JP2003077857A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置にお
いて基板を効率よく加熱する。 【解決手段】 本体部１２および窓部材１３により構成
されるチャンバ内で基板９に光を照射することにより基
板９に加熱を伴う処理を行う熱処理装置１において、半
導体レーザからのレーザ光を出射する光源ユニット２を
複数設ける。窓部材１３にはレーザ光が透過する領域以
外に反射膜が形成される。これにより、レーザ光を用い
た効率のよい加熱を行うことができるとともに、基板９
からの反射光を反射膜で反射させて基板９に戻すことが
実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に加熱を伴う
処理を行う熱処理装置および熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体基板（以下、「基板」
という。）に対して酸化、拡散、ＣＶＤ(Chemical Vapo
r Deposition)等を施すために基板を加熱する熱処理装
置が用いられる。このような装置のうち、基板を高速か
つ高温に加熱するものはＲＴＰ(Rapid Thermal Process
ing)装置と呼ばれ、多くのＲＴＰ装置ではハロゲンラン
プ（以下、「ランプ」という。）が加熱源として用いら
れる。

【０００３】ランプを用いたＲＴＰ装置の一例として
は、装置の内部空間が板状の石英部材により上下に仕切
られ、上部の空間にランプが配置され、下部の空間に基
板が配置される。基板の周囲の雰囲気は処理の種類に応
じて適宜設定され、石英部材を介してランプからの光が
基板に照射されることにより基板に加熱を伴う処理が施
される。また、基板に光を効率よく照射するためにチャ
ンバの内面は鏡面とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＲＴＰ装置では基板が
所定の温度プロファイルに従って高速かつ均一に温度制
御されることが必要となる。したがって、基板に効率よ
く光を照射することが重要となり、加熱時には光電型放
射温度計を用いて基板の温度計測を行うことも必要とな
る。しかしながら、ランプからは光が様々な方向に出射
され、直接基板に照射される光は必ずしも多いとはいえ
ない。また、チャンバ内の様々な場所で反射した後の光
が迷光として放射温度計に入射してしまう可能性があ
り、ランプを用いたＲＴＰ装置では迷光対策が必須とな
る。

【０００５】さらに、ランプの寿命は装置の寿命に比べ
て短いため、ランプを用いたＲＴＰ装置ではランプ交換
を伴うメンテナンス作業も必要となる。

【０００６】本発明は、ランプを用いた熱処理装置が有
する様々な課題に鑑みてなされたものであり、基板の加
熱効率を高めることを主たる目的とし、迷光対策の容易
化、光源の長寿命化も目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、半導体レーザから出射され
た光を前記支持手段に支持される基板に向けて照射する
複数の光照射手段とを備える。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の熱処理装置であって、前記複数の光照射手段のそれぞ
れが、半導体レーザと、前記半導体レーザからの光を基
板へと導く光学系と、前記半導体レーザおよび前記光学
系を収容するハウジングとを有する。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の熱処理装置であって、前記支持手段を回転さ
せることにより基板を主面に平行な面内にて回転させる
回転手段をさらに備える。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記複数の
光照射手段からの光が円形または楕円形の複数のスポッ
トとして基板に照射され、前記複数の光照射手段が複数
の同心円に沿って配置される。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記複数の
光照射手段のそれぞれの光軸が、基板の主面に垂直な方
向に対して傾斜している。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記複数の
光照射手段と基板とを隔離する窓部材と、前記窓部材と
ともに前記支持手段に支持された基板を収容するチャン
バを構成する本体部とをさらに備え、前記本体部に前記
チャンバ内にガスを導入する導入口およびガスを排気す
る排気口が設けられる。

【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の熱処理装置であって、前記複数の光照射手段と基板と
の間に配置されて基板からの光を反射する反射部材をさ
らに備え、前記反射部材が前記複数の光照射手段に対応
した複数の開口を有する。

【００１４】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれかに記載の熱処理装置であって、半導体レー
ザを用いて基板の外縁部の外側に向けて補助光を出射す
る複数の補助光照射手段をさらに備え、前記支持手段
が、基板の外縁部に沿って存在するとともに前記補助光
が照射される補助部材を有する。

