(57)【要約】【課題】簡単な装置の構成によって、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる光照射加熱装置及び光照射加熱方法を提供すること。【解決手段】光照射加熱装置１は、光源２と、光源２から発した光を配光して被加熱物８へ導くためのリフレクタ３とを有している。リフレクタ３は、多数の平坦状の反射面３１を椀状に形成してなる。光照射加熱装置１は、光源２とリフレクタ３とを固定して目標照射位置Ｇへ配光する際に、各反射面３１によって反射された光の反射中心軸線が目標照射位置Ｇに到達する範囲を照射範囲Ｅとしたとき、光源２とリフレクタ３とを一体的に回動させることにより、目標照射位置Ｇの中心に対して、円を描くように照射範囲Ｅを変化させて被加熱物８を加熱するよう構成してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から発した光を配光して被加熱物へ導くためのリフレクタとを有し、
該リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある目標照射位置へ配光するよう構成してあり、
上記光源と上記リフレクタとを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記反射面によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを一体的に回動させる、又は上記光源を固定した状態で上記リフレクタを回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱するよう構成したことを特徴とする光照射加熱装置。
【請求項２】
光源と、該光源から発した光を配光して反射するリフレクタと、該リフレクタから反射された光をさらに反射させて被加熱物へ導くための中継反射鏡とを有し、
上記リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある上記中継反射鏡へ配光するよう構成してあり、
上記中継反射鏡は、上記リフレクタから受けた光を当該中継反射鏡から所定距離にある目標照射位置へ反射させるよう構成してあり、
上記光源と上記リフレクタと上記中継反射鏡とを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記中継反射鏡によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを固定した状態で上記中継反射鏡を回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱するよう構成したことを特徴とする光照射加熱装置。
【請求項３】
請求項１において、上記光源は、該光源と上記リフレクタとを一体的に回動させるための回動中心軸線に対してオフセットした位置にあり、
上記光源と上記リフレクタとを上記回動中心軸線の回りに一体的に回動させることによって、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させるよう構成したことを特徴とする光照射加熱装置。
【請求項４】
請求項２において、上記中継反射鏡は、その反射面による反射配光方向が、当該中継反射鏡を回動させるための回動中心軸線に対して傾斜する方向を向いており、
上記中継反射鏡を上記回動中心軸線の回りに回動させることによって、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させるよう構成したことを特徴とする光照射加熱装置。
【請求項５】
請求項４において、上記中継反射鏡は、上記回動中心軸線の回りに回動する回動本体部に対して、ねじの調整によって上記反射配光方向の傾斜角度を変更することができるよう構成してあることを特徴とする光照射加熱装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記リフレクタにおける上記反射面は、多数の平坦状の反射面を組み合わせた多段式構造、又は連続する１つの曲面状の反射面からなる連続曲面構造を有しており、
上記照射範囲は、上記多数の平坦状の反射面による光の反射中心軸線が上記目標照射位置に到達する範囲、又は上記連続する１つの曲面状の反射面を区画した多数の仮想反射面による光の反射中心軸線が上記目標照射位置に到達する範囲として設定してあることを特徴とする光照射加熱装置。
【請求項７】
光源と、該光源から発した光を配光して被加熱物へ導くためのリフレクタとを有する光照射加熱装置を用い、
上記リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある目標照射位置へ配光するよう構成しておき、
