能な
光ファイバ２２０Ｄであって、図３６に示す線ＡＡにお
ける光ファイバ２２０Ｄの概略断面図である。図３８
は、図３６に示す線ＢＢにおける光ファイバ２２０Ｄの
概略断面図である。
発明の別の側面である光ファイバ２２０Ｄ及び当該光フ
ァイバ２２０Ｄを有する放射温度計２００Ｄについて説
明する。ここで、図３６は、図１に示す放射温度計２０
０の変形例であって、本発明の別の側面でもある放射温
度計２００Ｄ及びその近傍の概略拡大断面図である。図
３７は、図３６に示す放射温度計２００Ｄに適用可能な
光ファイバ２２０Ｄであって、図３６に示す線ＡＡにお
ける光ファイバ２２０Ｄの概略断面図である。図３８
は、図３６に示す線ＢＢにおける光ファイバ２２０Ｄの
概略断面図である。
【０１３６】放射温度計２００Ｄは放射温度計２００Ａ
乃至２００Ｃ同様、被処理体Ｗに関してランプ１３０と
反対側に設けられている。図３６に示す放射温度計２０
０Ｄは、石英又はサファイア製（本実施例では石英製）
の一のロッド２１０と、光ファイバ２２０Ｄと、ＰＤ２
３２及びＰＤ２３４とを有している。放射温度計２００
Ｄは、典型的に、後述する光ファイバ２２０Ｄと、二の
ＰＤ２３２及び２３４を有する点において、上述した放
射温度計２００Ａ乃至Ｃと異なる。放射温度計２００Ｄ
は処理室１００の底部１１４の円筒形状の貫通孔１１５
ｃに挿入され、底部１１４に取り付けられている。上述
したように放射温度計２００Ａ及び放射温度計２００
Ｂ、又は一対の放射温度計２００Ｃを取り付けるために
少なくとも二の貫通孔を設ける必要があるが、放射温度
計２００Ｄでは少なくとも一の貫通孔１１５ｃのみを設
けるに足りる。従って、放射温度計２００Ｄを使用した
場合、貫通孔１１５の数を半分に減らすことができ、少
なからずとも処理室１１０内の昇温の妨げとなるロッド
２１０の影響を抑えることができる。よって、処理室１
１０の高速昇温を少ないエネルギーで達成可能であると
ともに、エネルギーの低減に寄与する。なお、本実施例
において、放射温度計２００Ａ乃至Ｃと構成を同一とす
るものについての詳細な説明は省略する。
乃至２００Ｃ同様、被処理体Ｗに関してランプ１３０と
反対側に設けられている。図３６に示す放射温度計２０
０Ｄは、石英又はサファイア製（本実施例では石英製）
の一のロッド２１０と、光ファイバ２２０Ｄと、ＰＤ２
３２及びＰＤ２３４とを有している。放射温度計２００
Ｄは、典型的に、後述する光ファイバ２２０Ｄと、二の
ＰＤ２３２及び２３４を有する点において、上述した放
射温度計２００Ａ乃至Ｃと異なる。放射温度計２００Ｄ
は処理室１００の底部１１４の円筒形状の貫通孔１１５
ｃに挿入され、底部１１４に取り付けられている。上述
したように放射温度計２００Ａ及び放射温度計２００
Ｂ、又は一対の放射温度計２００Ｃを取り付けるために
少なくとも二の貫通孔を設ける必要があるが、放射温度
計２００Ｄでは少なくとも一の貫通孔１１５ｃのみを設
けるに足りる。従って、放射温度計２００Ｄを使用した
場合、貫通孔１１５の数を半分に減らすことができ、少
なからずとも処理室１１０内の昇温の妨げとなるロッド
２１０の影響を抑えることができる。よって、処理室１
１０の高速昇温を少ないエネルギーで達成可能であると
ともに、エネルギーの低減に寄与する。なお、本実施例
において、放射温度計２００Ａ乃至Ｃと構成を同一とす
るものについての詳細な説明は省略する。
【０１３７】本発明の別の側面である光ファイバ２２０
Ｄは複数の光ファイバ２２２及び光ファイバ２２４を束
ねたバンドルファイバである。本実施例において、光フ
ァイバ２２０Ｄは光ファイバ２２２と光ファイバ２２４
とがＮＡにおいて異なることを特徴とする。また、図３
６によく示されるように、光ファイバ２２０Ｄはロッド
２１０に接続され、その後二股に分岐し検出器２３２及
び２３４に接続される。なお、分岐後の光ファイバ２１
０ＤはＮＡの同一なものが１本のバンドルファイバとし
構成され、束ねられた各光ファイバ２２２及び２２４は
異なる検出器２３２及び検出器２３４に接続される。
Ｄは複数の光ファイバ２２２及び光ファイバ２２４を束
ねたバンドルファイバである。本実施例において、光フ
ァイバ２２０Ｄは光ファイバ２２２と光ファイバ２２４
とがＮＡにおいて異なることを特徴とする。また、図３
６によく示されるように、光ファイバ２２０Ｄはロッド
２１０に接続され、その後二股に分岐し検出器２３２及
び２３４に接続される。なお、分岐後の光ファイバ２１
０ＤはＮＡの同一なものが１本のバンドルファイバとし
構成され、束ねられた各光ファイバ２２２及び２２４は
異なる検出器２３２及び検出器２３４に接続される。
【０１３８】より詳細には、光ファイバ２２０Ｄの分岐
前の状態が図３８によく示される。複数の光ファイバ２
２２及び２２４は光ファイバ２２０Ｄの中心領域に光フ
ァイバ２２２が、かかる領域を覆う領域に光ファイバ２
２４が存在する（図３７（ａ））バンドルファイバとし
て実現される。かかる構成において、光ファイバ２２２
及び２２４は光ファイバ２２０Ｄと同軸上に延在する筒
２２５、例えばＳＵＳ管によって分離可能である。ま
た、複数の光ファイバ２２２及び２２４は光ファイバ２
２２及び２２４が混在する（図３７（ｂ））バンドルフ
ァイバとして実現されてもよい。なお、図３７（ａ）で
は中心領域に光ファイバ２２２がその外周領域に光ファ
イバ２２４描かれているが、光ファイバ２２２と光ファ
イバ２２４は逆に配置されてもよい。また、光ファイバ
２２０Ｄの分岐後の状態が図３８によく示される。分岐
後の光ファイバ２２０Ｄは各々同一のＮＡを有する光フ
ァイバのみが束ねられた２本のバンドルファイバとして
構成されている。
前の状態が図３８によく示される。複数の光ファイバ２
２２及び２２４は光ファイバ２２０Ｄの中心領域に光フ
ァイバ２２２が、かかる領域を覆う領域に光ファイバ２
２４が存在する（図３７（ａ））バンドルファイバとし
て実現される。かかる構成において、光ファイバ２２２
及び２２４は光ファイバ２２０Ｄと同軸上に延在する筒
２２５、例えばＳＵＳ管によって分離可能である。ま
た、複数の光ファイバ２２２及び２２４は光ファイバ２
２２及び２２４が混在する（図３７（ｂ））バンドルフ
ァイバとして実現されてもよい。なお、図３７（ａ）で
は中心領域に光ファイバ２２２がその外周領域に光ファ
イバ２２４描かれているが、光ファイバ２２２と光ファ
イバ２２４は逆に配置されてもよい。また、光ファイバ
２２０Ｄの分岐後の状態が図３８によく示される。分岐
後の光ファイバ２２０Ｄは各々同一のＮＡを有する光フ
ァイバのみが束ねられた２本のバンドルファイバとして
構成されている。
【０１３９】光ファイバ２２２及び２２４は、光ファイ
バ２２０Ａ乃至Ｃと同様、光を伝搬するコアと、コアの
周辺を覆う同心円状のクラッドから構成される。上述し
たように、クラッドの屈折率はコアのそれよりも少し小
さくすることにより光の全反射を達成して外部に光を漏
らすことなく伝搬する。コア及びクラッドは基本的に同
一の材質より構成される。本実施例では、異なるＮＡを
実現するために、光ファイバ２２２及び光ファイバ２２
４とで異なる材質を使用する。光ファイバ２２２及び２
２４は石英、プラスチック、及びガラスからなるグルー
プより選択される部材から形成されるが、これと同様な
作用を有する材質の使用を妨げるものではない。上述し
た材質より光ファイバを形成した場合、光ファイバのＮ
Ａは石英、プラスチック、ガラスの順に、それぞれ０．
１４、０．３、０．５以上となる。本実施例では光ファ
イバ２２０Ｄは石英より形成され開口数０．１４を有す
る光ファイバ２２２とプラスチックより形成され開口数
０．３７を有する光ファイバ２２４から構成される。な
お、光ファイバ２２２及び２２４はコアとクラッドの屈
折率を各々変化させることでＮＡの値を変化させること
でき、光ファイバ２２２と光ファイバ２２４とは同一の
材質より構成されてもよい。但し、上述した図３７
（ｂ）の構成では光ファイバ２２０Ｄの製造上の理由に
より、光ファイバ２２２及び２２４は石英と石英、又は
石英とガラスとが組み合わせより形成されることが好ま
しい。また、光ファイバ２２２及び２２４の径は各々同
一であっても、異なっていてもよい。但し、光ファイバ
２２２及び２２４の径が異なる場合は、図３７（ｂ）に
示したバンドルファイバを製造することが難解であると
いう理由よりあまり適さず、図３７（ａ）の構成である
ことが好ましい。
バ２２０Ａ乃至Ｃと同様、光を伝搬するコアと、コアの
周辺を覆う同心円状のクラッドから構成される。上述し