【００１５】請求項９に記載の発明は、請求項１ないし
８のいずれかに記載の熱処理装置であって、基板から放
射される光の所定の波長の成分を利用して前記基板の温
度を計測する温度計測手段をさらに備え、前記複数の光
照射手段から出射される光の波長が、前記所定の波長と
異なる。

【００１６】請求項１０に記載の発明は、基板に加熱を
伴う処理を行う熱処理方法であって、基板を所定位置に
配置する工程と、複数の光照射手段により半導体レーザ
から出射された光を前記基板に向けて照射する工程とを
有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一の実施の形態に
係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。なお、
細部の断面については平行斜線を省略している。熱処理
装置１は半導体の基板９を急速に加熱するＲＴＰ装置と
なっており、酸化、拡散、ＣＶＤ等の加熱を伴う処理を
行う。

【００１８】熱処理装置１は、上側の蓋部１１と下側の
本体部１２とを重ね合わせることにより内部に空間を形
成する構造となっている。内部空間は石英等の窓部材１
３により上下に仕切られ、上側の空間には熱伝導性の高
い取付板１１１を介して複数の光源ユニット２が取り付
けられ、下側の空間には基板９が配置される。換言すれ
ば、窓部材１３により複数の光源ユニット２と基板９と
が隔離され、本体部１２と窓部材１３とにより基板９を
収容するチャンバが構成される。これにより、基板９が
外気と隔離可能とされる。

【００１９】光源ユニット２からの光は窓部材１３に対
して透過性の高い波長の光とされ、基板９に向けて照射
される。蓋部１１の内部には冷却水用の流路１１０が多
数形成され、光源ユニット２にて発生する熱は取付板１
１１を介して冷却水により除去される。

【００２０】本体部１２の下部には、所定のガスを導入
するガス導入口１２１およびチャンバ内のガスを排気す
るためのガス排気口１２２が設けられている。基板９に
処理を施す際にはガスの導入および排気を行うことによ
り、基板９の周囲が所定のガスによる所定圧の雰囲気と
される。さらに、チャンバ内には処理中の基板９を支持
するために基板９を下方から接触支持する均熱リング３
１および均熱リング３１を支持する支持部材３２が配置
される。

【００２１】支持部材３２は本体部１２の下面の周縁部
に沿う大口径のベアリング３３１により支持され、装置
中央（均熱リング３１の中央）にて鉛直方向を向く軸を
中心に回転可能とされる。支持部材３２の下部には磁石
３４１が取り付けられ、磁石３４１に対向するように本
体部１２の下面側にも磁石３４２が配置される。磁石３
４２も大口径のベアリング３３２により装置中央にて鉛
直方向を向く軸を中心に回転可能に支持され、磁石３４
２はモータ３５により回転する。これにより、磁石３４
２が回転すると磁気的吸引力を利用して磁石３４１およ
び支持部材３２も装置の中央を中心に回転し、その結
果、均熱リング３１に支持された基板９も主面に平行な
面内にて回転する。

【００２２】本体部１２の下部には複数の放射温度計４
が取り付けられ、基板９から放射されて放射温度計４に
入射する光（電磁波）の所定の波長の成分を利用して基
板９の温度が計測される。本体部１２の内部にも蓋部１
１と同様に冷却水用の流路１２０が多数形成される。

【００２３】図２は１つの光源ユニット２の構造を示す
縦断面図である。光源ユニット２は光源である半導体レ
ーザ２１をハウジング２２に取り付けた構造をしてお
り、半導体レーザ２１から出射されるレーザ光は石英に
て形成されたレンズ２３を介して外部へと導かれる。レ
ーザ光を基板９へと導く光学系であるレンズ２３はホル
ダ２４内に固定されており、予めレンズ２３をホルダ２
４に固定しておき、ホルダ２４をハウジング２２に取り
付けることにより半導体レーザ２１とレンズ２３との相
対的位置関係が決定される。なお、半導体レーザ２１と
レンズ２３との相対的位置関係が適切なものとなるよう
に、予め計測機器を用いてハウジング２２への半導体レ
ーザ２１の取り付け位置、および、ホルダ２４へのレン
ズ２３の取り付け位置等が調整される。

