專利名稱：熱處理裝置、計算機(jī)程序和存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過對半導(dǎo)體晶片等照射加熱用的光進(jìn)行規(guī)定熱處理的葉片式的熱處理裝置、計算機(jī)程序和存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
一般，為了制造半導(dǎo)體器件，通過對半導(dǎo)體晶片反復(fù)進(jìn)行成膜處理、圖案蝕刻處理、氧化擴(kuò)散處理、改性處理、退火處理等的各種熱處理，制造所要的器件。隨著半導(dǎo)體器件的高密度化、多層化和高集成化，其制造方法一年比一年更加嚴(yán)格，特別希望提高這些各種熱處理的晶片面內(nèi)的均勻性和膜質(zhì)量。例如以作為半導(dǎo)體器件的晶體管的溝道層的處理為例進(jìn)行說明，在該溝道層中注入雜質(zhì)原子的離子后，以使原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化為目的，通常進(jìn)行退火處理。
這種情況下，長時間進(jìn)行上述退火處理，使原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，因為雜質(zhì)原子沿膜厚方向擴(kuò)散到里面深處穿透到下方，所以需要在極短時間內(nèi)進(jìn)行。即，為了一面使溝道層等的膜厚薄一面不發(fā)生穿透而使原子構(gòu)造穩(wěn)定化，需要高速地使半導(dǎo)體晶片上升到高溫，并且在退火處理后高速地降低到不發(fā)生擴(kuò)散的低溫。
為了可以進(jìn)行這樣的退火處理，在現(xiàn)有的處理裝置中，一般進(jìn)行使用加熱燈的燈退火(專利文獻(xiàn)1)。
此外，作為其它現(xiàn)有的處理裝置，例如可以為專利文獻(xiàn)2所示的處理裝置，即在晶片臺上設(shè)置珀耳帖(Peltier)元件，當(dāng)在約100～250℃對晶片進(jìn)行蝕刻時，在升降溫度時用上述珀耳帖元件的處理裝置。
而且，最近，因為進(jìn)行開發(fā)而實現(xiàn)較大的輸出，所以有使用LED元件或激光元件等的半導(dǎo)體光射出元件(半導(dǎo)體發(fā)光元件)作為加熱源或光源的傾向(專利文獻(xiàn)3～5)。因為在該LED元件和激光元件中，元件本身的發(fā)熱與加熱燈相比非常少，并且壽命與加熱燈相比較長，所以存在大量使用它們的傾向。
例如在專利文獻(xiàn)3中，揭示了將熱導(dǎo)管(heat pipe)和LED元件組合使用的燈；在專利文獻(xiàn)4中，揭示了用LED元件和激光元件加熱抗蝕劑的情形；并且，在專利文獻(xiàn)5中，揭示了為了進(jìn)行CVD處理用LED元件陣列的情形。
美國專利第5689614號[專利文獻(xiàn)2]日本特開2001-85408號公報[專利文獻(xiàn)3]日本特開2004-296245號公報[專利文獻(xiàn)4]日本特開2004-134674號公報[專利文獻(xiàn)5]美國專利第6818864號但是，如上所述，當(dāng)進(jìn)行熱處理時，只需要以使晶片表面的溫度分布均勻的方式進(jìn)行加熱，特別是，當(dāng)進(jìn)行氧化擴(kuò)散處理時，從防止注入的雜質(zhì)過度擴(kuò)散等的理由出發(fā)需要在短時間內(nèi)對晶片溫度進(jìn)行升降。
而且，在上述公開的現(xiàn)有裝置中，例如使用LED元件的情況下，能夠與燈加熱同樣，進(jìn)行晶片的繼續(xù)升溫，并且由于與燈加熱不同，元件本身不會被過分加熱，因此能夠以一定程度的高速度進(jìn)行晶片的降溫。
但是，當(dāng)使線寬和膜厚等的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)厲時，要求對晶片以更快速度進(jìn)行降溫操作，在上述現(xiàn)有裝置中，存在著難以實施與新的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的那種高速降溫的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，著眼于以上那樣的問題，提出了有效地解決這些問題的方案。本發(fā)明的目的在于提供加熱效率高，而且能夠更高速地升溫和降溫的熱處理裝置、計算機(jī)程序和存儲介質(zhì)。
本發(fā)明是一種熱處理裝置，在對被處理體實施規(guī)定的熱處理的熱處理裝置中，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在上述處理容器內(nèi)，在其上面?zhèn)容d置上述被處理體的載置臺；在上述載置臺上部設(shè)置的多個熱電轉(zhuǎn)換元件；氣密性的覆蓋上述處理容器的頂部的光透過窗；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入單元；和，設(shè)置在上述光透過窗的上方、通過光透過窗向上述被處理體射出加熱用光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元。
這樣，在載置臺上設(shè)置多個熱電轉(zhuǎn)換元件，在其上方設(shè)置半導(dǎo)體光射出元件，當(dāng)加熱被處理體時，在熱電轉(zhuǎn)換元件中流過朝著被處理體的加熱方向的電流并且接通半導(dǎo)體光射出元件，從該元件射出加熱用的光對被處理體進(jìn)行加熱；當(dāng)冷卻時，在熱電轉(zhuǎn)換元件中流過朝著被處理體的冷卻方向的電流并且與半導(dǎo)體光射出元件斷開。因此，與燈加熱相比較，加熱效率高，而且能夠以更高的速度進(jìn)行升溫和降溫。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，在上述各加熱光源的附近，分別設(shè)置有反射來自該加熱光源的光，使其向著上述被處理體的第一反射器。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，設(shè)定來自上述各第一反射器的反射光，使其分別向著上述被處理體的不同區(qū)域匯聚。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述第一反射器的反射面成形為曲面狀。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述各加熱光源具有熱導(dǎo)管構(gòu)成的元件安裝棒，上述半導(dǎo)體光射出元件安裝在該元件安裝棒的前端部。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述加熱單元具有覆蓋上述光透過窗上方的元件安裝用外殼，上述各元件安裝棒的基部被支撐在上述元件安裝用外殼上。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述元件安裝用外殼，成形為圓頂狀，其內(nèi)側(cè)由成形為曲面狀的作為第二反射器起作用的反射面構(gòu)成。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，在上述元件安裝用外殼中，設(shè)置有用于冷卻上述元件安裝棒的基部側(cè)的元件冷卻單元。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述各元件安裝棒沿鉛直方向或與鉛直方向近似的方向設(shè)置。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，具有用于測定上述被處理體的溫度的輻射溫度計，設(shè)定該輻射溫度計的測定波長帶域，使得其與來自上述半導(dǎo)體光射出元件的光的波長帶域不同。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述半導(dǎo)體光射出元件由LED元件或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述加熱單元具有覆蓋上述光透過窗上方的元件安裝用外殼，該元件安裝用外殼的下面以與上述載置臺相對的方式構(gòu)成為平坦的元件安裝面，在該元件安裝面上設(shè)置有上述多個加熱光源的半導(dǎo)體光射出元件。