たように、クラッドの屈折率はコアのそれよりも少し小
さくすることにより光の全反射を達成して外部に光を漏
らすことなく伝搬する。コア及びクラッドは基本的に同
一の材質より構成される。本実施例では、異なるＮＡを
実現するために、光ファイバ２２２及び光ファイバ２２
４とで異なる材質を使用する。光ファイバ２２２及び２
２４は石英、プラスチック、及びガラスからなるグルー
プより選択される部材から形成されるが、これと同様な
作用を有する材質の使用を妨げるものではない。上述し
た材質より光ファイバを形成した場合、光ファイバのＮ
Ａは石英、プラスチック、ガラスの順に、それぞれ０．
１４、０．３、０．５以上となる。本実施例では光ファ
イバ２２０Ｄは石英より形成され開口数０．１４を有す
る光ファイバ２２２とプラスチックより形成され開口数
０．３７を有する光ファイバ２２４から構成される。な
お、光ファイバ２２２及び２２４はコアとクラッドの屈
折率を各々変化させることでＮＡの値を変化させること
でき、光ファイバ２２２と光ファイバ２２４とは同一の
材質より構成されてもよい。但し、上述した図３７
（ｂ）の構成では光ファイバ２２０Ｄの製造上の理由に
より、光ファイバ２２２及び２２４は石英と石英、又は
石英とガラスとが組み合わせより形成されることが好ま
しい。また、光ファイバ２２２及び２２４の径は各々同
一であっても、異なっていてもよい。但し、光ファイバ
２２２及び２２４の径が異なる場合は、図３７（ｂ）に
示したバンドルファイバを製造することが難解であると
いう理由よりあまり適さず、図３７（ａ）の構成である
ことが好ましい。
【０１４０】以上説明した光ファイバ２２０Ｄを使用
し、分岐後の光ファイバ２２０Ｄを各々異なった検出器
２３２及び２３４に接続することで、上述した放射温度
計２００Ａ乃至２００Ｃが二の放射温度計で検出するの
と同様な結果を得ることができる。図３９乃至図４１を
参照するに、かかる構成において、光ファイバ２１０Ｄ
を一のロッド２１０に接続し開口数の異なる光ファイバ
２２２及び２２４が一のロッド２１０を共有すること
で、放射温度計２００Ａ及び放射温度計２００Ｂを組み
合わせにおいて使用した上述の場合と同様な作用を奏す
ることが理解される。ここで、図３９乃至図４１は、上
述した光ファイバ２２２及び２２４の組み合わせにおけ
る放射率εに対する実効放射率εeffを示した図であ
る。即ち、同一放射率εにおける実効放射率εeffの差
が開口数ＮＡにより明確である。よって、放射温度計２
００Ｄであっても実効放射率εeffのかかる差を利用し
放射率εを修正するという本発明の温度測定方法を可能
とするものであることが容易に理解される。
し、分岐後の光ファイバ２２０Ｄを各々異なった検出器
２３２及び２３４に接続することで、上述した放射温度
計２００Ａ乃至２００Ｃが二の放射温度計で検出するの
と同様な結果を得ることができる。図３９乃至図４１を
参照するに、かかる構成において、光ファイバ２１０Ｄ
を一のロッド２１０に接続し開口数の異なる光ファイバ
２２２及び２２４が一のロッド２１０を共有すること
で、放射温度計２００Ａ及び放射温度計２００Ｂを組み
合わせにおいて使用した上述の場合と同様な作用を奏す
ることが理解される。ここで、図３９乃至図４１は、上
述した光ファイバ２２２及び２２４の組み合わせにおけ
る放射率εに対する実効放射率εeffを示した図であ
る。即ち、同一放射率εにおける実効放射率εeffの差
が開口数ＮＡにより明確である。よって、放射温度計２
００Ｄであっても実効放射率εeffのかかる差を利用し
放射率εを修正するという本発明の温度測定方法を可能
とするものであることが容易に理解される。
【０１４１】なお、ロッド２１０、及び検出器２３２及
び２３４の構成及び作用は上述したとおりであってここ
での詳細な説明は省略する。また、実効放射率εeff及
び温度の算出方法は上述した放射温度計２００Ａ乃至２
００Ｂと同一であり、ここでの詳細な説明は省略する。
び２３４の構成及び作用は上述したとおりであってここ
での詳細な説明は省略する。また、実効放射率εeff及
び温度の算出方法は上述した放射温度計２００Ａ乃至２
００Ｂと同一であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１４２】制御部３００は内部にＣＰＵ及びメモリを
備え、被処理体Ｗの温度Ｔを認識してランプドライバ３
１０を制御することによってランプ１３０の出力をフィ
ードバック制御する。また、制御部３００は、後述する
ように、モータドライバ３２０に所定のタイミングで駆
動信号を送って被処理体Ｗの回転速度を制御する。
備え、被処理体Ｗの温度Ｔを認識してランプドライバ３
１０を制御することによってランプ１３０の出力をフィ
ードバック制御する。また、制御部３００は、後述する
ように、モータドライバ３２０に所定のタイミングで駆
動信号を送って被処理体Ｗの回転速度を制御する。
【０１４３】ガス導入部１８０は、例えば、図示しない
ガス源、流量調節バルブ、マスフローコントローラ、ガ
ス供給ノズル及びこれらを接続するガス供給路を含み、
熱処理に使用されるガスを処理室１１０に導入する。な
お、本実施例ではガス導入部１８０は処理室１１０の側
壁１１２に設けられて処理室１１０の側部から導入され
ているが、その位置は限定されず、例えば、シャワーヘ
ッドとして構成されて処理室１１０の上部から処理ガス
を導入してもよい。
ガス源、流量調節バルブ、マスフローコントローラ、ガ
ス供給ノズル及びこれらを接続するガス供給路を含み、
熱処理に使用されるガスを処理室１１０に導入する。な
お、本実施例ではガス導入部１８０は処理室１１０の側
壁１１２に設けられて処理室１１０の側部から導入され
ているが、その位置は限定されず、例えば、シャワーヘ
ッドとして構成されて処理室１１０の上部から処理ガス
を導入してもよい。
【０１４４】アニールであればガス源はＮ2、Ａｒな
ど、酸化処理であればＯ2、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯ2、窒化処
理であればＮ2、ＮＨ3など、成膜処理であればＮＨ3、
ＳｉＨ2Ｃｌ2やＳｉＨ4などを使用するが、処理ガスは
これらに限定されないことはいうまでもない。マスフロ
ーコントローラはガスの流量を制御し、例えば、ブリッ
ジ回路、増幅回路、コンパレータ制御回路、流量調節バ
ルブ等を有し、ガスの流れに伴う上流から下流への熱移
動を検出することによって流量測定して流量調節バルブ
を制御する。ガス供給路は、例えば、シームレスパイプ
を使用したり、接続部に食い込み継ぎ手やメタルガスケ
ット継ぎ手を使用したりして供給ガスへの配管からの不
純物の混入が防止している。また、配管内部の汚れや腐
食に起因するダストパーティクルを防止するために配管
は耐食性材料から構成されるか、配管内部がＰＴＦＥ
（テフロン（登録商標））、ＰＦＡ、ポリイミド、ＰＢ
Ｉその他の絶縁材料により絶縁加工されたり、電解研磨
処理がなされたり、更には、ダストパーティクル捕捉フ
ィルタを備えたりしている。
ど、酸化処理であればＯ2、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯ2、窒化処
理であればＮ2、ＮＨ3など、成膜処理であればＮＨ3、
ＳｉＨ2Ｃｌ2やＳｉＨ4などを使用するが、処理ガスは
これらに限定されないことはいうまでもない。マスフロ
ーコントローラはガスの流量を制御し、例えば、ブリッ
ジ回路、増幅回路、コンパレータ制御回路、流量調節バ
ルブ等を有し、ガスの流れに伴う上流から下流への熱移
動を検出することによって流量測定して流量調節バルブ
を制御する。ガス供給路は、例えば、シームレスパイプ
を使用したり、接続部に食い込み継ぎ手やメタルガスケ
ット継ぎ手を使用したりして供給ガスへの配管からの不
純物の混入が防止している。また、配管内部の汚れや腐
食に起因するダストパーティクルを防止するために配管
は耐食性材料から構成されるか、配管内部がＰＴＦＥ
（テフロン（登録商標））、ＰＦＡ、ポリイミド、ＰＢ
Ｉその他の絶縁材料により絶縁加工されたり、電解研磨
処理がなされたり、更には、ダストパーティクル捕捉フ
ィルタを備えたりしている。
【０１４５】排気部１９０は、本実施例ではガス導入部
１８０と略水平に設けられているが、その位置及び数は
限定されない。排気部１９０には所望の排気ポンプ（タ
ーボ分子ポンプ、スパッターイオンポンプ、ゲッターポ
ンプ、ソープションポンプ、クライオポンプなど）が圧
力調整バルブと共に接続される。なお、本実施例では処