【００２４】半導体レーザ２１からのレーザ光は特定の
方向に対して大きな角度にて広がるように出射されるた
め、レンズ２３としては開口数の大きなものが利用され
る。したがって、半導体レーザ２１とレンズ２３との相
対的位置関係において許容される誤差は僅かとなる。そ
こで、熱処理装置１では、半導体レーザ２１およびレン
ズ２３の相対的位置関係が調整された光源ユニット２を
予め準備した上で取付板１１１への光源ユニット２の取
り付けが行われる。

【００２５】以上のように熱処理装置１では、光源ユニ
ット２がハウジング２２に半導体レーザ２１およびレン
ズ２３を収容する構成とされ、万一、半導体レーザ２１
が破損したとしても一体的な光源ユニット２の交換によ
り半導体レーザ２１を容易に交換することが可能とされ
ている。

【００２６】ハウジング２２には取り付け時の位置決め
用の穴２２１が形成される。取り付け前の状態では半導
体レーザ２１の端子２１１間はアルミニウム等の導体に
て形成された櫛形の短絡部材８にて短絡されており、静
電気による半導体レーザ２１の破損が防止される。

【００２７】図３は光源ユニット２が取付板１１１に取
り付けられる様子を示す図である。取付板１１１にはピ
ン４１が取り付けられており、光源ユニット２の穴２２
１（図２参照）にピン４１を挿入することにより光源ユ
ニット２と取付板１１１との位置関係が決定される。ま
た、取付板１１１内には電力供給線に接続されたソケッ
ト４２が設けられており、光源ユニット２を取り付ける
ことにより端子２１１がソケット４２と電気的に接続さ
れる。

【００２８】光源ユニット２は短絡部材８が端子２１１
に取り付けられたまま取付板１１１に固定される。その
後、短絡部材８に形成されている切り込みに沿って短絡
部材８が引き抜かれる。これにより、半導体レーザ２１
に静電気による破損を発生させることなく光源ユニット
２の取り付けが実現される。

【００２９】図１および図３に示すように、光源ユニッ
ト２は取付板１１１上の傾斜面に取り付けられる。した
がって、光源ユニット２のレンズ２３の光軸は基板９の
主面に垂直ではなく、基板９の主面に垂直な方向に対し
て傾斜した状態とされる。これにより、基板９にて反射
したレーザ光が半導体レーザ２１に戻ってモードホッピ
ングが生じてしまうことが防止され、出力の不安定化や
半導体レーザ２１の破損が防止される。なお、レーザ光
を基板９の主面に対して傾斜して入射させる手法として
レーザ光の方向を光学部品により変更する手法も考えら
れるが、熱処理装置１では取付板１１１に傾斜面を形成
することにより、多数の光源ユニット２からのレーザ光
を安価に傾斜させることを実現している。

【００３０】図４は基板９に照射されるレーザ光の様子
を示す図である。なお、図４に示す多数の照射領域９１
のそれぞれは１つの光源ユニット２からのレーザ光が照
射される領域を模式的に示しているにすぎず、正確に
は、各光源ユニット２からの光は各照射領域９１の中心
から周囲に向けて光強度が漸次減少する分布となる。ま
た、光軸に垂直な断面におけるレーザ光の形状はアナモ
ルフィックな形状であり、照射領域９１は光ファイバや
プリズムペア等の光学部品を用いて円形に整形されても
よいが、通常、各照射領域９１は楕円形状となる。すな
わち、複数の光源ユニット２からの光は円形または楕円
形の複数のスポットとして基板９に照射される。

【００３１】さらに、図１では光源ユニット２を単純に
配列して図示しているが、正確には、光源ユニット２は
図４に示す照射領域９１の配置に対応するように複数の
同心円に沿って配置される。取付板１１１の各傾斜面も
同心円状に形成される。

