(57)【要約】      （修正有）【課題】被加熱物に放射する熱の分布の均一性を確保しつつ、より高い温度で加熱できる加熱装置を提供する。【解決手段】複数の棒状の赤外線ランプ１１が平面上に平行に配置され、この赤外線ランプ１１が配置される平面と対向する平面上に複数の棒状の赤外線ランプ１２が平行に配置されており、各赤外線ランプ１１，１２には、長手方向に等間隔に配置され、電気的に直列に接続された複数の同一長さの発熱部が含まれ、当該赤外線ランプ１１，１２が配置される平面に対して垂直な向から見た平面視において、当該赤外線ランプ１１，１２に含まれる複数の発熱部が規則的なパターンを構成し、平面上に均一に分布する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に平行に配設された複数の棒状の第１発熱体と、
前記複数の第１発熱体が配設される平面と対向する平面上に平行に配設され、前記第１発熱体と直角に交差する複数の棒状の第２発熱体と、
を備え、
前記第１発熱体及び前記第２発熱体は、長手方向に等間隔に配設され、電気的に直列に接続された複数の同一長さの発熱部をそれぞれ含んでおり、
前記複数の第１発熱体及び前記複数の第２発熱体をそれぞれの前記平面に対して垂直な方向から視た平面視において、前記発熱部が平面上に規則的なパターンで分布する、
加熱装置。
【請求項２】
前記平面視において、前記第１発熱体の前記発熱部と前記第２発熱体の前記発熱部とにより同一形状に形作られた発熱ブロックが複数形成されており、当該複数の発熱ブロックが規則的なパターンで配列される、
請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記平面視において、隣り合った前記第１発熱体に属する２つの平行な前記発熱部と、隣り合った前記第２発熱体に属する２つの平行な前記発熱部とにより、四角形状若しくは井型形状に形作られた発熱ブロックが複数形成される、
又は、
前記平面視において、前記第１発熱体の１つの前記発熱部と前記第２発熱体の１つの前記発熱部とにより十字形状に形作られた発熱ブロックが複数形成される、
請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第１発熱体及び前記第２発熱体は、前記発熱部の直列回路の端部において更に直列に接続され、前記発熱部より長い端部発熱部を有する、
請求項２又は３に記載の加熱装置。
【請求項５】
隣接する前記第１発熱体の端部の電極同士を接続することにより、２以上の前記第１発熱体が直列に接続され、
かつ／又は、
隣接する前記第２発熱体の端部の電極同士を接続することにより、２以上の前記第２発熱体が直列に接続される、
請求項２乃至４の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項６】
平面上に配設された複数の前記第１発熱体のうち、両端の少なくとも１本の第１発熱体は他の第１発熱体と前記直列接続されておらず、
かつ／又は、
平面上に配設された複数の前記第２発熱体のうち、両端の少なくとも１本の第２発熱体は他の第２発熱体と前記直列接続されていない、
請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記第１発熱体及び前記第２発熱体に流れる電流を供給する電源部であって、前記複数の第１発熱体のうち端部の少なくとも１本の第１発熱体には他の中間部の第１発熱体に比べて大きな電流を供給し、かつ／又は、前記複数の第２発熱体のうち端部の少なくとも１本の第２発熱体には他の中間部の第２発熱体に比べて大きな電流を供給する電源部を有する、
請求項２乃至６の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記第１発熱体及び前記第２発熱体に流れる電流を供給する電源部であって、前記第１発熱体に比べて前記第２発熱体に大きな電流を供給する電源部を有し、
前記複数の第１発熱体が前記複数の第２発熱体に比べて被加熱物の近くに配設される、
請求項２乃至７の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項９】
被加熱物への熱が放射される側の反対側において前記複数の第１発熱体及び前記複数の第２発熱体を支持する支持台と、
前記平面視における前記発熱部の前記パターンの中央部に面した前記支持台の表面において開口する少なくとも１つの通路と、
前記開口部において前記発熱部からの熱気が吸い込まれるように前記通路における気体の流れを発生する気体流発生部と