上記光源と上記リフレクタとを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記反射面によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを一体的に回動させる、又は上記光源を固定して上記リフレクタを回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱することを特徴とする光照射加熱方法。
【請求項８】
光源と、該光源から発した光を配光して反射するリフレクタと、該リフレクタから反射された光をさらに反射させて被加熱物へ導くための中継反射鏡とを有する光照射加熱装置を用い、
上記リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある上記中継反射鏡へ配光するよう構成しておき、
上記中継反射鏡は、上記リフレクタから受けた光を当該中継反射鏡から所定距離にある目標照射位置へ反射させるよう構成しておき、
上記光源と上記リフレクタと上記中継反射鏡とを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記中継反射鏡によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを固定した状態で上記中継反射鏡を回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱することを特徴とする光照射加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から発した光をリフレクタによって配光して被加熱物へ導き、この被加熱物を加熱するよう構成した光照射加熱装置及び光照射加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光（電磁波）を用いて被加熱物を加熱するよう構成したランプとしては種々のものがある。
例えば、直管型のランプを複数本並べて配置し、広い範囲に略均一に光を照射する方法がある。しかしながら、この方法によれば、ランプの後方に配置した反射鏡の奥行きが浅く、ランプ自身が邪魔になるなどの理由によって光の利用効率が低い。そのため、膨大な電力を消費し、かつ比較的遠距離の照射には光強度が不足する。
【０００３】
これに対し、単灯式（点光源）のランプを配置し、反射鏡の構造設計によって略均一な配光分布を形成する方法がある。この方法においては、反射鏡には、１つの曲面状の反射面を椀状に形成したもの又は多数の微小な平坦状の反射面を組み合わせて椀状に形成したものを用い、反射面による配光方向を設計することによって、所望の照射範囲に略均一な配光分布が得られるようにしている。これにより、光の利用効率を高くすることができ、遠距離の照射を行う際にも光強度が不足することを解消している。
しかしながら、単灯式のランプを用いる際には、フィラメント等の光源の形状が反射鏡によって被加熱物上に投影されることにより、局所的に著しく加熱される部位を形成してしまう。そのため、被加熱物の略均一な加熱を行うためには十分ではない。また、被加熱物の形状が異なる場合には、局所的に加熱される部位が変化し、種々の形状の被加熱物に対して使用することが困難である。
【０００４】
また、特許文献１には、被加熱対象となる半導体ウエハを均一に加熱するために、光源からの光を反射鏡により集め、反射鏡からの光を偏向器を介して半導体ウエハに集束光として照射すると共に、この集束光でウエハ面を走査するよう偏向器を駆動させる光加熱装置が開示されている。しかしながら、特許文献１においては、点集中させた集束光を高速で走査させて、光の照射むらを低減している。そのため、高速の走査を行うための装置の構成が複雑である。
【０００５】
【特許文献１】実開平５−６３０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な装置の構成によって、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる光照射加熱装置及び光照射加熱方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、光源と、該光源から発した光を配光して被加熱物へ導くためのリフレクタとを有し、
該リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある目標照射位置へ配光するよう構成してあり、
上記光源と上記リフレクタとを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記反射面によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを一体的に回動させる、又は上記光源を固定した状態で上記リフレクタを回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱するよう構成したことを特徴とする光照射加熱装置にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の光照射加熱装置は、光源及びリフレクタを用いた単灯式のランプであり、光の照射範囲を適切に変化させることによって、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができるものである。
