(57)【要約】【課題】  従来の加熱装置は直径２インチ径のような大面積半導体基板を所望の温度で均一に加熱することはできないという欠点があった。【解決手段】  本発明の加熱装置は、真空チャンバ内に被加熱物を取り付け、レーザダイオードバーを複数積層せしめて形成したレーザ発振器から出射したレーザ光を上記被加熱物に照射して被加熱物を加熱する被加熱物加熱装置であって、上記レーザ光を遅軸方向において中央から２分割せしめる分割ミラーと、上記分割したレーザ光を夫々反射せしめて、その反射光を交差せしめて上記被加熱物上に照射せしめる反射ミラーとを有する。上記分割レーザ光を夫々反射する反射ミラーの交差角度を変更自在ならしめ、上記被加熱物に照射した上記分割したレーザ光の重なり領域を調整せしめる。上記レーザ発振器と上記分割ミラーとの間に光学レンズ部を設け、上記レーザ発振器から出射したレーザ光を平行光またはデフォーカス光とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に被加熱物を取り付け、レーザダイオードバーを複数積層せしめて形成したレーザ発振器から出射したレーザ光を上記被加熱物に照射して被加熱物を加熱する被加熱物加熱装置であって、上記レーザ光を遅軸方向において中央から２分割せしめる分割ミラーと、上記分割したレーザ光を夫々反射せしめて、その反射光を交差せしめて上記被加熱物上に照射せしめる反射ミラーとを有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
上記分割レーザ光を夫々反射する反射ミラーの交差角度を変更自在ならしめ、上記被加熱物に照射した上記分割レーザ光の重なり領域を調整せしめることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
上記レーザ発振器と上記分割ミラーとの間に光学レンズを設け、上記レーザ発振器から出射したレーザ光を平行光またはデフォーカス光とすることを特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱装置、特にレーザを用いて大面積半導体基板等の基板上に均一の各種薄膜を生成できるようにした加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の加熱装置を示し、１は真空チャンバ、２は半導体基板等の基板、３はこの基板２を載置するため上記真空チャンバ１内に設けた基板載置部、４は上記真空チャンバ１の天井に設けたレーザ光入射用の真空チャンバの窓、５は上記真空チャンバ１内にプロセスガスを導入するためのマスフロー、６は上記真空チャンバ１内の空気を排気するための排気ポンプ、７は上記真空チャンバ１内の真空度を制御するための圧力制御バルブである。
【０００３】
上記従来の加熱装置においては、基板上に例えば絶縁被膜を形成するためレーザ光を光ファイバ（図示せず）により上記真空チャンバの窓４付近まで誘導し、上記光ファイバの先端から上記真空チャンバの窓４を介して上記真空チャンバ１内の基板載置部３上に載置した上記基板２上にレーザ光を照射せしめている。このような従来の加熱装置としては特許文献１、特許文献２に記載のものがある。
【特許文献１】特開２００２−２５２１８１号公報（第１図）
【特許文献２】特開２０００−８７２２３号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の加熱装置においては、直径２インチ以上のような大面積半導体基板に連続発振高出力半導体レーザ光を照射する場合には、大面積基板全体をカバーするために、レーザ発振器に取り付けレーザ光路を形成する光学機器を大口径にし、平行光や、デフォーカスレーザ光が適用される。連続発振高出力半導体レーザ発振器では、レーザダイオードバー（４０Ｗ〜８０Ｗ）を何段も積層してレーザ出力を増やすことが行われる。レーザダイオードバーを何段も積層したスタックの各バーから出射されるレーザは、速軸（バーの積層方向）と遅軸（バーの長さ方向）で、異なったビームプロファイルを有する。一般に速軸から出射されるビーム角は約４０度の広がりをもつため、コリメートレンズでほぼ平行に整形し、この平行ビームを光学レンズ系を用いて所望のビーム形状に集光、拡散せしめて使用する。一方、遅軸から出射されるビーム角は約１０度であり、通常はコリメートしない。従って、遅軸レーザ光は、アパーチャ等で整形するが、ビームプロファイルは、速軸のそれに比べ、図６に示すように両端部が徐々に低くなるかなりブロード（裾野が広い）の形状となる。このような速軸、遅軸のビームプロファイルの異なるレーザ光を基板に照射した場合、基板中央の温度が高く、また速軸側の方が遅軸側よりも温度が高くなる傾向にあるという欠点があった。
【０００５】