を有する請求項２乃至８の何れか一項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ランプ等の熱源によって物体を加熱する装置に係り、特に、放射熱の分布の均一化を図った加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造や研究・開発においては、半導体のウェハを所定の温度で熱処理するために加熱装置が用いられる。この加熱装置には、例えば、棒型の赤外線ランプを平行に等間隔で並べて配設したものや、円弧型の赤外線ランプを同心状に等間隔で配設したもの、球型の赤外線ランプを格子状に配設したものなどが一般的に使用されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウェハを熱処理する場合、製造されるデバイスの特性のばらつきを抑えるため、ウェハ表面の熱分布ができるだけ均一になるように加熱する必要がある。一方、赤外線ランプの光は放射状に広がるため、ウェハと赤外線ランプの距離が短くなるほど、放射熱の面分布の不均一性が高まる。そのため、熱分布の均一性を確保するためには、ウェハと赤外線ランプをある程度離して配置する必要がある。しなしながら、両者の距離が長くなると、ウェハの温度をあまり高くできなくなるという不利益がある。例えば、大電力用の半導体デバイスの材料として近年注目されているＳｉＣ（炭化ケイ素）の基板などでは、通常のシリコンの基板に比べて高温の熱処理が必要であり、従来よりも高い温度で加熱できる装置が要望されている。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加熱物に放射する熱の分布の均一性を確保しつつ、より高い温度で加熱できる加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る加熱装置は、平面上に平行に配設された複数の棒状の第１発熱体と、前記複数の第１発熱体が配設される平面と対向する平面上に平行に配設され、前記第１発熱体と直角に交差する複数の棒状の第２発熱体とを備える。前記第１発熱体及び前記第２発熱体は、長手方向に等間隔に配設され、電気的に直列に接続された複数の同一長さの発熱部をそれぞれ含む。前記複数の第１発熱体及び前記複数の第２発熱体をそれぞれの前記平面に対して垂直な方向から視た平面視において、前記発熱部が平面上に規則的なパターンで分布する。
【０００７】
好適に、前記平面視において、前記第１発熱体の前記発熱部と前記第２発熱体の前記発熱部とにより同一形状に形作られた発熱ブロックが複数形成されてよく、当該複数の発熱ブロックが規則的なパターンで配列されてよい。
【０００８】
好適に、前記平面視において、隣り合った前記第１発熱体に属する２つの平行な前記発熱部と、隣り合った前記第２発熱体に属する２つの平行な前記発熱部とにより、四角形状若しくは井型形状に形作られた発熱ブロックが複数形成されてよい。あるいは、前記平面視において、前記第１発熱体の１つの前記発熱部と前記第２発熱体の１つの前記発熱部とにより十字形状に形作られた発熱ブロックが複数形成されてもよい。
【０００９】
好適に、前記第１発熱体及び前記第２発熱体は、前記発熱部の直列回路の端部において更に直列に接続され、前記発熱部より長い端部発熱部を有してよい。
【００１０】
好適に、隣接する前記第１発熱体の端部の電極同士を接続することにより、２以上の前記第１発熱体が直列に接続されてよい。また、隣接する前記第２発熱体の端部の電極同士を接続することにより、２以上の前記第２発熱体が直列に接続されてもよい。
【００１１】
好適に、平面上に配設された複数の前記第１発熱体のうち、両端の少なくとも１本の第１発熱体は他の第１発熱体と前記直列接続されないようにしてよい。また、平面上に配設された複数の前記第２発熱体のうち、両端の少なくとも１本の第２発熱体は他の第２発熱体と前記直列接続されないようにしてもよい。
【００１２】
好適に、上記加熱装置は、前記第１発熱体及び前記第２発熱体に流れる電流を供給する電源部を有してよい。この電源部は、前記複数の第１発熱体のうち端部の少なくとも１本の第１発熱体には他の中間部の第１発熱体に比べて大きな電流を供給してよく、また、前記複数の第２発熱体のうち端部の少なくとも１本の第２発熱体には他の中間部の第２発熱体に比べて大きな電流を供給してもよい。
【００１３】
前記複数の第１発熱体が前記複数の第２発熱体に比べて被加熱物の近くに配設される場合、前記電源部は、前記第１発熱体に比べて前記第２発熱体に大きな電流を供給してよい。
【００１４】