具体的には、本発明の光照射加熱装置においては、反射面を椀状に形成して目標照射位置へ略均一に配光する構造のリフレクタを用いる。そして、光源とリフレクタとを一体的に回動させる、又は光源を固定してリフレクタを回動させることにより、目標照射位置に対して、円を描くように光の照射範囲を変化させる。これにより、光源の形状がリフレクタによって被加熱物上に投影されることによって被加熱物に局所的に著しく加熱される部位が集中することを防止することができる。
【０００９】
また、目標照射位置に光強度が高い部位の集中が生じないため、特定形状の被加熱物だけでなく、種々の形状の被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。さらに、本発明の光照射加熱装置は、光源及びリフレクタを回動させるか、又はリフレクタのみを回動させる簡単な構成である。
【００１０】
それ故、本発明の光照射加熱装置によれば、簡単な装置の構成によって、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
【００１１】
第２の発明は、光源と、該光源から発した光を配光して反射するリフレクタと、該リフレクタから反射された光をさらに反射させて被加熱物へ導くための中継反射鏡とを有し、
上記リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある上記中継反射鏡へ配光するよう構成してあり、
上記中継反射鏡は、上記リフレクタから受けた光を当該中継反射鏡から所定距離にある目標照射位置へ反射させるよう構成してあり、
上記光源と上記リフレクタと上記中継反射鏡とを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記中継反射鏡によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを固定した状態で上記中継反射鏡を回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱するよう構成したことを特徴とする光照射加熱装置にある（請求項２）。
【００１２】
本発明の光照射加熱装置は、光源及びリフレクタを用いた単灯式のランプと、中継反射鏡とを用いることによって、より簡単に光の照射範囲を適切に変化させることができ、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができるものである。
具体的には、本発明の光照射加熱装置においては、反射面を椀状に形成して目標照射位置へ略均一に配光する構造のリフレクタ、及びリフレクタから受けた光を目標照射位置へ反射させる中継反射鏡を用いる。そして、光源とリフレクタとを固定した状態で中継反射鏡を回動させることにより、目標照射位置に対して、円を描くように光の照射範囲を変化させる。これにより、光源の形状がリフレクタによって被加熱物上に投影されることによって被加熱物に局所的に著しく加熱される部位が集中することを防止することができる。
【００１３】
また、本発明においては、中継反射鏡を回動させる構造にしたことにより、特に光源を回動させる必要がなく、回動する際の振動等によって光源が劣化することを防止することができる。また、軽量かつ配線等がない中継反射鏡を回動させる構造にしたことにより、回動構成部分の駆動を容易にすることができる。
また、目標照射位置に光強度が高い部位の集中が生じないため、特定形状の被加熱物だけでなく、種々の形状の被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
【００１４】
それ故、本発明の光照射加熱装置によっても、簡単な装置の構成によって、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
【００１５】
第３の発明は、光源と、該光源から発した光を配光して被加熱物へ導くためのリフレクタとを有する光照射加熱装置を用い、
上記リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある目標照射位置へ配光するよう構成しておき、
上記光源と上記リフレクタとを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記反射面によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを一体的に回動させる、又は上記光源を固定して上記リフレクタを回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱することを特徴とする光照射加熱方法にある（請求項７）。
【００１６】
本発明の光照射加熱方法によれば、上記被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる光照射加熱装置の特性を活用することができる。