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，在上述元件安裝面中設(shè)置有半導(dǎo)體光射出元件的區(qū)域，大于載置在上述載置臺上的上述被處理體的投影面積。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述半導(dǎo)體光射出元件，每規(guī)定數(shù)目安裝在1塊小的元件設(shè)置基板上，由單一的元件設(shè)置基板和與其對應(yīng)的半導(dǎo)體光射出元件構(gòu)成被塊化的模塊。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，各元件設(shè)置基板，熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料成形為剖面凹部狀。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，安裝在各模塊的元件設(shè)置基板上的多個半導(dǎo)體光射出元件分別電串聯(lián)連接。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述元件安裝用外殼的元件安裝面和/或上述元件設(shè)置基板的表面分別形成反射面作為反射器起作用。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述半導(dǎo)體光射出元件由LED元件或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述半導(dǎo)體光射出元件由LED芯片或半導(dǎo)體激光芯片構(gòu)成。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述半導(dǎo)體光射出元件是面發(fā)光型元件。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，將上述多個半導(dǎo)體光射出元件區(qū)劃成多個區(qū)域(zone)，能夠?qū)γ總€區(qū)域獨立地進(jìn)行控制。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，在上述多個熱電轉(zhuǎn)換元件的附近，必要時設(shè)置流過熱介質(zhì)的熱介質(zhì)流路。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述熱處理裝置具有用于控制該熱處理裝置整體的動作的控制單元，該控制單元進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱上述被處理體時，接通上述加熱單元，并且經(jīng)過熱電轉(zhuǎn)換元件控制部在上述熱電轉(zhuǎn)換元件中流過對上述被處理體進(jìn)行加熱的電流，當(dāng)冷卻上述被處理體時，切斷上述加熱單元，并且經(jīng)過熱電轉(zhuǎn)換元件控制部在上述熱電轉(zhuǎn)換元件中流過對上述被處理體進(jìn)行冷卻的電流。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，在對被處理體施加規(guī)定的熱處理的熱處理裝置中，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在上述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置上述被處理體的載置臺；在上述載置臺或上述載置臺的下方設(shè)置的，對上述被處理體進(jìn)行加熱的下側(cè)加熱單元；氣密性的覆蓋上述處理容器的頂部的光透過窗；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要的氣體的氣體導(dǎo)入單元；和，設(shè)置在上述光透過窗的上方，通過光透過窗，向上述被處理體射出加熱用的光，并分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述下側(cè)加熱單元由多個熱電轉(zhuǎn)換元件、電阻加熱器或加熱燈中的任一種構(gòu)成。
本發(fā)明的熱處理裝置的特征在于，上述熱處理裝置具有用于控制該熱處理裝置整體的動作的控制單元，該控制單元進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱上述被處理體時，接通上述下側(cè)加熱單元，將上述被處理體預(yù)加熱到規(guī)定溫度，此后，接通上述加熱部件，使上述被處理體升溫到規(guī)定的處理溫度。
本發(fā)明提供一種計算機(jī)程序，在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，該熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在上述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置上述被處理體的載置臺；在上述載置臺上部設(shè)置的多個熱電轉(zhuǎn)換元件；氣密性的覆蓋上述處理容器的頂部的光透過窗；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在上述光透過窗的上方、通過光透過窗向上述被處理體射出加熱用光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的加熱光源構(gòu)成的多個加熱單元，所述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱上述被處理體時接通上述加熱單元，并且使加熱上述被處理體的電流流過上述熱電轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)冷卻上述被處理體時斷開上述加熱單元，并且使冷卻上述被處理體的電流流過上述熱電轉(zhuǎn)換元件。
本發(fā)明提供一種計算機(jī)程序，在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，上述熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在上述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置上述被處理體的載置臺；在上述載置臺或上述載置臺的下方設(shè)置的，對上述被處理體進(jìn)行加熱的下側(cè)加熱單元；氣密性的覆蓋上述處理容器的頂部的光透過窗；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要的氣體的氣體導(dǎo)入單元；和，設(shè)置在上述光透過窗的上方，通過光透過窗，向上述被處理體射出加熱用的光，并分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，上述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱上述被處理體時，接通上述下側(cè)加熱部件將上述被處理體預(yù)加熱到規(guī)定溫度，此后，接通上述加熱部件使上述被處理體升溫到規(guī)定的處理溫度。
本發(fā)明提供一種存儲有計算機(jī)程序的存儲介質(zhì)，該計算機(jī)程序在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，該熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在上述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置上述被處理體的載置臺；在上述載置臺上部設(shè)置的多個熱電轉(zhuǎn)換元件；氣密性的覆蓋上述處理容器的頂部的光透過窗；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在上述光透過窗的上方、通過光透過窗向上述被處理體射出加熱用光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，所述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱上述被處理體時接通上述加熱單元，并且使對上述被處理體進(jìn)行加熱的電流流過上述熱電轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)冷卻上述被處理體時，斷開上述加熱單元，并且使對上述被處理體進(jìn)行冷卻的電流流過上述熱電轉(zhuǎn)換元件。