好適に、上記加熱装置は、被加熱物への熱が放射される側の反対側において前記複数の第１発熱体及び前記複数の第２発熱体を支持する支持台と、前記平面視における前記発熱部の前記パターンの中央部に面した前記支持台の表面において開口する少なくとも１つの通路と、前記開口部において前記発熱部からの熱気が吸い込まれるように前記通路における気体の流れを発生する気体流発生部とを有してよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、直列に接続された発熱部がそれぞれ熱源となっていることから、熱源の配置密度を高め易く、また、発熱部が平面視において規則的なパターンで平面上に分布していることから、被加熱物への放射熱の面分布を均一化できる。これにより、被加熱物に放射する熱の分布の均一性を確保しつつ、より高い温度で加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る加熱装置の構成の一例を示す図である。
【図２】熱源部における赤外線ランプの配置を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る赤外線ランプの構造の一例を示す図である。
【図４】図３に示す赤外線ランプを図２に示すように交差して配置した場合の発熱部の分布のパターンを示す図である。
【図５】熱源部の各赤外線ランプに流れる電流を供給する電源部の一例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る加熱装置における発熱部の分布のパターンを示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る加熱装置における赤外線ランプの構造の一例を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る加熱装置における発熱部の分布のパターンを示す図である。
【図９】第４の実施形態に係る加熱装置における赤外線ランプの構造の一例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る加熱装置における発熱部の分布のパターンを示す第１の図である。
【図１１】第４の実施形態に係る加熱装置における発熱部の分布のパターンを示す第２の図である。
【図１２】第５の実施形態に係る加熱装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る加熱装置の構成の一例を示す図であり、水平方向から見た断面を表す。
図１に示す加熱装置は、熱源としての赤外線ランプを備える熱源部１と、被加熱物としてのウェハ（半導体基板）５を支持するウェハ支持部２を有する。熱源部１がウェハ支持部２の上に載置されており、ウェハ５の上面に熱源部１の赤外線が照射される。
【００１８】
熱源部１は、平面上に平行に配設された複数の棒状の赤外線ランプ１１（第１発熱体）と、この赤外線ランプ１１が配設される平面と対向する平面上に平行に配設された複数の棒状の赤外線ランプ１２（第２発熱体）を有する。赤外線ランプ１１及び１２は互いに直角に交差している。すなわち、赤外線ランプ１１が紙面の横方向（Ｘ方向）へ、赤外線ランプ１２が紙面と垂直な方向（Ｙ方向）へ延びている。赤外線ランプ１１は、赤外線ランプ１２に比べてウェハ５の近く（図の下側）に配設される。
【００１９】
熱源部１は、この赤外線ランプ（１１，１２）を支持するための基台１０を有する。基台１０は、ウェハ５への熱が放射される側の反対側（図の上側）において赤外線ランプ（１１，１２）を支持する。基台１０は、厚みをもった四角形の板体であり、その下側の面には、赤外線ランプ（１１，１２）の貫通孔を備えた固定部１３，１４が立設される。固定部１３は、赤外線ランプ１１が貫通する複数の孔Ｈ２を有しており、赤外線ランプ１１の両端に対してそれぞれ設けられている。固定部１４は、赤外線ランプ１２が貫通する複数の孔Ｈ３を有しており、赤外線ランプ１２の両端に対してそれぞれ設けられている。
【００２０】
固定部１３は、孔Ｈ２の中心付近で上下に２つの部材に分離される。固定部１３の上下の部材が孔Ｈ２の窪みにおいて赤外線ランプ１１を挟み込むことにより、赤外線ランプ１１が孔Ｈ２に貫通した状態となる。固定部１４もこれと同様の構造を有しており、孔Ｈ３の中心付近で上下２つの部材に分離される。
【００２１】
固定部１３，１４は、基台１０の下面からの高さが同じであり、その下側の端がウェハ支持部２の本体２０の上面に固定される。すなわち、熱源部１の基台１０とウェハ支持部２の本体２０が、固定部１３，１４を介して互いに固定される。
【００２２】
基台１０の下面における四つの辺の縁には、図の下側へ突出した凸部１０１がそれぞれ設けられている。凸部１０１は、赤外線ランプ（１１，１２）の両側の端部と当接する。赤外線ランプ（１１，１２）の端部は、図示しない金具等によってこの凸部１０１に固定される。
【００２３】