【００３２】図４において、波線にて分割された領域Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３，・・・は、領域Ｒ１の半径をｒとして
半径ｒ，２ｒ，３ｒ，・・・の同心円の間の領域であ
り、中央からｎ番目の領域Ｒｎは半径ｎｒの円と半径
（ｎ−１）ｒの円とに囲まれる領域となる。各領域Ｒｎ
には、（４ｎ−２）個の照射領域９１が配置される。領
域Ｒｎの面積はπ（ｎｒ×ｎｒ−（ｎ−１）ｒ×（ｎ−
１）ｒ）、すなわち、πｒ ^２（２ｎ−１）となることか
ら、各領域Ｒｎに（４ｎ−２）個の照射領域９１を設け
ることにより、複数の半導体レーザ２１から同時にレー
ザ光を出射すると各領域Ｒｎに与えられる単位面積当た
りのエネルギーが等しくなる。

【００３３】ここで、照射領域９１がおよそ直径ｒの円
であるとみなした場合、各領域Ｒｎに（４ｎ−２）個の
照射領域９１を設けることにより、各領域Ｒｎにおいて
照射領域９１の面積とその他の領域の面積とが等しくさ
れる。このとき、単位面積当たりのエネルギーが等しく
されるとともに照射領域９１が重なり合わない（また
は、重なり合わないとみなすことができる）という制限
の下で最も多くの照射領域９１を各領域Ｒｎに配置する
ことができる。もちろん、照射領域９１の直径（十分な
光エネルギーが与えられる領域の直径）はｒより小さく
てもよく、照射領域９１の直径は基板９の昇温速度や半
導体レーザ２１の出力等に基づいて適宜決定される。

【００３４】光学部品を用いて照射領域９１の形状が円
形に整形されない場合は照射領域９１は楕円となるが、
楕円の長軸（または短軸）が基板９の中央から周縁部に
向かう方向を向くように（または、中央から周縁部に向
かう方向に対して所定の角度をなすように）光源ユニッ
ト２を配置することにより、各領域Ｒｎに等しいエネル
ギー密度にて光を照射することが実現される。

【００３５】さらに、照射領域９１が大きく歪んだ楕円
であったり、照射領域９１の幅（円形である場合の直径
や楕円形である場合の長軸や短軸の長さ）が領域Ｒ１の
半径ｒよりも大幅に小さい場合には、各領域には（４ｎ
−２）個を超える個数の照射領域９１が設けられてもよ
い。ただし、この場合においても各領域Ｒｎには（４ｎ
−２）におよそ比例した個数だけ照射領域９１が配置さ
れ、各領域Ｒｎに与えられるエネルギー密度が等しくさ
れる。

【００３６】照射領域９１の個数に関する以上の説明
は、各領域Ｒｎを規定する同心円の中心が基板９の回転
の中心と一致することを前提としているが、同心円の中
心が意図的に基板９の回転中心からある程度離れた位置
とされてもよい。

【００３７】以上のように、照射領域９１が同心円状に
配置されることにより、基板９の主面全体を均一に加熱
することが容易に実現される。また、基板９の回転によ
り一層均一な加熱が実現される。なお、照射領域９１を
同心円状に配置するためには光源ユニット２が同心円状
に配置されることが好ましく、光源ユニット２を同心円
状に配置することにより基板９の均一な加熱を容易に行
うことが可能になるといえる。

【００３８】図１に示すように、熱処理装置１では蓋部
１１内面の外周に沿って光源ユニット２とは出力の異な
る光源ユニット２ａが複数配置される。光源ユニット２
ａは光源ユニット２と同様の構造をしており、基板９の
外縁部に沿って存在する均熱リング３１に向けて（すな
わち、基板９の外縁部の外側に向けて）補助光となるレ
ーザ光を出射する。均熱リング３１は炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）等によりリング状に形成されており、均熱リング３
１は基板９の外周に配置されることにより基板９の外縁
部における熱の放出（いわゆる、エッジ効果）を抑える
役割を果たす。

【００３９】熱処理装置１では、光源ユニット２ａから
均熱リング３１に向けて補助光をスポットとして照射す
ることにより、均熱リング３１の温度が調整可能とされ
る。これにより、従来のランプを用いる熱処理装置より
も基板９の全体の温度の均一性を高めることが実現され
る。なお、補助光は基板９の外縁部に多少照射されても
よい。

