專利名稱：退火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用來自發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光元件的光對(duì)半導(dǎo)體晶片等進(jìn) 行照射，由此進(jìn)行退火的退火裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的制造中，雖然存在對(duì)作為被處理基板的半導(dǎo)體晶片(以下簡(jiǎn)稱為 晶片)進(jìn)行成膜處理、氧化擴(kuò)散處理、改質(zhì)處理、退火處理等的各種熱處理，但隨著半導(dǎo)體 裝置的高速化、高集成化的要求，特別在離子注入后的退火，為了最小限度地抑制擴(kuò)散，存 在更高速的升降溫的要求。作為這樣能夠高速升降溫的退火裝置，有人提議使用作為發(fā)光 元件的發(fā)光二極管(LED)作為加熱源(例如國(guó)際公開第2004/015348號(hào)公報(bào))。然而，當(dāng)采用LED作為上述退火裝置的加熱源時(shí)，因急速加熱而需要發(fā)生極大的 光能，所以需要高密度安裝LED。在這種使用LED的退火裝置中，通過控制對(duì)LED的供電而控制LED的光量，實(shí)現(xiàn) 規(guī)定的溫度曲線。而對(duì)LED的供電控制，有人提出了使用電阻值控制、恒流二極管控制、 PWM(Pulse Width Modulation)控制等方案。在這些方案中，雖然電阻值控制價(jià)格便宜，但是在控制部會(huì)發(fā)生電阻焦耳損失，導(dǎo) 致效率降低。另外，在使用恒流二極管的恒流控制的方案中，因?yàn)槭峭ㄟ^在二極管發(fā)生損失 而維持電流恒定的，所以會(huì)在二極管發(fā)生焦耳損失。因此在大規(guī)模系統(tǒng)等的應(yīng)用，多采用效 率高的PWM控制。然而，LED主要是由GaN、GaAs等的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，在半導(dǎo)體和電極之間有接 合電阻。所以，在對(duì)高亮度LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，用現(xiàn)有的PWM控制驅(qū)動(dòng)LED (PWM驅(qū)動(dòng))，雖然控 制部的損失能夠降低，但是由于LED部分的損失與控制電流成比例增大，在實(shí)際進(jìn)行LED的 亮度(光量)控制時(shí)，LED損失比較大。而且，由此導(dǎo)致效率降低和由于伴隨著這種損失而 因熱導(dǎo)致LED的發(fā)光量的降低等將成為問題。因此，期望進(jìn)一步降低損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在使用LED等發(fā)光元件作為加熱源的退火裝置中，提供能夠使得 發(fā)光元件的損失變小的退火裝置。本發(fā)明提供的退火裝置，具有收容被處理體的處理室，按照面對(duì)在所述處理室內(nèi) 被收容的被處理體的至少一側(cè)的表面的方式設(shè)置的具有對(duì)被處理體照射光的多個(gè)發(fā)光元 件的加熱源，向所述加熱源的發(fā)光元件供電的電源部，控制從所述電源部向所述發(fā)光元件 供電的供電控制部，對(duì)應(yīng)于所述加熱源而設(shè)置的透過來自所述發(fā)光元件的光的光透過部件 和排出所述處理室內(nèi)氣體的排氣機(jī)構(gòu)，其中，所述供電控制部直流驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件。在本發(fā)明中，還具有支撐所述光透過部件的所述處理室和反向側(cè)、含有冷卻所述 加熱源的高熱傳導(dǎo)性材料的冷卻部件和通過制冷劑冷卻所述冷卻部件的冷卻機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明中，所述加熱源具有由在表面支撐所述多個(gè)發(fā)光元件的含有高熱傳導(dǎo)