基台１０の下面には、面状に配置された赤外線ランプ（１１，１２）のほぼ中央部分と面した位置に、開口部Ｈ４が設けられている。開口部Ｈ４は、廃熱用の通路に接続されている。この廃熱用通路の先には、開口部Ｈ４において熱気が吸い込まれるように気体の流れを発生する気体流発生部１９（回転フィン等）が設けられている。
【００２４】
基台１０の下面と赤外線ランプ１２との間には、ウェハ５に向けて下側に赤外線を反射するための反射板１５が介挿されている。反射板１５は、例えばスペーサ等によって基台１０の下面から浮いた位置に固定されており、基台１０の下面と反射板１５との間に隙間が設けられている。また、固定部１３，１４の内側面と反射板１５との間にも隙間が設けられている。赤外線ランプ（１１，１２）で熱せられた空気は、これらの隙間を通って開口部Ｈ４から廃熱用通路に流れ込む。
【００２５】
基台１０の側縁部には、赤外線ランプ（１１，１２）のリード線１１６を接続する端子台１６と、孔Ｈ３，Ｈ４から突き出た複数の赤外線ランプ（１１，１２）の端部を全体的に覆うカバー１７が設けられている。リード線１１６と端子台１６との接続部分は、カバー１７の内側に含まれる。カバー１７には、外部の冷えた空気を取り入れるための孔Ｈ１が設けられる。孔Ｈ１から取り入れられた空気が、孔Ｈ２，Ｈ３を通って固定部１３，１４の内側の加熱エリアに流入する。
【００２６】
図２は、熱源部１における赤外線ランプ（１１，１２）の配置を示す図であり、図１におけるＡ−Ａ線から上方向を見た断面を表す。なお、図２においては、端子台１６とカバー１７の図示を省略している。
【００２７】
赤外線ランプ（１１，１２）は、例えば図２に示すように、端を揃えてほぼ隙間なく密に配設される。赤外線ランプ１１は縦方向（Ｙ方向）へ等間隔に配設され、赤外線ランプ１２は横方向（Ｘ方向）へ等間隔に配設される。
固定部１３，１４は、赤外線ランプ１１と赤外線ランプ１２が直角に交差している領域の周囲を取り囲むように配置される。赤外線ランプ１１及び１２の光源（発熱部１００）は、この固定部１３，１４によって囲まれた領域の内側に位置する。
【００２８】
図３は、赤外線ランプ（１１，１２）の構造の一例を示す図である。図３（Ａ）は、赤外線ランプ（１１，１２）を水平方向（図２のＸ方向又はＹ方向）より見た図を示し、図３（Ｂ)は、赤外線ランプ（１１，１２）を垂直方向（図１のＺ方向）より見た図を示す。また図３（Ｃ）は、赤外線ランプ（１１，１２）の内部の構造を示す。
赤外線ランプ（１１，１２）は、例えば図３（Ｂ）に示すように、２本ずつ直列に接続される。個々の赤外線ランプ（１１，１２）は、光源として複数の発熱部１００を有する。ほぼ同一長さの複数の発熱部１００が、長手方向に等間隔に配列されており、抵抗値の低い導体線１１２によって電気的に直列に接続されている。発熱部１００と導体線１１２は、例えばタングステン等のフィラメントにより形成される。発熱部１００は、フィラメントをコイル状に巻いて高抵抗にすることにより形成され、巻かれていない線状の部分が導体線１１２となる。
【００２９】
この直列接続された発熱部１００は、赤外線透過性を有するガラスなどのチューブ１２１の内部に封じ込められる。各発熱部１００は、チューブ１２１の内側のほぼ中心に位置するように、図示しないリングによって支えられる。チューブ１２１の内部には、不活性ガスが導入される。不活性ガスが外部に流出しないようにするため、リード線１１４，１１６が引き出されるチューブ１２１の端部１２３，１２４は押しつぶして封じられる。
【００３０】
平行に配置された２本の赤外線ランプ（１１，１２）は、近接する左端のリード線１１４同士を互いに接続される。赤外線ランプ（１１，１２）の右端のリード線１１６は、端子台１６（図１）を介して後述の電源部３０（図５）に接続される。
【００３１】
２本の赤外線ランプ（１１，１２）の両端は、セラミックス等の固定部材１２５，１２６によって互いに固定される。チューブ１２１の左側の端部１２３が固定部材１２５によって互いに固定され、チューブ１２１の右側の端部１２４が固定部材１２６によって互いに固定される。
【００３２】
図４は、図２に示すように交差して配置された赤外線ランプ（１１，１２）の発熱部１００と導体線１１２が現れるようにチューブ１２１の図示を省略した図である。
手前側の平面においてＸ軸方向に延びる赤外線ランプ１１の２本の発熱部１００と、奥側の平面においてＹ軸方向に延びる赤外線ランプ１２の２本の発熱部１００は、これらの平面と垂直な方向からみた平面視において、四角形状に形作られた微小な発熱ブロックＢ１を形成している。
【００３３】
図５は、熱源部１の各赤外線ランプ（１１，１２）に流れる電流を供給する電源部３０の一例を示す図である。
熱源部１は、直列接続された２本の赤外線ランプ１１のペアに対してそれぞれ独立に電流を供給する複数の電源回路３１＿１〜３１＿ｎと、直列接続された２本の赤外線ランプ１２のペアに対してそれぞれ独立に電流を供給する複数の電源回路３２＿１〜３２＿ｎを有する。