それ故、本発明の光照射加熱方法によれば、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図って、被加熱物を優れた品質に維持することができる。
【００１７】
第４の発明は、光源と、該光源から発した光を配光して反射するリフレクタと、該リフレクタから反射された光をさらに反射させて被加熱物へ導くための中継反射鏡とを有する光照射加熱装置を用い、
上記リフレクタは、その反射面を椀状に形成してなると共に、該反射面によって上記光源から発した光を該光源から所定距離にある上記中継反射鏡へ配光するよう構成しておき、
上記中継反射鏡は、上記リフレクタから受けた光を当該中継反射鏡から所定距離にある目標照射位置へ反射させるよう構成しておき、
上記光源と上記リフレクタと上記中継反射鏡とを固定して上記目標照射位置へ配光する際に、上記中継反射鏡によって反射された光が上記目標照射位置に到達する範囲を照射範囲としたとき、上記光源と上記リフレクタとを固定した状態で上記中継反射鏡を回動させることにより、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させて、上記目標照射位置の周辺に配置した上記被加熱物を加熱することを特徴とする光照射加熱方法にある（請求項８）。
【００１８】
本発明の光照射加熱方法によっても、上記被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる光照射加熱装置の特性を活用することができる。
それ故、本発明の光照射加熱方法によっても、被加熱物の各部位における加熱温度の均一化を図って、被加熱物を優れた品質に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
上述した第１〜第４の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１〜第４の発明において、上記被加熱物は、種々のものとすることができ、例えば、半導体ウエハ、樹脂、食品等とすることができる。特に、半導体ウエハの加熱においては、成膜、エッチング、アニール、拡散等を行う際に、上記光照射加熱装置又は光照射加熱方法によって加熱することができる。
【００２０】
また、上記照射範囲によって描く円は、必ずしも真円である必要はなく、楕円等の円とすることもできる。ただし、装置構成の簡単化を図るためには、上記照射範囲は、真円軌道で変化させることが好ましい。また、上記照射範囲は、駆動手段に工夫をすることにより、照射範囲を自転させながら旋回させることもできる（遊星円軌道で変化させることもできる）。
また、上記リフレクタは、円形状の照射範囲を形成する椀形状とすることができる。
【００２１】
また、第１、第３の発明において、上記光源と上記リフレクタとは、１組として用いるだけでなく、複数組をセットにして用いることができる。また、第２、第４の発明において、上記光源と上記リフレクタと上記中継反射鏡とは、１組として用いるだけでなく、複数組をセットにして用いることができる。すなわち、被加熱物の形状によっては、両側又は上下左右から光を照射した方が好ましい場合がある。
【００２２】
また、第１の発明においては、上記光源は、該光源と上記リフレクタとを一体的に回動させるための回動中心軸線に対してオフセットした位置にあり、上記光照射加熱装置は、上記光源と上記リフレクタとを上記回動中心軸線の回りに一体的に回動させることによって、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させるよう構成することができる（請求項３）。
この場合には、光源とリフレクタとを一体的に回動させることが容易であり、簡単に光照射加熱装置を構成することができる。
【００２３】
また、第２の発明においては、上記中継反射鏡は、その反射面による反射配光方向が、当該中継反射鏡を回動させるための回動中心軸線に対して傾斜する方向を向いており、上記光照射加熱装置は、上記中継反射鏡を上記回動中心軸線の回りに回動させることによって、上記目標照射位置に対して、円を描くように上記照射範囲を変化させるよう構成することができる（請求項４）。
この場合には、中継反射鏡を回動させることが容易であり、簡単に光照射加熱装置を構成することができる。
【００２４】
また、上記中継反射鏡は、上記回動中心軸線の回りに回動する回動本体部に対して、ねじの調整によって上記反射配光方向の傾斜角度を変更することができるよう構成することができる（請求項５）。
この場合には、中継反射鏡の傾斜角度を容易に変更することができ、上記円を描くように変化させる照射範囲の旋回直径を容易に調整することができる。
【００２５】
また、上記リフレクタにおける上記反射面は、多数の平坦状の反射面を組み合わせた多段式構造、又は連続する１つの曲面状の反射面からなる連続曲面構造を有しており、上記照射範囲は、上記多数の平坦状の反射面による光の反射中心軸線が上記目標照射位置に到達する範囲、又は上記連続する１つの曲面状の反射面を区画した多数の仮想反射面による光の反射中心軸線が上記目標照射位置に到達する範囲として設定することができる（請求項６）。