理室１１０は減圧環境に維持されるが、本発明は減圧環
境を必ずしも必須の構成要素とするものではなく、例え
ば、１３３Ｐａ乃至大気圧の範囲で適用可能である。排
気部１９０はヘリウムガスを次の熱処理前までに排気す
る機能も有する。
１８０と略水平に設けられているが、その位置及び数は
限定されない。排気部１９０には所望の排気ポンプ（タ
ーボ分子ポンプ、スパッターイオンポンプ、ゲッターポ
ンプ、ソープションポンプ、クライオポンプなど）が圧
力調整バルブと共に接続される。なお、本実施例では処
理室１１０は減圧環境に維持されるが、本発明は減圧環
境を必ずしも必須の構成要素とするものではなく、例え
ば、１３３Ｐａ乃至大気圧の範囲で適用可能である。排
気部１９０はヘリウムガスを次の熱処理前までに排気す
る機能も有する。
【０１４６】図４２は、被処理体Ｗの冷却速度に関する
シミュレーションの結果を示すグラフである。図４２に
おいて、ギャップは被処理体Ｗと底部１１４との間隔を
意味する。図４２に示すグラフから（１）ギャップが小
さくなる程冷却速度が上がる、（２）被処理体Ｗと底部
１１４との間に熱伝導率の高いヘリウムガスを流すこと
で飛躍的に冷却速度が上がる、ことが理解されるであろ
う。
シミュレーションの結果を示すグラフである。図４２に
おいて、ギャップは被処理体Ｗと底部１１４との間隔を
意味する。図４２に示すグラフから（１）ギャップが小
さくなる程冷却速度が上がる、（２）被処理体Ｗと底部
１１４との間に熱伝導率の高いヘリウムガスを流すこと
で飛躍的に冷却速度が上がる、ことが理解されるであろ
う。
【０１４７】図１に示すＲＴＰ装置１００の構成は、被
処理体Ｗの上面をランプ１３０により加熱して被処理体
Ｗの裏面に冷却プレートとしての底部１１４を設けてい
る。このため、図１に示す構造は冷却速度は比較的速い
が、放熱量が多くなるために急速昇温には比較的大きな
電力が必要となる。これに対して冷却管１１６の冷却水
の導入を加熱時に停止する方法も考えられるが歩留まり
が下がるために好ましくはない。
処理体Ｗの上面をランプ１３０により加熱して被処理体
Ｗの裏面に冷却プレートとしての底部１１４を設けてい
る。このため、図１に示す構造は冷却速度は比較的速い
が、放熱量が多くなるために急速昇温には比較的大きな
電力が必要となる。これに対して冷却管１１６の冷却水
の導入を加熱時に停止する方法も考えられるが歩留まり
が下がるために好ましくはない。
【０１４８】そこで、図４３乃至図４５に示すように、
冷却プレートしての底部１１４は被処理体Ｗに対して可
動に構成された底部１１４Ａに置換されてもよい。より
好ましくは、放熱効率を高めるために、冷却時に熱伝導
率の高いヘリウムガスを被処理体Ｗと底部１１４Ａとの
間に流される。ここで、図４３は、被処理体Ｗに対して
可動に構成された冷却プレートしての底部１１４Ａを説
明するための概略断面図である。図４４は、図４３の構
造において被処理体Ｗを加熱する際の被処理体Ｗと底部
１１４Ａとの位置関係を説明するための概略断面図であ
る。図４５は、図４３の構造において被処理体Ｗを冷却
する際の被処理体Ｗと底部１１４Ａとの位置関係を説明
するための概略断面図である。なお、図４３乃至図４５
においては放射温度計２００と接続する制御部３００や
冷却管１１６は省略されている。
冷却プレートしての底部１１４は被処理体Ｗに対して可
動に構成された底部１１４Ａに置換されてもよい。より
好ましくは、放熱効率を高めるために、冷却時に熱伝導
率の高いヘリウムガスを被処理体Ｗと底部１１４Ａとの
間に流される。ここで、図４３は、被処理体Ｗに対して
可動に構成された冷却プレートしての底部１１４Ａを説
明するための概略断面図である。図４４は、図４３の構
造において被処理体Ｗを加熱する際の被処理体Ｗと底部
１１４Ａとの位置関係を説明するための概略断面図であ
る。図４５は、図４３の構造において被処理体Ｗを冷却
する際の被処理体Ｗと底部１１４Ａとの位置関係を説明
するための概略断面図である。なお、図４３乃至図４５
においては放射温度計２００と接続する制御部３００や
冷却管１１６は省略されている。
【０１４９】図４３に示すように、処理室１１０内の減
圧環境を維持するベローズなどを有して制御部３００に
より動作制御される昇降機構１１７により底部１１４Ａ
は被処理体Ｗに対して昇降することができる。昇降機構
１１７には当業界で周知のいかなる構造をも適用するこ
とができるので、ここでは詳しい説明は省略する。な
お、本実施例と異なり、被処理体Ｗ又はサポートリング
１５０を可動に構成してもよい。被処理体Ｗを加熱する
際には、図４４に示すように、底部１１４Ａを被処理体
Ｗから離間するように下降させると共にヘリウムガスの
供給を停止する。このとき、被処理体Ｗと底部１１４と
の距離は、例えば、１０ｍｍである。底部１１４Ａと被
処理体Ｗとの間隔が大きいので被処理体Ｗは底部１１４
Ａの影響をあまり受けずに高速昇温が可能となる。図４
４に示す底部１１４Ａの位置が、例えば、ホームポジシ
ョンに設定される。
圧環境を維持するベローズなどを有して制御部３００に
より動作制御される昇降機構１１７により底部１１４Ａ
は被処理体Ｗに対して昇降することができる。昇降機構
１１７には当業界で周知のいかなる構造をも適用するこ
とができるので、ここでは詳しい説明は省略する。な
お、本実施例と異なり、被処理体Ｗ又はサポートリング
１５０を可動に構成してもよい。被処理体Ｗを加熱する
際には、図４４に示すように、底部１１４Ａを被処理体
Ｗから離間するように下降させると共にヘリウムガスの
供給を停止する。このとき、被処理体Ｗと底部１１４と
の距離は、例えば、１０ｍｍである。底部１１４Ａと被
処理体Ｗとの間隔が大きいので被処理体Ｗは底部１１４
Ａの影響をあまり受けずに高速昇温が可能となる。図４
４に示す底部１１４Ａの位置が、例えば、ホームポジシ
ョンに設定される。
【０１５０】被処理体Ｗを冷却する際には、図４５に示
すように、底部１１４Ａを被処理体Ｗに近接するように
上昇させると共にヘリウムガスの供給を開始する。底部
１１４Ａと被処理体Ｗとの間隔が狭いので被処理体Ｗは
底部１１４Ａの影響を高速冷却が可能となる。このと
き、被処理体Ｗと底部１１４との距離は、例えば、１ｍ
ｍである。図４５のヘリウムガスの導入例を図４６に示
す。ここで、図４６は、図４５の実線領域Ｖの概略拡大
断面図である。同図に示すように、底部１１４には無数
の小さな孔１１５ａが設けられてヘリウムガスを案内す
る。ヘリウムガス供給管に接続されたバルブ４００を有
するケース４１０が底部１１４に接続されている。
すように、底部１１４Ａを被処理体Ｗに近接するように
上昇させると共にヘリウムガスの供給を開始する。底部
１１４Ａと被処理体Ｗとの間隔が狭いので被処理体Ｗは
底部１１４Ａの影響を高速冷却が可能となる。このと
き、被処理体Ｗと底部１１４との距離は、例えば、１ｍ
ｍである。図４５のヘリウムガスの導入例を図４６に示
す。ここで、図４６は、図４５の実線領域Ｖの概略拡大
断面図である。同図に示すように、底部１１４には無数
の小さな孔１１５ａが設けられてヘリウムガスを案内す
る。ヘリウムガス供給管に接続されたバルブ４００を有
するケース４１０が底部１１４に接続されている。
【０１５１】本実施例は冷却プレート１１４Ａと被処理
体Ｗとの相対的移動について説明したが、本発明は被処
理体Ｗとランプ１３０との相対的移動にも適用すること
ができる。
体Ｗとの相対的移動について説明したが、本発明は被処
理体Ｗとランプ１３０との相対的移動にも適用すること
ができる。
【０１５２】以下、被処理体Ｗの回転機構について図１
を参照して説明する。集積回路の各素子の電気的特性や
製品の歩留まり等を高く維持するためには被処理体Ｗの
表面全体に亘ってより均一に熱処理が行われることが要
求される。被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であれば、
例えば、成膜処理における膜厚が不均一になったり、熱
応力によりシリコン結晶中に滑りを発生したりするな
ど、ＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供すること
ができない。被処理体Ｗ上の不均一な温度分布はランプ
１３０の不均一な照度分布に起因する場合もあるし、ガ
ス導入部１８０付近において導入される処理ガスが被処
理体Ｗの表面から熱を奪うことに起因する場合もある。
回転機構はウェハを回転させて被処理体Ｗがランプ１３
０により均一に加熱されることを可能にする。