【００３４】
電源回路３１＿１〜３１＿ｎ及び電源回路３２＿１〜３２＿ｎによって各赤外線ランプ（１１，１２）に供給される電流は、ウェハ５の表面における放射熱の分布が均一となるように、それぞれ調節される。
【００３５】
赤外線ランプ１２は赤外線ランプ１１に比べてウェハ５に対する距離が離れているため、両者の発光強度が等しい場合、赤外線ランプ１２によるウェハ５表面の放射熱は赤外線ランプ１１に比べて小さくなる。そこで、電源部３０は、ウェハ５の表面における放射熱が赤外線ランプ１１と１２で同等になるように、電源回路３２＿１〜３２＿ｎの電流を電源回路３１＿１〜３１＿ｎの電流に比べて若干大きめに設定する。
【００３６】
また、面状に配置された赤外線ランプ（１１，１２）によるウェハ５の表面の放射熱は、全ランプが同じ発光強度の場合、発光領域の縁部の温度が中心部に比べて低くなる傾向がある。そこで、電源部３０は、発光領域の縁部と中心部における放射熱の差が小さくなるように、端部に配置される赤外線ランプ（１１，１２）の電流を中心部に配置される赤外線ランプ（１１，１２）に比べて大きめに設定する。
【００３７】
図１に戻り、ウェハ支持部２について説明する。
ウェハ支持部２の本体２０には、その内部にウェハ５を収容する処理室２１が設けられている。ウェハ５は、処理室２１の内部においてウェハ支持具２３により表面を上側に向けて支持されている。処理室２１は、例えば図示しないポンプによって真空に近い状態に排気される。処理室２１の上側には、熱源部１から放射された赤外線を透過する石英等の窓２２が設けられている。窓２２を介して透過した赤外線がウェハ５の表面に照射される。
【００３８】
ここで、上述した構成を有する加熱装置の動作を説明する。
まず、ウェハ支持具２３によりウェハ５を支持した状態で、処理室２１を適度な真空度まで排気し、必要に応じて所定のガスを処理室２１内に導入する。そして、気体流発生部１９により排気を行いながら、電源部３０から各赤外線ランプ（１１，１２）への電流供給を開始する。制御部（不図示）は、温度センサ（不図示）により測定されるウェハ５の温度に応じて電源部３０を制御し、ウェハ５を所望の温度まで加熱する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る加熱装置では、複数の棒状の赤外線ランプ１１が平面上に平行に配置され、この赤外線ランプ１１が配置される平面と対向する平面上に複数の棒状の赤外線ランプ１２が平行に配置される。そして、赤外線ランプ（１１，１２）が配置される平面に対して垂直な方向から見た平面視において、各赤外線ランプ（１１，１２）に含まれる複数の発熱部１００が図４に示すような規則的なパターンで平面上に均一に分布している。微小な四角形の発熱ブロックＢ１を擬似的な点光源と見なせば、図４に示すパターンは点光源を格子状のパターンで配置したものと見なすことができる。
また、本実施形態に係る加熱装置では、１本の赤外線ランプにおいて複数の微小な発熱部１００を直列に接続することにより、多数の微小な発光体が構成される。そのため、これと同様な微小な発光体をそれぞれ赤外線ランプで構成する場合に比べて、発光体同士の間隔をより短くすることが可能であり、発光体の配置密度を高めることができる。
従って、本実施形態に係る加熱装置によれば、微小な光源が均一なパターンで高密度に配置された面光源に近い光源を実現できる。これにより、ウェハ５の表面における放射熱の分布の均一性を確保しつつ、より高い温度でウェハ５を加熱することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る加熱装置によれば、平行に配置された２本の赤外線ランプ（１１，１２）が直列に接続されているため、赤外線ランプ（１１，１２）と電源部３０との間の配線が半分になり、配線を大幅に簡略化できる。
【００４１】
更に、本実施形態に係る加熱装置によれば、ウェハ５から離れている赤外線ランプ１２の電流をウェハ５に近い赤外線ランプ１１に比べて大きな値に設定している。これにより、ウェハ５における赤外線ランプ１１と１２の放射熱の差が小さくなるので、発熱ブロックＢ１（図４）のＸ方向とＹ方向における放射熱分布の差を低減し、ウェハ５における放射熱の面分布の均一性を更に高めることができる。
【００４２】