本發(fā)明提供一種存儲有計算機(jī)程序的存儲介質(zhì)，該計算機(jī)程序在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，上述熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，該熱處理裝置具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在上述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置上述被處理體的載置臺；在上述載置臺或上述載置臺的下方設(shè)置的，對上述被處理體進(jìn)行加熱的下側(cè)加熱單元；氣密性的覆蓋上述處理容器的頂部的光透過窗；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要的氣體的氣體導(dǎo)入單元；和，設(shè)置在上述光透過窗的上方，通過光透過窗，向上述被處理體射出加熱用的光，并分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，上述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱上述被處理體時，接通上述下側(cè)加熱部件將上述被處理體預(yù)加熱到規(guī)定溫度，此后，接通上述加熱部件使上述被處理體升溫到規(guī)定的處理溫度。
根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置和存儲介質(zhì)，能夠如下地發(fā)揮優(yōu)異的作用效果。
在載置臺上設(shè)置多個熱電轉(zhuǎn)換元件，在其上方設(shè)置半導(dǎo)體光射出元件，當(dāng)加熱被處理體時，在熱電轉(zhuǎn)換元件中流過朝著被處理體的加熱方向的電流，并且接通半導(dǎo)體光射出元件，從該元件射出加熱用的光對被處理體進(jìn)行加熱，當(dāng)冷卻時，在熱電轉(zhuǎn)換元件中流過朝著被處理體的冷卻方向的電流，并且斷開半導(dǎo)體光射出元件。因此，與燈加熱比較，加熱效率高，而且能夠更高速地進(jìn)行升溫和降溫。
根據(jù)本發(fā)明，因為以分別向著被處理體的不同區(qū)域匯聚的方式設(shè)定來自各第一反射器的反射光，所以能夠使被處理體表面的照度分布均勻化，因此，能夠提高面內(nèi)溫度的均勻性。
并且，根據(jù)本發(fā)明，因為以與來自半導(dǎo)體光射出元件的光的波長帶域不同的方式設(shè)定輻射溫度計的測定波長帶域，所以能夠消除對輻射溫度計的雜散光，由輻射溫度計正確地進(jìn)行溫度測定。


圖1是表示本發(fā)明的熱處理裝置的第一實施例的一個例子的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示熱電轉(zhuǎn)換元件的排列狀態(tài)的平面圖。
圖3是表示從加熱光源的半導(dǎo)體光射出元件射出的加熱用光的光程的圖。
圖4是表示安裝有半導(dǎo)體光射出元件的元件安裝棒的放大剖面圖。
圖5是表示元件安裝棒的前端部分的放大立體圖。
圖6是表示本發(fā)明的熱處理裝置的第二實施例的一個例子的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示安裝塊化成多個模塊的規(guī)定數(shù)目的半導(dǎo)體光射出元件的元件設(shè)置基板的排列狀態(tài)的平面圖。
圖8是表示元件設(shè)置基板的排列狀態(tài)的放大剖面圖。
圖9是表示1個元件設(shè)置基板的放大平面圖。
圖10是表示1個LED芯片的一個例子的概略剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明的熱處理裝置的第三實施例的一個例子的剖面結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)述說本發(fā)明的熱處理裝置和存儲介質(zhì)的一個實施例。
圖1是表示本發(fā)明的熱處理裝置的第一實施例的剖面結(jié)構(gòu)圖，圖2是表示熱電轉(zhuǎn)換元件的排列狀態(tài)的平面圖，圖3是表示從加熱光源的半導(dǎo)體光射出元件射出的加熱用光的光程的圖，圖4是表示安裝有半導(dǎo)體光射出元件的元件安裝棒的放大剖面圖，圖5是表示元件安裝棒的前端部分的放大立體圖。
如圖1所示，該第一實施例的熱處理裝置2具有例如由鋁構(gòu)成的成形為筒體狀的處理容器4。將該處理容器4設(shè)定為例如能夠收納300mm晶片那樣的大小。該處理容器4的頂部被開口，在該開口部上隔著O環(huán)等密封部件6氣密地設(shè)置有相對于后述的加熱用的光透明的光透過窗8。作為該光透過窗8的材料，例如可以使用石英等。
此外，在該處理容器4的側(cè)壁上設(shè)置有開口7，并且在該開口7設(shè)置有搬出搬入半導(dǎo)體晶片W時進(jìn)行開閉的閘閥10。并且，在處理容器4的其它側(cè)壁設(shè)置有氣體噴嘴12，作為處理時將必要的氣體導(dǎo)入內(nèi)部的氣體導(dǎo)入單元。并且，在處理容器4底部的周邊部形成有排氣口14，設(shè)置有未圖示的真空泵的排氣系統(tǒng)與該排氣口14連接，例如可以對處理容器4內(nèi)的氣氛進(jìn)行真空排氣。根據(jù)處理的情況將處理容器4內(nèi)維持在大氣壓程度。該處理容器4的底部具有大的開口，隔著O環(huán)等密封部件16將兼用作底部的厚的載置臺18氣密地安裝固定在該開口。
該載置臺18例如由鋁制的厚的載置臺本體20、設(shè)置在載置臺本體20上部的多個熱電轉(zhuǎn)換元件22、和設(shè)置在該熱電轉(zhuǎn)換元件22上面?zhèn)鹊谋〉膱A板狀的載置板24構(gòu)成。在該載置板24上直接載置有作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W。具體地說，作為上述熱電轉(zhuǎn)換元件22，例如可以使用珀耳帖元件。該珀耳帖元件是通過電極將不同種類的導(dǎo)體和半導(dǎo)體串聯(lián)連接，流過電流，在接點間除了焦耳熱以外產(chǎn)生熱和吸收熱的元件，例如由耐得住在200℃以下的溫度中使用的Bi2Te3(鉍·碲)元件、能夠在更高溫度使用的PbTe(鉛·碲)元件、SiGe(硅·鍺)元件等形成。熱電轉(zhuǎn)換元件22經(jīng)過導(dǎo)線28與熱電轉(zhuǎn)換元件控制部26電連接。熱電轉(zhuǎn)換元件控制部26控制當(dāng)進(jìn)行上述晶片W的熱處理時供給熱電轉(zhuǎn)換元件的電流的方向和大小。
圖2表示由珀耳帖元件構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件22的排列的一個例子。在圖2中，表示了針對直徑為300mm的晶片W，將60個熱電轉(zhuǎn)換元件22幾乎沒有間隙地鋪滿上述載置板24的背面?zhèn)鹊拇笾抡麄€面上的例子。當(dāng)這樣使熱電轉(zhuǎn)換元件22緊密接觸配置時，能夠均勻地加熱晶片W和載置板24。熱電轉(zhuǎn)換元件22的形狀，不限于四角形，也可以是圓形和六角形。這里所謂的熱電轉(zhuǎn)換是指熱能轉(zhuǎn)換為電能，或者電能轉(zhuǎn)換為熱能。
在上述載置臺本體20的內(nèi)部，在其平面方向的大致整個面上形成有熱介質(zhì)流路30。將該熱介質(zhì)流路30設(shè)置在上述熱電轉(zhuǎn)換元件22的下部，當(dāng)使晶片W降溫時通過供給制冷劑(水)作為熱介質(zhì)，從上述熱電轉(zhuǎn)換元件22下面奪取溫?zé)徇M(jìn)行冷卻。此外，當(dāng)使晶片W升溫時通過根據(jù)需要供給溫介質(zhì)，從上述熱電轉(zhuǎn)換元件22下面奪取冷能而對其進(jìn)行加熱。并且，熱介質(zhì)流路30經(jīng)過熱介質(zhì)導(dǎo)入管34和熱介質(zhì)排出管36與傳送熱介質(zhì)的介質(zhì)循環(huán)器32連接。由此，介質(zhì)循環(huán)器32向熱介質(zhì)流路30循環(huán)供給熱介質(zhì)。