【００４０】光源ユニット２ａの構造、出力、照射領域
の形状は光源ユニット２と異なったものであってもよ
く、光源ユニット２ａの個数も出力および加熱補助の程
度に応じて適宜決定されてよい。

【００４１】図５は窓部材１３を示す平面図である。窓
部材１３の本体部１２側（基板９と対向する側）には、
反射効率の高い金やアルミニウムを蒸着させることによ
り反射膜１３１が形成されている。反射膜１３１には光
源ユニット２，２ａの配置に対応してレーザ光が透過す
る開口１３２が多数形成される。これにより、光源ユニ
ット２，２ａからのレーザ光が基板９へと導かれ、基板
９や本体部１２の内面にて反射した光が光源ユニット２
側へと戻ることが抑制されとともに再び基板９側へと戻
される。その結果、基板９が効率よく加熱される。

【００４２】加熱を伴う処理が施される基板９に対して
は、本体部１２の下部に取り付けられた放射温度計４に
より温度が計測される。放射温度計４は基板９の回転中
心から外周部に向けて複数配置される。これにより、基
板９が回転すると基板９のほぼ全体の温度分布が計測さ
れる。

【００４３】ここで、光源ユニット２からのレーザ光の
波長は、基板９（または、基板９に形成された膜）に効
率よく吸収される光の波長とされ、かつ、放射温度計４
が温度計測に利用する光の波長とは異なる波長とされ
る。これにより、効率よく基板９を加熱しつつ、本体部
１２と窓部材１３とにより形成されるチャンバ内にて複
雑に反射した光が迷光として放射温度計４に入射したと
しても正確な温度計測が可能となる。その結果、熱処理
装置１では迷光対策が不要となる。

【００４４】図６は図１に示す熱処理装置１において光
源ユニット２に代えて光ファイバからレーザ光を出射す
る場合の出射部２ｂの構造を示す断面図であり、図７は
出射部２ｂが取付板１１１に取り付けられる様子を示す
図である。

【００４５】出射部２ｂは、レンズ２３を保持するホル
ダ２４を光ファイバ２５の先端に取り付けた構造をして
おり、光ファイバ２５のコアを伝播してきたレーザ光が
レンズ２３を介して外部へと出射される。ホルダ２４に
は位置決め用の切り欠き部２４１が形成されている。

【００４６】図７に示すように出射部２ｂが取付板１１
１に取り付けられる際には、蓋部１１の上側から出射部
２ｂが挿入される。取付板１１１にはピン４３が取り付
けられており、ピン４３が出射部２ｂの切り欠き部２４
１に嵌入されることにより出射部２ｂの位置決めが行わ
れる。

【００４７】光ファイバ２５の他端は発光ユニット２ｃ
に接続され、発光ユニット２ｃ内の半導体レーザ２１ｃ
が光ファイバ２５にカップリングされる。すなわち、半
導体レーザ２１ｃ、光ファイバ２５および出射部２ｂが
基板９にレーザ光を照射する光源ユニットを構成する。

【００４８】光ファイバ２５を用いて基板９にレーザ光
を照射する場合、基板９にて反射したレーザ光が光ファ
イバ２５に戻り、光ファイバ面の破損を防止するために
レンズ２３の光軸が基板９の主面に垂直な方向に対して
傾斜するように出射部２ｂが取り付けられる。また、基
板９上の照射領域９１も図４に示した状態となるように
複数の同心円に沿って出射部２ｂが配置され、基板９の
全体に均一なエネルギー密度でレーザ光の照射が行われ
る。

【００４９】また、出射部２ｂは光源ユニット２よりも
小さな径とすることができる。したがって、より多くの
レーザ光を基板９に照射することが可能になるとともに
照射領域９１の配置の自由度も高くすることができる。
さらに、光ファイバ２５を用いる場合には半導体レーザ
２１ｃは熱処理装置１の外部に配置されるため、多数の
半導体レーザ２１ｃの冷却を確実に行うことができる。

