JPH1197370A

JPH1197370A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH1197370A
Application number: JP27207497A
Authority: JP
Inventors: Satoru Osawa; 哲大沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体の表面に高いエネルギー密度の光を
照射することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】処理容器４内の載置台８上に載置台され
た被処理体Ｗを加熱して所定の熱処理を施す熱処理装置
において、光を放射する発光源３８と、この発光源から
の光を前記被処理体の表面に集光させる反射ミラー手段
４０と、前記集光された光を前記被処理体の表面上に相
対的に走査させる走査手段５８とを備えるように構成す
る。これにより、被処理体の表面に高いエネルギー密度
の光を照射し、被処理体の表面のみに迅速に熱処理を施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体を加熱して所定の熱処理を行なう熱処理装置に
関し、特に処理にあたり被処理体を１枚ずつ処理する形
式いわゆる枚葉熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエハ等の被処理体を一
枚ずつ加熱して、これに所定の熱処理を施す装置として
枚葉式の熱処理装置が知られている。これは、処理容器
内のウエハを加熱するために、強力な抵抗ヒータ、或い
は複数の強力な加熱ランプを被処理体である半導体ウエ
ハの上方或いは下方に配置している。枚葉熱処理装置に
は温度の均一性、高いスループットが求められる。半導
体ウエハの熱処理として、一定温度に規定時間保持する
いわゆるアニール、所定の反応ガス雰囲気におき所定の
温度に保って被処理体の面上に所定の生成物を形成する
成膜等が行われる。どちらの熱処理も、ウエハの面内で
の温度が均一でないと、例えば、アニールによって得ら
れる結晶の電気伝導度にバラツキを生じるとか、成膜さ
れた膜の厚さにバラツキを生じる等の問題を引き起こ
す。このため半導体ウエハの熱処理に関しては、ウエハ
温度の面内均一性を高く維持することが非常に重要であ
る。

【０００３】枚葉熱処理装置と同じく半導体ウエハに対
して熱処理を行う装置としてバッチ式熱処理装置があ
る。バッチ式熱処理装置は１００枚程度の半導体ウエハ
を一括して熱処理を行う。装置形態が違いそれぞれに特
徴があるが、基本的には、生産性つまりスループットが
ほぼ同等でなければ装置としての存在意義がなくなる。
簡単に考えた場合、ウエハを１枚１枚処理する枚葉熱処
理装置はバッチ式熱処理装置の１００倍の速度で昇温し
て、１００倍の速度で降温しなければならない。

【０００４】枚葉装置としての技術的困難さは、スルー
プットが確保できる高い昇温性能と高い降温性能を持っ
た上で、高いウエハ温度の面内均一性を実現しなければ
ならない所にある。例えば、断熱材で装置を覆えばウエ
ハ温度の均一性は向上するが降温性能が悪くなり、装置
として存立し得なくなる。この為、枚葉装置は高い加熱
能力を持つ熱源と十分な冷却能力を持つチャンバーとの
間に大きくかつ均一な熱の流れを作り、その流れの中に
ウエハを置いているものと言える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この為、従来の枚葉熱
処理装置にあっては、ウエハのみならず、ウエハを載置
する載置台等も所定のプロセス温度までウエハと同じよ
うに昇温し、且つプロセス終了後は急速に降温する必要
がある。従って、消費される電力の大部分が無駄になる
という問題があった。例えば、従来の通常の枚葉熱処理
装置にあっては、４０〜５０ＫＷもの電力を投入する必
要があった。更には、大きな電力を投入したとしても上
述のようにウエハのみならず、ウエハに対して熱容量が
大きな載置台も昇温し、プロセス終了後にはこの載置台
も降温させなければならないことから、昇降温に時間が
かかり、その分、スループットを低下させるという問題
があった。また、枚葉熱処理装置の高い加熱能力を持つ
熱源と十分な冷却能力を持つチャンバーとの間の大きく
かつ均一な熱の流れの中において、ウエハとウエハの載
置台との熱的な抵抗は、局部的な接触状態の差により大
きなばらつきを持っておりウエハ面内の温度均一性を大
きく阻害していた。

【０００６】また、プロセス時には、ウエハ以外の内部
構造物、例えば載置台や処理容器内壁、ガスを供給する
シャワーヘッド等の温度が上昇し、特に成膜プロセス時
にはこのような意図しない内部構造物にも生成物が付着
してしまい、クリーニング等のメンテナンスの頻度が多
くなってしまうという問題もあった。本発明は、以上の
ような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案さ
れたものである。本発明の目的は、被処理体の表面に高
いエネルギー密度の光を照射することができ、照射した
高いエネルギー密度の光によって被処理体の表面の温度
だけを上げて熱処理ができる熱処理装置を提供すること
にある。

【０００７】なお、エネルギー密度が高くなればウエハ
の表面のみを加熱する効果が顕著になり、所定の温度ま
で昇温する為に必要な時間は相乗的に短くなる。最低限
必要とされるエネルギー密度は５００Ｗ／ｃｍ² であ
り、４０００Ｗ／ｃｍ² 以上が望ましく、３００００Ｗ
／ｃｍ² 以上であることが最も望ましい。例えば、４０
００Ｗ／ｃｍ² のエネルギー密度であれば、ウエハを２
１ｍｓの短時間でシリコンの溶融温度にまで到達させら
れる。現行の枚葉熱処理装置では、例えば３０Ｗ／ｃｍ
² 程度のエネルギー密度でウエハ全面を加熱しており、
前述のエネルギー密度は非常に高い値である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、非常に高いエ
ネルギー密度を持つ光を、適当な速度で被処理体表面を
走査・照射する事により、被処理体の全体を加熱昇温す
ることなく被処理体の表面のみを急速に加熱し、此の表
面に所定の熱処理を施そうとするものである。先に、枚
葉熱処理装置にとって温度の均一性が非常に重要である
と述べた。これは、熱処理によって得られる被処理体の
物性あるいは付着・生成される膜の厚さ等は、従来の処
理温度においては他の要因より温度の影響を強く受ける
ためであり、従来の装置においては、被処理体の周辺の
材料が耐える温度、例えば、１０００度以上の高温に保
つ事は困難であるためであった。

【０００９】一方、高い処理温度においては、熱処理に
よって得られる、被処理体の物性あるいは付着・生成さ
れる膜の厚さ等は、その温度に保たれている時間あるい
は被処理体の表面に吸着している材料ガスの量によって
きまり、到達する温度の影響はなくなる。非常に高いエ
ネルギー密度の光を、適当な速度で走査すれば、被処理
体の表面のみを１０００度を越える高い温度に、走査速
度によってきまる一定の時間保つことができ、被処理体
の物性あるいは付着・生成される膜の厚さ等を一定つま
り均一に保つ事ができる。請求項１に規定する発明は、
処理容器内の載置台上に載置台された被処理体を加熱し
て所定の熱処理を施す熱処理装置において、光を放射す
る発光源と、この発光源からの光を前記被処理体の表面
に集光させる反射ミラー手段と、前記集光された光を前
記被処理体の表面上に相対的に走査させる走査手段とを
備えるように構成したものである。