此外，作為設(shè)置在上述熱電轉(zhuǎn)換元件22上的載置板24的材料，使用后述的最容易吸收來自加熱光源52的光線的SiO2材料、AIN材料、SiC材料等制作，當(dāng)加熱光源52主要射出紫外線時，用主要容易吸收紫外線的Ge材料、Si材料、金屬材料等制作。在載置臺18中設(shè)置有對晶片W進(jìn)行升降的未圖示的升降機(jī)構(gòu)，該升降機(jī)構(gòu)由貫通載置臺本體20和載置板24、從下支撐晶片W的多根自由升降的支撐銷和使這些支撐銷進(jìn)行升降的驅(qū)動裝置等構(gòu)成。
此外，在載置臺本體20中形成在上下方向貫通其的貫通孔37，其中設(shè)置有輻射溫度計38。具體地說，在上述貫通孔37中，以氣密狀態(tài)插通有延伸到上述載置板24下面的光纖40，能夠引導(dǎo)來自載置板24的輻射光。而且，輻射溫度計本體42與該光纖40的端部連接，用規(guī)定的測定波長帶域的光能夠測定載置板24的溫度，即晶片溫度。這里如后所述，以與來自半導(dǎo)體光射出元件的光的波長帶域不同的方式設(shè)定輻射溫度計38的測定波長帶域。
而且，在處理容器4的光透過窗8的上方，設(shè)置有經(jīng)過光透過窗8向上述晶片W照射加熱用的光的加熱單元46。具體地說，該加熱單元46具有覆蓋上述光透過窗8上方地設(shè)置的成形為圓頂狀的元件安裝用外殼48。該圓頂狀的元件安裝用外殼48，例如由鋁和銅等的熱傳導(dǎo)性良好的材料形成，整個成形為例如半球狀。在該元件安裝用外殼48的下端部的一部分和處理容器4的上端部的一部分之間用未圖示的鉸鏈接合，可以展開上述元件安裝用外殼48。
該元件安裝用外殼48的內(nèi)周面形成為例如實施過鍍金等的高輻射率的反射面，作為第二反射器50起作用。而且，在該元件安裝用外殼48的內(nèi)周面?zhèn)劝惭b有多個加熱光源52，由此射出加熱用的光(光線)。將該加熱光源52比較均勻地分布設(shè)置在圓頂狀的元件安裝用外殼48的內(nèi)周面的大致全部區(qū)域中，例如這里整體設(shè)置約100個。而且，如圖3所示，與各加熱光源52相對應(yīng)，分別設(shè)置有成形為凹陷成曲面狀的第一反射器54。該第一反射器54的內(nèi)周面也形成例如實施過鍍金等的高反射率的反射面。該第一反射器54的開口面成形為圓形。這里通過如上所述，使元件安裝用外殼48具有圓頂狀的曲面形狀，與平面形狀的情形相比較，能夠安裝多個上述加熱光源52，因此能夠為加熱用投入大量電力。
而且，如圖4和圖5所示，上述各加熱光源52，由微小的棒狀的元件安裝棒56和安裝在其前端部的多個半導(dǎo)體光射出元件58構(gòu)成。通過與設(shè)置在上述元件安裝用外殼48的第一反射器54的中央部的連接端子60連接而安裝該元件安裝棒56的基部，支撐并固定該元件安裝棒56，并且將必要的電力供給上述半導(dǎo)體光射出元件58。此外，上述連接端子60，經(jīng)過未圖示的配線與電源系統(tǒng)連接。大部分的元件安裝棒56沿鉛直方向或與鉛直方向近似的方向設(shè)置。
而且，上述元件安裝棒56由形成為中空狀的例如導(dǎo)熱管構(gòu)成，也如圖4所示，在其內(nèi)面上貼附有電極芯(wick)62，并且在內(nèi)部以密封狀態(tài)設(shè)置有工作流體。該元件安裝棒56例如由鋁或銅一類的熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料構(gòu)成。該元件安裝棒56為多角形，例如在圖5所示的情形中成形為八角形，將上述半導(dǎo)體光射出元件58集中安裝在該元件安裝棒的前端面和前端部的側(cè)面，作為全體具有可以看作點光源那樣的大小。這里，上述半導(dǎo)體光射出元件58由0.3～1mm見方的LED元件或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成，在現(xiàn)在的技術(shù)中已經(jīng)開發(fā)出每1個元件都能夠得到高輸出的元件。例如，如果將LED元件作為例子，已開發(fā)出每1個元件都能夠得到約30W的高輸出的元件，又如果將半導(dǎo)體激光元件作為例子，已開發(fā)出每1cm2元件能夠得到約2.5kW左右的高輸出的元件。
從而，當(dāng)假定在1根元件安裝棒56上安裝30個上述半導(dǎo)體光射出元件58時，在LED元件的情況下，從1個加熱光源52能夠得到“30W×30”＝900W(瓦)的高輸出。而且，當(dāng)假定加熱光源52全部的數(shù)量為100個時，全部輸出為100×900W＝90kW。并且，在上述元件安裝棒56本身上也設(shè)置有電連接上述連接端子60和各半導(dǎo)體光射出元件58的未圖示的配線。
這里，上述元件安裝棒56的整體長度約為20～50mm左右，此外，作為半導(dǎo)體光射出元件58，例如安裝0.3～1mm見方的LED元件，八角形一邊的長度L1約為1mm左右，達(dá)到非常小型化。
這里，作為從上述半導(dǎo)體光射出元件58射出的光(熱線)的波長，優(yōu)選為1.7μm以下的區(qū)域，例如約1μm左右的紅外線。用射出的波長為1.17μm以下的半導(dǎo)體光射出元件58的理由是當(dāng)晶片W為硅基板的情況下，硅基板的對熱線的吸收率與熱線的波長和晶片本身的溫度相關(guān)。即，波長直到約1.17μm左右的熱線，與硅基板的溫度無關(guān)，雖然表示出約0.5～0.7左右的高吸收率，但是當(dāng)波長比1.17μm大時，吸收率與硅基板的溫度相關(guān)系數(shù)大，溫度降低時吸收率也減小(透過率增大)。例如當(dāng)硅基板在270～600℃的范圍內(nèi)變化時，與其相應(yīng)吸收率在0.1～0.7的范圍內(nèi)變化。從而，為了使由硅基板構(gòu)成的晶片W高速升溫，優(yōu)選使用發(fā)射波長1.17μm以下的熱線的半導(dǎo)體光射出元件58。此外，所謂的熱線，如上所述以包含從上述的紫外光線到紅外光線的光線的廣泛概念使用。
在這種情況下，為了不發(fā)生造成測定誤差的雜散光，以與上述半導(dǎo)體光射出元件58的光波長不同的方式設(shè)定上述的輻射溫度計38的測定波長帶域，例如設(shè)定比1.17μm大的波長，例如約3μm左右的波長為測定波長帶域。
這里，如圖3所示，當(dāng)假定上述第一反射器54的曲面形狀為具有2個焦點f1、f2的旋轉(zhuǎn)橢圓面，將看作點光源的加熱光源52的半導(dǎo)體光射出元件58群設(shè)定為焦點f1時，從加熱光源52發(fā)射的光中在第一反射器54被反射的反射光62A在第二焦點f2匯聚。但是，因為實際上不是完全的點光源，所以即便是從加熱光源52射出由第一反射器54反射的反射光62A，其一部分也發(fā)生擴(kuò)散不匯聚在第二焦點f2上而照射在它的周圍。并且，從加熱光源52射出但是沒有射到第一反射器54上的直射光62B的一部分直接照射在晶片W的表面上，另一部分射到第二反射器50上而被反射后，照射在晶片W的表面上。在照射晶片W的光中，被晶片W吸收的量即便最大也為70％左右，余下部分反射或透射。其中反射的光，通過在第二反射器50上反射再次照射在晶片W上。而且在直射光中照射在載置臺18和處理容器4的側(cè)面或底面上的光成為損失。該損失的光線的量能夠通過改變第一反射器54的大小、傾斜、開口直徑等盡量減小。
加熱光源52的數(shù)量，由晶片W的大小、每一個加熱光源的晶片W的照射面積S1、晶片W的升溫速度的設(shè)計指標(biāo)、整個加熱光源52的功率、第二反射器50的直徑等決定。
這里，以向著晶片W的表面中各個不同區(qū)域匯聚的方式設(shè)定由各加熱光源52照射的照射面積S1的區(qū)域，以能夠覆蓋晶片W表面的全部區(qū)域的方式設(shè)定該區(qū)域。
而且，回到圖1，在設(shè)置有上述加熱光源52的元件安裝用外殼48上設(shè)置有用于冷卻上述元件安裝棒56的基部側(cè)的元件冷卻單元66。具體地說，該元件冷卻單元66具有以通過上述元件安裝棒56的基部附近的方式形成的制冷劑通路68，從制冷劑入口68A導(dǎo)入作為冷卻介質(zhì)的例如冷卻水，從制冷劑出口68B排出。此外，也可以空氣冷卻上述元件安裝用外殼48的內(nèi)側(cè)空間。而且，例如由微型計算機(jī)等構(gòu)成的控制單元70對該整個熱處理裝置2進(jìn)行控制。該控制單元70具有例如軟盤或閃存儲器等構(gòu)成的存儲介質(zhì)72，用于存儲控制該裝置整體的動作的計算機(jī)程序。