を参照して説明する。集積回路の各素子の電気的特性や
製品の歩留まり等を高く維持するためには被処理体Ｗの
表面全体に亘ってより均一に熱処理が行われることが要
求される。被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であれば、
例えば、成膜処理における膜厚が不均一になったり、熱
応力によりシリコン結晶中に滑りを発生したりするな
ど、ＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供すること
ができない。被処理体Ｗ上の不均一な温度分布はランプ
１３０の不均一な照度分布に起因する場合もあるし、ガ
ス導入部１８０付近において導入される処理ガスが被処
理体Ｗの表面から熱を奪うことに起因する場合もある。
回転機構はウェハを回転させて被処理体Ｗがランプ１３
０により均一に加熱されることを可能にする。
【０１５３】被処理体Ｗの回転機構は、サポートリング
１５０と、リング状の永久磁石１７０と、リング状のＳ
ＵＳなどの磁性体１７２と、モータドライバ３２０と、
モータ３３０とを有する。
１５０と、リング状の永久磁石１７０と、リング状のＳ
ＵＳなどの磁性体１７２と、モータドライバ３２０と、
モータ３３０とを有する。
【０１５４】サポートリング１５０は、耐熱性に優れた
セラミックス、例えば、ＳｉＣなどから構成された円形
リング形状を有する。サポートリング１５０は被処理体
Ｗの載置台として機能し、中空円部において断面Ｌ字状
に周方向に沿ってリング状の切り欠きを有する。かかる
切り欠き半径は被処理体Ｗの半径よりも小さく設計され
ているのでサポートリング１５０は切り欠きにおいて被
処理体Ｗ（の裏面周縁部）を保持することができる。必
要があれば、サポートリング１５０は被処理体Ｗを固定
する静電チャックやクランプ機構などを有してもよい。
サポートリング１５０は、被処理体Ｗの端部からの放熱
による均熱の悪化を防止する。
セラミックス、例えば、ＳｉＣなどから構成された円形
リング形状を有する。サポートリング１５０は被処理体
Ｗの載置台として機能し、中空円部において断面Ｌ字状
に周方向に沿ってリング状の切り欠きを有する。かかる
切り欠き半径は被処理体Ｗの半径よりも小さく設計され
ているのでサポートリング１５０は切り欠きにおいて被
処理体Ｗ（の裏面周縁部）を保持することができる。必
要があれば、サポートリング１５０は被処理体Ｗを固定
する静電チャックやクランプ機構などを有してもよい。
サポートリング１５０は、被処理体Ｗの端部からの放熱
による均熱の悪化を防止する。
【０１５５】サポートリング１５０は、その端部におい
て支持部１５２に接続されている。必要があれば、サポ
ートリング１５０と支持部１５２との間には石英ガラス
などの断熱部材が挿入されて、後述する磁性体１７２な
どを熱的に保護する。本実施例の支持部１５２は中空円
筒形状の不透明な石英リング部材として構成されてい
る。ベアリング１６０は支持部１５２及び処理室１１０
の内壁１１２に固定されており、処理室１１０内の減圧
環境を維持したまま支持部１５２の回転を可能にする。
支持部１５２の先端には磁性体１７２が設けられてい
る。
て支持部１５２に接続されている。必要があれば、サポ
ートリング１５０と支持部１５２との間には石英ガラス
などの断熱部材が挿入されて、後述する磁性体１７２な
どを熱的に保護する。本実施例の支持部１５２は中空円
筒形状の不透明な石英リング部材として構成されてい
る。ベアリング１６０は支持部１５２及び処理室１１０
の内壁１１２に固定されており、処理室１１０内の減圧
環境を維持したまま支持部１５２の回転を可能にする。
支持部１５２の先端には磁性体１７２が設けられてい
る。
【０１５６】同心円的に配置されたリング状の永久磁石
１７０と磁性体１７２は磁気結合されており、永久磁石
１７０はモータ３３０により回転駆動される。モータ３
３０はモータドライバ３２０により駆動され、モータド
ライバ３２０は制御部３００によって制御される。
１７０と磁性体１７２は磁気結合されており、永久磁石
１７０はモータ３３０により回転駆動される。モータ３
３０はモータドライバ３２０により駆動され、モータド
ライバ３２０は制御部３００によって制御される。
【０１５７】この結果、永久磁石１７０が回転すると磁
気結合された磁性体１７２が支持部１５２と共に回転
し、サポートリング１５０と被処理体Ｗが回転する。回
転速度は、本実施例では例示的に９０ＲＰＭであるが、
実際には、被処理体Ｗに均一な温度分布をもたらすよう
に、かつ、処理室１１０内でのガスの乱流や被処理体Ｗ
周辺の風切り効果をもたらさないように、被処理体Ｗの
材質や大きさ、処理ガスの種類や温度などに応じて決定
されることになるであろう。磁石１７０と磁性体１７２
は磁気結合されていれば逆でもよいし両方とも磁石でも
よい。
気結合された磁性体１７２が支持部１５２と共に回転
し、サポートリング１５０と被処理体Ｗが回転する。回
転速度は、本実施例では例示的に９０ＲＰＭであるが、
実際には、被処理体Ｗに均一な温度分布をもたらすよう
に、かつ、処理室１１０内でのガスの乱流や被処理体Ｗ
周辺の風切り効果をもたらさないように、被処理体Ｗの
材質や大きさ、処理ガスの種類や温度などに応じて決定
されることになるであろう。磁石１７０と磁性体１７２
は磁気結合されていれば逆でもよいし両方とも磁石でも
よい。
【０１５８】次に、ＲＴＰ装置１００の動作について説
明する。図示しないクラスターツールなどの搬送アーム
が被処理体Ｗを図示しないゲートバルブを介して処理室
１１０に搬入する。被処理体Ｗを支持した搬送アームが
サポートリング１５０の上部に到着すると、図示しない
リフタピン昇降系がサポートリング１５０から（例え
ば、３本の）図示しないリフタピンを突出させて被処理
体Ｗを支持する。この結果、被処理体Ｗの支持は、搬送
アームからリフタピンに移行するので、搬送アームはゲ
ートバルブより帰還させる。その後、ゲートバルブは閉
口される。搬送アームはその後図示しないホームポジシ
ョンに移動してもよい。
明する。図示しないクラスターツールなどの搬送アーム
が被処理体Ｗを図示しないゲートバルブを介して処理室
１１０に搬入する。被処理体Ｗを支持した搬送アームが
サポートリング１５０の上部に到着すると、図示しない
リフタピン昇降系がサポートリング１５０から（例え
ば、３本の）図示しないリフタピンを突出させて被処理
体Ｗを支持する。この結果、被処理体Ｗの支持は、搬送
アームからリフタピンに移行するので、搬送アームはゲ
ートバルブより帰還させる。その後、ゲートバルブは閉
口される。搬送アームはその後図示しないホームポジシ
ョンに移動してもよい。
【０１５９】一方、リフタピン昇降系は、その後、図示
しないリフタピンをサポートリング１５０の中に戻し、
これによって被処理体Ｗをサポートリング１５０の所定
の位置に配置する。リフタピン昇降系は図示しないベロ
ーズを使用することができ、これにより昇降動作中に処
理室１１０の減圧環境を維持すると共に処理室１０２内
の雰囲気が外部に流出するのを防止する。
しないリフタピンをサポートリング１５０の中に戻し、
これによって被処理体Ｗをサポートリング１５０の所定
の位置に配置する。リフタピン昇降系は図示しないベロ
ーズを使用することができ、これにより昇降動作中に処
理室１１０の減圧環境を維持すると共に処理室１０２内
の雰囲気が外部に流出するのを防止する。
【０１６０】その後、制御部３００はランプドライバ３
１０を制御し、ランプ１３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、ランプドライバ３１０はランプ３
００を駆動し、ランプ１３０は被処理体Ｗを、例えば、
約８００℃まで加熱する。本実施例の熱処理装置１００
は、レンズアッセンブリ１２２とメッキ部１４９によっ
てランプ１３０の指向性を高めつつ、リフレクタを取り
除いてランプ密度とそれによってパワー密度を高めてい
るので所望の高速昇温を得ることができる。ランプ１３
０から放射された熱線は石英ウインドウ１２０を介して
処理空間にある被処理体Ｗの上面に照射されて被処理体
Ｗを、例えば、８００℃へ２００ーＣ／ｓの加熱速度で
高速昇温する。一般に被処理体Ｗの周辺部はその中心側
と比較して放熱量が多くなる傾向があるが、本実施例の
ランプ１３０は同心円状に配置して領域毎の電力制御も
可能であるので高い指向性と温度制御能力を提供する。
装置１００が図３１に示す構造を使用すれば底部１１４
Ａは、この時、図４４に示すようにホームポジションに