【００１０】これにより、処理容器内の載置台上に載置
された被処理体の表面に発光源より放射された光が反射
ミラー手段により集光された状態で照射される。この照
射光は、非常に高いエネルギー密度を有しており、走査
手段により適当な速度で走査されるので、被処理体の全
体を加熱昇温することなく、被処理体の表面のみを急速
に加熱し、この表面に所定の熱処理を施すことができ
る。また、被処理体全体としての温度は、高くなってい
ないので、降温に時間がかかる事もない。

【００１１】この場合、発光源としては、光を発する点
状の輝点を形成するランプを用いて点状の光スポットを
被処理体の表面に形成するようにしてもよいし、或いは
光を発する線状の輝線を形成するランプを用いて線状の
光スポットを被処理体の表面に形成するようにしてもよ
い。上記反射ミラー手段は、断面が半楕円形状となって
いる半楕円反射ミラーを用いてもよく、また、断面が放
物線形状になされて放射光を平行光に変換する第１の放
物線反射ミラーと、この平行光を集光させる第２の放物
線反射ミラーとを組み合わせるようにしてもよい。

【００１２】この場合、第２の放物線反射ミラーを走査
手段により走査移動させるようにすれば、発光源や被処
理体は移動させる必要はなくなる。また、上記反射ミラ
ー手段は、放射口を有して第１焦点と第２焦点を覆うよ
うにして形成された断面が楕円形状の楕円反射ミラー
と、此の反射ミラーからの光を集光するために断面が楕
円形状になされた一対の双楕円反射ミラーとにより形成
してもよい。この場合には、上記第１焦点と第２焦点の
内、少なくともいずれか一方に発光源を設けるようにす
る。

【００１３】更に、上記反射ミラー手段は、光照射方向
に沿った断面が楕円形状の部分よりなる部分楕円反射ミ
ラーと、この反射ミラーからの光を集光させるために断
面が直線状の直線状反射ミラーとにより形成してもよ
い。また、上記反射ミラー手段は、断面が放物線状の複
数の放物線反射ミラーを互いに反転させて直列に接続し
てなる多段放物線反射ミラーと、この反射ミラーからの
光を集光するために断面が放物線形状になされた第２の
放物線反射ミラーとにより形成してもよい。また、載置
台自体を回転可能として、被処理体に対する走査方向を
相対的に変えるようにしてもよい。以上のような発光源
としては、フィラメントを内蔵する例えばハロゲンラン
プの他に、キセノン放電ランプ、メタルハライド放電ラ
ンプ等を用いることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱処理装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明装置の第１実施例を示す構成図、図２は載置台の構造
を示す図、図３は図１に示す装置の発光源を示す斜視
図、図４は図３に示す発光源からの放射光の軌跡を示す
図、図５は発光源の拡大図、図６は集光部を示す拡大図
である。

【００１５】図示するように、この熱処理装置２は、例
えばアルミニウム等により円筒体状に成形された処理容
器４を有しており、この処理容器４の底部には、Ｏリン
グ等のシール部材６を介して底板９が気密に設けられ、
天井部には同じくＯリング等のシール部材１０を介して
天井板１２が気密に設けられている。この処理容器４内
に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置するた
めの載置台８が設けられる。この載置台８は、下部の基
台８Ａとこの上に設置される載置台本体８Ｂとよりな
り、この基台８Ａは底板９上に敷設した２本の案内レー
ル１４（図示例では１本のみ記す）上にスライドブロッ
ク１６を介して摺動移動可能に設けられている。尚、こ
の摺動機構は、この種の構造に限定されない。そして、
この基台８Ａと処理容器４の側壁との間には、走査手段
を構成するために屈伸可能になされた駆動用の走査アー
ム１８が連結されており、この走査アーム１８を屈伸さ
せることにより、載置台８の全体を移動させ、光の焦点
をウエハ面上で走査させられるようになっている。

【００１６】また、上記載置台本体８Ｂは、基台８Ａ上
に例えば円形のベアリング２０を介して設けられてお
り、載置台本体８Ｂをその周方向へ旋回可能としてい
る。この載置台本体８Ｂの少なくとも上面は、光透過性
の石英ガラスよりなり、この内部には、図２にも示すよ
うに例えばハロゲンランプ等よりなる予熱用の補助加熱
ランプ２２が複数個設けられており、ウエハＷをその裏
面側より補助的に加熱し得るようになっている。各補助
加熱ランプ２２は、個々に投入電力量が制御可能になさ
れている。各補助加熱ランプ２２の下方には、断面が略
楕円形状或いは放物線形状に類似した曲面形状になされ
た反射ミラー２４が設けられており、ランプ２２からの
放射光を効率的にウエハ裏面に投入できるようになって
いる。

【００１７】この場合、上記反射ミラー２４の反斜面
は、通常使われる楕円反射ミラーや放物線反射ミラーと
は異なり、ウエハ裏面に到達する光線が略均一に分散す
るような曲面形状になされている。尚、この補助加熱ラ
ンプ２２に替えて、抵抗発熱ヒータを設けるようにして
もよいし、或いはこの補助加熱ランプ２２と反射ミラー
２４を設けないで、後述する発光源のみでウエハを加熱
するようにしてもよい。この処理容器４の底板９には、
図示しない真空排気系に接続された排気口２６が設けら
れて処理容器４内を真空引き可能としており、また、側
壁にはウエハＷを搬出入する時に開閉されるゲートバル
ブ２８及び処理容器４内へ所定の処理ガスを導入するガ
ス導入ノズル３０が設けられている。尚、図示されない
が、ウエハの搬送のためにウエハＷを上下動するリフタ
ピンも必要であれば、設けられる。また、上記ガス導入
ノズル３０に替えて、例えば光を透過する石英製のシャ
ワーヘッドを設けるようにしてもよい。

【００１８】また、処理容器４の天井板１２には、所定
の大きさの開口３２が形成されており、この開口３２に
Ｏリング等のシール部材３４を介して例えば石英製の光
透過窓３６が気密に設けられている。そして、この光透
過窓３６の上方に、ウエハＷの表面のみを加熱するため
に、本発明の特徴とする発光源３８と反射ミラー手段４
０が設けられる。具体的には、この発光源３８及び反射
ミラー手段４０は、図３にも示すようにウエハ直径と略
同じか、或いはこれよりも少し長く成形されており、ウ
エハＷの直径をカバーするようになっている。この発光
源３８は、例えば所定の直径の直線状のガラス管４２内
に直線状に巻回したフィラメントを設けてなるハロゲン
ランプや、或いはガラス管４２内の両端に電極を設けて
アーク放電により光を発する放電ランプ、例えばキセノ
ンランプやメタルハライドランプ等を用いることができ
る。

【００１９】このハロゲンランプや放電ランプは、共に
光を発する輝線４４を形成するが、フィラメントを用い
た場合の輝線４４の断面直径は、例えば３ｍｍと大きい
が、アーク放電によって発生する輝線４４の断面直径
は、０．１〜０．３ｍｍになって非常に小さく、後述す
るように集光した時の角度誤差或いは拡がり角が小さく
なり、高いエネルギー密度を実現する上では放電ランプ
の方が望ましい。また、反射ミラー手段４０は、図示す
るように断面が略半楕円形状になされた半楕円反射ミラ
ー４６を有しており、この第１焦点Ｆ１上に上記発光源
３８の輝線４４が位置するように設定され、且つ、集光
部である第２焦点Ｆ２がウエハ表面に位置するように設
定されている。