加えて、本実施形態に係る加熱装置によれば、面状の配置において端部に位置する赤外線ランプ（１１，１２）の電流を、中間部に位置する赤外線ランプ（１１，１２）に比べて大きな値に設定している。これにより、外側へ熱が逃げやすいウェハ５の縁部と中央部との放射熱の差を小さくしているので、ウェハ５における放射熱の面分布の均一性をより一層高めることができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る加熱装置によれば、発熱部１００の規則的なパターン（図４）の中央部に面した基台１００の表面に廃熱用通路の開口部Ｈ４が形成されており、廃熱用通路の先に設けられた気体流発生部１９によって開口部Ｈ４から廃熱用通路に熱気が吸い込まれる。これにより、カバー１７の孔Ｈ１から取り込まれた外部の空気が、固定部１３，１４の孔Ｈ２，Ｈ３を通り、反射板１５と固定部１３，１４の隙間を抜けて、基台１００の中央部の孔Ｈ４に吸い込まれる。従って、赤外線ランプ（１１，１２）で熱せられた空気を、比較的耐熱性の低い端子台１６などの電線の接続部分へ流れ難くすることができるとともに、これらの部材を外部の空気によって冷却することができる。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態に係る加熱装置では、平面上に配列される赤外線ランプ（１１，１２）が全て図３（Ｂ）に示すように２本ずつ直列接続されている。これに対し、本実施形態に係る加熱装置では、図６に示すように、面状の配置における端部の２本の赤外線ランプ（１１，１２）が直列に接続されておらず、それぞれ電源部３０から独立に電流を供給される。
【００４５】
上述した実施形態では、端部の２本の赤外線ランプ（１１，１２）が直列に接続されており、これらに共通の電流が流れるため、端部の２本の赤外線ランプ（１１,１２）において発光強度がほぼ等しくなる。これに対し、本実施形態では、端部の２本の赤外線ランプ（１１，１２）に独立の電流を供給し、それぞれの発光強度を独立に設定することができる。これにより、発光領域の端部における赤外線ランプ（１１，１２）の発光強度をより微妙に調節できるので、ウェハ５の端部における放射熱の面分布をより均一にすることができる。
【００４６】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図７は、本実施形態に係る加熱装置における赤外線ランプの構造の一例を示す図である。第１の実施形態に係る加熱装置では、赤外線ランプ（１１，１２）に含まれる発熱部１００が全て同じ長さを有しているが、本実施形態に係る加熱装置では、図７に示すように、発熱部１００に比べて長い発熱部１００Ａが発熱部１００の直列回路の両端部において直列に接続される。すなわち、端部の発熱部１００Ａが中間部の発熱部１００に比べて長い。
【００４７】
図８は、図７に示す赤外線ランプ（１１，１２）を図２に示すように交差して配置した場合の発熱部（１００，１００Ａ）の分布パターンを示す図である。図８に示す分布パターンは、端部の発熱部１００Ａが中間部の発熱部１００より長くなっていることから、図４に示す分布パターンに比べて、発光領域の縁における発光体（光源）の密度が高くなっている。
【００４８】
従って、本実施形態に係る加熱装置によれば、発光領域の縁部における光の強度を相対的に高めることができるので、ウェハ５の縁部と中心部における放射熱の違いを低減して、温度分布をより均一にすることができる。
【００４９】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図９は、本実施形態に係る加熱装置における赤外線ランプの構造の一例を示す図である。上述した実施形態に係る加熱装置では、直列接続された２本の赤外線ランプ（１１，１２）において、その長手方向における発熱部１００の位置が互いに揃っているのに対して、本実施形態に係る加熱装置では、長手方向における発熱部１００の位置が互いにずれている。このずれの長さは、図９の例において、発熱部１００の間隔Ｌに対して約半分（Ｌ／２）になっている。
【００５０】
また、図９に示す赤外線ランプ（１１，１２）では、両端部の発熱部１００Ｂ，１００Ｃが中間部の発熱部１００に比べて長くなっている。発熱部１００Ｂが最も長く、次いで発熱部１００Ｃが長く、発熱部１００が最も短い。発熱部１００の直列回路において、一方の端部に発熱部１００Ｂが接続され、他方の端部に発熱部１００Ｃが接続される。２本の赤外線ランプ（１１，１２）は、発熱部１００Ｂの端部と発熱部１００Ｃの端部において直列接続される。
【００５１】
図１０，１１は、図９に示す赤外線ランプ（１１，１２）を図２に示すように交差して配置した場合の発熱部（１００，１００Ｂ，１００Ｃ）の分布パターンを示す図であり、それぞれ異なる分布パターンを示す。
図１０に示す分布パターンでは、Ｘ方向に延びる赤外線ランプ１１の発熱部１００と、Ｙ方向に延びる赤外線ランプ１２の発熱部１００とが直角に交差することによって、十字形状に形作られた発熱ブロックＢ２が複数形成されている。