配置される。特に、図４４に示す構造は被処理体Ｗが冷
却プレートである底部１１４Ａから離間してその影響を
受けにくいので効率的な高速昇温が可能である。加熱と
同時又はその前後に、排気部１９０が処理室１１０の圧
力を減圧環境に維持する。
１０を制御し、ランプ１３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、ランプドライバ３１０はランプ３
００を駆動し、ランプ１３０は被処理体Ｗを、例えば、
約８００℃まで加熱する。本実施例の熱処理装置１００
は、レンズアッセンブリ１２２とメッキ部１４９によっ
てランプ１３０の指向性を高めつつ、リフレクタを取り
除いてランプ密度とそれによってパワー密度を高めてい
るので所望の高速昇温を得ることができる。ランプ１３
０から放射された熱線は石英ウインドウ１２０を介して
処理空間にある被処理体Ｗの上面に照射されて被処理体
Ｗを、例えば、８００℃へ２００ーＣ／ｓの加熱速度で
高速昇温する。一般に被処理体Ｗの周辺部はその中心側
と比較して放熱量が多くなる傾向があるが、本実施例の
ランプ１３０は同心円状に配置して領域毎の電力制御も
可能であるので高い指向性と温度制御能力を提供する。
装置１００が図３１に示す構造を使用すれば底部１１４
Ａは、この時、図４４に示すようにホームポジションに
配置される。特に、図４４に示す構造は被処理体Ｗが冷
却プレートである底部１１４Ａから離間してその影響を
受けにくいので効率的な高速昇温が可能である。加熱と
同時又はその前後に、排気部１９０が処理室１１０の圧
力を減圧環境に維持する。
【０１６１】同時に、制御部３００はモータドライバ３
２０を制御し、モータ３３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、モータドライバ３２０はモータ３
３０を駆動し、モータ３３０はリング状磁石１７０を回
転させる。この結果、支持部１５２（又は１５２Ａ）が
回転し、被処理体Ｗがサポートリング１５０と共に回転
する。被処理体Ｗが回転するのでその面内の温度は熱処
理期間中に均一に維持される。
２０を制御し、モータ３３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、モータドライバ３２０はモータ３
３０を駆動し、モータ３３０はリング状磁石１７０を回
転させる。この結果、支持部１５２（又は１５２Ａ）が
回転し、被処理体Ｗがサポートリング１５０と共に回転
する。被処理体Ｗが回転するのでその面内の温度は熱処
理期間中に均一に維持される。
【０１６２】加熱中は、レンズアッセンブリ１２２、補
強材１２４及び／又は導波部１２６により石英ウインド
ウ１２０は石英プレート１２１の厚さが比較的薄いので
幾つかの長所を有する。これらの長所は、（１）ランプ
１３０からの光をあまり吸収しないので被処理体Ｗへの
照射効率を低下しない、（２）プレート１２１の表裏面
で温度差が小さいので熱応力破壊が発生しにくい、
（３）成膜処理の場合でもプレート１２１の温度上昇が
少ないためにその表面に堆積膜や反応副生成物が付着し
にくい、（４）レンズアッセンブリ１２２が石英ウイン
ドウ１２０の強度を高めているのでプレート１２０が薄
くても処理室１１０内の減圧環境と大気圧との差圧を維
持することができる、を含む。
強材１２４及び／又は導波部１２６により石英ウインド
ウ１２０は石英プレート１２１の厚さが比較的薄いので
幾つかの長所を有する。これらの長所は、（１）ランプ
１３０からの光をあまり吸収しないので被処理体Ｗへの
照射効率を低下しない、（２）プレート１２１の表裏面
で温度差が小さいので熱応力破壊が発生しにくい、
（３）成膜処理の場合でもプレート１２１の温度上昇が
少ないためにその表面に堆積膜や反応副生成物が付着し
にくい、（４）レンズアッセンブリ１２２が石英ウイン
ドウ１２０の強度を高めているのでプレート１２０が薄
くても処理室１１０内の減圧環境と大気圧との差圧を維
持することができる、を含む。
【０１６３】被処理体Ｗの温度は放射温度計２００によ
り測定されて、制御部３００はその測定結果に基づいて
ランプドライバ３１０をフィードバック制御する。被処
理体Ｗは回転しているためにその表面の温度分布は均一
であることが期待されるが、必要があれば、放射温度計
２００は、被処理体Ｗの温度を複数箇所（例えば、その
中央と端部）測定することができ、放射温度計２００が
被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であると測定すれば、
制御部３００は被処理体Ｗ上の特定の領域のランプ１３
０の出力を変更するようにランプドライバ３１０に命令
することもできる。その際、メッキ部１４９及びレンズ
アッセンブリ１２２によって制御性が高められているの
で被処理体Ｗの所望の部位を必要なだけ制御性良く加熱
することができる。
り測定されて、制御部３００はその測定結果に基づいて
ランプドライバ３１０をフィードバック制御する。被処
理体Ｗは回転しているためにその表面の温度分布は均一
であることが期待されるが、必要があれば、放射温度計
２００は、被処理体Ｗの温度を複数箇所（例えば、その
中央と端部）測定することができ、放射温度計２００が
被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であると測定すれば、
制御部３００は被処理体Ｗ上の特定の領域のランプ１３
０の出力を変更するようにランプドライバ３１０に命令
することもできる。その際、メッキ部１４９及びレンズ
アッセンブリ１２２によって制御性が高められているの
で被処理体Ｗの所望の部位を必要なだけ制御性良く加熱
することができる。
【０１６４】放射温度計２００は、チョッパやＬＥＤ等
を使用しない単純な構造であるため安価であると共に装
置１００の小型化と経済性向上に資する。また、本発明
の実効放射率算出方法により温度測定精度が高い。被処
理体Ｗは、熱処理においては高温環境下に長時間置かれ
ると不純物が拡散して集積回路の電気的特性が悪化する
ため、高速昇温と高速冷却が必要でありそのために被処
理体Ｗの温度管理が不可欠であるが、本実施例の実効放
射率算出方法はかかる要請に応えるものである。この結
果、ＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供すること
ができる。
を使用しない単純な構造であるため安価であると共に装
置１００の小型化と経済性向上に資する。また、本発明
の実効放射率算出方法により温度測定精度が高い。被処
理体Ｗは、熱処理においては高温環境下に長時間置かれ
ると不純物が拡散して集積回路の電気的特性が悪化する
ため、高速昇温と高速冷却が必要でありそのために被処
理体Ｗの温度管理が不可欠であるが、本実施例の実効放
射率算出方法はかかる要請に応えるものである。この結
果、ＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供すること
ができる。
【０１６５】次いで、図示しないガス導入部から流量制
御された処理ガスが処理室１１０に導入される。所定の
熱処理（例えば、１０秒間）が終了すると制御部３００
はランプドライバ３１０を制御してランプ１３０の加熱
を停止するように命令する。これに応答して、ランプド
ライバ３１０はランプ１３０の駆動を停止する。装置１
００が図３１に示す構造を使用すれば制御部３００は昇
降機構１１７を制御して、底部１１４Ａを図３３に示す
冷却位置に移動する。また、好ましくは、熱伝導性の高
いヘリウムガスが図３４に示すように被処理体Ｗと底部
１１４Ａとの間に導入される。これにより、被処理体Ｗ
の冷却効率は高くなり比較的低消費電力で高速冷却を行
うことができる。冷却速度は、例えば、２００ーＣ／ｓ
である。
御された処理ガスが処理室１１０に導入される。所定の
熱処理（例えば、１０秒間）が終了すると制御部３００
はランプドライバ３１０を制御してランプ１３０の加熱
を停止するように命令する。これに応答して、ランプド
ライバ３１０はランプ１３０の駆動を停止する。装置１
００が図３１に示す構造を使用すれば制御部３００は昇
降機構１１７を制御して、底部１１４Ａを図３３に示す
冷却位置に移動する。また、好ましくは、熱伝導性の高
いヘリウムガスが図３４に示すように被処理体Ｗと底部
１１４Ａとの間に導入される。これにより、被処理体Ｗ
の冷却効率は高くなり比較的低消費電力で高速冷却を行
うことができる。冷却速度は、例えば、２００ーＣ／ｓ
である。
