灯亮灯装置及灯丝灯 【技术领域】
本发明涉及一种用于半导体晶片加热等的灯亮灯装置及灯丝灯。背景技术 半导体制造工程中的光照射式加热装置是在成膜、 扩散、 退火等大范围内被利 用， 任何处理均可将板状的被处理物等半导体晶片急速加热， 在数秒钟～数十秒钟升温至 1000℃以上。近年来被要求更加高速升温， 投入在灯的电力呈大电力化。此被称为尖峰退 火， 以超过 200℃ / 秒的高速使其升温， 若到达目的温度即立即进行冷却。通过该尖峰退火 可形成非常薄的扩散层 (shallow junction ： 浅结 )， 可使半导体元件的性能提升。
以光照射式加热装置而言， 其利用了平行排列多个灯丝灯的方式。灯丝灯是具有 可非接触加热， 并瞬间加热至高温的高速反应性， 因此适于供半导体制造工程中的用于急 速加热的光源。 但是， 被组装在光照射式加热装置的灯丝灯的一部分发生断线而不亮灯时， 半导体晶片的温度分布会变得不均一， 半导体晶片会发生被称为滑移 (slip) 的现象， 即发 生结晶转移的缺陷而成为不良品。
因此， 被组装于光照射式加热装置的灯丝灯的断线必须在早期高精度地予以检 测。 但是， 由于光照射式加热装置的放射光非常强， 因此即使使用照度计来进行测定， 1 个灯 丝灯断线的情况下是不可能被检测出来的。 此外， 照射区域变为非常高温， 因此也无法配置 照度监视器。因此， 必须感测各个灯丝灯的断线。
为了检测灯丝灯的断线， 有各种方法， 在日本特公平 6-65172 号公报中， 记载了一 种对使用变流器将加热器线与转换开关 (inverter) 相连的电路进行电流检测的手法。变 流器亦被称为计量仪器用变流器， 可测定交流电流值。 由于灯丝灯断线时不会流通电流， 因 此根据变流器的电流检测值变为零， 即可感测灯丝灯的断线。
此外， 在日本特开平 2-186581 号公报中， 为了检测加热器的断线， 在将加热器与 电源相连的电路中串联连接有电流检测器。将由电流检测器取得的数值与基准值相比较， 判断出当检测值在基准值以下时， 加热器即破断。
专利文献 1 ： 日本特公平 6-65172 号公报
专利文献 2 ： 日本特开平 2-186581 号公报
但是， 为了使用变流器检测断线， 必须对 1 个灯丝灯设置 1 个变流器， 因此在并列 配置多个灯丝灯的光照射式加热装置中， 会有装置全体大型化的不良情形。 此外， 由于将变 流器对灯丝灯逐一安装， 因此亦会有制作成本上升的不良情形。
此外， 即使将电流检测器串联连接于将电源与灯丝灯相连的供电线， 为了进行电 流检测而在供电线中安装阻抗， 也损耗电力。 因电流检测器而产生电压， 因电流检测器的阻 抗而消耗能量， 此为多余的电力消耗产生之故。
发明内容
本发明是为解决上述问题而做出的， 目的在提供一种在不会使装置全体大型化的情形下， 亦不会消耗多余的电力而可感测灯丝灯的断线的灯亮灯装置及灯丝灯。
本案第 1 发明是一种灯丝灯亮灯装置， 是由灯丝灯和电源构成， 该灯丝灯具备 ： 在 内部配设有灯丝的发光管、 与该灯丝的两端相连结的内部引线、 连接该内部引线并设置于 发光管的密封部的供电用金属箔、 及与该供电用金属箔连接的外部引线 ； 该电源与上述外 部引线连接， 其特征为 ：
将与上述内部引线或上述供电用金属箔连接的检测用金属箔设置于发光管的密 封部， 将外部检测引线与该检测用金属箔连接， 并经由电压检测器将该外部检测引线与上 述外部引线之间连接。
此外， 本案第 2 发明是一种灯丝灯， 具备 ： 在内部配设有灯丝的发光管、 与该灯丝 的两端相连结的内部引线、 连接该内部引线并设置于发光管的密封部的供电用金属箔、 及 与该供电用金属箔连接的外部引线， 其特征为 ：
将与上述内部引线或上述供电用金属箔连接的检测用金属箔设置于发光管的密 封部， 将外部检测引线设置于该检测用金属箔。
此外， 本案第 3 发明是在本案第 2 灯丝灯中， 上述检测用金属箔的宽度小于上述供 电用金属箔。 此外， 本案第 4 发明是在本案第 2 灯丝灯中， 在上述发光管的内部具有被独立供电 的多个灯丝， 在至少 1 个灯丝上， 将与上述内部引线或上述供电用金属箔连接的检测用金 属箔设置于发光管的密封部， 将外部检测引线设置于该检测用金属箔。
( 发明的效果 )