下面，針對如上所述構(gòu)成的熱處理裝置2對晶片W進(jìn)行的熱處理動作進(jìn)行說明。如上所述，以下說明的動作根據(jù)上述存儲介質(zhì)72中存儲的程序進(jìn)行。在此，以對表面注入有雜質(zhì)的晶片W進(jìn)行退火處理的情況為例進(jìn)行說明。
首先，打開設(shè)置在處理容器4的側(cè)壁上的閘閥10，通過開口7將要處理的晶片W搬入到處理容器4內(nèi)，將其載置在載置臺18的載置板24上。此后，關(guān)閉閘閥10，密閉處理容器4。接著，利用排氣單元對處理容器4內(nèi)進(jìn)行真空排氣，置換成從氣體供給源供給的處理氣體，例如氬氣和氮氣，維持在規(guī)定的處理壓力(例如100～10000Pa)。
接著，使由珀耳帖元件構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件22通電，對晶片W進(jìn)行預(yù)加熱。預(yù)加熱溫度為500～600℃左右。在該預(yù)加熱溫度，注入到晶片W的雜質(zhì)不會擴(kuò)散。
用輻射溫度計38檢測晶片W的溫度，當(dāng)該輻射溫度計38檢測出達(dá)到規(guī)定的預(yù)加熱溫度時，接通加熱單元46的全部加熱光源52，從各半導(dǎo)體光射出元件58發(fā)射光，用該熱線照射晶片W的表面，使其瞬時升溫到規(guī)定的處理溫度(例如1000℃)。這時，供給熱電轉(zhuǎn)換元件22的電力例如為全功率迅速地使晶片W升溫。而且，通過使該高溫狀態(tài)維持規(guī)定的時間，進(jìn)行退火處理。這樣，通過上下兩面對晶片W進(jìn)行加熱，例如將升溫速度提高到約100～300℃/sec，能夠?qū)崿F(xiàn)高速升溫。
特別是，因為配置多個通過集合多個可以高輸出的半導(dǎo)體光射出元件58并進(jìn)行過點光源化的加熱光源52，從各加熱光源52照射高輸出的加熱用光(熱線)，所以能夠?qū)⒕嫔系臒峋€的照度提高到非常高，可以迅速升溫。并且，當(dāng)晶片升溫時，上述熱電轉(zhuǎn)換元件22作為下側(cè)加熱單元起作用。
當(dāng)進(jìn)行退火處理時，因為在由珀耳帖元件構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件22的里面?zhèn)犬a(chǎn)生冷能，所以為了排除該冷能，在設(shè)置于載置臺本體20的熱介質(zhì)流路30中流過加熱介質(zhì)，可以使熱電轉(zhuǎn)換元件22高效率地工作。
此外，加熱單元46的半導(dǎo)體光射出元件58發(fā)光效率良好，但是難以避免其本身發(fā)生某種程度的發(fā)熱?？墒?，因為安裝有該半導(dǎo)體光射出元件58的元件安裝棒56由導(dǎo)熱管構(gòu)成，所以將在上述半導(dǎo)體光射出元件58中發(fā)生的熱傳送到元件安裝棒56的另一端，將該熱傳送到由鋁等構(gòu)成的元件安裝用外殼48側(cè)，進(jìn)一步，在設(shè)置于元件安裝用外殼48的元件冷卻單元66的制冷劑通路68中流過冷卻水，將熱排出。因此，能夠高效率地冷卻半導(dǎo)體光射出元件58和元件安裝棒56。
此外，因為由導(dǎo)熱管構(gòu)成的元件安裝棒56中的多數(shù)，沿鉛直方向或與鉛直方向近似的方向設(shè)置，所以能夠使主要靠重力進(jìn)行工作的導(dǎo)熱管高效率地工作，由此，能夠提高半導(dǎo)體光射出元件58的冷卻效率。
此外，因為通過第一反射器54和第二反射器50，能夠高效率并且均勻地將從發(fā)光效率高的半導(dǎo)體光射出元件58射出的光照射至晶片面上，所以能夠提高加熱效率，而且能夠提高晶片溫度的面內(nèi)均勻性。
由此，如果只在規(guī)定的短時間內(nèi)進(jìn)行退火處理，則為了防止晶片W中的雜質(zhì)過度擴(kuò)散，要盡可能迅速地冷卻晶片W。即，這種情況下，為了使晶片溫度高速降溫，通過使電流沿與加熱時相反方向流過由珀耳帖元件構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件22，使其上面冷卻。因此，通過冷卻載置板24對晶片W進(jìn)行急驟冷卻。這時，因為發(fā)生溫?zé)?，使熱電轉(zhuǎn)換元件22的下面被加熱，所以為了將其冷卻，與晶片加熱時相反，在熱介質(zhì)流路30中流過冷卻介質(zhì)。由此，能夠使熱電轉(zhuǎn)換元件22有效率的動作。
而且，與上述工作同時，斷開設(shè)置在元件安裝用外殼48上的加熱單元46的各加熱光源52，截斷供給其的電力。而且，與此同時，通過使制冷劑，例如冷卻水繼續(xù)流過元件冷卻單元66的制冷劑通路68，繼續(xù)冷卻各加熱光源52的元件安裝棒56和半導(dǎo)體光射出元件58。這種情況下，當(dāng)用加熱管作為晶片加熱源的情況下，因為加熱管本身具有大的熱容量，而且即便燈熄滅了加熱管本身還處于高溫狀態(tài)，所以由該加熱管本身發(fā)出的輻射熱繼續(xù)加熱晶片。因此，即便使用冷卻單元，降溫速度也會產(chǎn)生界限，難以得到更大的降溫速度。但是，如本發(fā)明的裝置，因為使用元件本身發(fā)熱量非常少的LED元件或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成的半導(dǎo)體光射出元件58，而且使用元件冷卻單元66對該元件58和元件安裝棒56進(jìn)行冷卻，所以不能能夠抑制元件本身的發(fā)熱量，而且能夠?qū)⑵溲杆倮鋮s。因此能夠大幅度減少放出的輻射熱，結(jié)果能夠大幅度提升晶片W的降溫速度，能夠?qū)崿F(xiàn)高速降溫。
這時，如晶片加熱時說明的那樣，因為使用導(dǎo)熱管作為元件安裝棒56，并且在鉛直方向或近似鉛直方向設(shè)置有多個元件安裝棒56，使導(dǎo)熱管有效動作，因此能夠更有效并高效率的對半導(dǎo)體光射出元件58進(jìn)行冷卻。結(jié)果，能夠以更大的降溫速度進(jìn)行高速降溫。根據(jù)本發(fā)明的裝置，能夠以例如100～300℃/sec左右的高速降溫，對晶片進(jìn)行冷卻。此外，半導(dǎo)體光射出元件58與加熱燈相比較，能夠延長壽命。
此外，在上述實施例中，將對每個加熱光源52設(shè)置的第一反射器54的曲面形狀作成為旋轉(zhuǎn)橢圓面，但是不限定于此，也可以設(shè)定為與旋轉(zhuǎn)橢圓面近似的曲面，例如旋轉(zhuǎn)拋物面(拋物面狀)或半球面等。
此外，在元件安裝用外殼48上設(shè)置的各加熱光源52，也可以劃分為同心圓狀的多個區(qū)域，控制每一個區(qū)域的供給電力。
此外，作為氣體導(dǎo)入單元12不限定于噴嘴，例如也可以用相對于加熱用光透明的材料，例如石英制的噴頭結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步，在上述實施例中，將元件安裝用外殼48成形為半球狀的曲面形狀(圓頂狀)的情況作為例子進(jìn)行了說明，但是不限定于此，也可以成形為旋轉(zhuǎn)橢圓形狀或與旋轉(zhuǎn)橢圓形狀相近的曲面形狀，進(jìn)一步，如果加熱光源52的安裝個數(shù)少，也可以成形為平面形狀，在無論哪種情形中，都與各加熱光源52的輸出功率和晶片W的加熱溫度等相關(guān)而進(jìn)行設(shè)計。
<第二實施例>
下面說明本發(fā)明的熱處理裝置的第二實施例。
在前面的第一實施例中，將元件安裝用外殼48成形為如大致半球狀的圓頂狀的情況作為例子進(jìn)行了說明，在第二實施例中，針對將元件安裝用外殼48成形為大致平坦?fàn)顣r的具體例子進(jìn)行說明。
圖6是表示這種本發(fā)明的熱處理裝置的第二實施例的一個例子的剖面結(jié)構(gòu)圖，圖7是表示安裝塊化為多個模塊的規(guī)定數(shù)目的半導(dǎo)體光射出元件的元件設(shè)置基板的排列狀態(tài)的平面圖，圖8是表示元件設(shè)置基板的排列狀態(tài)的放大剖面圖，圖9是表示1個元件設(shè)置基板的放大平面圖，圖10是表示1個LED芯片的一個例子的概略剖面圖。此外，與圖1到圖5中所示結(jié)構(gòu)部分相同的結(jié)構(gòu)部分，附加相同的標(biāo)號并省略對它們的說明。