【００５０】図８は、熱処理装置１の動作の流れを示す
図である。熱処理装置１では、まず、開閉自在な搬入口
からチャンバ内に基板９が搬入され、均熱リング３１上
に基板９が配置される（ステップＳ１）。基板９が搬入
されると搬入口が閉じられ、チャンバが密閉空間とされ
る。ガス導入口１２１から所定のガスがチャンバ内に導
入され、ガス排気口１２２からチャンバ内のガスが排気
されることにより、チャンバ内が所定のガスによる所定
の気圧下の雰囲気とされる（ステップＳ２）。

【００５１】その後、モータ３５により基板９が主面に
平行な面内にて回転され、半導体レーザからのレーザ光
を利用した基板９の加熱が行われる。これにより、基板
９の主面全体に加熱を伴う処理が均一に施される（ステ
ップＳ３）。このとき、放射温度計４の出力に基づいて
レーザ光の照射および停止が制御され、基板９の温度が
所定のプロファイルに従って変化する。

【００５２】基板９に対する熱処理が完了するとガス導
入口１２１から空気が導入されるとともにガス排気口１
２２からチャンバ内のガスが排気され、チャンバ内のガ
スの入れ替えが行われる（ステップＳ４）。その後、搬
入口が開かれて基板９がチャンバ外へと搬出される（ス
テップＳ５）。以上の処理が繰り返されることにより、
基板９が１枚ずつ順次処理される。

【００５３】以上、熱処理装置１について説明してきた
が、熱処理装置１では半導体レーザを用いて基板９の加
熱が行われる。レーザ光は空間的にも時間的にもコヒー
レントであり、かつ、指向性および収束性が高いため効
率よく基板の加熱を行うことができる。また、単色性を
有することから温度計測に際して迷光対策を不要とする
ことも実現される。さらに、半導体レーザはランプに比
べてコンパクト、高効率かつ長寿命であることから、熱
処理装置の小型化およびメンテナンス作業の負担軽減が
実現される。

【００５４】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく様々な変形が可能である。

【００５５】上記実施の形態に係る熱処理装置１により
処理される基板は半導体基板に限定されるものではな
く、フラットパネルディスプレイやフォトマスク等のガ
ラス基板の熱処理に熱処理装置１が使用されてもよい。

【００５６】半導体レーザは単一の発光点を有するもの
に限定されず、複数の発光点が配列形成されたものであ
ってもよい。半導体レーザとしては高出力のものが利用
されることが好ましく、数十Ｗ〜数百Ｗクラスのものが
利用されてもよい。

【００５７】上記実施の形態では、レンズ２３や光ファ
イバ２５といった光学系を介してレーザ光が基板９に照
射されるが、レーザ光を基板９に導く光学系として他の
形態の光学系が利用されてもよい。

【００５８】上記実施の形態では窓部材１３に金属を蒸
着させることにより、窓部材１３上に基板９からの光を
反射する反射部材（反射膜）を形成しているが、窓部材
１３とは別の部材として光源ユニット２（または、出射
部２ｂ）と基板９との間に反射部材が設けられてもよ
い。例えば、窓部材１３の光源側や基板９側にレーザ光
を透過する開口が形成された金属板が反射部材として設
けられてもよい。

【００５９】上記実施の形態では照射領域９１を図４に
示す配置とし、全ての光源ユニット２（または、出射部
２ｂ）から同時にレーザ光を出射することにより基板９
の全面に均一な加熱を行うが、光源ユニット２（また
は、出射部２ｂ）を同時に発光させるのではなく順次発
光させることにより、基板９の昇温速度が制御されても
よい。少なくとも複数の光源ユニット２（または、出射
部２ｂ）から同時にレーザ光を出射することにより、基
板９の均一な加熱を実現することができる。

【００６０】上記実施の形態における光源ユニット２
は、蓋部１１内の冷却水により冷却が行われるが、各光
源ユニット２は別途ペルチェ素子やチラーユニットを用
いて冷却されてもよい。