通过本申请第 1 发明的灯丝灯亮灯装置及本申请第 2 发明的灯丝灯， 通过经由检 测用金属箔而将检测用引线导出至外部， 并与供电用金属箔并联地连接电压检测器这样的 简单构成， 即可进行灯丝灯的断线检测。 此外， 在基于变流器的检测中， 除了变流器之外， 还 需要设置电流计， 但是在本发明的灯丝灯亮灯装置中， 仅以电压检测器即可进行检测， 因此 可减少零件个数而可将装置小型化。 此外， 电压检测器比变流器更为廉价， 因此亦可抑制制 作成本。
此外， 由于不需要为了灯丝灯的断线感测而附加多余的串联的电流检测用阻抗， 因此亦不会发生电力消耗。
通过本申请第 3 发明的灯丝灯， 流至供电用金属箔的电流较大， 流至检测用内部 引线所连接的检测用金属箔的电流则极小。 供电用金属箔是为了加大电气容量而必须加大 宽度， 但是检测用金属箔是可减小宽度的。 通过减小检测用金属箔的宽幅， 即使不太加大密 封部的形状， 亦可追加配置检测用金属箔。
通过本申请第 4 发明的灯丝灯， 在配置有多个灯丝的灯丝灯中， 由于为了对各个 电路的断线进行感测而必须设置检测器， 因此通过使检测器小型， 可使装置全体大幅减小。 此外， 通过仅在最易于断线的灯丝安装电压检测器， 可使装置有效小型化。
附图说明
图 1 是表示第 1 实施方式的灯丝灯的说明图。
图 2 是表示第 1 实施方式的灯丝灯的变形例的说明图。
图 3 是表示第 2 实施方式的灯丝灯的说明图。图 4 是表示第 3 实施方式的灯丝灯的说明图。 附图标记的说明 ： 2： 发光管 3： 灯丝 4a、 4b ： 内部引线 5a、 5b ： 供电用金属箔 6a、 6b ： 外部引线 7： 检测用内部引线 8： 检测用金属箔 9： 外部检测引线 10、 11、 12 ： 灯丝灯 21a、 21b、 22 ： 密封部 31、 32、 33 ： 灯丝 41a、 42b、 43b ： 内部引线 51a、 51b、 52a、 52b、 53a、 53b ： 供电用金属箔 71、 72、 73 ： 检测用内部引线 80 ： 连接引线 81、 82、 83 ： 检测用金属箔 91、 92、 93 ： 外部检测引线 100 ： 电源 101 ： 电压检测器 111、 121、 131 ： 电压检测器具体实施方式
以下针对本发明的第 1 实施方式加以说明。图 1 是表示第 1 实施方式的灯亮灯装 置的说明用截面图。
灯亮灯装置是构成为具备有 ： 灯丝灯 10、 用以供电至灯丝灯 10 的电源 100、 及与灯 丝灯 10 的外部引线 6a 并联连接的电压检测器 101。
在灯丝灯 10 中， 由两端导出的外部引线 6a、 6b 上连接有额定 100W ～ 10000W 的交 流电源。电源 100 是将由一个密封部 21a 所导出的外部引线 6a 和由另一个密封部 21b 所 导出的外部引线 6b 相连接而对灯丝 3 供给交流电流。
灯丝灯 10 构成为， 线圈状灯丝 3 在由石英玻璃所构成的直管状发光管 2 的内部以 沿管轴方向延伸的方式配置。自灯丝 3 的两端起， 分别由钨 (W) 或钼 (Mo) 所构成的内部引 线 4a、 4b 以沿着管轴延伸的方式相连结。发光管 2 的两端经收缩封头 (pinch seal) 而形 成有密封部 21a、 21b， 借助由钼 (Mo) 所构成的供电用金属箔 5a、 5b 而将发光管 2 的内部作 气密式密封。在供电用金属箔 5a、 5b 的一端连接有内部引线 4a、 4b， 在供电用金属箔 5a、 5b 的另一端连接有由铜 (Cu) 或镍 (Ni) 所构成的外部引线 6a、 6b， 以可从灯丝灯 10 的外部对 气密空间内部的灯丝 3 供电的方式所构成。
配置在发光管 2 内部的内部引线 4a、 4b， 从一个密封部 21a 的附近分支而形成有检测用内部引线 7。在一个密封部 21a 中埋设有供电用金属箔 5a 与检测用金属箔 8， 连接 于灯丝 3 的内部引线 4a 与供电用金属箔 8 相连接， 从内部引线 4a 分支的检测用内部引线 7 连接于检测用金属箔 8。从检测用金属箔 8 延伸有外部检测引线 9， 在外部检测引线 9 上 串联连接有电压检测器 101。从电压检测器 101 所导出的外部检测引线 9 连接于外部引线 6a。