【００２０】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。まず、ゲートバルブ２８を開いて図
示しない搬送アームにより未処理の半導体ウエハＷを処
理容器４内へ導入し、これを載置台８上に載置する。処
理容器４内を密閉した後、処理容器４内を真空引きして
所定のプロセス圧力に維持すると共に、ガス導入ノズル
３０より所定の処理ガスを導入する。この時、載置台本
体８Ｂ内に設けた補助加熱ランプ２２は、すでに動作し
ており、ウエハＷの裏面側に光を投入してこれを予備加
熱している。さて、このような状況下で、発光源３８を
動作させると同時に、走査アーム１８を駆動して所定の
走査速度で載置台８を案内レール１４に沿って例えば往
復移動を繰り返し行なう。

【００２１】ガラス管４２内の輝線４４から放射された
光４８の内、図１において上方に向かった光は半楕円反
射ミラー４６にて反射されて、第２焦点Ｆ２、すなわち
ウエハ表面上に一本の線状の光スポットとして集光され
る。この時、集光された光はエネルギー密度が非常に高
く、例えば発光源としてハロゲンランプを使用した場合
には、おおよそ５００Ｗ／ｃｍ² 、放電ランプを使用す
れば、おおよそ１５００Ｗ／ｃｍ² のエネルギー密度が
実現でき、例えば、１０００℃の熱処理温度までウエハ
表面のみを急速に昇温させることができる。光源の大き
さとくらべて大きな反射ミラーによって集光するので、
焦点の広がりをおさえられ、発光源３８の輝線４４であ
るフィラメントやアーク放電の近傍における光線の密度
に近い値までエネルギー密度を上げることができ、ウエ
ハ全体の温度はそれ程上昇せずに、ウエハ表面のみの温
度を瞬時に上げることができる。

【００２２】この場合、上述のように走査アーム１８の
屈伸によってウエハＷは所定の速度で走査されているの
で、高いエネルギー密度の線状の光スポットかウエハ表
面全体に走査されることになり、従ってウエハ全面に対
して所定の熱処理、例えばアニール、成膜処理、不純物
拡散処理、酸化処理等を行なうことができる。この場
合、一回の走査で目的の熱処理を行なおうとすると、ウ
エハが割れる恐れがある。そのため、走査速度を早くし
て何回か走査を繰り返すことが好ましい。また、発光源
３８としては、輝線４４の断面直径が小さな放電ランプ
を用いるのが好ましく、この場合には、断面直径の大き
いフィラメントランプよりも更に高いエネルギー密度の
線状光スポットを得ることができる。

【００２３】この点について図４乃至図６を参照して説
明する。図４の上半分は発光源３８の中心からでた光が
半楕円ミラー４６によって反射し焦点Ｆ２に到達する軌
跡を示し、下半分は、発光源３８が２ｍｍの大きさを持
つものとして焦点Ｆ２に向かって−４５度、−９０度、
−１３５度方向の光を抽出して光線追跡を行った結果を
示している。実際には、円周上の全ての点から全方位に
放射がなされるが、ここでは特定の角度の光線を抽出し
て表示している。放射された光線４８は、最初光源の大
きさに相当する巾を持っており、半楕円反射ミラー４６
にて反射した後一旦その巾が小さくなり焦点Ｆ２では大
きく広がっている。光線４８の中央に位置する光線は半
楕円ミラーの正規の角度を持った位置に到達し焦点Ｆ２
に達するが、光線４８の巾の端に位置する光線は、輝線
４４の半径分の位置誤差を持っており、反射した後、位
置の誤差が角度のずれとして表れ、焦点Ｆ２では輝線４
４の半径以上の位置ズレを発生し、光線はその巾が広く
なった様になっている。

【００２４】従って、図６に示すように集光部である焦
点Ｆ２上では大きく拡大された光スポットとなってしま
い、その分、光のエネルギー密度も低下する。輝線４４
の断面直径は、必ず有限の値を持つので、従ってこの断
面直径が非常に小さなアーク放電ランプを発光源として
用いれば、その分、光スポットの拡がりを抑制でき、よ
り高いエネルギー密度の線状光スポットを実現すること
ができる。このように、本実施例では、ウエハ表面のみ
を急速に加熱して熱処理を行なうようにしたので、ウエ
ハ全体及び載置台を含めて昇降温する場合と比較して、
短時間で昇降温を行うことができスループットを向上さ
せることができ、処理対象物のウエハ以外へ投入する無
駄なエネルギーを削減できる。

【００２５】また、ウエハ表面以外には線状の光スポッ
トが当たらないので、載置台８や処理容器４の側壁等の
意図しない部分に例えば生成物が付着することがなく、
その分、クリーニング等のメンテナンス操作の回数を少
なくすることができる。更に、光透過窓３６に関して
は、ここを透過する光線の密度が集光部と比べて低く、
且つ吸収率も低いので光透過窓３６が温度上昇すること
はない。また、走査アーム１８により適当回数だけウエ
ハＷを走査させたならば、載置台本体８Ｂのみを例えば
９０度回転させ、この状態で再度適当回数だけ走査を行
なえば、熱処理をウエハ面内に亘って均一に行なうこと
ができる。

【００２６】次に、本発明装置の第２実施例について説
明する。図７は本発明装置の第２実施例を示す構成図、
図８は図７に示す第２実施例の変形例を示す構成図であ
る。尚、図１に示した構成図と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。また、ここでは処理容器
４側の記載は省略して模式的に示されている。また、こ
こでは先の実施例と異なり、走査手段は処理容器４の外
側に設けている。

【００２７】図７に示すように、発光源としては、先の
第１実施例の発光源３８と同じ物、すなわち線状の輝線
を形成するランプを用いる。そして、反射ミラー手段５
０としては、断面が楕円形状の反射ミラーではなく、断
面が放物線形状になされた第１及び第２の放物線反射ミ
ラー５２、５４を用いる。具体的には、第１の放物線反
射ミラー５２の焦点Ｆ３上に上記発光源３８を設置し
て、これより放射される光５６を平行光に変換して光透
過窓３６の上方に平行に照射する。そして、この光透過
窓３６の上方に上記第２の放物線反射ミラー５４を設
け、上記平行光を下方に反射してその焦点Ｆ４上に集光
させるようになっている。当然のこととして、この焦点
Ｆ４が、半導体ウエハＷの表面で結ぶように反射ミラー
５４の位置合わせがなされている。

【００２８】そして、この第２の放物線反射ミラー５４
は、走査手段５８に取り付けられており、この反射ミラ
ー５４を往復移動させることによって、ウエハ表面上に
線状の光スポットを走査するようになっている。具体的
には、この走査手段５８は、平行光の来る方向に沿って
設けたボールネジ６０と、これに平行に設けた案内レー
ル６２とよりなり、上記第２放物線反射ミラー５４をこ
の案内レール６２に、スライドブロック６４を介して取
り付けており、案内レール６２に沿って移動可能として
いる。そして、このスライドブロック６４と上記ボール
ネジ６０に設けた移動体６６とを連結しており、走査モ
ータ６８によりボールネジ６０を回転駆動するようにな
っている。

