JP2021097066A - 光加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度に温度測定が行える光加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】 加熱対象物を加熱するための光加熱装置であって、前記加熱対象物に対向して配置され、前記加熱対象物を加熱するための加熱光を出射するＬＥＤ素子と、受光部を有し、前記受光部に入射した、所定の測定波長範囲の赤外線の強度に応じて、前記赤外線の発生源である熱源の温度を測定する放射温度計とを備え、前記放射温度計は、前記熱源から出射される前記赤外線を前記受光部によって受光することのできる受光可能領域を有し、前記加熱対象物は、一部分が前記受光可能領域の内側に位置するように配置され、前記ＬＥＤ素子は、前記受光可能領域の外側に配置され、前記加熱光は、前記測定波長範囲外の波長の光である。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、光加熱装置に関し、特にＬＥＤ素子による光照射によって加熱を行い、放射温度計によって温度測定を行う光加熱装置に関する。

従来、製造プロセスにおいて加熱対象物の熱処理を行う装置の一つとして、ハロゲンランプやＬＥＤ素子を用いた光加熱装置が知られている。特に、半導体製造プロセスのような加熱する温度によって出来栄えが左右されるものにおいては、温度管理のために熱電対や放射温度計を用いた温度測定機能を備えた光加熱装置が用いられている。

例えば、下記特許文献１では、ＬＥＤ素子を用いた光加熱装置であって、放射温度計による温度測定を行う光加熱装置が記載されている。下記特許文献１に記載の光加熱装置は、ＬＥＤ素子が出射する加熱に用いられる光（以下、「加熱光」と称する。）が、放射温度計の温度測定に影響を与えないように、加熱光の波長と、放射温度計の測定対象とする赤外線の波長範囲（以下、「測定波長範囲」と称する。）が異なるように構成され、加熱対象物から見て、ＬＥＤ素子とは反対側から温度を測定するように放射温度計が配置された光加熱装置と記載されている。

下記特許文献２では、下記特許文献１の光加熱装置と同様に、ＬＥＤ素子が出射する加熱光が、放射温度計の温度測定に影響を与えないように、加熱光の波長と、放射温度計の測定波長範囲が異なるように構成されている。しかし、下記特許文献２に記載の光加熱装置は、加熱対象物の側面側から温度を測定するように放射温度計が配置された光加熱装置と記載されている。

特許４９４０６３５号公報 特許５０８４４２０号公報

ところが、本発明者らは、鋭意研究によりＬＥＤ素子が出射する加熱光の波長と、放射温度計の測定波長範囲とを異ならせただけの光加熱装置では、高精度な温度測定ができないことを見出した。以下、この内容について説明する。

放射温度計は、受光部によって測定可能である測定波長範囲内の赤外線の強度を測定し、予め設定された加熱対象物の温度とそれに応じた赤外線の強度との関係によって加熱対象物の温度を測定する。つまり、放射温度計の受光部によって受光される測定波長範囲の赤外線は、加熱対象物から放射される赤外線のみであることが望ましい。

しかし、光加熱装置は、加熱対象物を加熱しようとすると、熱の拡散や電力の供給等によって装置を構成する部材も加熱されてしまう。つまり、加熱対象物を加熱している際には、加熱対象物以外のものも熱源として赤外線を放射している可能性がある。

そして、加熱対象物以外のものから放射される所定の波長帯の赤外線が、加熱対象物から放射された赤外線とともに、放射温度計の受光部によって受光されてしまうと、加熱対象物から放射される赤外線の強度に重畳されてしまい、実際の加熱対象物の温度とは異なる結果を算出してしまうことになる。

ここで、加熱対象物を加熱する際に高温となるものとしては、加熱光を出射する光源が考えられる。すなわち、ＬＥＤ素子を用いた光加熱装置においては、加熱対象物を加熱する際にＬＥＤ素子自体が高温となっている。ＬＥＤ素子が発熱し高温となるのは、ＬＥＤ素子から加熱対象物を加熱するための光を出射させるため、電流が流されることによる。これにより、光加熱装置を構成するＬＥＤ素子や基板等が温まることで、例えば、１μｍ以上の熱線が放射されて放射温度計のノイズとなる。また、ＬＥＤ素子は単体では光強度が低いため、シリコンウェハ等を加熱する場合は、数百個から数千個のＬＥＤ素子が光源として用いられる。