他方、図１１に示す分布パターンでは、縁の部分を除いて、赤外線ランプ１１の発熱部１００と赤外線ランプ１２の発熱部１００とが互いに交差しない。言い換えれば、赤外線ランプ１１の発熱部１００と赤外線ランプ１２の導体線１１２とが互いに交差し、赤外線ランプ１２の発熱部１００と赤外線ランプ１１の導体線１１２とが互いに交差する。
【００５２】
このように、本実施形態に係る加熱装置においても、赤外線ランプ（１１，１２）が配設される平面と垂直な方向から見た平面視において、各赤外線ランプ（１１，１２）に含まれる複数の発熱部１００が図１０，図１１に示すような規則的なパターンで密に分布する。そのため、上述した実施形態と同様に、ウェハ５の表面における放射熱の面分布の均一性を確保しつつ、より高い温度でウェハ５を加熱することができる。
【００５３】
また、図１０，１１に示す分布パターンは、端部の発熱部１００Ｂ，Ｃが中間部の発熱部１００より長くなっていることから、発光領域の縁部における光の強度を相対的に高めることができるので、ウェハ５の縁部と中心部における放射熱の違いを低減して、温度分布をより均一にすることができる。
【００５４】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
本実施形態に係る加熱装置では、放射熱の面分布がより均一になるように、熱源部１をウェハ支持部２に対して旋回運動させる。
【００５５】
図１２は、第５の実施形態に係る加熱装置の構成の一例を示す図である。
図１２に示す加熱装置において、熱源部１はウェハ支持部２と分離されている。熱源部１の下面には、上述の実施形態において説明した赤外線ランプ（１１，１２)が面状に配設され、その四隅に球体のキャスター２４が設けられている。この球体がウェハ支持部２の上面を転がることによって、ウェハ支持部２の上面を熱源部１が前後左右に（図のＸ軸方向及びＹ軸方向に）移動可能となっている。
【００５６】
機構部４は、赤外線ランプ（１１，１２）が配設される平面と平行な平面において熱源部１を旋回させる。すなわち、機構部４は、所定の円軌道に沿って熱源部１を振動させる。この円軌道の直径は、例えば、図４等の発熱部１００の分布パターンにおける発熱ブロック（「Ｂ１」等）の配置間隔Ｌの１／２倍から３／２倍程度に設定される。
【００５７】
機構部４は、例えば図１２に示すように、モータ４１の回転運動に応じて熱源部１を旋回させる機構を備える。
モータ４１は、円柱状の回転体４３の中心軸に固定された軸４２を回転する。軸４２は、赤外線ランプ（１１，１２）が配設される平面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に延びている。回転体４３の中心軸から所定の距離だけ離れた位置には、軸４２と平行な軸４４が固定される。軸４４の他方の端部は、延長部材２１Ａと回動可能に連結される。延長部材２１Ａは、熱源部１の上面に固定されており、熱源部１と一体に運動する。
【００５８】
摺動部材４９とレール部材４１０は、Ｙ軸と平行に熱源部１が直線運動するように熱源部１の軌道をガイドする機構（第１ガイド部）を構成する。
摺動部材４９は、延長部材２１Ａを介して熱源部１と固定されており、その底部にレール部材４１０と嵌り合う溝が形成される。Ｙ軸方向に延設されたレール部材４１０の上を、摺動部材４９の溝が摺動する。
【００５９】
摺動部材４７Ａ，４７Ｂとレール部材４８Ａ，４８Ｂは、熱源部１と第１ガイド部（４９，４１０）とを合わせたブロック全体がＸ軸と平行に直線運動するように第１ガイド部（４９，４１０）の軌道をガイドする機構（第２ガイド部）を構成する。
摺動部材４７Ａは、レール部材４１０の一方の端部に固定されており、その底部にレール部材４８Ａと嵌り合う溝が形成される。摺動部材４７Ａの溝が、Ｘ軸方向に延設されたレール部材４８Ａの上を摺動する。
摺動部材４７Ｂは、レール部材４１０の他方の端部に固定されており、その底部にレール部材４８Ｂと嵌り合う溝が形成される。摺動部材４７Ｂの溝が、Ｘ軸方向に延設されたレール部材４８Ｂの上を摺動する。
レール部材４８Ａ，４８Ｂは、支持部３及びモータ４１とともに不図示のベース台に固定されており、旋回運動する熱源部１に対して静止している。
【００６０】
モータ４１の駆動により回転体４３が回転すると、軸４４が軸４２の周りを回転し、これに応じて、延長部材２１に固定される熱源部１が旋回振動する。このとき、熱源部１の移動方向は、第１ガイド部（４９，４１０）と第２ガイド部（４７Ａ，４７Ｂ，４８Ａ，４８Ｂ）によってＸ軸に平行な方向とＹ軸に平行な方向にガイドされているため、軸４２や軸４４を中心とした熱源部１の回転が生じないようになっている。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態に係る加熱装置では、赤外線ランプ（１１，１２）が配設される平面と平行な平面において熱源部１が旋回振動することにより、図４に示すような規則的パターンで配置される発熱ブロックがウェハ５に対してそれぞれ旋回する。これにより、個々の発熱ブロックの加熱領域が実質的に拡大し、ウェハ５において放射熱を受ける面積が広がるため、放射熱の面分布の変化が緩やかになる。従って、熱源部１をウェハ５に対して固定する場合に比べて、放射熱の面分布の均一性を更に高めることができる。