【００２９】従って、この走査モータ６８を正逆回転駆
動することによってボールネジ６０を正逆回転させ、移
動体６６に連なる第２の放物線反射ミラー４６が往復移
動されることになる。尚、本実施例の場合には、載置台
８は旋回は可能であるが、水平方向に対しては固定され
ているので、光透過窓３６の直径はウエハＷの直径と略
同等か、それ以上とし、また処理容器４の直径は、第１
実施例よりも小さくて済む。

【００３０】さて、このように構成された第２実施例に
おいては、発光源３８より放射された光５６は第１の放
物線反射ミラー５２にて反射されて平行光に変換され、
水平方向に進む。この平行光は第２の放物線反射ミラー
５４にて下方向に向けて反射され、第２焦点Ｆ４である
ウエハ面上に高いエネルギー密度の線状の光スポットと
なって集光することになる。ここで、この第２の放物線
反射ミラー５４は、走査手段５８によって所定の速度で
光透過窓３６の上方を水平方向に往復走査移動している
ので、これに反射されて形成された線状の光スポットは
ウエハ表面上を走査することになる。

【００３１】これにより、第１実施例の場合と同様に高
いエネルギー密度で急速にウエハ表面のみが加熱昇温さ
れて、所定の熱処理が行なわれることになる。従って、
第１実施例の場合と同様に、ウエハ全体や載置台自体を
昇降温する必要がないので、その分、スループットを向
上させることができ、エネルギーの節約ができる。特
に、本実施例の場合には、載置台８を動かさずに容器外
に設けた第２の放物線反射ミラー５４を往復移動させる
ことによって、線状の光スポットを走査させるようにし
たので、走査機構が簡単で済み、また、処理容器４の直
径も小さくて済む。図８に示す変形例にあっては、第１
の放物線反射ミラー５２と発光源３８を複数組、ここで
は２組上下に並列に設けており、各発光源３８からの光
を同一の第２焦点Ｆ４上に集光させている。

【００３２】次に、本発明装置の第３実施例について説
明する。図９は本発明装置の第３実施例を示す構成図、
図１０は図９に示す装置の側面図、図１１は発光源と楕
円反射ミラーとの関係を示す斜視図である。尚、この実
施例においては、処理容器４の構成は、先に図７におい
て示した第２実施例と同じであるので同一部分について
は同一符号を付して、その説明を省略する。

【００３３】図示するように、発光源としてはガラス管
の両端に電極を設けてアーク放電により光を発する放電
ランプ、例えばキセノンランプやメタルハライドランプ
等を用いる。また、この実施例では、発光源３８と反射
ミラー手段７０を、図９において左右に対称的に一対ず
つ設けており、より高いエネルギー密度の線状光スポッ
トを実現せんとしている。反射ミラー手段７０として
は、先端に比較的小さな放射口７２を有して第１焦点Ｆ
５と第２焦点Ｆ６をほとんど覆うようにして形成された
断面が楕円形状の楕円反射ミラー７４と、この反射ミラ
ー７４からの光を集光するために断面が楕円形状になさ
れた一対の双楕円反射ミラー７６、７８とにより主に構
成されている。

【００３４】上記楕円反射ミラー７４は、図１１に示す
ようにウエハＷの直径と同じか、或いはこれよりも僅か
に長く形成されており、ウエハの直径全体をカバーでき
るようになっている。尚、双楕円反射ミラー７６、７８
も同様に長く形成されている。図示例のようにこの楕円
反射ミラー７４は、例えば図１に示したような半楕円反
射ミラー４６と異なり、僅かな大きさの放射口７２を除
いて断面が略楕円形状に形成されて上述のように第１焦
点Ｆ５のみならず、第２焦点Ｆ６もその内側に位置させ
ている。

【００３５】そして、放射口７２側に近い第２焦点Ｆ６
上に上記発光源３８の輝線４４を位置させている。この
楕円反射ミラー７４の放射方向に一対の双楕円反射ミラ
ーの内の一方の双楕円反射ミラー７６を配置し、この反
射ミラー７６の一方の焦点Ｆ７を上記楕円反射ミラー７
４の第２焦点Ｆ６に一致させている。また、上記一方の
双楕円反射ミラー７６の他方の焦点Ｆ８を、他方の双楕
円反射ミラー７８の一方の焦点Ｆ９と一致させるように
他方の双楕円反射ミラー７８を設けている。この場合、
焦点Ｆ９と双楕円反射ミラー７８との間の光路途中に、
平板状の方向変換ミラー８０を設け、他方の双楕円反射
ミラー７８を下向きにしている。

【００３６】そして、この他方の双楕円反射ミラー７８
の他方の焦点Ｆ１０がウエハＷの表面に位置するように
全体を構成している。尚、図９中において、両側に設け
た発光源３８、３８からの光が、ウエハ表面上の焦点Ｆ
１０上の一点で集光するようになっている。このような
発光源３８及び反射ミラー手段７０は、例えば底部に光
通過口８２が開口された箱状のケーシング８４内に収容
されており、このケーシング８４の下部に走査手段８６
を設けている。具体的には、このケーシング８４の下面
の両側に一対の摺動レール８８を設け、この摺動レール
８８を、固定側の固定ブロック９０に対して摺動自在に
取り付けている。そして、このケーシング８４自体は、
図１０に示すように走査モータ９２とこれに回転される
ボールネジ９４とにより、スライド移動可能になされて
いる。

【００３７】また、図１０に示すように発光源３８の両
側には、ケーシング８４の側板を形成するように平板状
の拡散防止ミラー９６、９６が設けられており、側部に
漏れる光を内側に反射して、見かけ上、無限遠の長さの
発光源となるようにしている。さて、このように構成さ
れた装置においては、発光源３８により放射された光は
この発光源３８を取り囲むように設けた楕円反射ミラー
７４に反射されて放射口７２から一方の双楕円反射ミラ
ー７６に向かう。この反射ミラー７６の反射光は、共通
の焦点Ｆ８、Ｆ９に集光されてここを通過した後、方向
変換ミラー８０にて反射されて他方の双楕円反射ミラー
７８に向かい、更に、この反射ミラー７８にて反射され
た後に、半導体ウエハＷの表面に位置付けされている焦
点Ｆ１０上に集光することになる。

【００３８】尚、この線状の光スポットは、走査手段８
６を駆動することにより、ウエハ表面上を走査されるこ
とになる。ここで、小口径の放射口７２をもつ楕円反射
ミラー７４及び双楕円反射ミラー７６、７８の作用が高
エネルギーの光を形成する点において、非常に有利な作
用を及ぼす点について説明する。

【００３９】まず、楕円反射ミラー７４の作用について
説明する。図９において第２焦点Ｆ６上の発光源３８の
輝線４４から全方位に向けて放射された光が全て放射口
７２から一定の拡がり角をもって放出されている。すな
わち、輝線４４から放射口７２に向かって放射された光
は、反射ミラー７４に反射されることなくそのまま外に
出て行き、一方、それ以外の光は楕円反射ミラー７４に
て複数回反射を行なって放射方向に向きを変え、最終的
に放射口７２から外に出て行くことになる。