ＬＥＤ素子の温度は、電流が流されることによって１０℃以上、場合によっては１００℃以上上昇する。つまり、ＬＥＤ素子は、加熱光を出射するだけでなく、熱源として、放射温度計の測定波長範囲の赤外線をも放射している。

つまり、ＬＥＤ素子の発熱によって、ＬＥＤ素子から放射された赤外線が放射温度計の受光部へと入射してしまうと、放射温度計は、実際の加熱対象物の温度とは異なる測定結果を算出してしまう。従って、ＬＥＤ素子が出射する加熱光の波長と、放射温度計の測定波長範囲を異ならせるだけでは、高精度な温度測定ができない。

本発明は、上記課題に鑑み、高精度に温度測定が行える光加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の光加熱装置は、
加熱対象物を加熱するための光加熱装置であって、
前記加熱対象物に対向して配置され、前記加熱対象物を加熱する光を出射するＬＥＤ素子と、
受光部を有し、前記受光部に入射した、所定の測定波長範囲の赤外線の強度に応じて、前記赤外線の発生源である熱源の温度を測定する放射温度計とを備え、
前記受光部は、前記受光部による受光可能領域が前記加熱対象物を含むよう配置され、
前記ＬＥＤ素子は、前記放射温度計の測定波長範囲外の光を出射するものであり、かつ、前記受光可能領域の外側に配置されていることを特徴とする。

加熱対象物を加熱するためにＬＥＤ素子は、加熱対象物に向かって加熱光を出射するように、加熱光出射面が加熱対象物と対向するように配置されている。ＬＥＤ素子は、光の出射に必要な電流が流されると、ＬＥＤ素子から加熱対象物に向かって加熱光を照射し、加熱対象物が加熱される。

放射温度計は、測定する温度範囲に応じて測定する赤外線の波長の範囲が調整されている。測定する赤外線の波長範囲は、受光部を構成する素子の特性や、特定波長範囲の赤外線を透過させるフィルタによって調整される。

また、放射温度計は、レンズやミラーといった光学系によって受光部へと進行する赤外線の経路を調整することができる。受光可能領域は、熱源から放射された赤外線が測定可能な強度を保ったまま受光部へと到達できる距離であって、受光部が赤外線の強度を測定可能な範囲である。

受光部が赤外線の強度を測定可能な範囲とは、直接受光部に赤外線が入射する範囲と、レンズやミラーといった光学系によって受光部に赤外線を導光できる範囲も含まれる。さらに、加熱対象物が、放射温度計の受光部が測定可能な波長範囲の赤外線を反射する性質を有するものである場合は、加熱対象物によって反射されることで、放射温度計の受光部へと導光される範囲も含まれる。詳細については図２の説明にて後述される。

ここで、ＬＥＤ素子から出射される加熱光に含まれる波長が、放射温度計の測定波長範囲内に含まれていると、放射温度計の受光部が、加熱対象物から放射される赤外線と併せて、ＬＥＤ素子から出射された加熱光をも測定してしまい、放射温度計で測定した温度が、加熱対象物の実際の温度とは異なってしまう。従って、ＬＥＤ素子は、放射温度計の測定波長範囲外の波長の加熱光となるように構成される。

なお、本明細書における、放射温度計の測定波長範囲外の波長の加熱光を出射するＬＥＤ素子とは、主たる発光波長が放射温度計の測定波長範囲外となるものであり、また少なくともＬＥＤ素子が出射する光の強度分布において強度ピーク値の５％以上の光が、放射温度計の測定波長範囲外に存在するＬＥＤ素子をいう。

また、ＬＥＤ素子は、加熱対象物を加熱する際には加熱光を出射するために電流が流されることで発熱し、ＬＥＤ素子自身が発光中に発生する熱や、その周辺の基板等に蓄積された熱等を熱源として赤外線を放射する。つまり、前記受光可能領域内にＬＥＤ素子が配置されていると、放射温度計の受光部が、加熱対象物から放射される赤外線と併せて、ＬＥＤ素子を熱源として放射される赤外線をも測定してしまい、放射温度計で測定した温度が、加熱対象物の実際の温度とは異なってしまう。従って、ＬＥＤ素子は、受光可能領域の外側に配置される。