如上所示通过使用检测用内部引线 7， 使连接于供电用金属箔 5a 的内部引线 4a 及 外部引线 6a、 与连接于检测用金属箔 8 与电压检测器 101 的检测用内部引线 7 及外部检测 引线 9 并联地连接。因此， 可利用电压检测器 101 来检测在供电用金属箔 5a 所发生的电压 下降量。此外， 电压检测器 101 一般而言是以使内部电阻尽可能变大的方式予以设计， 因此 将检测用金属箔 8 与电压检测器 101 串联连接的经分支的电路的阻抗值变得非常大， 难以 流通电流， 因此在电压检测器 101 所产生的电压下降量几乎可忽视。
基于如上所示的理由， 流至灯丝 3 的电流并不会在检测用内部引线 7 分支而几乎 直接流至内部引线 6a。因此， 流至内部引线 6a 所连接的供电用金属箔 5a 的电流较大， 流 至检测用内部引线 7 所连接的检测用金属箔 8 的电流则极小。供电用金属箔 5a 由于为了 加大电容量， 而必须加大宽度， 因此必须形成为 3mm ～ 10mm 左右的宽度。另一方面， 检测用 金属箔 8 若可气密式密封密封部 21a 即可， 因此可以比供电用金属箔 5a 减小宽度， 即使为 1mm ～ 2mm 左右的宽度也是充分的。 与灯丝 3 相比， 供电用金属箔 5a、 5b 的阻抗值为 5mΩ ～ 10mΩ， 非常小， 因此通 常并不会意识到供电用金属箔 5a、 5b 中的电压下降， 但是并非完全没有。若在灯丝 3 流通 3A ～ 20A 左右的电流， 在内部引线 6a、 6b 流通大部分的电流， 在供电用金属箔 5a、 5b 中有 15mV ～ 200mV 左右的电压下降。
检测用金属箔 8 与电压检测器 101 相连接的电路也发生与基于供电用金属箔 5a 的电压下降量同等的电压差。此外， 检测用金属箔 8 与电压检测器 101 相连接而在电路中 流动的电流值非常小， 因此在检测用金属箔 8 的电压下降量变得非常小。因此， 可利用电压 检测器 101 来感测在供电用金属箔 5a 所发生的电压下降量。
电压检测器 101 是与供电用金属箔 5a 并联连接， 由此感测供电用金属箔 5a 有无 电压下降， 可检测是否在供电用金属箔 5a 流通电流。若在供电用金属箔 5a 未流通电流， 供 电用金属箔 5a 的电压降下也会消失， 电压检测器 101 的测定值也几乎为零。若检测出在供 电用金属箔 5a 未流通电流， 则可判断出灯丝灯 10 是呈断线， 应予以替换。
在第 1 实施方式的灯亮灯装置中， 通过经由检测用金属箔 8 将检测用引线 9 导出 至外部， 且与供电用金属箔 5a 并联地连接电压检测器 101 的简单构成， 即可进行灯丝灯 10 的断线检测。此外， 在电压检测器 101 所测定的电压是供电用金属箔 5a 中的电压下降量， 因此为 15mV ～ 200mV 左右是非常小的。此外， 在通过基于变流器的检测中， 除了变流器以 外， 还需要电流计， 而在本发明的灯丝灯亮灯装置中可仅以电压检测器 101 来进行检测， 因 此可减少零件数量， 可将装置小型化。此外， 由于电压检测器 101 比变流器更为廉价， 因此 亦可抑制制作成本。
此外， 电压检测器 101 由于不需要为了灯丝灯 10 的断线感测而附加多余的串联的 电流检测用阻抗， 因此不会发生多余的电力消耗。
接着说明第 1 实施方式的变形例。图 2 关于第 1 实施方式， 是与供电用金属箔 5a
并联连接的检测用金属箔 8 的其他连接例的放大图。
如图 2(a) 所示， 将与供电用金属箔 5a 相连接的内部引线 4a 的前端弯曲形成为 L 字形， 使其与供电用金属箔 5a 与检测用金属箔 8 这二者相连接。 如上所示仅以内部引线 4a 使供电用金属箔 5a 与检测用金属箔 8 通电， 也可将与从检测用金属箔 8 所导出的外部检测 引线 9 相连接的电压检测器与供电用金属箔 5a 并联连接。
此外， 如图 2(b) 所示， 准备内部引线 4a 与外部引线 6a 相连接的供电用金属箔 5a、 及连接有外部检测引线 9 的检测用金属箔 8， 通过连接引线 80 使供电用金属箔 5a 与检测用 金属箔 8 导通。即使如上所示相连接， 亦可将与从检测用金属箔 8 所导出的外部检测引线 9 相连接的电压检测器与供电用金属箔 5a 并联连接。
接着说明第 2 实施方式。 图 3 是显示第 2 实施方式的灯亮灯装置的说明用截面图。