【００４０】図１２（Ａ）は、放射光９８が反射ミラー
７４内にて２回反射を繰り返しながら第１焦点Ｆ５を通
って最終的に放射口７２から出て行く状態を示してお
り、図１２（Ｂ）は放射光９８が反射ミラー７４内にて
４回反射を繰り返しながら第１焦点Ｆ５及び第２焦点Ｆ
６を通って最終的に放射口７２から出て行く状態を示し
ている。ここで注意されたい点は、同じ軌跡に２本以上
の光線を重ね合わせる事ができているという点である。
すなわち、図１２（Ａ）においては、輝線４４よりＡ方
向とＢ方向へ放射された光が、最終的にＡ方向に向けて
重ね合わせて放出されている。図１２（Ｂ）にいては輝
線４４よりＣ方向とＤ方向とＥ方向へ放射された光が最
終的にＣ方向に向けて重ね合わせて放出されている。

【００４１】反射ミラー７４と光源とを纏めて一つの光
源として考えると分かりやすい。反射ミラー７４の放射
口７２から光源から全方位に放射された全ての光が、放
出されており、図の楕円ミラー７６に入射し得る角度の
光線だけを放射する一つの光源装置として考えられる。
図１に示す通常の光学系では、大きな反射ミラーを用い
ているにも拘らず、光源から出た光線の略半分しか反射
ミラーに入射していない。一方、図９に示す光学系では
光源から出る光線の全てが集光されており、大きな違い
がある。

【００４２】従って、これによれば、光線同士或いはア
ーク放電と光線とがお互いに影響し合わない範囲で光線
を重ね合わせることができ、光のエネルギー密度を高め
ることができる。また、先に説明した実施例１、２と異
なり、略全方向に向けて放射される光を一定の拡がり角
内で放出して利用することができるので、光のエネルギ
ー密度を高くすることができ、光の利用効率も高めるこ
とができる。

【００４３】次に、双楕円反射ミラー７６、７８の作用
について説明する。図１３は双楕円反射ミラーにおける
全体の光路を示す図、図１４は一方の双楕円反射ミラー
の焦点上の輝線からの放射光を示す拡大図、図１５は他
方の双楕円反射ミラーの焦点上の集光部を示す拡大図で
ある。尚、図９における方向変換ミラー８０は、図１３
の光線をおり曲げて楕円ミラー７６、７８をウエハＷと
対向する位置にレイアウトするためのものであり、ここ
では説明の簡単化のために方向変換ミラーの記載は省略
している。図１３には、焦点７上の輝線４４の断面直径
を２ｍｍとし、焦点Ｆ１０に向かって−４５度、−９０
度、−１４５度方向の光線について光線追跡を行った結
果を示している。有限な大きさを持つ光源の円周上の全
ての点から全方位に放射がなされるが、特定の角度の光
線を抽出して表示しているので、図１４に示すよう、光
源の直径の巾を持つ光束がでているように見える。

【００４４】光源から放射された光は楕円反射ミラー７
６で反射し、一旦その広がりが増えているが、楕円反射
ミラー７８で反射し、焦点Ｆ１０に到達した位置では元
の光源の直径の範囲に入っている。これは、相似形のミ
ラーで２回の反射を受けることによって発生した誤差が
相殺されることによる。図６に示す場合と比較して明ら
かなように、本実施例では焦点における広がりが非常に
小さくなっており、極限まで小さくできると言える。

【００４５】従って、この双楕円反射ミラー７６、７８
と先の楕円反射ミラー７４の作用により非常に高いエネ
ルギー密度の線状の光スポットを得ることができる。そ
の結果、ウエハ表面のみを更に迅速に加熱昇温すること
ができるので、その分、スループットを更に向上させる
ことができる。更に、その分、ウエハ表面の温度を高く
することができるので、より高い温度、例えば１４００
℃程度での高温熱処理も行うことができる。尚、ここで
楕円反射ミラー７４の第１焦点Ｆ５上にも同様な第２焦
点Ｆ７から放射された光に加算されるので、発光源３８
を設けるようにしてもよく、この場合には第２焦点Ｆ７
Ｆから放射された光に加算されるので、更に高いエネル
ギー密度の線状の光スポットを実現することができる。

【００４６】ただし、この場合には光源としてハロゲン
ランプ等のフィラメントを持つ構造のランプは、楕円反
射ミラー７４で反射した光を遮ってしまう為に使用でき
ない。発光源３８として輝線４４の断面直径が小さい放
電ランプ、例えばキセノンランプやメタルハライドラン
プしか用いることができないが、光源が小さいことと、
光線の重ね合わせができることと、双楕円の光学系によ
って焦点における広がりが極限までおさえられることと
によって一層高いエネルギー密度の線状光スポットを実
現できる。

【００４７】次に、本発明装置の第４実施例について説
明する。図１６は本発明装置の第４実施例を示す構成図
である。この実施例は、先の第２実施例の変形例であ
り、図８に示す第２実施例を対称に２セット配置し、走
査手段を共有化させ、同一の対象物の表面上に線状の光
スポットを形成し、且つ走査させようとするものであ
り、光源として前述の第３実施例の楕円反射ミラー７４
とこの中に設けた発光源３８の対を６個用い、更に光源
からの光を平行光に変換する放物線反射ミラーを追加し
たものである。

【００４８】楕円反射ミラー７４の放射口７２の前方に
は、この楕円反射ミラー７４の第２焦点Ｆ６と同じ位置
に焦点Ｆ１１を位置させた断面が放物線形状の第１の放
物線反射ミラー１００が設けられており、楕円反射ミラ
ー７４からくる光を水平方向に反射して平行光に変換す
るようになっている。また、光透過窓３６の上方には、
図７にて示した第２実施例の場合と同様に、断面が放物
線形状になされた第２の放物線反射ミラー１０２が設け
られており、この反射ミラー１０２の焦点Ｆ１２がウエ
ハＷの表面上に位置するように設定されている。

【００４９】ここでは、図中左右両側より中心に向けて
平行光がくるので、上記反射ミラー１０２は互いに反射
方向を向けて接合されており、共通の焦点Ｆ１２上に集
光するようになっている。そして、この第２の放物線反
射ミラー１０２は、図７に示したと同様な走査手段５８
により、水平方向へ移動可能になされている。すなわ
ち、この走査手段５８は、走査モータ６８により回転さ
れるボールネジ６０と、案内レール６２と、上記第２の
放物線反射ミラー１０２を保持しつつ案内レール６２に
スライド可能に支持させるスライドブロック６４を有し
ている。また、第１の放物線反射ミラー１００の側部に
は、側方への光の漏れを防止するための平板状の拡散防
止ミラー１０６が設けられている。

【００５０】さて、このように構成された装置例では、
各発光源３８から放射された光は、楕円反射ミラー７４
にて反射されて放射口７２から放射された後、第１の放
物線反射ミラー１００にて反射されて平行光に変換され
て水平方向に進む。この平行光は、更に水平方向に走査
移動されている第２の放物線反射ミラー１０２にて下方
向へ反射され、ウエハ表面上の焦点Ｆ１２上に集光され
る。この共通焦点Ｆ１２上には、６個の発光源３８から
の光が全て集光されるので、非常に高いエネルギー密度
の線状の光スポットを実現することができる。