3性絕緣材料的支撐體，接合在所述支撐體的里面?zhèn)鹊暮懈邿醾鲗?dǎo)性材料的熱擴(kuò)散部件， 貫穿所述熱擴(kuò)散部件和所述支撐體設(shè)置的用于向所述發(fā)光元件供電的供電電極構(gòu)成為單 元的多個(gè)發(fā)光元件陣列，所述發(fā)光元件陣列可以是安裝在所述冷卻部件上的結(jié)構(gòu)。而且，優(yōu) 選所述冷卻部件和所述熱擴(kuò)散部件由銅形成，所述支撐體由AlN形成。另外，在本發(fā)明中，可以在所述冷卻部件和所述光透過部件之間具有空間，在所述 空間設(shè)置有所述加熱源的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，在本發(fā)明中，作為所述發(fā)光元件能夠使用發(fā)光二極管(LED)。根據(jù)本發(fā)明，在使用LED方式的發(fā)光元件的退火裝置中，控制從電源部向所述發(fā) 光元件供電的供電控制部對(duì)所述發(fā)光元件進(jìn)行直流驅(qū)動(dòng)。在進(jìn)行直流驅(qū)動(dòng)時(shí)，與現(xiàn)有的PWM 驅(qū)動(dòng)不同，因?yàn)閾p失與控制電流的2次方成比例，所以在實(shí)際的溫度控制中大多被使用的 50 80%的功率區(qū)域能夠降低發(fā)光元件的損失。因此，在能夠得到高效率的同時(shí)，還能夠 抑制由于發(fā)熱導(dǎo)致的發(fā)光量的降低。另外，直流驅(qū)動(dòng)不是按照現(xiàn)有的PWM驅(qū)動(dòng)的方式用脈 沖式的電壓ON-OFF驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件，而是采用常為ON狀態(tài)，流動(dòng)電流隨著時(shí)間即使大小發(fā)生 變化，流動(dòng)方向也不會(huì)變化的驅(qū)動(dòng)方式。


圖1是表示涉及本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的退火裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是表示圖1的退火裝置的加熱源的擴(kuò)大截面圖。圖3是表示圖1的退火裝置的LED供電部分的擴(kuò)大截面圖。圖4是表示圖1的退火裝置的LED陣列的具體的LED排列和供電方法的圖。圖5是用于說明圖1的退火裝置的LED連接方式的圖。圖6是表示圖1的退火裝置的加熱源的仰視圖。圖7是表示LED的等效電路的圖。圖8是表示直流驅(qū)動(dòng)和PWM驅(qū)動(dòng)的控制電流與損失的關(guān)系圖。圖9是表示采用本發(fā)明的實(shí)施方式的退火裝置對(duì)晶片進(jìn)行加熱時(shí)的溫度曲線的 示例圖。圖10是表示為了得到圖9的溫度曲線的電流曲線圖。圖11是表示在直流驅(qū)動(dòng)和PWM驅(qū)動(dòng)控制電流與光功率的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在此，以對(duì)在表面注入有混雜物的 晶片進(jìn)行退火的退火裝置為例進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的退火裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是表示 圖1的退火裝置的加熱源的擴(kuò)大截面圖。圖3是表示圖1的退火裝置的LED的供電部分的 擴(kuò)大截面圖。該退火裝置100由密封構(gòu)成，具有搬入晶片W的處理室1。處理室1具有配置晶 片W的圓柱狀的退火處理部Ia和設(shè)置在退火處理部Ia外側(cè)的圓環(huán)狀氣體擴(kuò)散部lb。氣體 擴(kuò)散部Ib的高度高于退火處理部la，處理室1的截面成H形。處理室1的氣體擴(kuò)散部Ib 由腔室2規(guī)定。腔室2的上壁2a和底壁2b形成有與處理部Ia對(duì)應(yīng)的圓形孔3a、3b，在這些3a、3b中各自嵌入有由高熱傳導(dǎo)性材料Al或Al合金構(gòu)成的冷卻部件4a、4b。冷卻部件 4a、4b具有法蘭部5a、5b，法蘭部5a、5b隔著々 > 〒^ (注冊(cè)商標(biāo))等的熱絕緣體80被腔 室2a的上壁和底壁2b支撐。考慮到如后文所述法蘭部5a、5b能夠冷卻到例如_50°C或更 低溫度，因此熱絕緣體80a被設(shè)置成使來自腔室2的熱的進(jìn)入量最小。法蘭部5a、5b與熱 絕緣體80之間以及熱絕緣體與上壁2a和底壁之間設(shè)有密封部件6，它們彼此之間被密封。 另外，冷卻部件4a、4b暴露在大氣中的部分覆蓋有隔熱材料。