上記光加熱装置において、
前記放射温度計は、前記加熱対象物から見て、前記ＬＥＤ素子が配置されている側と反対側に配置されていても構わない。

上記光加熱装置において、
前記放射温度計は、前記加熱対象物から見て、前記ＬＥＤ素子が配置されている側と同じ側に配置されていても構わない。

放射温度計は、加熱対象物のＬＥＤ素子が配置されている側と、加熱対象物のＬＥＤ素子が配置されている側とは反対側のいずれの位置に配置されている場合であったとしても、ＬＥＤ素子を熱源とした赤外線が放射温度計の受光部へと入射しないように、ＬＥＤ素子が受光可能領域の外側となるように配置されていればよい。なお、いずれの配置領域においても、加熱対象物の側面側の配置されるものも含んでいる。

放射温度計が、加熱対象物から見て、ＬＥＤ素子が配置されている側と同じ側に配置されている上記光加熱装置においては、
複数の前記ＬＥＤ素子が同一の基板上に配置されてなるＬＥＤユニットを、複数備え、
複数の前記ＬＥＤユニットは、前記基板の面に平行な方向に間隙を介して配置されており、
前記放射温度計は、前記受光部の受光可能領域が、前記間隙のうちの特定の間隙に含まれるように配置されていても構わない。

ＬＥＤユニットは、複数のＬＥＤ素子が同一基板上に配置されて構成されている。ＬＥＤユニットを構成することで、同一基板上に配置されたＬＥＤ素子に関して、電源や冷却機構等を共有化することができ、装置全体を小型化することができる。

また、ＬＥＤユニットが、基板の面に平行な方向に間隙を介して配置されており、放射温度計は、ＬＥＤ素子の加熱光の出射面とは反対側の領域に放射温度計を配置することができる。

放射温度計が、加熱対象物から見て、ＬＥＤ素子が配置されている側と同じ側に配置されている上記光加熱装置においては、
複数の前記ＬＥＤユニットを同一面で保持するための保持部を有し、
前記保持部は、前記基板の面に直交する方向に前記特定の間隙に連絡された孔部を有し、
前記放射温度計の前記受光部は、前記保持部よりも前記ＬＥＤ素子から遠い位置であって、かつ、前記受光部の受光可能領域が前記孔部及び前記特定の間隙に含まれるように配置されていても構わない。

複数のＬＥＤユニットが、保持部によって同一面に保持されることによって、加熱対象物の加熱面に対して、均一な加熱光の照射ができる。また、ＬＥＤユニットが、基板の面に平行な方向に間隙を介して配置されており、保持部が、ＬＥＤユニットの基板の面に直交する方向において特定の間隙に連絡された孔部を有することによって、放射温度計は、ＬＥＤ素子の加熱光の出射面とは反対側の領域であって、保持部よりもＬＥＤ素子から遠い位置に放射温度計を配置することができる。

放射温度計がＬＥＤ素子の加熱光の出射面とは反対側の領域に放射温度計を配置される場合、放射温度計の受光可能領域は、特定の間隙及び孔部に含まれるように配置される。かかる構成とすることで、ＬＥＤ素子の加熱光の出射面とは反対側の領域から、受光可能領域内にＬＥＤ素子が含まれないようにして、加熱対象物から照射される赤外線を計測することができる。

なお、放射温度計は、ＬＥＤ素子を熱源として放射された赤外線が加熱対象物によって反射しても、受光部へ入射されないような向き又は位置において配置される必要がある。

放射温度計が、加熱対象物から見て、ＬＥＤ素子が配置されている側と同じ側に配置されている上記光加熱装置において、
前記放射温度計は、前記加熱対象物から放射される赤外線を、前記受光部へ導くための光導波路を備えていても構わない。

光導波路は、放射温度計の受光部へ、加熱対象物から放射される赤外線を放射温度計の受光部へ導光する。光導波路によって、加熱対象物以外から放射される赤外線の影響を受けないように、加熱対象物から放射される赤外線のみを受光部へと導光することで、ＬＥＤ素子から放射される赤外線の影響を小さくすることができ、温度測定の精度が向上される。

上記光加熱装置において、
前記測定波長範囲は、１．９μｍ〜４．０μｍであっても構わない。

詳細については後述されるが、図３に示すとおり、Ｓｉ基板の放射率は温度によって波長依存性がある。例えば、波長が１．９μｍよりも小さい場合は波長による放射率の変動差が大きい。一方、波長が４．０μｍよりも大きい場合は、他の部材からの放熱（外乱光）の影響を受けやすくなる。ここで波長が１．９μｍ〜４．０μｍの赤外線は、波長に対する放射率の変動が抑えられるため、温度測定の精度が向上される。