【００５１】従って、ウエハ表面のみを更に急速に加熱
し、所定の熱処理を行なうことができる。このように昇
降温をより迅速に行なうことができるので、一層スルー
プットを向上させることができ、エネルギーの節約がで
きる。また、本実施例の場合には、図７に示す第２実施
例の場合と同様に発光源３８を動かすことなく、第２の
放物線反射ミラー１０２を移動させることによって、線
状光スポットの走査を行なうことができるので、走査対
象物が軽く、走査手段５８の構造が簡単で済み、また、
発光源３８に移動による不都合も生ずることがない。

【００５２】次に、本発明装置の第５実施例について説
明する。図１７は本発明装置の第５実施例を示す構成図
である。この実施例は、第２の放物線反射ミラー１０２
及び走査手段５８の構成が、図１６に示した第４実施例
と全く同様なので、ここでは同一符号を付してその説明
を省略する。ここで、第４実施例と異なる点は、平行光
を形成するために断面が放物線の反射ミラーを多段に接
続してなる多段放物線反射ミラー１０８、１１０を用い
た点である。図示例においては、左側には放物線反射ミ
ラーを２個接続した場合を示し、右側には放物線反射ミ
ラーを４個接続した場合を示す。実際には、左右同一構
造の光源を用いるが、ここでは説明のために左右別構造
の光源を便宜上記載している。

【００５３】図中、左側に示す多段放物線反射ミラー１
１０の場合には、断面が放物線形状の２つの放物線反射
ミラー１１２、１１４を互いに反転させて反対向きの状
態で接合している。この場合、一方、すなわち前方に位
置する反射ミラー１１２の焦点Ｆ１３の位置と、他方、
すなわち後方に位置する反射ミラー１１４の焦点Ｆ１４
の位置が同一となるように両反射ミラー１１２、１１４
を直列に接続する。そして、この焦点Ｆ１３、Ｆ１４上
に発光源３８を位置させる。そして、前方の反射ミラー
１１２の一端を開放して放射口１１６を形成しており、
これより光を放射するようになっている。

【００５４】他方、後方の反射ミラー１１４の後方に
は、放射方向と直交するように平板状の後方平板反射ミ
ラー１１８を設けている。この反射ミラー１１８の位置
は特に限定されない。また、放射口１１６の前方（図
中、下方）には、略４５度に傾斜された平板状の方向変
換ミラー１２０が設けられており、下方へ射出される平
行光の進行方向を９０度変えて水平方向に進行させて集
光ようになっている。そして、上記焦点Ｆ１３、Ｆ１４
上に発光源３８を位置させるようになっている。このよ
うな多段放物線反射ミラー１１０は、例えばアルミニウ
ム等のブロック体１２２を分割して内部をくり抜き、そ
の内面に金メッキを施し、または水銀を蒸着させる等の
方法で付着させ組み付けることにより、容易に形成する
ことができる。

【００５５】また、このブロック体１２２の上下には、
冷却口１２４が設けられており、これに、例えば冷却風
を流し込んで流通させることによって、内部を冷却する
ようになっている。一方、図中、右側の多段放物線反射
ミラー１０８は、図中左側の多段放物線反射ミラー１１
０の構成に、断面が放物線形状の一対の２つの放物線反
射ミラー１１７、１１９を互いに反転して直列接続した
ものを、更に直列に接続して構成されている。そして、
両ミラー１１７、１１９の共通の焦点Ｆ１５、Ｆ１６に
２個目の発光源３８を設置している。他の構成は、左側
の多段放物線反射ミラー１１０と同じである。

【００５６】さて、このように構成においては、図示す
るように、発光源３８から放射された光１２１の内、前
方（下方）に放射された光は、その前方（下方）に位置
する放物線反射ミラー１１２、或いは１１７、１１４、
１１２にて反射して平行光になり、更に方向変換ミラー
１２０にて９０度方向が変えられて、平行光のまま第２
の放物線反射ミラー１０２側に向けて放出される。ま
た、発光源３８から後方（上方）に放射された光は、こ
れより後方に位置する反射ミラー１１４或いは１１４、
１１７、１１９にて反射された後に、後方平板反射ミラ
ー１１９にて前方（下方）に向けて反射される。そし
て、全ての反射ミラーにて反射された後、前述と同様に
方向変換ミラー１２０にて９０度方向が変えられて平行
光のまま第２の放物線反射ミラー１０２側に向けて放出
される。

【００５７】この結果、同一軌跡内に光が重ね合わされ
ることになるので、非常に高いエネルギー密度の光線を
得ることができる。図中、右側の多段放物線反射ミラー
１０８の場合には、下段の光源３０から前方（下方）に
放射された光も、同じく後方（上方）に放射された光
も、上段の光源３０から前方（下方）に放射された光も
同じく後方（上方）に放射された光も、同じ軌跡を通
り、平行光となって放物線反射ミラー１０２に入射し、
最終的にはウエハ表面上に線状スポットを形成する。第
３実施例に示す光源からの光も同じ軌跡に重ね合わせら
れているが、その範囲は同一の光源からの光である、図
１７に示す第５実施例では複数の光源からの光が同一の
軌跡に重ね合わされており、より高度な重ね合わせが実
現できる。従って、この実施例の場合にも、非常に高い
エネルギー密度の線状スポットをウエハ表面上に形成で
き、ウエハ表面のみの温度を急速に昇温させて所望の熱
処理を迅速に行なうことができるので、スループットを
大幅に向上させることができ、エネルギーの節約ができ
る。

【００５８】次に、本発明装置の第６実施例について説
明する。図１８は本発明装置の第６実施例を示す構成
図、図１９は図１８に示す装置の上面図、図２０は図１
８に示す装置の発光源と反射ミラー手段を示す概略斜視
図、図２１は発光源と反射ミラー手段との関係を説明す
るための説明図である。ここまで、発光源はアーク放電
やフィラメントにより主に比較的細長い線状の輝線を発
生するランプを用いた場合を例にとってその実施例を説
明したが、これに限定されず、発光源として点状の輝点
を発生するランプを用いた場合にも適用し得る。発光源
として点状の輝点を発生するランプを用いた場合にも適
用し得る。発光源として点状の輝点を発生するランプ、
つまり点光源を使用する場合、得られるウエハ面上のス
ポットをウエハ面内全域に亘って走査できる２次元の走
査手段、例えばＸ・Ｙステージ等の走査手段を用いる。

【００５９】図１８に示すように、ここでは発光源１２
２としては、例えば点状の輝点１２４を発生するハロゲ
ンランプやキセノンランプ等を用いる。また、発光源１
２２から放射された光を集光する反射ミラー手段１２４
は、通常の断面が楕円形状の反射ミラーではなく、光照
射方向に沿った断面が楕円形状の部分よりなる部分楕円
反射ミラー１２６と、このミラー１２６からの光を集光
させる断面が直線状の直線状反射ミラー１２８とにより
構成され、これにより後述するように反射光の拡がり角
を抑制して多くの光を焦点上の一点に集光させることが
可能となる。