【００６１】

【発明の効果】請求項１ないし１０の発明では、半導体
レーザを利用することにより基板を効率よく加熱するこ
とができる。

【００６２】また、請求項２の発明では、光照射手段の
交換を容易に行うことができる。

【００６３】また、請求項３および４の発明では、基板
の主面全体を均一に加熱することができる。

【００６４】また、請求項５の発明では、半導体レーザ
におけるモードホッピングの発生を防止することができ
る。

【００６５】また、請求項６の発明では、基板の周囲を
所定の雰囲気とすることができる。

【００６６】また、請求項７の発明では、基板をより効
率よく加熱することができる。

【００６７】また、請求項８の発明では、基板の主面全
体を一層均一に加熱することができる。

【００６８】また、請求項９の発明では、温度計測にお
ける迷光対策が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱処理装置の構成を示す縦断面図である。

【図２】光源ユニットの構造を示す縦断面図である。

【図３】光源ユニットが取付板に取り付けられる様子を
示す図である。

【図４】基板に照射されるレーザ光の照射領域の様子を
示す図である。

【図５】窓部材を示す平面図である。

【図６】出射部の構造を示す断面図である。

【図７】出射部が取付板に取り付けられる様子を示す図
である。

【図８】熱処理装置の動作の流れを示す図である。

【符号の説明】 １ 熱処理装置 ２，２ａ 光源ユニット ２ｂ 出射部 ２ｃ 発光ユニット ４ 放射温度計 ９ 基板 １２ 本体部 １３ 窓部材 ２１，２１ｃ 半導体レーザ ２２ ハウジング ２３ レンズ ３１ 均熱リング ３２ 支持部材 ３５ モータ １２１ ガス導入口 １２２ ガス排気口 １３１ 反射膜 １３２ 開口 ３４１，３４２ 磁石 Ｓ１，Ｓ３ ステップ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に加熱を伴う処理を行う熱処理装置
   であって、 基板を支持する支持手段と、 半導体レーザから出射された光を前記支持手段に支持さ
   れる基板に向けて照射する複数の光照射手段と、を備え
   ることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱処理装置であって、 前記複数の光照射手段のそれぞれが、 半導体レーザと、 前記半導体レーザからの光を基板へと導く光学系と、 前記半導体レーザおよび前記光学系を収容するハウジン
   グと、を有することを特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の熱処理装置で
   あって、 前記支持手段を回転させることにより基板を主面に平行
   な面内にて回転させる回転手段をさらに備えることを特
   徴とする熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の熱
   処理装置であって、 前記複数の光照射手段からの光が円形または楕円形の複
   数のスポットとして基板に照射され、前記複数の光照射
   手段が複数の同心円に沿って配置されることを特徴とす
   る熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の熱
   処理装置であって、 前記複数の光照射手段のそれぞれの光軸が、基板の主面
   に垂直な方向に対して傾斜していることを特徴とする熱
   処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の熱
   処理装置であって、 前記複数の光照射手段と基板とを隔離する窓部材と、 前記窓部材とともに前記支持手段に支持された基板を収
   容するチャンバを構成する本体部と、をさらに備え、前
   記本体部に前記チャンバ内にガスを導入する導入口およ
   びガスを排気する排気口が設けられることを特徴とする
   熱処理装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の熱処理装置であって、 前記複数の光照射手段と基板との間に配置されて基板か
   らの光を反射する反射部材をさらに備え、 前記反射部材が前記複数の光照射手段に対応した複数の
   開口を有することを特徴とする熱処理装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の熱
   処理装置であって、 半導体レーザを用いて基板の外縁部の外側に向けて補助
   光を出射する複数の補助光照射手段をさらに備え、 前記支持手段が、基板の外縁部に沿って存在するととも
   に前記補助光が照射される補助部材を有することを特徴
   とする熱処理装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の熱
   処理装置であって、 基板から放射される光の所定の波長の成分を利用して前
   記基板の温度を計測する温度計測手段をさらに備え、 前記複数の光照射手段から出射される光の波長が、前記
   所定の波長と異なることを特徴とする熱処理装置。
10. 【請求項１０】 基板に加熱を伴う処理を行う熱処理方
    法であって、 基板を所定位置に配置する工程と、 複数の光照射手段により半導体レーザから出射された光
    を前記基板に向けて照射する工程と、を有することを特
    徴とする熱処理方法。