従って、波長が１．９μｍ〜４．０μｍの赤外線を測定波長範囲とすることで、放射温度計は、他の熱源から放射される赤外線の影響を受けにくくなり、加熱対象物（特にシリコンウェハが加熱対象物である場合）の温度測定の精度が向上される。

さらに、上記光加熱装置において、
前記測定波長範囲は、１．９μｍ〜２．６μｍであっても構わない。

本発明によれば、高精度に温度測定が行える光加熱装置を提供することができる。

光加熱装置の第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。 図１Ａの光加熱装置を加熱対象物から見たときの模式的な図面である。 放射温度計の構成と受光可能領域を模式的に示す図面である。 シリコンウェハの各温度における赤外線の波長と放射率の関係を示すグラフである。 光加熱装置の第二実施形態の構成を模式的に示す図面である。 光加熱装置の第三実施形態の構成を模式的に示す図面である。 光加熱装置の第四実施形態の構成を模式的に示す図面である。 光加熱装置の別実施形態の構成を模式的に示す図面である。 光加熱装置の別実施形態の構成を模式的に示す図面である。

以下、本発明の光加熱装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。

［第一実施形態］
図１Ａは、光加熱装置１の第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。図１Ａに示す第一実施形態における光加熱装置１は、加熱対象物１１を加熱するための加熱光を出射するＬＥＤユニット１０と、加熱対象物１１の温度を測定する放射温度計１２によって構成されている。ＬＥＤユニット１０は、保持部１３によって、同一面上に保持されている。

なお、図１Ａに示すように、以下では、適宜ＸＹＺ座標系を参照して説明される。加熱対象物１１の面（加熱光が照射される面）をＸＹ平面とし、この面に直交する方向をＺ方向と規定する。ＬＥＤユニット１０は、加熱対象物１１に対してＺ方向において対向するように配置されている。

図１Ｂは、図１Ａの光加熱装置１を加熱対象物１１から見たとき、すなわちＺ方向に見たときの模式的な図面である。図１Ｂに示すように、第一実施形態の光加熱装置１では、複数の正方形の基板によって構成されたＬＥＤユニット１０が、円形状を呈する保持部１３によって保持されている。複数のＬＥＤユニット１０は、等間隔の間隙１０ｂを備えるように配置されているが、等間隔に配置されていなくても構わない。

ＬＥＤユニット１０は、同一の基板上に複数のＬＥＤ素子１０ａが配置されており、ＬＥＤ素子１０ａの加熱光を出射する出射面が、加熱対象物１１とＺ方向に対向するように配置されている。ＬＥＤユニット１０は、ＸＹ平面上に間隙１０ｂを介して配置され、保持部１３によって保持されている。

なお、図１Ｂは、模式的な図面であるため、同一のＬＥＤユニット１０上のＬＥＤ素子１０ａの数が少ないが、実際には、ＬＥＤ素子１０ａは、各ＬＥＤユニット１０においては、基板上に数十個から数百個配置されている。さらに、ＬＥＤ素子１０ａが数十個から数百個配置されているＬＥＤユニット１０が複数配置されることで、光加熱装置１全体として数百個から数千個のＬＥＤ素子１０ａが配置される。

保持部１３は、ＬＥＤユニット１０の基板の面に直交する方向に特定の間隙１０ｂに連絡された孔部１３ａを有している。孔部１３ａは、ＬＥＤユニット１０によって構成された間隙１０ｂと同じ幅で構成されているが、間隙１０ｂとは異なる幅であっても構わない。

また、図１Ｂに示すように、保持部１３の中央部には、孔部１３ａが設けられており、ＬＥＤユニット１０が構成している間隙１０ｂの一つと連絡している。放射温度計１２は、保持部１３よりもＬＥＤ素子１０ａから遠い位置であって、受光可能領域１４が孔部１３ａ及び孔部１３ａと連絡している間隙１０ｂに含まれるように配置されている。

放射温度計１２は、光を取り込むための受光部１２ａが加熱対象物１１と対向するように配置されている。説明の便宜のため、放射温度計１２が赤外線を計測する対象としている受光可能領域１４と、受光部１２ａが向いている受光方向１４ａを図示している。