在處理室1，在退火處理部Ia內(nèi)設(shè)置有將支撐晶片W水平支撐的支撐部件7，該支 撐部件7通過未圖示的升降機(jī)構(gòu)在交接晶片W時(shí)能夠升降。另外，在腔室2的頂壁設(shè)置有 從未圖示的處理氣體供給機(jī)構(gòu)導(dǎo)入處理氣體的處理氣體導(dǎo)入口 8，在該處理氣體導(dǎo)入口 8 連接有供給處理氣體的處理氣體配管9。另外，在腔室2的底壁設(shè)置有排氣口 10，而排氣口 10又被連接到與未圖示的排氣裝置連接的排氣配管11。而且，在腔室2的側(cè)壁，對(duì)著腔室 2設(shè)置有用于晶片W搬入搬出的搬入出口 12，該搬入出口 12通過門閥13可以開閉。在處 理室1設(shè)置有用于測(cè)定支撐在支撐部件7上的晶片W溫度的溫度傳感器14。另外，溫度傳 感器14與腔室2外側(cè)的測(cè)量部15連接，從該測(cè)量部15向后述的過程控制器70輸出溫度 檢出信號(hào)。在對(duì)著被冷卻部件4a、4b的支撐部件7支撐的晶片W的面，形成有與被支撐部件 7支撐的晶片W對(duì)應(yīng)的圓形的凹部16a、16b。而且，在該凹部16a、16b內(nèi)，設(shè)置有與冷卻部 件4a、4b直接接觸的搭載有發(fā)光二極管(LED)的加熱源17a、17b。在與冷卻部件4a、4b的晶片W相對(duì)的面上，按照覆蓋凹部16a、16b的方式，用螺絲 固定有使搭載在加熱源17a、17b上的LED的光透過晶圓W —側(cè)的光透過部件18a、18b。光 透過部件18a、18b使用能夠使LED射出的光有效地透過的材料，例如石英。在冷卻部件4a、4b設(shè)置有制冷劑流路21a、21b，其該流路中，使能夠?qū)⒗鋮s部件 4a、4b冷卻到0°C以下、例如-50°C程度的液體狀的制冷劑，例如氟系惰性液體(商品名 prolinate( 口丨J f 一卜)、galden(辦 > 尹 > )等)流動(dòng)。冷卻部件4a、4b的制冷劑流 路21a、21b與制冷劑供給配管22a、22b和制冷劑排出配管23a、23b連接。由此，能夠使制 冷劑在制冷劑流路21a、21b中循環(huán)，對(duì)冷卻部件4a、4b進(jìn)行冷卻。另外，在腔室2形成有冷卻水流路25，常溫冷卻水在其中流動(dòng)，由此可以防止腔室 2的溫度過度上升。加熱源17a、17b如在圖2中擴(kuò)大所示，具有多個(gè)LED陣列34，該LED陣列34由 由具有絕緣性的高熱傳導(dǎo)性材料(典型的為AlN陶瓷)構(gòu)成的支撐體32，在支撐體32上 隔著電極35被支撐的多個(gè)LED33和由接合在支撐體32的里面?zhèn)鹊母邿醾鲗?dǎo)性材料(Cu) 構(gòu)成的熱擴(kuò)散部件50構(gòu)成。在支撐體32上，形成有例如在銅上鍍金的高導(dǎo)電性電極35圖 案，LED33通過高熱傳導(dǎo)性的接合材料銀膏56設(shè)置在電極35上。另外，基于對(duì)可靠性的考 慮，通過高熱傳導(dǎo)性接合材料焊錫57將支撐體32和熱擴(kuò)散部件50接合。另外，LED陣列 34的里面?zhèn)鹊臒釘U(kuò)散部件50和冷卻部件4a(4b)之間隔著高熱傳導(dǎo)性連接材料的硅潤(rùn)滑 脂58的狀態(tài)被螺紋固定。由于這種構(gòu)成，從制冷劑向熱傳導(dǎo)性高的冷卻部件4a、4b高效率 傳達(dá)的冷熱，通過全面接觸的熱傳導(dǎo)性高的熱擴(kuò)散部件50、支撐體32、電極35到達(dá)LED33。 換言之，LED33產(chǎn)生的熱，通過由銀膏56、電極35、支撐體32、焊錫57、熱擴(kuò)散部件50、硅潤(rùn) 滑脂58形成的熱傳導(dǎo)性良好的路徑，能夠非常有效地向被制冷劑冷卻的冷卻部件4a、4b散出ο一個(gè)LED33與相鄰的LED33的電極35之間通過金屬絲36連接。另外，在支撐體 32的表面上沒有設(shè)置電極35的部分例如設(shè)置有含有TiO2的反射層59，能夠?qū)腖ED33向 支撐體32側(cè)射出的光進(jìn)行反射，由此有效地獲取該光。反射層59的反射率優(yōu)選在0. 8以 上。在相鄰的LED陣列34之間設(shè)置有發(fā)射板55，由此LED陣列34的全周圍呈被反射 板55包圍的狀態(tài)。作為反射板55，例如可以采用在Cu板上鍍金的部件，將向著橫方向的光 進(jìn)行反射，由此有效地獲取該光。