【０１６６】熱処理後に被処理体Ｗは上述したのと逆の
手順によりゲートバルブから処理室１１０の外へクラス
ターツールの搬送アームにより導出される。次いで、必
要があれば、搬送アームは被処理体Ｗを次段の装置（成
膜装置など）に搬送する。
手順によりゲートバルブから処理室１１０の外へクラス
ターツールの搬送アームにより導出される。次いで、必
要があれば、搬送アームは被処理体Ｗを次段の装置（成
膜装置など）に搬送する。
【０１６７】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が
可能である。
が、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が
可能である。
【０１６８】
【発明の効果】本発明の例示的一態様である温度測定方
法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラム、並
びに放射温度計によれば、単純な構造を有する比較的安
価な２つの放射温度計が被処理体の温度を高精度に測定
することができるので高品質な熱処理の達成を容易にす
る。
法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラム、並
びに放射温度計によれば、単純な構造を有する比較的安
価な２つの放射温度計が被処理体の温度を高精度に測定
することができるので高品質な熱処理の達成を容易にす
る。
【図１】 本発明の例示的一態様としての熱処理装置の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】 図１に示す熱処理装置に適用可能な石英ウイ
ンドウの概略上面図である。
ンドウの概略上面図である。
【図３】 図２に示す石英ウインドウのＡ−Ａ断面図で
ある。
ある。
【図４】 図２に示す石英ウインドウのＢ−Ｂ断面図で
ある。
ある。
【図５】 図４に示す石英ウインドウの点線領域Ｃの拡
大図である。
大図である。
【図６】 図２に示す石英ウインドウに使用されるレン
ズアッセンブリの一部拡大斜視図である。
ズアッセンブリの一部拡大斜視図である。
【図７】 図２に示す石英ウインドウの変形例であり、
図３に対応する石英ウインドウの一部拡大断面図であ
る。
図３に対応する石英ウインドウの一部拡大断面図であ
る。
【図８】 図２に示す石英ウインドウの更に別の変形例
であり、図３に対応する石英ウインドウの一部拡大断面
図である。
であり、図３に対応する石英ウインドウの一部拡大断面
図である。
【図９】 図８に示す石英ウインドウを使用した場合
に、被処理体の中心を（０，０）として図２に示すＸ及
びＹ方向に関する距離と、被処理体に照射される放射光
の照度との関係を３次元的に示す図である。
に、被処理体の中心を（０，０）として図２に示すＸ及
びＹ方向に関する距離と、被処理体に照射される放射光
の照度との関係を３次元的に示す図である。
【図１０】 図９を上から見た図である。
【図１１】 図２に示す石英ウインドウの更に別の変形
例であり、図３に対応する石英ウインドウの一部拡大断
面図である。
例であり、図３に対応する石英ウインドウの一部拡大断
面図である。
【図１２】 図１１に示す石英ウインドウを使用した場
合に、被処理体の中心を（０，０）として図２に示すＸ
及びＹ方向に関する距離と、被処理体に照射される放射
光の照度との関係を３次元的に示す図である。
合に、被処理体の中心を（０，０）として図２に示すＸ
及びＹ方向に関する距離と、被処理体に照射される放射
光の照度との関係を３次元的に示す図である。
【図１３】 図１２を上から見た図である。
【図１４】 図１に示す熱処理装置の加熱部のより詳細
な構造を示す拡大底面図である。
な構造を示す拡大底面図である。
【図１５】 図１４に示す加熱部の部分断面側面図であ
る。
る。
【図１６】 図１５に示す加熱部のランプからメッキ部
を取り除いた正面図である。
を取り除いた正面図である。
【図１７】 図１６に示すランプの側面図である。
【図１８】 図１４の変形例としての加熱部の拡大底面
図である。
図である。
【図１９】 図１８に示す加熱部の部分断面族面図であ
る。
る。
【図２０】 図１４に示す加熱部のＸ方向に整列するラ
ンプの冷却機構を説明するための断面図である。
ンプの冷却機構を説明するための断面図である。
【図２１】 図２０に示すランプの側面図である。
【図２２】 図２０に示すランプの平面図である。
【図２３】 メッキ部としての金メッキ膜を有するラン
プを使用した場合に、被処理体の中心を（０，０）とし
て図１７に示すＸ及びＹ方向に関する距離と、被処理体
に照射される放射光の照度との関係を３次元的に示す図
である。
プを使用した場合に、被処理体の中心を（０，０）とし
て図１７に示すＸ及びＹ方向に関する距離と、被処理体
に照射される放射光の照度との関係を３次元的に示す図
である。
【図２４】 図２３を上から見た図である。
【図２５】 図１に示す熱処理装置の加熱部の変形例を
説明するための図であり、加熱部に適用されるランプか
らメッキ部を取り除いた斜視図である。
説明するための図であり、加熱部に適用されるランプか
らメッキ部を取り除いた斜視図である。
【図２６】 図１に示す熱処理装置の加熱部の更に別の
変形例を説明するための図であり、加熱部に適用される
ランプからメッキ部を取り除いた斜視図である。
変形例を説明するための図であり、加熱部に適用される
ランプからメッキ部を取り除いた斜視図である。
【図２７】 図２５及び図２６に示すそれぞれのランプ
のメッキ部による被覆を説明するための断面図である。
のメッキ部による被覆を説明するための断面図である。
【図２８】 図２５に示すランプを有する加熱部の図１
４に示すＸ方向に沿った縦断面図である。
４に示すＸ方向に沿った縦断面図である。
【図２９】 図２８に示す加熱部の図１４に示すＹ方向
に沿った横断面図である。
に沿った横断面図である。
【図３０】 図１に示す熱処理装置に適用可能な２種類
の放射温度計及びその近傍の概略拡大断面図である。
の放射温度計及びその近傍の概略拡大断面図である。
【図３１】 図１に示す熱処理装置に適用可能な２つの
同種の放射温度計及びその近傍の概略拡大断面図であ
る。
同種の放射温度計及びその近傍の概略拡大断面図であ
る。
【図３２】 本発明の実効放射率算出方法を説明するた
めに使用されるグラフである。
めに使用されるグラフである。
【図３３】 本発明の実効放射率算出方法を説明するた
めに使用されるグラフである。
めに使用されるグラフである。
【図３４】 本発明の実効放射率算出方法を説明するた
めに使用されるグラフである。
めに使用されるグラフである。
【図３５】 本発明の実効放射率算出方法に使用される
パラメータを定義する断面図である。
パラメータを定義する断面図である。
【図３６】 図１に示す放射温度計の変形例であって、
本発明の別の側面でもある放射温度計及びその近傍の概
略拡大断面図である。
本発明の別の側面でもある放射温度計及びその近傍の概
略拡大断面図である。
【図３７】 図３６に示す放射温度計に適用可能な光フ
ァイバであって、図３６に示す線ＡＡにおける光ファイ
バの概略断面図である。
ァイバであって、図３６に示す線ＡＡにおける光ファイ
バの概略断面図である。
【図３８】 図３８は、図３６に示す線ＢＢにおける光
ファイバの概略断面図である。
ファイバの概略断面図である。
【図３９】 石英及びプラスッチ製の光ファイバの組み
合わせにおける放射率蛯ノ対する実効放射率εeffを示し
た図である。
合わせにおける放射率蛯ノ対する実効放射率εeffを示し
た図である。
【図４０】 石英及びガラス製の光ファイバの組み合わ
せにおける放射率蛯ノ対する実効放射率εeffを示した図
である。
せにおける放射率蛯ノ対する実効放射率εeffを示した図
である。
【図４１】 石英製の光ファイバの組み合わせにおける
放射率蛯ノ対する実効放射率εeffを示した図である。
放射率蛯ノ対する実効放射率εeffを示した図である。
【図４２】 被処理体の冷却速度に関するシミュレーシ
ョンの結果を示すグラフである。
ョンの結果を示すグラフである。
【図４３】 図１に示す熱処理装置の冷却プレートして
の底部の変形例を説明するための概略断面図である。
の底部の変形例を説明するための概略断面図である。
【図４４】 図４３に示す構造において被処理体を加熱
する際の被処理体と底部との位置関係を説明するための
概略断面図である。
する際の被処理体と底部との位置関係を説明するための