図２は、放射温度計１２の構成と受光可能領域１４を模式的に示す図面である。放射温度計１２は、受光した赤外線強度と当該強度の赤外線を発する熱源の温度との関係に関する情報を内部に記憶している。放射温度計１２は、受光部１２ａに入射した赤外線の強度を測定することにより、計測された赤外線の強度と、記憶された情報に基づいて温度を算出する。

放射温度計１２は、受光部１２ａに入射された赤外線によって加熱対象物１１の温度を測定するため、受光部１２ａに赤外線が入射できる範囲でしか、加熱対象物１１の温度を測定できない。つまり、受光部１２ａにおいて赤外線を受光できる範囲を示したものが、受光可能領域１４である。

受光可能領域１４は、レンズやミラーといった光学系によって、その範囲を調整することができる。市販されている放射温度計１２は、複数の光学系が内蔵されており、測定したい対象物や用途に応じて受光可能領域１４が設定されている。図２に示す受光可能領域１４は、その一例を示している。なお、受光可能領域１４の幅が最も狭くなっている領域１４Ｎは、多くの放射温度計１２が、赤外線を受光するためにレンズを備えており、当該レンズの焦点位置に相当する。

第一実施形態における受光可能領域１４は、赤外線が加熱対象物１１の受光部１２ａに向かって直接入射する受光可能領域１４Ｓと、赤外線が加熱対象物１１の、受光部１２ａと対向している面によって反射されて放射温度計１２へと入射する受光可能領域１４Ｒからなる。例えば、図１Ａにおいて破線で区画された領域を指す。

第一実施形態では、受光可能領域１４内にＬＥＤ素子１０ａが含まれないように配置されている。かかる構成とすることで、放射温度計１２の受光部１２ａは、ＬＥＤ素子１０ａを熱源として放射される赤外線の受光が抑えられるため、放射温度計１２は、加熱対象物１１から放射される赤外線の強度の測定精度を高めることができる。

ここで、ＬＥＤ素子１０ａが出射する加熱光と、放射温度計１２の測定波長範囲について説明する。ＬＥＤ素子１０ａが出射する加熱光は、紫外線、可視光、赤外線のいずれの光であっても構わないが、上述のように、ＬＥＤ素子１０ａは、放射温度計１２の測定波長範囲外の波長の加熱光となるように構成される。一例として、主たる波長が４０５ｎｍのＬＥＤ素子１０ａと、放射温度計１２の測定波長範囲が０．８μｍ〜１．０μｍが考えられる。

なお、上述のように、加熱対象物１１がシリコンウェハの場合は、放射温度計１２の測定波長範囲を、１．９μｍ〜４．０μｍとすることが好ましい。図３は、シリコンウェハの、各温度における赤外線の波長と放射率の関係を示すグラフである。シリコンウェハの放射率の特性については、図３に示すような特性が知られており、シリコンウェハの放射率は、特に３５０℃（６２３Ｋ）以下の１．９μｍ〜４．０μｍの範囲において、他の熱源から放射される赤外線の影響を受けにくくなるため、温度測定の精度が向上される。

［第二実施形態］
本発明の光加熱装置１の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

図４は、光加熱装置１の第二実施形態の構成を模式的に示す図面である。図４に示すように、第二実施形態において、放射温度計１２の受光部１２ａが向いている受光方向１４ａは、Ｚ方向に対して角度θ１だけ傾けられている。ただし、放射温度計１２は、保持部１３よりもＬＥＤ素子１０ａから遠い位置であって、受光可能領域１４が孔部１３ａ及び孔部１３ａと連絡している間隙１０ｂに含まれるように配置されている点においては第一実施形態と同様である。

角度θ１は、受光可能領域１４が、ＬＥＤ素子１０ａを含めないように配置されるように設定されるが、加熱対象物１１の温度を測定するという観点においては、６０度以内が好ましく、３０度以内で、できる限り小さい方がより好ましい。加熱対象物１１との距離にもよるが、放射温度計１２を加熱対象物１１の端に設ける構成が好ましい場合もある。

第二実施形態おける受光可能領域１４は、赤外線が加熱対象物１１の受光部１２ａに向かって赤外線が直接入射する受光可能領域１４Ｓと、赤外線が加熱対象物１１の、受光部１２ａと対向している面によって反射されて放射温度計１２へと入射する受光可能領域１４Ｒからなる。