如圖6所示，在該第二實施例的熱處理裝置80中，如上所述，覆蓋設(shè)置在處理容器4的頂部的光透過窗8上方的加熱單元46的元件安裝用外殼82不是圓頂狀，而成形為大致平板狀，形成它的周邊部分稍微向下方向彎曲成直角的形狀。這種形狀的元件安裝用外殼82能夠通過切削熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料，例如鋁而形成。在該元件安裝用外殼82中，在整個面形成制冷劑通路68，構(gòu)成元件冷卻單元66。
此外，元件安裝用外殼82的內(nèi)側(cè)面，即圖中的下面，以與上述載置臺18相對的方式形成為平坦的元件安裝面84。將該元件安裝面84和上述光透過窗8之間的距離H1設(shè)定得非常小，例如為10～20mm左右，能夠提高加熱效率。而且，在該元件安裝面84上，在大致整個面上設(shè)置多個半導(dǎo)體光射出元件58。各半導(dǎo)體光射出元件58構(gòu)成加熱光源52。
具體地說，對每規(guī)定數(shù)目的上述多個半導(dǎo)體光射出元件58進(jìn)行塊化。即，此處，相對于一個模塊，具有一個小的元件設(shè)置基板86，如圖7和圖8所示，該元件設(shè)置基板86大致沒有間隙的平面配置在上述平坦的元件安裝面84上而被安裝。設(shè)置該元件設(shè)置基板86的區(qū)域，比載置臺18上的晶片W的投影面積大。
而且，如圖9所示，在各元件設(shè)置基板86上安裝有規(guī)定數(shù)目的上述半導(dǎo)體光射出元件58，因此，設(shè)置有半導(dǎo)體光射出元件58的區(qū)域比載置臺18上的晶片W的投影面積大。上述元件設(shè)置基板86由熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料，例如鋁形成，它的周邊部分86A向下方向稍微增高而使全體成為大致剖面凹部狀。在圖示的例子中，該元件設(shè)置基板86成形為正方形狀，但是不限定于該形狀。而且，在該元件設(shè)置基板86的背面?zhèn)?在圖8的情形中為上面?zhèn)?的4個角上形成決定成為非貫通孔狀態(tài)的位置用的锪孔88。
而且，如上所述，在該元件設(shè)置基板86上離開每個微小間隙，縱橫地整整齊齊排列安裝有半導(dǎo)體光射出元件58。此處，1個元件設(shè)置基板86的縱橫的1邊的長度L2(請參照圖9)分別為例如25mm左右，其厚度為5mm左右，縱橫分別為30個，全體為900個地設(shè)置上述半導(dǎo)體光射出元件58。而且，在整個元件安裝用外殼82中設(shè)置例如148個左右的這種模塊，即元件設(shè)置基板86。此外，圖7所示的情形簡化了元件設(shè)置基板86的數(shù)量而進(jìn)行表示。事實上，半導(dǎo)體光射出元件58，在整個元件安裝用外殼82中設(shè)置了133200(＝900×148)個。此外，該半導(dǎo)體光射出元件58的設(shè)置數(shù)目不限定于上述數(shù)值，取決于1個元件的輸出和晶片W的升溫速度的設(shè)計值。
這種情況下，作為半導(dǎo)體光射出元件58，也可以用由樹脂等將LED芯片和半導(dǎo)體激光芯片封裝起來得到的元件，但是因為能夠提高安裝密度，所以也可以用LED芯片、半導(dǎo)體LED芯片或半導(dǎo)體激光芯片。即，如眾所周知的那樣，一般，通過對每個元件切出單體而對在半導(dǎo)體晶片上形成的多個元件中的各個元件進(jìn)行芯片化，在其上設(shè)置透鏡用樹脂等進(jìn)行封裝化，形成LED元件和半導(dǎo)體激光元件，但是這里也可以使用在用樹脂等進(jìn)行封裝化前的LED芯片和半導(dǎo)體激光芯片。
而且，這里作為上述半導(dǎo)體光射出元件58，使用封裝化前微小的LED芯片58A。在該LED芯片58A中光量多，所以能夠使用可以進(jìn)行所謂的面發(fā)光的面發(fā)光型的LED芯片58A。這種面發(fā)光型的LED芯片58A，例如具有0.3～1mm見方的大小，能夠以高密度安裝在上述元件設(shè)置基板86上。如圖10所示，通過例如在凹凸?fàn)畹乃{(lán)寶石基板90上形成發(fā)光區(qū)域92，在其上形成氮化物半導(dǎo)體層94，進(jìn)一步在其表面上形成例如網(wǎng)狀電極96而構(gòu)成該LED芯片58A。
如圖9所示，為了盡可能地減少電源設(shè)備，通過配線100使安裝在1個元件設(shè)置基板86上的例如900個的各半導(dǎo)體光射出元件58電串聯(lián)連接。并且，在該元件設(shè)置基板86的周邊部，設(shè)置有與外部電連接的電極102A、102B。
將該元件設(shè)置基板86的內(nèi)面86B(在圖8中為下面)和元件安裝用外殼82的元件安裝面84(參照圖6)加工成鏡面，形成反射面，分別構(gòu)成反射器。因此，能夠提高晶片加熱時的熱效率。
如圖7所示，將這樣形成的元件設(shè)置基板86，即半導(dǎo)體光射出元件58，劃分成多個區(qū)域，可以對每個區(qū)域獨立地進(jìn)行控制。在圖7所示的情況下，劃分成中央部的區(qū)域104A和均等地配置在其周邊部的4個區(qū)域104B～104E這樣全部5個區(qū)域。并且，在圖7中概略地表示了區(qū)域的劃分線。
此外，如上所述構(gòu)成的第二實施例的熱處理裝置80也基本上與前面說明的第一實施例同樣地進(jìn)行工作。
特別是在該第二實施例的情況下，因為元件安裝用外殼82不是圓頂狀，而成形為平板狀，所以各半導(dǎo)體光射出元件58和晶片W的間隙比第一實施例的情形小，由此能夠提高加熱效率。
此外，作為安裝在各元件設(shè)置基板86上的半導(dǎo)體光射出元件58，例如通過用從半導(dǎo)體晶片切出那種狀態(tài)的芯片狀的LED芯片58A，能夠高安裝密度地安裝該LED芯片58A，由此能夠進(jìn)一步提高升溫速度。
此外，因為用熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料分別構(gòu)成直接安裝半導(dǎo)體光射出元件58的元件設(shè)置基板86和元件安裝用外殼82，所以通過在設(shè)置在元件安裝用外殼82中的元件冷卻單元66的制冷劑通路68中流過冷卻水等，能夠高效率地將在上述半導(dǎo)體光射出元件58中發(fā)生的熱排出至系統(tǒng)之外。因此，能夠高效率地冷卻上述半導(dǎo)體光射出元件58、元件設(shè)置基板86和元件安裝用外殼82等，從而，能夠使晶片W的降溫速度更大。
此外，當(dāng)安裝半導(dǎo)體光射出元件58時，因為將每組規(guī)定數(shù)目的半導(dǎo)體光射出元件58設(shè)置在1塊元件設(shè)置基板86上進(jìn)行模塊化，將該元件設(shè)置基板86安裝在元件安裝用外殼82上，所以能夠使安裝作業(yè)簡略化。
此外，因為與晶片面平行地配列各半導(dǎo)體光射出元件58，所以不僅能夠?qū)崿F(xiàn)面內(nèi)均勻性的對晶片W進(jìn)行加熱，而且能夠分別使光學(xué)設(shè)計和熱設(shè)計簡單化。
進(jìn)一步，因為使元件安裝用外殼82平坦化，所以也能夠使裝置本身小型化。
<第三實施例>
下面說明本發(fā)明的熱處理裝置的第三實施例。
在先前的第一和第二實施例中，將由珀耳帖元件構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件22設(shè)置在載置臺16側(cè)的情形作為例子進(jìn)行了說明，但是不限定于此，也可以用目前使用的通常的載置臺。
圖11是表示這種本發(fā)明的熱處理裝置的第三實施例的一個例子的剖面結(jié)構(gòu)圖。
這里，將用圖6所示的第二實施例的平板狀的元件安裝用外殼82的加熱單元46設(shè)置在處理容器的頂部側(cè)的情形作為例子進(jìn)行說明。并且，在與圖1到圖10中所示結(jié)構(gòu)部分相同的結(jié)構(gòu)部分上附加相同的標(biāo)號，并省略對它們的說明。
如圖11所示，在該第三實施例的熱處理裝置110中，如上所述，在載置臺18上設(shè)置有例如電阻加熱器114作為下側(cè)加熱單元112代替原有的熱電轉(zhuǎn)換元件22。而且，由加熱器控制部116控制該電阻加熱器114的工作。
該電阻加熱器114的工作，當(dāng)晶片升溫時與先前的第一和第二實施例的情形相同。首先，使電阻加熱器114通電，將晶片W加熱到預(yù)加熱溫度(例如500～600℃)后，接通加熱單元46的全部加熱光源52，從各半導(dǎo)體光射出元件58發(fā)射光，從上下兩面對晶片W進(jìn)行加熱，能夠使其瞬時升溫到規(guī)定的處理溫度(例如1000℃)。當(dāng)晶片W降溫時用先前的熱電轉(zhuǎn)換元件22的情況下，通過使電流向與升溫時相反的方向流動，能夠?qū)M(jìn)行強(qiáng)制冷卻，但是這里因為僅停止與電阻加熱器114的通電，所以與先前的第一和第二實施例比較，晶片的降溫速度有少許降低。并且，當(dāng)晶片降溫時，使冷卻介質(zhì)流到熱介質(zhì)流路30，冷卻載置臺18本身并促進(jìn)晶片W的冷卻是理所當(dāng)然的。