概略断面図である。
【図４５】 図４３に示す構造において被処理体を冷却
する際の被処理体と底部との位置関係を説明するための
概略断面図である。
する際の被処理体と底部との位置関係を説明するための
概略断面図である。
【図４６】 図４５に示す実線領域Ｖの概略拡大断面図
である。
である。
【図４７】 シングルエンドランプによって下方の被処
理体を放射光で加熱する場合に指向性が最もよくなる場
合のリフレクタの傾斜角度を説明するための断面図であ
る。
理体を放射光で加熱する場合に指向性が最もよくなる場
合のリフレクタの傾斜角度を説明するための断面図であ
る。
【図４８】 図５に対比される円筒石英ウインドウを通
過した光の指向性を説明するための断面図である。
過した光の指向性を説明するための断面図である。
【図４９】 従来のシングルエンドランプを使用した場
合に、被処理体の中心を（０，０）として図１７に示す
Ｘ及びＹ方向に関する距離と、被処理体に照射される放
射光の照度との関係を３次元的に示す、図２３に対比さ
れる図である。
合に、被処理体の中心を（０，０）として図１７に示す
Ｘ及びＹ方向に関する距離と、被処理体に照射される放
射光の照度との関係を３次元的に示す、図２３に対比さ
れる図である。
【図５０】 図４９を上から見た図である。
１００ 熱処理装置 １１０ 処理室 １２０ 石英ウインドウ １２２ レンズアッセンブリ １２３ レンズ素子 １２４ 補強材 １２５ 冷却管 １２６ 導波管 １２８ 流路 １３０ ランプ １３２ 電極部 １３４ 発光部 １４０ 加熱源 １４２ ランプ保持部 １４９ メッキ部 １９０ 排気部 ２００ 放射温度計 ２１０ ロッド ２２０ 光ファイバ ２３０ フォトディテクタ ３００ 制御部 ３１０ ランプドライバ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｂ 21/31 21/66 Ｔ // Ｈ０１Ｌ 21/66 21/26 Ｔ
Claims (16)
- 【請求項１】 多重反射環境において熱源から加熱され
る被測定体の温度を前記被測定体から離間した測定部に
設けられた２つの放射温度計を用いて測定する温度測定
方法であって、 前記２つの放射温度計は、各々、前記測定部に埋め込ま
れて前記被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、
当該ロッドに接続された光ファイバとを有して開口数に
おいて異なり、前記測定部の前記被測定体と対抗する面
と前記被測定体との間で前記多重反射環境が形成され、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被測定体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被測定体の放射率を
ε、前記被測定体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記εを前記２つの放射温度計
の測定結果を利用して算出すると共に前記被測定体の温
度を以下の式を利用して算出する温度測定方法 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項２】 多重反射環境において熱源から加熱され
る被測定体の温度を前記被測定体から離間した測定部に
設けられた２つの放射温度計を用いて測定する温度測定
方法であって、 前記２つの放射温度計は、各々、前記測定部に埋め込ま
れて前記被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、
当該ロッドに接続された光ファイバとを有して、前記測
定部の前記被測定体と対抗する面と前記被測定体との間
で前記多重反射環境が形成され、前記２つの放射温度計
は、前記放射温度計の前記ロッドの径と前記被測定体と
前記測定部の前記面までの距離の比において異なり、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被測定体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被測定体の放射率を
ε、前記被測定体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記εを前記２つの放射温度計
の測定結果を利用して算出すると共に前記被測定体の温
度Ｔを以下の式を利用して算出する温度測定方法 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項３】 多重反射環境において熱源から加熱され
る被測定体の温度を前記被測定体から離間した測定部に
設けられた放射温度計を用いて測定する温度測定方法で
あって、 前記放射温度計は、前記測定部に埋め込まれて前記被測
定体からの放射光を受光可能なロッドと、当該ロッドに
接続された第１の光ファイバと、当該第１の光ファイバ
とは異なる開口数を有し前記ロッドに接続された第２の
光ファイバと、前記第１の光ファイバを通過する前記放
射光を検出する第１の検出器と、前記第２の光ファイバ
を通過する前記放射光を検出する第２の検出器とを有
し、前記測定部の前記被測定体と対抗する面と前記被測
定体との間で前記多重反射環境が形成され、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被測定体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被測定体の放射率を
ε、前記被測定体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記εを前記第１の検出器及び
前記第２の検出器の測定結果を利用して算出すると共に
前記被測定体の温度を以下の式を利用して算出する温度
測定方法 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項４】 被処理体に所定の熱処理を行う処理室
と、 前記被処理体を加熱する熱源と、 前記処理室の測定部に接続されて前記被処理体の温度を
測定する２つの放射温度計と、 前記２つの放射温度計により測定された前記被処理体の
温度から前記熱源の加熱力を制御する制御部とを有する
熱処理装置であって、 前記放射温度計は、 前記測定部に埋め込まれて前記被処理体からの放射光を
受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された光ファイバと、 前記光ファイバを通過する前記放射光を検出する検出器
とを有し、 前記２つの放射温度計は、開口数又は前記放射温度計の
前記ロッドの径と前記被処理体と前記測定部の前記面ま
での距離の比において異なり、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被処理体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被処理体の放射率を
ε、前記被処理体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記制御部は前記εを前記２つ
の放射温度計の測定結果を利用して算出すると共に前記
被処理体の温度を以下の式を利用して算出する熱処理装
置 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項５】 被処理体に所定の熱処理を行う処理室
と、 前記被処理体を加熱する熱源と、 前記処理室の測定部に接続されて前記被処理体の温度を
測定する放射温度計と、 前記放射温度計により測定された前記被処理体の温度か
ら前記熱源の加熱力を制御する制御部とを有する熱処理
装置であって、 前記放射温度計は、 前記測定部に埋め込まれて前記被処理体からの放射光を
受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された第１の光ファイバと、 当該第１の光ファイバとは異なる開口数を有し前記ロッ
ドに接続された第２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第１の検出器と、 前記第２の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第２の検出器とを有し、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被処理体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被処理体の放射率を