上記各反射面又は各仮想反射面による光の反射中心軸線とは、各反射面又は各仮想反射面の図心位置を反射する光軸線のことをいう。
【００２６】
また、上記光源は、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発するハロゲンランプ、キセノンランプ等とすることができる。また、光源の出力特性、形状等は、被加熱物の種類、加熱用途等に応じて選択することができる。
【実施例】
【００２７】
以下に、本発明の光照射加熱装置及び光照射加熱方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の光照射加熱装置１は、図１、図２に示すごとく、光源２と、光源２から発した光（電磁波）を配光して被加熱物８へ導くためのリフレクタ３とを有している。リフレクタ３は、多数の平坦状の反射面３１を椀状に組み合わせてなると共に、多数の反射面３１によって光源２から発した光を光源２から所定距離にある目標照射位置Ｇへ配光するよう構成してある。
本例の光照射加熱装置１は、図３に示すごとく、光源２とリフレクタ３とを固定して目標照射位置Ｇへ配光する際に、各反射面３１によって反射された光の反射中心軸線Ｄ１が目標照射位置Ｇに到達する範囲を照射範囲Ｅとしたとき、光源２とリフレクタ３とを一体的に回動させることにより、目標照射位置Ｇの中心Ｏに対して、円を描くように照射範囲Ｅを変化させて被加熱物８を加熱するよう構成してある。なお、円を描くように照射範囲Ｅを変化させることにより、目標照射位置Ｇにおいては、光の反射中心軸線Ｄ１が到達する移動照射範囲Ｅ’が形成される。また、本例の光照射加熱方法も、光照射加熱装置１と同様の構成によって、目標照射位置Ｇに対して、円を描くように照射範囲Ｅを変化させて被加熱物８を加熱する。
【００２８】
以下に、本例の光照射加熱装置１及び光照射加熱方法につき、図１〜図８を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例の光源２とリフレクタ３とは、ハロゲンヒータ１１を構成している。ハロゲンヒータ１１は、多数の反射面３１による配光方向Ｘ１（反射中心軸線Ｄ１の全体の中心である反射全体中心軸線Ｃ２）が、光源２とリフレクタ３とを一体的に回動させるための回動中心軸線Ｃ１に対してオフセットして配置してある。本例の光源２及びリフレクタ３は、モータ等の駆動源による回転力を受けて回動（回転）する回動本体部４に配設してあり、回動本体部４における回動の中心を構成する回動中心軸線Ｃ１に対し、光源２及びリフレクタ３の中心（反射全体中心軸線Ｃ２）をオフセットさせて（横ずれさせて）配設してある。そして、図３に示すごとく、回動本体部４が回動する際に、回動中心軸線Ｃ１の回りに光源２及びリフレクタ３が回動（旋回）することによって、目標照射位置Ｇにおける光の照射範囲Ｅを中心Ｏの回りの円軌道Ｓ上に変化させることができる。
本例のリフレクタ３は、円形状の照射範囲Ｅを形成する椀形状に多数の平坦状の反射板３１を配置してなる。
【００２９】
なお、図８に示すごとく、光照射加熱装置１は、回動本体部４の回動中心軸線Ｃ１に対して、配光方向Ｘ１（反射全体中心軸線Ｃ２）が所定の傾斜角度θとなるよう配設することもできる。これによっても、目標照射位置Ｇにおける光の照射範囲Ｅを円軌道Ｓ上に変化させることができる。
【００３０】
リフレクタ３における各反射面３１によって反射された光は、反射中心軸線Ｄ１を中心として（反射中心軸線Ｄ１上に光強度のピークを有して）拡散する光として目標照射位置Ｇに照射される。
本例の光源２は、０．７８〜２μｍの波長領域（ほぼ近赤外線の波長領域に相当する。）を含む光を発するハロゲンランプ２である。このハロゲンランプ２は、０．７８〜２μｍの波長領域内に（本例では約０．９μｍに）光強度のピークを有するものを用いた。また、図２に示すごとく、ハロゲンランプ２は、ガラス等からなる保護管２２内に、つる巻き状に形成したフィラメント（発光体）２１を配設してなる。なお、フィラメント２１の中心を符号Ｈによって示す。
【００３１】
図３に示すごとく、本例の光照射加熱装置１においては、目標照射位置Ｇにおける光の照射範囲Ｅの中心Ｐは、目標照射位置Ｇにおける中心Ｏの回りの円軌道Ｓ上を移動する。回動本体部４によって照射範囲Ｅを旋回させる旋回中心直径（照射範囲Ｅの中心が通る旋回直径、円軌道の直径）Ｂは、照射範囲Ｅの最大外径（本例では直径）をＡとしたとき、０．２Ａ≦Ｂ≦２Ａの関係を満たすよう決定することができる。ここで、照射範囲Ｅの最大外径とは、照射範囲Ｅにおける光の反射中心軸線Ｄ１の到達部位における対角線上の最大幅のことをいう。本例では、照射範囲Ｅが真円形状であるため、照射範囲Ｅの最大外径とは真円の直径のことをいう。
なお、光の照射範囲Ｅは、例えば、直径がφ２０〜３００ｍｍの範囲として設定することができる。また、回動本体部４を回動させる回転速度は、例えば、１０〜１００ｒｐｍとすることができる。