此外，這里作為下側(cè)加熱單元112使用電阻加熱器114，但是不限定于此，例如也可以使用加熱燈，這時使載置臺18成形為薄板狀，從下方照射加熱燈的熱線。
此外，在上述第二實施例中，將從晶片切出的小片狀的LED芯片58A或半導(dǎo)體激光芯片用作半導(dǎo)體光射出元件58的情況作為例子進(jìn)行了說明，但是即便在第一實施例中，也不僅可以用樹脂等封裝芯片得到的元件，也可以用這些小片狀的LED芯片或半導(dǎo)體激光芯片，這是理所當(dāng)然的。
此外，此處作為熱處理將退火處理作為例子進(jìn)行了說明，但并不限定于此，也能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于氧化擴(kuò)散處理、成膜處理、改性處理、蝕刻處理等的其它熱處理。
此外，作為半導(dǎo)體光射出元件58，也可以混合設(shè)置LED元件和半導(dǎo)體激光元件。
進(jìn)一步，此處，作為被處理體以半導(dǎo)體晶片為例進(jìn)行了說明，但是不限定于此，也能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等，這種情況下，與各基板的種類對應(yīng)地選擇輸出光吸收效率最高的波長的半導(dǎo)體光射出元件。
權(quán)利要求
1.一種熱處理裝置，用于對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在所述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺；在所述載置臺的上部設(shè)置的多個熱電轉(zhuǎn)換元件；氣密性的覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在所述光透過窗的上方，通過光透過窗向所述被處理體射出加熱用光，并且由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理裝置，其特征在于在所述各加熱光源的附近，分別設(shè)置有反射來自該加熱光源的光，使其向著所述被處理體的第一反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱處理裝置，其特征在于以分別向著所述被處理體的不同區(qū)域匯聚的方式設(shè)定來自所述各第一反射器的反射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱處理裝置，其特征在于所述第一反射器的反射面成形為曲面狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述各加熱光源具有由導(dǎo)熱管構(gòu)成的元件安裝棒，所述半導(dǎo)體光射出元件被安裝在該元件安裝棒的前端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱處理裝置，其特征在于所述加熱單元具有覆蓋所述光透過窗上方的元件安裝用外殼，所述各元件安裝棒的基部被所述元件安裝用外殼支撐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱處理裝置，其特征在于所述元件安裝用外殼成形為圓頂狀，其內(nèi)側(cè)由成形為曲面狀的作為第二反射器起作用的反射面構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的熱處理裝置，其特征在于在所述元件安裝用外殼中設(shè)置有用于冷卻所述元件安裝棒的基部側(cè)的元件冷卻單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述各元件安裝棒沿鉛直方向或與鉛直方向近似的方向設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于具有用于測定所述被處理體的溫度的輻射溫度計，以與來自所述半導(dǎo)體光射出元件的光的波長帶域不同的方式設(shè)定該輻射溫度計的測定波長帶域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體光射出元件由LED元件或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理裝置，其特征在于所述加熱單元具有覆蓋所述光透過窗上方的元件安裝用外殼，該元件安裝用外殼的下面以與所述載置臺相對的方式形成為平坦的元件安裝面，在該元件安裝面上設(shè)置有所述多個加熱光源的半導(dǎo)體光射出元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱處理裝置，其特征在于在所述元件安裝面中設(shè)置有半導(dǎo)體光射出元件的區(qū)域，比載置在所述載置臺上的所述被處理體的投影面積大。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的熱處理裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體光射出元件，每規(guī)定數(shù)目安裝在1個小的元件設(shè)置基板上，由單一的元件設(shè)置基板和與其對應(yīng)的半導(dǎo)體光射出元件構(gòu)成被塊化的模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱處理裝置，其特征在于各元件設(shè)置基板是熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料成形為剖面凹部狀的基板。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的熱處理裝置，其特征在于安裝在各個模塊的元件設(shè)置基板上的多個半導(dǎo)體光射出元件被分別電串聯(lián)連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求14～16中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述元件安裝用外殼的元件安裝面和/或所述元件設(shè)置基板的表面分別形成為反射面，作為反射器起作用。
18.根據(jù)權(quán)利要求12～17中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體光射出元件由LED元件或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求12～17中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體光射出元件由LED芯片或半導(dǎo)體激光芯片構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的熱處理裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體光射出元件是面發(fā)光型元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求12～20中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于將所述多個半導(dǎo)體光射出元件劃分為多個區(qū)域，能夠?qū)γ總€區(qū)域獨立地進(jìn)行控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求1～21中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于在所述多個熱電轉(zhuǎn)換元件的附近，必要時設(shè)置流過熱介質(zhì)的熱介質(zhì)流路。