每個(gè)LED33例如覆蓋有透明樹脂構(gòu)成的透鏡層20。透鏡層20具有獲取來自LED33 射出的光的功能，也能夠獲取來自LED33的側(cè)面的光。對(duì)于透鏡層20的形狀，只要其具有 透鏡機(jī)能就并沒有特別限定，但考慮到制造的容易性和效率，優(yōu)選近似半球形。透鏡層20 的折射率處于折射率高的LED和折射率為1的空氣之間，其設(shè)置目的是為了緩和因從LED33 向空氣中直接射出光而導(dǎo)致的全反射。支撐體32和光透過部件18a、18b之間的空間被抽成真空，光透過部件18a、18b的 兩側(cè)(上面和下面)呈真空狀態(tài)。所以，與作為隔板起隔斷大氣狀態(tài)和真空狀態(tài)的功能的 情形相比，能夠?qū)⒐馔高^部件18a、18b做成更薄。向加熱源17a的LED33的供電是從電源部60通過供電線61a、供電部件41和電極 棒38 (參照?qǐng)D3)進(jìn)行的，而向加熱源17b的LED33的供電是從電源部60通過供電線61b、 供電部件41和電極棒38進(jìn)行的。供電線61a和供電線61b連接到供電控制部42a和42b。如圖3放大所示，在熱擴(kuò)散部件50和支撐體32分別形成的孔50a和32a中插入有 供電電極51，該供電電極51通過錫焊與電極35連接。該供電電極51通過接口 52與安裝 在貫通冷卻部件4a、4b內(nèi)部并延伸的電極棒38連接。在每個(gè)LED陣列34上設(shè)置有多個(gè)電 極棒38，例如8個(gè)(在圖3只顯示2個(gè))，電極棒38覆蓋有由絕緣材料構(gòu)成的保護(hù)套38a。 電極棒38延伸到冷卻部件4a的上端部和冷卻部件4b的下端部，在此通過螺栓固定有承受 部件39。在承受部件39和冷卻部件4a、4b之間安裝有絕緣環(huán)40。在此，保護(hù)套38a與冷 卻部件4a(4b)之間以及保護(hù)套38a與電極棒38之間的間隙施有釬焊，形成所謂的饋通。供電部件41與安裝在各個(gè)電極棒38上的承受部件39連接。供電部件41覆蓋有 由絕緣材料構(gòu)成的保護(hù)套44。在供電部件41的先端設(shè)置有彈性銷(彈簧銷)41a，通過各 個(gè)彈性銷41a與對(duì)應(yīng)的承受部件39接觸，從電源部60經(jīng)過供電線61a、供電部件41、電極 棒38、供電電極51和電極35向加熱源17a的各個(gè)LED33供電，并經(jīng)過供電線61b、供電部 件41、電極棒38、供電電極51和電極35向加熱源17b的各個(gè)LED33供電。此時(shí)，供電控制 部42a、42b將電源部60的輸出以直流波形的電壓或者電流的形式向LED33供電。換言之， 對(duì)LED進(jìn)行直流驅(qū)動(dòng)。向LED的供電，在現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用根據(jù)所定的負(fù)載比提供脈沖狀 的電壓(電流)的PWM驅(qū)動(dòng)，而通過本發(fā)明的這種直流驅(qū)動(dòng)，可以提高發(fā)熱安全系數(shù)，提高 效率。另外，所謂直流驅(qū)動(dòng)是指采用常為ON的狀態(tài)，流動(dòng)電流隨著時(shí)間即使大小發(fā)生變化， 流動(dòng)方向也不會(huì)變化的驅(qū)動(dòng)方式，而不是如現(xiàn)有PWM驅(qū)動(dòng)那樣對(duì)LED進(jìn)行脈沖式的ON-OFF 驅(qū)動(dòng)。通過上述方式的供電使LED33發(fā)光，通過該光從表面和里面對(duì)晶片W進(jìn)行加熱，由 此進(jìn)行退火處理。因?yàn)閺椥凿N41通過彈性壓靠在承受部件39 —側(cè)，故能夠確實(shí)地保證供
6電部件41與電極棒38的接觸。另外，在圖1中僅描繪有供電部件41的一部分，省略了電極棒38、供電電極51以 及它們的連接部的構(gòu)造等。另外，在圖2中省略了供電電極51。如圖4所示，LED陣列34是六角形形狀。對(duì)于LED陣列34而言，如何向各個(gè)LED33 提供足夠的電壓，減少供電部分的面積損失，增加LED33的搭載數(shù)量極為重要。在此，將LED 陣列34 二等分，形成兩個(gè)區(qū)域341、342，該區(qū)域341、342又分別被分成三個(gè)供電區(qū)域341a、 341b,341c 和 342a、342b、342c。