第 1 实施方式的灯丝灯 10 是在发光管 2 的两端形成有密封部 21a、 21b 的所谓的 双端灯丝灯， 而第 2 实施方式的灯丝灯 11 则是在发光管 2 的一端形成有密封部 22 的所谓 的单端灯丝灯。在灯丝 3 的两端所连接的内部引线 4a、 4b 是朝向密封部 22 与同一方向平 行延伸， 与被埋设在密封部 22 的供电用金属箔 5a、 5b 相连接。在外部引线 6a、 6b 连接有额 定 10W ～ 5000W 的电源 100， 对灯丝 3 供给直流电流。 一个内部引线 4a 是从密封部 22 的附近分支而形成有检测用内部引线 7。在密封 部 22， 除了一对供电用金属箔 5a、 5b 以外， 埋设有检测用金属箔 8， 检测用内部引线 7 连接 于检测用金属箔 8。从检测用金属箔 8 延伸右外部检测引线 9， 在外部检测引线 9 上串联连 接有电压检测器 101。从电压检测器 101 所导出的外部检测引线 9 连接于外部引线 6a。
电压检测器 101 与供电用金属箔 5a 并联连接， 因此可利用电压检测器 101 来检测 与基于供电用金属箔 5a 的电压下降量同等的电压差。若未在供电用金属箔 5a 流通电流， 则供电用金属箔 5a 的电压下降也会消失， 电压检测器 101 的测定值亦几乎为零。因此， 若 通过电压检测器 101 的测定值而检测出没有供电用金属箔 5a 的电压下降， 即可判断为在供 电用金属箔 5a 未流通电流， 灯丝灯 11 是呈断线而应予以替换。
接着说明第 3 实施方式。 图 4 是显示第 3 实施方式的灯亮灯装置的说明用剖面图。
第 1 实施方式的灯丝灯 10 在发光管 2 的内部仅配置 1 个灯丝 3， 而第 3 实施方式的 灯丝灯 12 是在发光管 2 的内部配置 3 个可独立供电的灯丝 31、 32、 33。配置在密封部 21a、 21b 附近的灯丝 31、 33， 连接在两端的内部引线分别朝同一密封部方向延伸。另一方面， 与 位于中央部的灯丝 32 相连接的内部引线是分别朝两端的密封部 21a、 21b 方向延伸， 以在该 密封部 21a、 21b 与供电用金属箔 52a、 52b 相连接的方式予以保持。
在与各个灯丝 31、 32、 33 相连接的一个内部引线 41a、 42b、 43b， 从密封部 21a、 21b 的附近分支而形成有检测用内部引线 71、 72、 73。在密封部 21a、 21b， 除了供电用金属箔 51a、 51b、 52a、 52b、 53a、 53b 以外， 埋设有检测用金属箔 81、 82、 83， 因此在一个密封部 21a 中 埋设有 3 枚供电用金属箔 52a、 53a、 53b 与 1 枚检测用金属箔 83， 在另一个密封部 21b 中埋 设有 3 枚供电用金属箔 51a、 51b、 52b 与 2 枚检测用金属箔 81、 82。在一个密封部 21a 中， 1 个检测用内部引线 73 与检测用金属箔 83， 在另一个密封部 21b 中， 2 个检测用内部引线 71、 72 与检测用金属箔 81、 82 连接。
分别从检测用金属箔 81、 82、 83 延伸的外部检测引线 91、 92、 93， 在各个外部检测 引线 91、 92、 93 上串联连接有电压检测器 111、 121、 131。 从一个密封部 21a 延伸的外部检测
引线 93 对位于一个密封部 21a 附近的灯丝 33 的断线进行检测。从另一个密封部 21b 延伸 的 2 个外部检测引线 91、 92 分别对位于另一个密封部 21b 附近的灯丝 31 的断线、 与位于中 央部的灯丝 32 的断线进行检测。
电压检测器 111、 121、 131 与和各个灯丝 31、 32、 33 导通的供电用金属箔 51a、 52b、 53b 并联连接， 因此可通过电压检测器 111、 121、 131 的测定值， 来检测配置在发光管 2 内部 的灯丝 31、 32、 33 的哪一个发生断线。在发光管 2 内部配置有被独立供电的多个灯丝 31、 32、 33 的灯丝灯 12 中， 为了对各个电路的断线进行感测而需要检测器， 因此可通过使检测 器小型化而使装置整体大幅减小。
另外， 在根据经验等而得知配置在发光管 2 内部的灯丝 31、 32、 33 之中的容易施加 负荷且易于切断的灯丝时， 仅对最容易断线的灯丝安装电压检测器， 这一点在装置小型化 的观点中极为有用。