本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の加熱装置は、真空チャンバ内に被加熱物を取り付け、レーザダイオードバーを複数積層せしめて形成したレーザ発振器から出射したレーザ光を上記被加熱物に照射して被加熱物を加熱する被加熱物加熱装置であって、上記レーザ光を遅軸方向において中央から２分割せしめる分割ミラーと、上記分割したレーザ光を夫々反射せしめて、その反射光を交差せしめて上記被加熱物上に照射せしめる反射ミラーとを有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記分割レーザ光を夫々反射する反射ミラーの交差角度を変更自在ならしめ、上記被加熱物に照射した上記分割レーザ光の重なり領域を調整せしめることを特徴とする。
【０００８】
また、上記レーザ発振器と上記分割ミラーとの間に光学レンズを設け、上記レーザ発振器から出射したレーザ光を平行光またはデフォーカス光とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加熱装置によれば、大面積半導体基板等の被加熱物上に照射されるレーザ光のエネルギー密度を一様にし、被加熱物を均一に加熱することができ、上記被加熱物上に均一の各種薄膜を生成できるようになるという大きな利益がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の加熱装置においては図１に示すように、レーザダイオードバーを複数積層せしめて形成した連続発振高出力半導体レーザ発振器８から出射したレーザ光を光学レンズ部９を通して平行光またはデフォーカス光のレーザ光１０とし、上記光学レンズ部９と真空チャンバの窓４間に設けたレーザ光分割ミラー１１により２分割し、遅軸方向において中央から左右に２分割された上記レーザ光１０のビームプロファイルは、図２に示すように、夫々中央部が高く、他端が低い一方及び他方のレーザ光１２ａ，１２ｂとなるようにし、上記レーザ光分割ミラー１１の左右に角度変更自在な一方及び他方の反射ミラー１３ａ，１３ｂを設け、これにより、上記２分割したレーザ光１２ａ，１２ｂを夫々全反射せしめ、真空チャンバの窓４を通して、図３に示すように基板２上に交差せしめて照射し、上記基板２を加熱せしめる。
【００１２】
なお、図３に示すように、上記一方の反射ミラー１３ａの角度を調整して、上記一方のレーザ光１２ａの遅軸方向の中央側を上記基板２の一端側に、上記レーザ光１２ａの遅軸方向の他端側を上記基板２の他端側に照射せしめ、また、上記他方の反射ミラー１３ｂの角度を調整して、上記他方のレーザ光１２ｂの中央側を上記基板２の他端側に、上記レーザ光１２ｂの他端側を上記基板２の一端側に照射せしめ、最終的に基板に照射される遅軸のビームプロファイルの合成図が図４となるようにする。
【００１３】
また、図２〜図４において横軸は遅軸ビームプロファイルの水平軸、縦軸は照射エネルギー密度を示す。
【００１４】
また、上記真空チャンバ１の下部のレーザ光と対向する位置には、基板サイズと同等以上の大きさの赤外線透過窓１４を設け、これを透過する赤外光をキャッチして放射温度計１５により温度を測定する。
【００１５】
上記のように本発明の加熱装置においては、上記一方及び他方の反射ミラー１３の角度を変更せしめて、上記基板２上に照射される一方及び他方のレーザ光１２ａ，１２ｂの重なり領域を調整せしめれば、図４に示すように、上記基板２上に照射されるレーザ光のエネルギー密度を一様にすることができ、遅軸のビームプロファイルを改善せしめ、上記基板２を均一に加熱せしめることができるようになり、大面積半導体基板等の基板上に均一の各種薄膜を生成できるようになる。
【００１６】
なお、上記一方及び他方の反射ミラー１３ａ，１３ｂの湾曲度を調整せしめて、上記基板２上に照射されるレーザ光のエネルギー密度を一様にするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の加熱装置の縦断側面図である。
【図２】本発明の加熱装置の遅軸レーザ光を中央で２分割して得たビームのビームプロファイルの説明図である。
【図３】図２に示すビームを交差して重ね合わせて得たビームのビームプロファイルの説明図である。
【図４】本発明の加熱装置の遅軸レーザ光を分割して得たビームの合成ビームのビームプロファイルの説明図である。
【図５】従来の加熱装置の縦断側面図である。
【図６】従来の加熱装置の遅軸レーザ光のビームプロファイルの説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    真空チャンバ
２    基板
３    基板載置部
４    窓
５    マスフロー
６    排気ポンプ
７    圧力制御バルブ
８    連続発振高出力半導体レーザ発振器
９    光学レンズ部
１０    レーザ光
１１    レーザ光分割ミラー
１２ａ  レーザ光
１２ｂ  レーザ光
１３    反射ミラー
１３ａ  反射ミラー
１３ｂ  反射ミラー
１４    赤外線透過窓
１５    放射温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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