第二実施形態においても、受光可能領域１４内にＬＥＤ素子１０ａが含まれないように配置されており、ＬＥＤ素子１０ａから放射される赤外線は、放射温度計１２の受光部１２ａへと入射しにくくなるため、放射温度計１２は、加熱対象物１１から放射される赤外線の強度の測定精度を高めることができる。

［第三実施形態］
本発明の光加熱装置１の第三実施形態の構成につき、第一実施形態及び第二実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

図５は、光加熱装置１の第三実施形態の構成を模式的に示す図面である。図５に示すように、第三実施形態において、放射温度計１２は、加熱対象物１１から見て、ＬＥＤユニット１０が配置されている側とは反対側（図面内の−Ｚ方向）に、受光部１２ａが加熱対象物１１と対向するように配置されている。そして、受光可能領域１４内にＬＥＤ素子１０ａが含まれないように配置されている。

第三実施形態おける受光可能領域１４は、赤外線が加熱対象物１１の受光部１２ａに向かって赤外線が直接入射する受光可能領域１４Ｓと、赤外線が加熱対象物１１を透過して放射温度計１２へと入射する受光可能領域１４Ｔからなる。

第三実施形態においても、受光可能領域１４内にＬＥＤ素子１０ａが含まれないように配置されており、ＬＥＤ素子１０ａから放射される赤外線は、放射温度計１２の受光部１２ａへと入射しにくくなるため、放射温度計１２は、加熱対象物１１から放射される赤外線の強度の測定精度を高めることができる。

［第四実施形態］
本発明の光加熱装置１の第四実施形態の構成につき、第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

図６は、光加熱装置１の第四実施形態の構成を模式的に示す図面である。図６に示すように、第四実施形態において、放射温度計１２の受光部１２ａが向いている受光方向１４ａは、Ｚ方向に対して角度θ２だけ傾けられている。しかし、放射温度計１２は、加熱対象物１１の側面側に配置されており、受光可能領域１４が孔部１３ａ及び孔部１３ａと連絡している間隙１０ｂに含まれていない点において、第一実施形態とは異なる。

角度θ２は、受光可能領域１４が、ＬＥＤ素子１０ａを含めないように配置されるように設定されるが、加熱対象物１１の温度を測定するという観点においては、６０度以内が好ましく、３０度以内で、できる限り小さい方がより好ましい。加熱対象物１１との距離にもよるが、放射温度計１２を加熱対象物１１の端に設ける構成が好ましい場合もある。

第四実施形態おける受光可能領域１４は、赤外線が加熱対象物１１の受光部１２ａに向かって赤外線が直接入射する受光可能領域１４Ｓと、赤外線が加熱対象物１１の、受光部１２ａと対向している面によって反射されて放射温度計１２へと入射する受光可能領域１４Ｒからなる。

第四実施形態においても、受光可能領域１４内にＬＥＤ素子１０ａが含まれないように配置されており、ＬＥＤ素子１０ａから放射される赤外線は、放射温度計１２の受光部１２ａへと入射しにくくなるため、放射温度計１２は、加熱対象物１１から放射される赤外線の強度の測定精度を高めることができる。

［別実施形態］
以下、光加熱装置１の別実施形態について説明する。

〈１〉 図７は、光加熱装置１の別実施形態の構成を模式的に示す図面である。図７に示すように、放射温度計１２の受光部１２ａが向いている受光方向１４ａは、Ｚ方向に対して角度θ４だけ傾けられている点で第三実施形態と異なっている。すなわち、第三実施形態においては、受光可能領域１４が孔部１３ａ及び孔部１３ａと連絡している間隙１０ｂに含まれているが、本実施形態においては、孔部１３ａ及び孔部１３ａと連絡している間隙１０ｂには含まれていない。

〈２〉 放射温度計１２は、複数配置されていても構わない。例えば、光加熱装置１は、加熱対象物１１の中央部の温度を測定するための放射温度計１２と、外周部の温度を測定するための放射温度計１２を備えていても構わない。

光加熱装置１は、複数個所の温度を測定することで、加熱対象物１１の中央部と外周部の温度差を確認することができ、この温度差に応じて、加熱対象物１１の中央部に対して加熱光を照射しているＬＥＤユニット１０と、外周部に対して加熱光を照射しているＬＥＤユニット１０を個別に制御することで、加熱対象物１１全体を均一に加熱することができる。