23.根據(jù)權(quán)利要求1～22中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于所述熱處理裝置具有用于控制該熱處理裝置整體的動作的控制單元，該控制單元進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱所述被處理體時接通所述加熱單元，并且通過熱電轉(zhuǎn)換元件控制部在所述熱電轉(zhuǎn)換元件中流過對所述被處理體進(jìn)行加熱的電流，當(dāng)冷卻所述被處理體時切斷所述加熱單元，并且通過熱電轉(zhuǎn)換元件控制部在所述熱電轉(zhuǎn)換元件中流過對所述被處理體進(jìn)行冷卻的電流。
24.一種熱處理裝置，用于對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在所述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺；在所述載置臺或所述載置臺的下方設(shè)置的，對所述被處理體進(jìn)行加熱的下側(cè)加熱單元；氣密性的覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要的氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在所述光透過窗的上方，通過光透過窗向所述被處理體射出加熱用的光，并且由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的熱處理裝置，其特征在于所述下側(cè)加熱單元由多個熱電轉(zhuǎn)換元件、電阻加熱器或加熱燈中的任一種構(gòu)成。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的熱處理裝置，其特征在于所述熱處理裝置具有用于控制該熱處理裝置整體的動作的控制單元，該控制單元進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱所述被處理體時接通所述下側(cè)加熱單元，將所述被處理體預(yù)加熱到規(guī)定溫度，此后，接通所述加熱單元，使所述被處理體升溫到規(guī)定的處理溫度。
27.一種計算機(jī)程序，用于在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，所述熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在所述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺；在所述載置臺上部設(shè)置的多個熱電轉(zhuǎn)換元件；氣密性的覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在所述光透過窗的上方、通過光透過窗向所述被處理體射出加熱用光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，所述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱所述被處理體時接通所述加熱單元，并且使對所述被處理體進(jìn)行加熱的電流流過所述熱電轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)冷卻所述被處理體時斷開所述加熱單元，并且使對所述被處理體進(jìn)行冷卻的電流流過所述熱電轉(zhuǎn)換元件。
28.一種計算機(jī)程序，用于在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，所述熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在所述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺；在所述載置臺或所述載置臺的下方設(shè)置的，對所述被處理體進(jìn)行加熱的下側(cè)加熱單元；氣密性的覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要的氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在所述光透過窗的上方，通過光透過窗向所述被處理體射出加熱用光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，所述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱所述被處理體時，接通所述下側(cè)加熱單元，將所述被處理體預(yù)加熱到規(guī)定溫度，此后，接通所述加熱單元，使所述被處理體升溫到規(guī)定的處理溫度。
29.一種存儲介質(zhì)，存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，所述熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在所述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺；在所述載置臺上部設(shè)置的多個熱電轉(zhuǎn)換元件；氣密性的覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在所述光透過窗的上方、通過光透過窗向所述被處理體射出加熱用光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，所述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱所述被處理體時接通所述加熱單元，并且使對所述被處理體進(jìn)行加熱的電流流過所述熱電轉(zhuǎn)換元件，當(dāng)冷卻所述被處理體時斷開所述加熱單元，并且使對所述被處理體進(jìn)行冷卻的電流流過所述熱電轉(zhuǎn)換元件。
30.一種存儲介質(zhì)，存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序在使用熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理時進(jìn)行控制，所述熱處理裝置對被處理體實施規(guī)定的熱處理，具備能夠排氣的處理容器；設(shè)置在所述處理容器內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺；在所述載置臺或所述載置臺的下方設(shè)置的，對所述被處理體進(jìn)行加熱的下側(cè)加熱單元；氣密性的覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入必要的氣體的氣體導(dǎo)入單元；和設(shè)置在所述光透過窗的上方，通過光透過窗向所述被處理體射出加熱用的光，并由分別含有半導(dǎo)體光射出元件的多個加熱光源構(gòu)成的加熱單元，所述計算機(jī)程序進(jìn)行控制，使得當(dāng)加熱所述被處理體時，接通所述下側(cè)加熱單元，將所述被處理體預(yù)加熱到規(guī)定溫度，此后，接通所述加熱單元，使所述被處理體升溫到規(guī)定的處理溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對被處理體(W)施加規(guī)定熱處理的熱處理裝置(2)，具備能夠排氣的處理容器(4)；設(shè)置在所述處理容器(4)內(nèi)，用于在其上面?zhèn)容d置所述被處理體的載置臺(18)；設(shè)置在所述載置臺(18)上部的多個熱電轉(zhuǎn)換元件(22)；氣密地覆蓋所述處理容器的頂部的光透過窗(8)；和向所述處理容器(4)內(nèi)導(dǎo)入必要氣體的氣體導(dǎo)入部件(12)。在所述光透過窗(8)的上方，設(shè)置有由包含向所述被處理體射出加熱用光的半導(dǎo)體光射出元件(58)的多個加熱光源(52)構(gòu)成的加熱單元(46)。因此，可以提高加熱效率，而且可以用更高的速度對被處理體進(jìn)行升溫和降溫操作。
文檔編號H01L21/205GK101069268SQ20068000129
公開日2007年11月7日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者清水正裕, 河西繁, 米田昌剛 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社