また、放射熱の面分布の均一性を確保しつつ、赤外線ランプ（１１，１２）とウェハ５との距離を更に短くすることができるので、加熱温度を更に高温にすることが可能になる。
【００６２】
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。
【００６３】
上述した実施形態では２本の赤外線ランプを直列に接続する例が示されているが、本発明の他の実施形態では３本以上の赤外線ランプを直列に接続してもよい。
【００６４】
図５に示す電源部３０では、直列接続された赤外線ランプのペアに対してそれぞれ独立に電流を供給しているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、複数ペアの赤外線ランプを並列に接続して電流を供給してもよい。
【００６５】
図４における発熱ブロックＢ１は四角形に形作られているが、発熱部１００の長さを更に長くすることによって発熱ブロックを井型形状にしてもよい。
【００６６】
図１に示す加熱装置では、反射板１５と固定部１３，１４との隙間を空気が流れるように構成されているが、本発明の他の実施形態では、反射板１５に多数の微小な孔を設けて空気が流れるようにしてもよい。
【００６７】
図１，図３の例では、赤外線ランプ（１１，１２）のチューブ１２１の断面が円形に形成されているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、隣接する赤外線ランプ同士の距離が更に短くなるように、チューブ１２１の断面を他の形状（例えば楕円形）に形成してもよい。あるいは、チューブ１２１の長手方向に平らな面を形成し、隣接する赤外線ランプのチューブ同士がこの平らな面で互いに接触（接合）するようにしてもよい。
【００６８】
また、本発明の他の実施形態では、直角に交差する赤外線ランプ１１と１２の距離がより短くなるように、両者のチューブ１２１が接触する部分に平らな面を形成してもよい。あるいは、一方の赤外線ランプのチューブ１２１を断面円形とし、この断面円形のチューブ１２１がめり込むように他方の赤外線ランプのチューブ１２１に凹部を形成してもよい。
【００６９】
図４，６，８，１０，１１に示す例では、直列接続された赤外線ランプのペア（１１，１２）の電源接続用端子（リード線１１６）を、赤外線ランプの長手方向の一方側（赤外線ランプ１１は図の右側、赤外線ランプ１２は図の上側）に揃えているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、長手方向の一方側に電源接続用端子が位置する赤外線ランプのペアと、長手方向の他方側に電源接続用端子が位置する赤外線ランプのペアとを、交互に配設してもよい。これにより、電源接続用端子同士の間隔が広がるので、赤外線ランプの端子付近における配線の密集・混雑を緩和できる。
【００７０】
上述した第５の実施形態では熱源部１を振動させているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、被加熱物の支持部を振動させてもよいし、熱源部と支持部の両方を相対的に振動させてもよい。
【００７１】
上述した実施形態では被加熱物として半導体のウェハを例に挙げているが、本発明は他の種々の物体を加熱する装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１…熱源部、１１，１２…赤外線ランプ、１００，１００Ａ〜１００Ｃ…発熱部、１１２…導体線、１１４，１１６…リード線、１２５，１２６…固定部材、１３，１４…固定部、１５…反射板、１６…端子台、１７…カバー、１９…気体流発生部、２…ウェハ支持部、２１…処理室、２２…窓、２３…ウェハ支持具、３０…電源部
【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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【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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