〈３〉 図８は、光加熱装置１の別実施形態の構成を模式的に示す図面である。図８に示すように、放射温度計１２は、加熱対象物１１から放射される赤外線を、放射温度計１２の受光部１２ａへと導光するための光導波路１２ｂ（例えば、ファイバ）を備えていても構わない。

かかる構成とすることで、放射温度計１２は、光導波路１２ｂの配置を調整することで、加熱対象物１１から放射された赤外線を効率的に受光部１２ａへと導光し、ＬＥＤ素子１０ａから放射される赤外線の影響を受けにくいものとすることができ、さらに、放射温度計１２は、受光部１２ａを任意の方向に向けることができるため、光加熱装置１全体を小型化することもできる。

〈４〉 また、本発明に係る光加熱装置１は、前記ＬＥＤ素子の加熱光の出射方向において加熱対象物１１との間に光出射窓を備えていてもよい。特に、製造プロセスの過程では、加熱対象物１１に所定の反応ガスを供給する必要もあり、このような処理チャンバに光加熱装置１を適用させる場合には、光加熱装置１を光出射窓で保護することが重要となる。この際、光加熱装置１に搭載する放射温度計１２の測定波長範囲は、光出射窓の透過率が高い範囲に選択されることが望ましい。具体的には、光出射窓の透過率が５０％以上となる波長範囲が選択される。

光出射窓の材料としては、例えば、石英ガラスを採用することができる。ここで石英ガラスは、内部のＯＨ含有率によって、特に２．７３μｍに大きな吸収ピークを形成する場合がある。そのため、上記のような構成を採用する場合には、放射温度計１２の測定波長範囲は、１．９μｍ〜２．６μｍ、又は２．８μｍ〜４．０μｍ程度とすることが好ましい。また、他の部材からの放熱（外乱光）の影響をより抑える観点から、放射温度計の測定波長範囲は、１．９μｍ〜２．６μｍがより好ましい。

〈５〉 上述した光加熱装置１が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。

１ ： 光加熱装置
１０ ： ＬＥＤユニット
１０ａ ： ＬＥＤ素子
１０ｂ ： 間隙
１１ ： 加熱対象物
１２ ： 放射温度計
１２ａ ： 受光部
１２ｂ ： 光導波路
１３ ： 保持部
１３ａ ： 孔部
１４，１４Ｓ，１４Ｒ，１４Ｔ ： 受光可能領域
１４ａ ： 受光方向
１４Ｎ ： 領域
θ１，θ２，θ３，θ４ ： 角度

Claims (7)

1. 加熱対象物を加熱するための光加熱装置であって、
   前記加熱対象物に対向して配置され、前記加熱対象物を加熱する光を出射するＬＥＤ素子と、
   受光部を有し、前記受光部に入射した、所定の測定波長範囲の赤外線の強度に応じて、前記赤外線の発生源である熱源の温度を測定する放射温度計とを備え、
   前記受光部は、前記受光部による受光可能領域が前記加熱対象物を含むよう配置され、
   前記ＬＥＤ素子は、前記放射温度計の測定波長範囲外の光を出射するものであり、かつ、前記受光可能領域の外側に配置されていることを特徴とする光加熱装置。
2. 前記放射温度計は、前記加熱対象物から見て、前記ＬＥＤ素子が配置されている側と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光加熱装置。
3. 前記放射温度計は、前記加熱対象物から見て、前記ＬＥＤ素子が配置されている側と同じ側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光加熱装置。
4. 複数の前記ＬＥＤ素子が同一の基板上に配置されてなるＬＥＤユニットを、複数備え、
   複数の前記ＬＥＤユニットは、前記基板の面に平行な方向に間隙を介して配置されており、
   前記放射温度計は、前記受光部の受光可能領域が、前記間隙のうちの特定の間隙に含まれるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光加熱装置。
5. 複数の前記ＬＥＤユニットを同一面で保持するための保持部を有し、
   前記保持部は、前記基板の面に直交する方向に前記特定の間隙に連絡された孔部を有し、
   前記放射温度計の前記受光部は、前記保持部よりも前記ＬＥＤ素子から遠い位置であって、かつ、前記受光部の受光可能領域が前記孔部及び前記特定の間隙に含まれるように配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の光加熱装置。
6. 前記放射温度計は、前記加熱対象物から放射される赤外線を、前記受光部へ導くための光導波路を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の光加熱装置。
7. 前記測定波長範囲は、１．９μｍ〜４．０μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光加熱装置。
   

Images