作為向這些供電區(qū)域供電的電極，在區(qū)域341的一側(cè)，三個(gè)負(fù)極51a、51b、51c與共 用的一個(gè)正極52排列成一條直線，而在區(qū)域342的一側(cè)，三個(gè)負(fù)極53a、53b、53c與共用的 一個(gè)正極54排列成一條直線。由此，從共用的正極52向供電區(qū)域341a、341b、341c供電， 從共用的正極54向供電區(qū)域342a、342b、342c供電。各個(gè)供電區(qū)域的多個(gè)LED33，如圖5所示，串聯(lián)連接的組被設(shè)置成兩組并聯(lián)。通過 這種方式，能夠抑制各個(gè)LED的偏差和電壓的偏差。如圖6所示，多個(gè)這樣構(gòu)造的LED陣列34無間隙地配置在冷卻部件4a(4b)上。在 一個(gè)LED陣列34上，能夠搭載1000 2000個(gè)左右的LED33。LED33射出的光的使用波長(zhǎng)， 通常紫外線 近紅外線的范圍，優(yōu)選使用0. 36 μ m 1. 0 μ m的范圍。作為射出這種0. 36 1.(^!11范圍的光的材料可以列舉以6鄉(xiāng)、6^8、6即等為基礎(chǔ)的化合物半導(dǎo)體。其中，優(yōu)選的 是，特別對(duì)加熱對(duì)象的硅制晶片W具有高吸收率的、放射波長(zhǎng)在850 970nm附近的由GaAs 系材料構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體。如圖1所示，退火裝置100的各個(gè)構(gòu)成部與具有微處理器(計(jì)算機(jī))的過程控制 器70連接并接受其控制。例如，對(duì)供電控制部42a、42b的控制指令的送信、對(duì)驅(qū)動(dòng)系的控 制以及對(duì)氣體供給的控制等均通過該過程控制器70實(shí)現(xiàn)。在過程控制器70上，連接有供 操作員為管理退火裝置100而進(jìn)行口令輸入操作等的鍵盤以及將退火裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn) 行可視化表示的、由顯示器等構(gòu)成的用戶界面71。而且，在過程控制器70上，還連接有用于 將退火裝置100進(jìn)行的各種處理通過該過程控制器70來實(shí)現(xiàn)的控制程序，以及能夠記錄根 據(jù)處理?xiàng)l件使退火裝置100的各個(gè)構(gòu)成部進(jìn)行處理的程序(即處理方案)的記憶部72。處 理方案既可以記錄在硬盤方式的固定記錄介質(zhì)，也能夠以收容在CDROM、DVD等可攜帶的記 錄介質(zhì)中的狀態(tài)下設(shè)置在記憶部72的固定位置。而且，也可以從其他裝置例如通過專用線 路將處理方案進(jìn)行傳輸。而且，根據(jù)需要，可以按照來自用戶界面71的指示等從記憶部72 找出任意的處理方案并通過過程處理器70對(duì)其進(jìn)行實(shí)施，在過程處理器70的控制下，在退 火裝置100上能夠進(jìn)行所要求的處理。以下，對(duì)上述退火裝置100的退火處理動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，打開門閥13從搬入出口 12搬入晶片W，放置在支撐部件7上。然后，關(guān)閉 門閥13使處理室1內(nèi)呈密封狀態(tài)，從排氣口 11通過未圖示的排氣裝置對(duì)排出處理室1內(nèi) 進(jìn)行排氣，同時(shí)從未圖示的處理氣體供給機(jī)構(gòu)通過處理氣體配管9和處理氣體導(dǎo)入口 8向 處理室1內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體，例如氬氣或氮?dú)?，將處理?內(nèi)的壓力維持在例如100 IOOOPa的范圍內(nèi)的規(guī)定壓力。在另一方面，冷卻部件4a、4b，使液狀制冷劑例如氟系惰性液體(商品名 prolinate( 口 >J f 一卜)、galden( ^ ^ r > ))在制冷劑流路 21a、21b 中循環(huán)，將 LED 元