【００３２】
図４、図６には、光源２及びリフレクタ３からなるハロゲンヒータ１１について、光の配光状態のシミュレーションを行った結果を示す。各図においては、光源２から発した光がリフレクタ３の各反射面３１によって反射されて、目標照射位置Ｇに照射される状態を示す。また、光源２から発する光は、フィラメント２１による光の出射位置の中心Ｈで示し、リフレクタ３から目標照射位置Ｇへと描かれた直線は、多数の反射面３１における反射中心軸線Ｄ１を示す。ここで、反射中心軸線Ｄ１は、反射面３１の図心位置を反射する光軸線によって示す。
【００３３】
また、図４、図６に示すごとく、本例のリフレクタ３における多数の反射面３１は、多数の反射面３１によって反射された光の反射中心軸線Ｄ１の全体が、照射範囲Ｅの全体の直径に対して所定の大きさの直径の中心部Ｆの範囲外に到達する状態に配置してある。リフレクタ３における多数の反射面３１の構造設計に当たっては、目標照射位置Ｇにおける照射範囲Ｅを設定し、この照射範囲Ｅ内の略全体に略均一に光が到達するよう各反射面３１の向きを決定することができる。
【００３４】
また、図４は、光の反射中心軸線Ｄ１の全体が、照射範囲Ｅの全体の直径に対して約６０％の大きさの直径の中心部Ｆの範囲外に到達する状態に配置されるよう設計したリフレクタ３を示す。図６は、光の反射中心軸線Ｄ１の全体が、照射範囲Ｅの全体の直径に対して約４０％の大きさの直径の中心部Ｆの範囲外に到達する状態に配置されるよう設計したリフレクタ３を示す。図６のリフレクタ３は、図４のリフレクタ３に対して、光源２の位置を目標照射位置Ｇに１ｍｍ近づける（リフレクタ３から１ｍｍ遠ざける）ことによって形成した。
【００３５】
図５、図７には、横軸に照射範囲Ｅの中心からの相対距離（％）をとり、縦軸に光強度（照射照度比）（％）をとって、目標照射位置Ｇにおける各部位の光強度を示すグラフである。図５は、図４の場合の特性を示し、図７は、図６の場合の特性を示す。図６、図７のハロゲンヒータ１１の方が、図４、図５のハロゲンヒータ１１よりも、照射範囲Ｅの中心部Ｆにおける光強度が強くなっている。
ここで、照射範囲Ｅの中心からの相対距離（％）は、１００％が照射範囲（照射直径）Ｅの半径位置であることを示す。光強度（％）は、設計規定値を１００％としたとき、設計規定値に対する各部位（照射範囲Ｅの中心からの各相対距離）における光強度を比率（照射照度比）（％）で表す。
【００３６】
図５、図７において、中心からの相対距離が１００％までの範囲は目標照射位置Ｇに形成する照射範囲Ｅであり、光強度が９０％以上になるよう設定されている。また、照射範囲Ｅの範囲外においては、光が完全に到達しなくなるのではなく、照射範囲Ｅの範囲外においても所定の相対距離までは光が到達し、所定の勾配で光強度が減少することを示す。また、各ハロゲンヒータ１１は、照射範囲Ｅの中心からの相対距離（％）が８０％ぐらいまでの範囲においては、光強度（％）が約１００％以上であり、照射範囲Ｅの中心からの相対距離（％）が８０％以上である範囲においては、光強度（％）が所定の勾配で低下していく特性を有している。
【００３７】
本例の被加熱物８は、半導体ウエハであり、光照射加熱装置１は、製造工程において半導体ウエハを２００〜５００℃に加熱するために用いる。被加熱物８は、種々の形状を有していることができるが、被加熱物８の加熱中心が目標照射位置Ｇに位置するよう配置することができる。
【００３８】
本例の光照射加熱装置１は、光源２及びリフレクタ３を用いた単灯式のランプであり、光の照射範囲Ｅを適切に変化させることによって、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができるものである。
具体的には、本例の光照射加熱装置１においては、多数の平坦状の反射面３１を椀状に形成して目標照射位置Ｇへ略均一に配光する構造のリフレクタ３を用いる。そして、回動中心軸線Ｃ１の回りに回動本体部４を回動させるときには、回動中心軸線Ｃ１に対して中心（反射全体中心軸線Ｃ２）がオフセットした光源２とリフレクタ３とが、円軌道Ｓ上を一体的に旋回する。
【００３９】
このとき、目標照射位置Ｇにおいては、照射範囲（照射直径）Ｅの中心Ｐが円軌道Ｓ上を移動して移動照射範囲Ｅ’を形成し、目標照射位置Ｇにおいて中心Ｏからの各距離の部位においては、光が照射されている時間帯と、照射されていない時間帯とが形成される。そして、この光の照射の交番により、目標照射位置Ｇに配置した被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
また、上記光の照射の交番により、フィラメント（発光体）２１の形状がリフレクタ３の多数の反射面３１によって被加熱物８上に投影されることによって生じるフィラメント２１の影（局所加熱部位）が目標照射位置Ｇにおいて移動することになる。これにより、被加熱物８に局所的に著しく加熱される部位が集中することを防止することができる。
【００４０】