【００６０】具体的には、この反射ミラー手段１２４
は、本発明者が先に開示した特願平９−１４３２９４号
における反射ミラーと同一のものを用いる。すなわち、
図２０及び図２１に示すように部分楕円反射ミラー１２
６は、光照射方向における断面が楕円形状の部分となる
ように例えばドーム状に形成され、その先端には、円形
の比較的小口径の放射口１３０が開口して設けられてい
る。

【００６１】これに対して、直線状反射ミラー１２８
は、光照射方向における断面が直線状となるように全体
が回転円錐体の一部を構成するように、いわば傘状に形
成されている。そして、発光源１２２は、上記部分楕円
反射ミラー１２６の部分楕円円弧の焦点Ｆ１５上に配置
されている。従って、この発光源１２２から放出された
光は、部分楕円反射ミラー１２６にて反射された後に、
後方の直線状反射ミラー１２８に向かい、更に、ここで
反射された後に前方に向かって放射口１３０から出射
し、集光点１３２に集光されることになる。ここで注意
する点は、図２１において上下に位置する楕円の一部、
すなわち上側楕円弧１２６Ａと下側楕円弧１２６Ｂとは
連続する１つの楕円の一部を形成してはいないという点
である。すなわち、上側楕円弧１２６Ａを形成する楕円
の一方の焦点は、Ｆ１５に位置して下側楕円弧１２６Ｂ
の一方の焦点と同じ点に位置するが、他方の焦点Ｆ１６
は中心線１３４よりも下方に位置している。

【００６２】また、下側楕円弧１２６Ｂを形成する楕円
の一方の焦点は、点Ｆ１５に位置するが、他方の焦点Ｆ
１７は中心線１３４よりも上方に位置し、中心線１３４
を対称軸として上記焦点Ｆ１６に対して対称となってい
る。そして、直線状反射ミラー１２８の中心線１３４に
対する傾斜角度θ１は、それぞれの楕円弧１２６Ａ、１
２６Ｂの他方の焦点Ｆ１６、Ｆ１７の対応する側の直線
状反射ミラー１２８の断面直線を対称軸とする虚像の位
置が同一ポイントである集光点１３２に位置するように
設定されている。図２１においては、中心線１３４を通
る１つの断面について説明したが、任意の方向から中心
線１３４を通るように切断した切断面について、全て上
述したような関係が成立するようになっている。

【００６３】図１９は、上記発光源１２２と反射ミラー
手段１２４を一体的に走査する走査手段１３６を示して
いる。この走査手段１３６は、中央部に大きな開口部１
３６を有する固定ベース１３８上に設けられる。具体的
には、走査手段１３６はＹ走査機構１４０とＸ走査機構
１４２とよりなり、Ｙ走査機構１４０は、上記固定ベー
ス１３８上にＹ方向に沿って平行に設けた２本のＹ方向
ガイド１４４と、これに平行に設けたＹボールスクリュ
ー１４６と、上記Ｙ方向ガイド１４４に摺動可能に設け
たＹ摺動体１４８とよりなり、Ｙボールスクリュー１４
６の移動体１４６Ａを上記Ｙ摺動体１４８に連結し、Ｙ
ボールスクリュー１４６のＹモータ１５０を正逆回転駆
動することにより、上記Ｙ摺動体１４８をＹ方向ガイド
１４４上にＹ方向へ摺動移動できるようになっている。

【００６４】また、Ｘ走査機構１４２は、上記２つのＹ
摺動体１４８間に掛け渡された２本のＸ方向ガイド１５
２とこれに平行に設けたＸボールスクリュー１５４と、
上記Ｘ方向ガイド１５２に摺動可能に設けたＸ摺動体１
５６とよりなり、Ｘボールスクリュー１５４の移動体１
５４Ａを上記Ｘ移動体１５６に連結し、Ｘボールスクリ
ュー１５４のＸモータ１５８を正逆回転駆動することに
より、上記Ｘ摺動体１５６をＸ方向ガイド１５２上にＸ
方向へ摺動移動できるようになっている。そして、この
Ｘ摺動体１５６に、上記発光源１２２と反射ミラー１２
４を一体的に取り付け固定し、これを水平面内、すなわ
ちＸ方向とＹ方向に走査できるようになっている。

【００６５】さて、このような構成においては、図示す
るように、発光源１２２から放射された光は、まず、前
方に設けてある部分楕円反射ミラー１２６で反射され
て、後方の直線状反射ミラー１２６に向かい、ここで再
度前方に向けて反射され、この後、放射口１３０を通っ
て集光点１３２にて集光される。この集光点１３２は、
当然のこととしてウエハＷの表面上に設定されており、
先の実施例の場合と同様にウエハＷの表面を加熱するこ
とになる。図２１から明らかなように、集光点１３２に
集光される光は、発光源１２２から広い角度範囲に亘っ
て出た光が集光されており、特に、発光源１２２から前
方に向かった光の内、放射口１３０に向かう光を除いて
有効に集光して利用されており、放射光の利用効率を高
めることができる。尚、発光源１２２から後方に向かう
光は記載されていないが、通常、発光源の裏面側は光源
自体の影になり、また、この部分の光は集光誤差も大き
くなるのであまり利用することができない。

【００６６】また、図１９に示す走査手段のＸ走査機構
１４２、Ｙ走査機構１４０を適宜駆動することにより、
上記発光源１２２と反射ミラー手段１２４を一体的にＸ
方向及びＹ方向へ走査移動することができ、従って、ウ
エハＷの面内全域に走査することができる。このよう
に、本実施例の場合にも、放射光を有効に利用して非常
に高いエネルギー密度の点状スポットをウエハ表面上に
形成でき、しかもこのスポットをＸ方向、Ｙ方向に走査
できるので、ウエハ表面のみの温度を急速に昇温させて
所望の熱処理を迅速に行なうことができる。また、ウエ
ハ表面のみが加熱され、ウエハ全体が加熱されるわけで
はないので、降温についても、迅速に行なうことがで
き、従って、スループットを大幅に向上させることがで
き、エネルギーの節約ができる。

【００６８】また、この実施例では、点状の輝点を形成
する発光源より一点に集光させる場合を例にとって説明
したが、これに替えて、焦点において短い直線状のスポ
ットを形成させることもできる。２次元の走査手段によ
って走査した時のスポットの重ね合わせが、点状のスポ
ットにて２次元走査する場合よりも、容易になる。

【００６９】尚、以上の各実施例で示した反射ミラー手
段は、単に一例を示したに過ぎず、高いエネルギー密度
のスポットを形成できるならば、どのような構成として
もよく、例えば、第３実施例あるいは第５実施例に示す
光線の重ね合わせを実現する光学系を組み合わせて実現
する事もできる。また、熱処理としては、アニール処
理、成膜処理、酸化処理、拡散処理等を行なうことがで
きる。更には、被処理体としては、半導体ウエハに限定
されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等にも本発明を適用す
ることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理装
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。本発明によれば、処理容器内に載置した被処
理体上の表面に、発光源より放射された光を反射ミラー
手段により集光させつつ走査するようにしたので、高い
エネルギー密度の光スポットを形成し、被処理体の全体
ではなく、この表面のみを急速に加熱してこれに所定の
熱処理を施すことができる。従って、被処理体表面の温
度の昇降温を迅速に行なうことができ、その分、スルー
プットを向上させることができ、エネルギーの節約がで
きる。