7件33冷卻到0°C以下的規(guī)定溫度，優(yōu)選冷卻到-50°C以下的溫度。然后，從電源部60通過供電線6la、供電部件41、電極棒38、供電電極51和電極 35對(duì)加熱源17a的各個(gè)LED33進(jìn)行供電，并通過供電線61b、供電部件41、電極棒38、供電 電極51和電極35對(duì)加熱源17b的各個(gè)LED33進(jìn)行供電，使LED33發(fā)光。來自LED33的光，直接或一旦經(jīng)過反射層59反射后透過透鏡層20，并進(jìn)一步透過 光透過部件18a、18b，利用因電荷與孔的再結(jié)合而產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)晶片W進(jìn)行非常高速 的加熱。在此，如果將LED33保持在常溫下，LED33自身的發(fā)熱等會(huì)導(dǎo)致發(fā)光量的降低，故 使制冷劑在冷卻部件4a、4b流動(dòng)，如圖2所示，通過冷卻部件4a、4b、熱擴(kuò)散部件50、支撐體 32以及電極35對(duì)LED33進(jìn)行冷卻，由此來可以抑制發(fā)光量的降低。在另一方面，向LED33的供電是通過供電控制部42a、42b來控制的。在本實(shí)施方 式中，來自電源部60的輸出采用通過供電控制部42a、42b以直流波形的電壓或者電流對(duì) LED33進(jìn)行供電的直流驅(qū)動(dòng)方式。換言之，不是如現(xiàn)有PWM驅(qū)動(dòng)那樣對(duì)LED進(jìn)行脈沖式的 ON-OFF驅(qū)動(dòng)，而是常為ON的狀態(tài)，流動(dòng)電流隨著時(shí)間即使大小發(fā)生變化，流動(dòng)方向也不會(huì) 變化的驅(qū)動(dòng)方式。在此，對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)和直流驅(qū)動(dòng)中的控制電流與損失的關(guān)系進(jìn)行說明。LED33具 有如圖7所示的等效電路，在PWM驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，例如，假定使用負(fù)載比為其高度為 IOOOmA(IA)的電流值對(duì)LED33進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，1個(gè)周期的損失是1 X 1 X RX (X/100) (W)，一個(gè)周 期的平均電流是ΙΧ(ΧΛΟΟ)㈧。在此，關(guān)于損失(IXlXR)的項(xiàng)，因?yàn)榧词关?fù)載比變化它 也不變化，損失與平均電流成比例。另一方面，在直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，損失與當(dāng)時(shí)流過的電流 值的2次方成比例。圖8是表示比較這種關(guān)系的圖。如該圖所示，雖然在PWM驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合 損失與控制電流成比例，但在直流驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合損失與控制電流的2次方成比例。在使用全部 功率的情形下，即控制電流為IOOOmA(IA)時(shí)，兩者的損失值相同，而使用小于全部功率的 控制電流時(shí)，直流驅(qū)動(dòng)與PWM驅(qū)動(dòng)相比損失變小。另外，雖然在圖8所示的是全部功率的控 制電流為IOOOmA的情形，但是與這個(gè)數(shù)值無關(guān)，兩者的損失在全部功率時(shí)是一致的。在采用本實(shí)施方式的退火裝置100對(duì)晶片W進(jìn)行加熱時(shí)，雖然要求溫度例如如圖9 所示那樣，先急劇地呈斜線狀上升到目標(biāo)溫度(例如iiocrc )，經(jīng)過短時(shí)間保持之后，再急 劇下降的溫度曲線，但此時(shí)的電流曲線將成為如圖 ο所示那樣的曲線。在圖10中，雖然縱 軸用％表示輸出(控制電流)，但全部功率(輸出100%)的時(shí)間非常短，在600°C以上的升 溫期間中僅在20%以下。因此，在升溫期間的大部分是在不滿全部功率的電流控制下，其時(shí) 間的效率(損失)變得重要。如上所述，在直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，因?yàn)樵诓粷M全部功率的功率部 分與PWM驅(qū)動(dòng)相比損失較小，當(dāng)進(jìn)行上述那樣的急劇升溫和降溫時(shí)，與PWM驅(qū)動(dòng)相比能夠減 少損失。