ε、前記被処理体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記制御部は前記εを前記第１
の検出器及び前記第２の検出器の測定結果を利用して算
出すると共に前記被処理体の温度を以下の式を利用して
算出する熱処理装置 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項６】 被処理体を熱源により加熱する工程と、 前記被処理体の温度を２つの放射温度計により測定する
工程と、 前記放射温度計により測定された前記被処理体の温度か
ら前記熱源の加熱力を制御する工程とを有する熱処理方
法であって、 前記放射温度計は、 前記被処理体から離間した測定部に埋め込まれて前記被
処理体からの放射光を受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された光ファイバと、 前記光ファイバを通過する前記放射光を検出する検出器
とを有し、 前記２つの放射温度計は、開口数又は前記放射温度計の
前記ロッドの径と前記被処理体と前記測定部の前記面ま
での距離の比において異なり、 前記測定工程は、前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ
１、開口数をＮＡ、前記被処理体と前記測定部の前記面
までの距離をＤ２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、
ビューファクターをＦ、多重反射係数をα、前記被処理
体の放射率をε、前記被処理体の実効放射率をεeff、
Ｎ１及びＮ２をパラメータとすると、前記εを前記２つ
の放射温度計の測定結果を利用して算出すると共に前記
被処理体の温度を以下の式を利用して算出する熱処理方
法 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項７】 被処理体を熱源により加熱する工程と、 前記被処理体の温度を放射温度計により測定する工程
と、 前記放射温度計により測定された前記被処理体の温度か
ら前記熱源の加熱力を制御する工程とを有する熱処理方
法であって、 前記放射温度計は、 前記被処理体から離間した測定部に埋め込まれて前記被
処理体からの放射光を受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された第１の光ファイバと、 当該第１の光ファイバとは異なる開口数を有し前記ロッ
ドに接続された第２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第１の検出器と、 前記第２の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第２の検出器とを有し、 前記測定工程は、前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ
１、前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバの
開口数をＮＡ、前記被処理体と前記測定部の前記面まで
の距離をＤ２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビュ
ーファクターをＦ、多重反射係数をα、前記被処理体の
放射率をε、前記被処理体の実効放射率をεeff、Ｎ１
及びＮ２をパラメータとすると、前記εを前記第１の検
出器及び前記第２の検出器の測定結果を利用して算出す
ると共に前記被処理体の温度を以下の式を利用して算出
する熱処理方法 α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝。 - 【請求項８】 多重反射環境において熱源から加熱され
る被測定体の温度Ｔを放射温度計を用いて測定する温度
測定を実行するプログラムであって、 前記放射温度計は、 前記被測定体から離間した測定部に埋め込まれて前記被
測定体からの放射光を受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された光ファイバと、 前記光ファイバを通過する前記放射光を検出する検出器
とを有し、 前記２つの放射温度計は、開口数又は前記放射温度計の
前記ロッドの径と前記被測定体と前記測定部の前記面ま
での距離の比において異なり、 前記プログラムは、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被測定体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被測定体の放射率を
ε、前記被測定体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記εを前記２の放射温度計の
測定結果及び以下の式を利用して算出する手順と α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝、 前記被測定体の温度を算出する手順とを実行するプログ
ラム。 - 【請求項９】 多重反射環境において熱源から加熱され
る被測定体の温度Ｔを放射温度計を用いて測定する温度
測定を実行するプログラムであって、 前記放射温度計は、 前記被測定体から離間した測定部に埋め込まれて前記被
測定体から放射光を受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された第１の光ファイバと、 当該第１の光ファイバとは異なる開口数を有し前記ロッ
ドに接続された第２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第１の検出器と、 前記第２の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第２の検出器とを有し、 前記プログラムは、 前記放射温度計の前記ロッドの径をＤ１、開口数をＮ
Ａ、前記被測定体と前記測定部の前記面までの距離をＤ
２、前記測定部の前記面の反射率をｒ、ビューファクタ
ーをＦ、多重反射係数をα、前記被測定体の放射率を
ε、前記被測定体の実効放射率をεeff、Ｎ１及びＮ２
をパラメータとすると、前記εを前記第１の検出器及び
前記第２の検出器の測定結果及び以下の式を利用して算
出する手順と α＝１−（１−ＮＡ・Ｎ１）N2/(D1/D2) εeff＝（１−α）・ε＋α・ε／｛１−Ｆ・ｒ・（１
−ε）｝、 前記被測定体の温度を算出する手順とを実行するプログ
ラム。 - 【請求項１０】 被測定体から離間した測定部に設けら
れて前記被測定体からの放射光を受光可能なロッドと、 当該ロッドに接続された第１の光ファイバと、 当該第１の光ファイバとは異なる開口数を有し前記ロッ
ドに接続された第２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第１の検出器と、 前記第２の光ファイバを通過する前記放射光を検出する
第２の検出器とを有する放射温度計。 - 【請求項１１】 前記第１及び第２の光ファイバは、石
英、ガラス、プラスチックからなるグループより選択さ
れる部材より形成される請求項１０記載の放射温度計。 - 【請求項１２】 前記第１及び第２の光ファイバは当該
第１及び第２の光ファイバが編込まれた一のバンドルフ
ァイバである請求項１０記載の放射温度計。 - 【請求項１３】 前記バンドルファイバは、当該バンド
ルファイバと同軸方向に延在する筒状部材を有し、当該
筒状部材の内部に第１のファイバ、及び前記筒状部材を
介し外部に第２の光ファイバを有する請求項１２記載の
放射温度計。 - 【請求項１４】 前記第１の光ファイバ及び前記第２の
光ファイバは当該第１の光ファイバ及び当該第２の光フ
ァイバの軸径において異なる請求項１３記載の放射温度
計。 - 【請求項１５】 前記光ファイバの軸心方向に垂直な断
面は前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバが
ランダムに存在するバンドルファイバである請求項１２
記載の放射温度計。 - 【請求項１６】 前記第１の光ファイバは石英又はガラ
ス、及び前記第２の光ファイバは石英より形成される請
求項１５記載の放射温度計。
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