また、目標照射位置Ｇに光強度が高い部位の集中が生じないため、特定形状の被加熱物８だけでなく、種々の形状の被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。さらに、光源２及びリフレクタ３を回動させる簡単な構成によって、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
それ故、本例の光照射加熱装置１によれば、簡単な装置の構成によって、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
【００４１】
本例の光照射加熱方法によれば、上記被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる光照射加熱装置１の特性を活用することができる。それ故、本例の光照射加熱方法によれば、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図って、被加熱物８を優れた品質に維持することができる。
【００４２】
（実施例２）
本例は、図９に示すごとく、光源２及びリフレクタ３を旋回させる代わりに、中継反射鏡５を用いてリフレクタ３によって反射された光を目標照射位置Ｇへ導くよう構成した例である。
本例の光照射加熱装置１は、光源２と、光源２から発した光を配光して反射するリフレクタ３と、リフレクタ３から反射された光をさらに反射させて被加熱物８へ導くための中継反射鏡５とを有している。
【００４３】
本例のリフレクタ３は、多数の平坦状の反射面３１を椀状に形成してなると共に（図２参照）、多数の反射面３１によって光源２から発した光を光源２から所定距離にある中継反射鏡５へ配光するよう構成してある。また、本例の中継反射鏡５は、リフレクタ３から受けた光を中継反射鏡５から所定距離にある目標照射位置Ｇへ反射させるよう構成してある。
本例の光照射加熱装置１は、図９に示すごとく、光源２とリフレクタ３と中継反射鏡５とを固定して目標照射位置Ｇへ配光する際に、中継反射鏡５によって反射された各反射面３１による光の反射中心軸線Ｄ１が目標照射位置Ｇに到達する範囲を照射範囲Ｅとしたとき、図１０、図１１に示すごとく、光源２とリフレクタ３とを固定した状態で中継反射鏡５を回動させることにより、目標照射位置Ｇに対して、円を描くように照射範囲Ｅを変化させて、被加熱物８を加熱するよう構成してある。
【００４４】
図１０〜図１２に示すごとく、本例の中継反射鏡５は、その反射面５１による反射配光方向Ｘ２が、中継反射鏡５を回動させるための回動中心軸線Ｃ１に対して傾斜する方向を向いている。本例の中継反射鏡５は、モータ等の駆動源による回転力を受けて回動（回転）する回動本体部４に配設してあり、回動本体部４における回動の中心を構成する回動中心軸線Ｃ１に対し、中継反射鏡５の反射配光方向Ｘ２が傾斜している。
本例の光照射加熱装置１は、中継反射鏡５を回動中心軸線Ｃ１の回りに回動させることによって、中継反射鏡５の反射面５１による反射配光方向Ｘ２が目標照射位置Ｇの中心Ｏの回りの円軌道Ｓ上を移動するよう構成されている。なお、図１０、図１１は、回動本体部４の回動により反射配光方向Ｘ２が変化する状態を示す。
【００４５】
図９に示すごとく、本例の中継反射鏡５は、回動本体部４の回動中心軸線Ｃ１に対して反射面５１による反射配光方向Ｘ２を平行にした状態（反射面５１を垂直にした状態）を原位置とし、中継反射鏡５が原位置にあるときには、光源２（フィラメント２１）から受けた光を、目標照射位置Ｇにおける中心に反射させるよう構成してある。また、中継反射鏡５は、その反射配光方向Ｘ２が回動中心軸線Ｃ１と一致する原位置において、リフレクタ３から受けた光を９０°屈折させて、目標照射位置Ｇの中心Ｏへ導くよう構成してある。また、本例の回動本体部４の回動中心軸線Ｃ１は、リフレクタ３による配光方向Ｘ１に対して４５°傾斜して設けてある。また、本例の中継反射鏡５は円盤状に形成した。
なお、中継反射鏡５の反射面５１は、平面状に形成したが、これ以外にも、例えば曲面状に形成することもできる。
【００４６】
また、中継反射鏡５は、回動中心軸線Ｃ１の回りに回動する回動本体部４に対して、ねじ４２の調整によって反射配光方向Ｘ２の傾斜角度θを変更することができるよう構成してある。本例の中継反射鏡５は、回動本体部４に対して傾斜角度θを変更する際に、回動本体部４の回動部４１に対して回動中心軸線Ｃ１を挟む両側に螺合した一対又は複数のねじ４２の先端を、中継反射鏡５に当接させ、各ねじ４２の回動本体部４に対する螺合位置から先端位置までの突出長さを調整することによって、回動中心軸線Ｃ１に対する反射面５１の反射配光方向Ｘ２を調整するよう構成してある。そして、ねじ４２の調整によって回動中心軸線Ｃ１に対する反射配光方向Ｘ２の傾斜角度θを所定の角度に設定すると、回動本体部４によって中継反射鏡５を回動させる際に、リフレクタ３から配向される光が、目標照射位置Ｇにおける中心Ｏの回りの円軌道Ｓ上を移動する。
【００４７】