圖11表示實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。圖11是以1個(gè)LED的控制電流為橫軸，以光功率為縱 軸，表示它們關(guān)系的圖。如該圖所示，控制電流從60mA附近開始與PWM驅(qū)動(dòng)相比直流驅(qū)動(dòng) 的LED的光功率增大，通過直流驅(qū)動(dòng)，提高了發(fā)熱安全系數(shù)，也提高了效率。另外，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，可以有各種變形。例如，在上述實(shí)施方式 中，雖然對(duì)在被處理體的晶片W的兩側(cè)設(shè)置具有LED的加熱源的例子進(jìn)行了說明，但也可以 將加熱源設(shè)置在其它位置。另外，雖然在上述實(shí)施方式中說明了將LED作為發(fā)光元件使用的情形，但是也能夠使用半導(dǎo)體激光等其他的發(fā)光元件。而且，就被處理體而言，并不局限 于半導(dǎo)體晶片，也能夠以FPD用玻璃基板等其它物件為對(duì)象。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明適用于對(duì)注入摻雜物后的半導(dǎo)體進(jìn)行退火處理等需要急速加熱的用途。
權(quán)利要求
一種退火裝置，其特征在于，具有收容被處理體的處理室；按照面對(duì)所述處理室內(nèi)被收容的被處理體的至少一側(cè)的表面的方式設(shè)置的具有對(duì)被處理體照射光的多個(gè)發(fā)光元件的加熱源；向所述加熱源的發(fā)光元件供電的電源部；控制從所述電源部向所述發(fā)光元件供電的供電控制部；對(duì)應(yīng)于所述加熱源而設(shè)置的透過來自所述發(fā)光元件的光的光透過部件；和排出所述處理室內(nèi)的氣體的排氣機(jī)構(gòu)，其中所述供電控制部對(duì)所述發(fā)光元件進(jìn)行直流驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于，還具有支撐所述光透過部件的所述處理室和其反向側(cè)、含有冷卻所述加熱源的高熱傳導(dǎo)性材 料的冷卻部件和通過制冷劑冷卻所述冷卻部件的冷卻結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的退火裝置，其特征在于所述加熱源具有由在表面支撐所述多個(gè)發(fā)光元件的含有高熱傳導(dǎo)性絕緣材料的支撐 體，接合在所述支撐體的里面?zhèn)鹊暮懈邿醾鲗?dǎo)性材料的熱擴(kuò)散部件和貫穿所述熱擴(kuò)散部 件和所述支撐體設(shè)置的用于向所述發(fā)光元件供電的供電電極構(gòu)成為單元的多個(gè)發(fā)光元件 陣列，其中，所述發(fā)光元件陣列安裝在所述冷卻部件上。
4.如權(quán)利要求3所述的退火裝置，其特征在于所述冷卻部件和所述熱擴(kuò)散部件是由銅形成，所述支撐體由AlN形成。
5.如權(quán)利要求2所述的退火裝置，其特征在于在所述冷卻部件和所述光透過部件之間具有空間，在所述空間設(shè)置有所述加熱源。
6.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于所述發(fā)光元件是LED。
全文摘要
本發(fā)明提供一種退火裝置，其具有收容晶片W的腔室(2)，對(duì)腔室(2)內(nèi)的晶片W進(jìn)行光照射的具有多個(gè)LED(33)的加熱源(17a、17b)，對(duì)加熱源(17a、17b)的LED(33)進(jìn)行供電的電源部(60)，對(duì)從電源部(60)向發(fā)光元件的供電進(jìn)行控制的供電控制部(42a、42b)，使來自LED(33)的光透過的光透過部件(18a、18b)和將腔室(2)內(nèi)氣體排除的排氣機(jī)構(gòu)，其中，供電控制部(42a、42b)對(duì)LED(33)進(jìn)行直流驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H01L21/31GK101983416SQ20098011200
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者河西繁, 鈴木智博 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社