【００７１】また、被処理体の表面部分に対してのみ所
定の熱処理を行なうことができるので、意図しない部
分、例えば載置台や処理容器の内壁等には、例えば成膜
が付着しないので、その分、クリーニング等のメンテナ
ンス作業の頻度を少なくすることができる。また、発光
源を固定し、反射ミラー手段の一部を走査する場合に
は、走査手段を簡単にでき、しかも、発光源を動かさな
くて済むので、その分、発光源に不要な負担をかけずに
済んでこの寿命を長くすることができる。更に、反射ミ
ラー手段の一部として、第１焦点と第２焦点を覆って小
さな放射口を有す楕円反射ミラーを用いることにより、
発光源の反射光の利用効率を高めることができ、より高
いエネルギー密度の光を集光させることができる。

【００７２】また、反射ミラー手段の一部として、光照
射方向に沿った断面が楕円形状の部分よりなる部分楕円
反射ミラーや、断面が放物線形状の複数の放物線反射ミ
ラーを互いに反転させて直列に接続してなる多段放物線
反射ミラーを用いることにより、発光源から放射された
光をより効率的に利用することができ、その分、より高
いエネルギー密度の光を集光してスループットを向上さ
せることができ、エネルギーの節約ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１実施例を示す構成図である。

【図２】載置台の構造を示す図である。

【図３】図１に示す装置の発光源を示す斜視図である。

【図４】図３に示す発光源からの放射光の軌跡を示す図
である。

【図５】発光源の拡大図である。

【図６】集光部を示す拡大図である。

【図７】本発明装置の第２実施例を示す構成図である。

【図８】図７に示す第２実施例の変形例を示す構成図で
ある。

【図９】本発明装置の第３実施例を示す構成図である。

【図１０】図９に示す装置の側面図である。

【図１１】発光源と楕円反射ミラーとの関係を示す斜視
図である。

【図１２】楕円反射ミラー内の光線の軌跡を説明するた
めの説明図である。

【図１３】双楕円反射ミラーにおける全体の光路を示す
図である。

【図１４】一方の双楕円反射ミラーの焦点上の輝線から
の放射光を示す拡大図である。

【図１５】他方の双楕円反射ミラーの焦点上の集光部を
示す拡大図である。

【図１６】本発明装置の第４実施例を示す構成図であ
る。

【図１７】本発明装置の第５実施例を示す構成図であ
る。

【図１８】本発明装置の第６実施例を示す構成図であ
る。

【図１９】図１８に示す装置の上面図である。

【図２０】図１８に示す装置の発光源と反射ミラー手段
を示す概略斜視図である。

【図２１】発光源と反射ミラー手段との関係を説明する
ための説明図である。

【符号の説明】

２熱処理装置４処理容器８載置台１４案内レール１６スライドブロック１８走査アーム３６光透過窓３８発光源４０反射ミラー手段４４輝線４６半楕円反射ミラー５０反射ミラー手段５２第１の放物線反射ミラー５４第２の放物線反射ミラー５８走査手段７０反射ミラー手段７２放射口７４楕円反射ミラー７６，７８双楕円反射ミラー８６走査手段８８摺動レール１００第１の放物線反射ミラー１０２第２の放物線反射ミラー１０４走査手段１０８，１１０多段放物線反射ミラー１１２，１１４放物線反射ミラー１１８後方平板反射ミラー１１７，１１９放物線反射ミラー１２２発光源１２４反射ミラー手段１２６部分楕円反射ミラー１２８直線状反射ミラー１４０Ｙ走査機構１４２Ｘ走査機構１４４Ｙ方向ガイド１５２Ｘ方向ガイドＷ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内の載置台上に載置された被処
理体を加熱して所定の熱処理を施す熱処理装置におい
て、光を放射する発光源と、この発光源からの光を前記
被処理体の表面に集光させる反射ミラー手段と、前記集
光された光を前記被処理体の表面上に相対的に走査させ
る走査手段とを備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】前記発光源は、光を放射する点状の輝点
を形成し、前記反射ミラー手段は、前記被処理体の表面
上に点状の光スポットとして集光させることを特徴とす
る請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】前記発光源は、光を放射する線状の輝線
を形成し、前記反射ミラー手段は前記被処理体の表面に
線状の光スポットとして集光させることを特徴とする請
求項１記載の熱処理装置。
【請求項４】前記反射ミラー手段は、断面が半楕円形
状となっている半楕円反射ミラーであることを特徴とす
る請求項１記載の熱処理装置。
【請求項５】前記反射ミラー手段は、断面が放物線形
状になされて前記発光源からの光を平行光に変換する第
１の放物線反射ミラーと、この反射ミラーからの平行光
を前記被処理体の表面上に集めるために断面が放物線形
状になされた第２の放物線反射ミラーとよりなることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装
置。
【請求項６】前記走査手段は、前記第２の放物線反射
ミラーを走査移動させることを特徴とする請求項５記載
の熱処理装置。
【請求項７】前記反射ミラー手段は、比較的小さな放
射口を有して第１焦点と第２焦点とを覆うようにして形
成された断面が楕円形状の楕円反射ミラーと、この反射
ミラーからの光を前記被処理体の表面上に集光するため
に断面が楕円形状になされた一対の双楕円反射ミラーと
よりなり、前記発光源は、前記第１焦点及び第２焦点の
内、少なくともいずれか一方に設けられていることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装
置。
【請求項８】前記反射ミラー手段は、比較的小さな放
射口を有して第１焦点と第２焦点とを覆うようにして形
成された断面が楕円形状の楕円反射ミラーと、この反射
ミラーからの光を平行光に変換する断面が放物線形状の
第１の放物線反射ミラーと、この反射ミラーからの光を
前記被処理体の表面上に集めるために断面が放物線形状
になされた第２の放物線反射ミラーとよりなることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装
置。
【請求項９】前記走査手段は、前記第２の放物線反射
ミラーを走査移動させることを特徴とする請求項８記載
の熱処理装置。
【請求項１０】前記反射ミラー手段は、光照射方向に
沿った断面が楕円形状の部分よりなる部分楕円反射ミラ
ーと、この反射ミラーからの光を集光させるために断面
が直線状の直線状反射ミラーとよりなることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項１１】前記反射ミラー手段は、断面が放物線
形状の複数の放物線反射ミラーを互いに反転させて直列
に接続してなる多段放物線反射ミラーと、この反射ミラ
ーからの光を前記被処理体の表面上に集めるために断面
が放物線形状になされた第２の放物線反射ミラーとより
なり、前記発光源は前記多段放物線反射ミラーの焦点上
に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の熱処理装置。
【請求項１２】前記走査手段は、前記第２の放物線反
射ミラーを走査移動させることを特徴とする請求項１１
記載の熱処理装置。
【請求項１３】前記発光源は、放電ランプであること
を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の熱処
理装置。
【請求項１４】前記発光源は、フィラメントを内蔵す
るランプであることを特徴とする請求項１乃至１２のい
ずれかに記載の熱処理装置。
【請求項１５】前記載置台は、回転可能になされてい
ることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載
の熱処理装置。