本例の光照射加熱装置１は、光源２及びリフレクタ３を用いた単灯式のランプと、中継反射鏡５とを用いることによって、より簡単に光の照射範囲Ｅを適切に変化させることができ、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができるものである。
具体的には、本例の光照射加熱装置１においては、多数の反射面３１を椀状に形成して目標照射位置Ｇへ略均一に配光する構造のリフレクタ３、及びリフレクタ３から受けた光を目標照射位置Ｇへ反射させる中継反射鏡５を用いる。
【００４８】
そして、被加熱物８を加熱する際には、光源２から発した光をリフレクタ３によって配光して、中継反射鏡５へと導く。また、回動本体部４によって中継反射鏡５を回動させる。このとき、回動中心軸線Ｃ１に対する中継反射鏡５の反射配光方向Ｘ２が所定の傾斜角度θに調整してあり、中継反射鏡５の反射面５１に入射した光は、所定の反射角度で目標照射位置Ｇへ出射される。
【００４９】
また、このとき、目標照射位置Ｇにおいては、中継反射鏡５によって反射された照射範囲（照射直径）Ｅの中心Ｐが円軌道Ｓ上を移動し、目標照射位置Ｇにおいて中心Ｏからの各距離の部位においては、光が照射されている時間帯と、照射されていない時間帯とが形成される。そして、この光の照射の交番により、目標照射位置Ｇに配置した被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
また、上記光の照射の交番により、フィラメント（発光体）２１の形状がリフレクタ３の多数の反射面３１によって被加熱物８上に投影されることによって生じるフィラメント２１の影（局所加熱部位）が目標照射位置Ｇにおいて移動することになる。これにより、被加熱物８に局所的に著しく加熱される部位が集中することを防止することができる。
【００５０】
また、本例においては、中継反射鏡５を回動させる構造にしたことにより、特に光源２を回動させる必要がなく、回動させる際の振動等によって光源２が劣化することを防止することができる。また、軽量かつ配線等がない中継反射鏡５を回動させる構造にしたことにより、回動本体部４の駆動を容易にすることができる。
また、目標照射位置Ｇに光強度が高い部位の集中が生じないため、特定形状の被加熱物８だけでなく、種々の形状の被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
【００５１】
それ故、本例の光照射加熱装置１によっても、簡単な装置の構成によって、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる。
本例の光照射加熱方法も、上記被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図ることができる光照射加熱装置１の特性を活用することができる。それ故、本例の光照射加熱方法によっても、被加熱物８の各部位における加熱温度の均一化を図って、被加熱物８を優れた品質に維持することができる。本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１における、光照射加熱装置を示す説明図。
【図２】実施例１における、ハロゲンヒータを示す説明図。
【図３】実施例１における、光照射加熱装置による目標照射位置における光の移動照射範囲を示す説明図。
【図４】実施例１における、ハロゲンヒータについて光の配光状態のシミュレーションを行った結果を示す説明図。
【図５】実施例１における、図４のハロゲンヒータについて目標照射位置における各部位の光強度を示すグラフ。
【図６】実施例１における、他のハロゲンヒータについて光の配光状態のシミュレーションを行った結果を示す説明図。
【図７】実施例１における、図６のハロゲンヒータについて目標照射位置における各部位の光強度を示すグラフ。
【図８】実施例１における、他の光照射加熱装置を示す説明図。
【図９】実施例２における、光照射加熱装置を示す説明図。
【図１０】実施例２における、中継反射鏡が回動する状態の光照射加熱装置を示す説明図。
【図１１】実施例２における、中継反射鏡が回動する状態の光照射加熱装置を示す説明図。
【図１２】実施例２における、中継反射鏡を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１  光照射加熱装置
１１  ハロゲンヒータ
２  光源
２１  フィラメント
３  リフレクタ
３１  反射面
４  回動本体部
５  中継反射鏡
５１  反射面
８  被加熱物
Ｇ  目標照射位置
Ｅ  照射範囲
Ｃ１  回動中心軸線
Ｃ２  反射全体中心軸線
Ｄ１  反射中心軸線
Ｘ１  配光方向
Ｘ２  反射配光方向
【図１】
2010103183.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010103183.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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