JP2010153734A

JP2010153734A - Annealing device and annealing method

Info

Publication number: JP2010153734A
Application number: JP2008332799A
Authority: JP
Inventors: Masatake Yoneda; 昌剛米田; Shigeru Kasai; 河西　　繁; Kiyoshi Tanaka; 澄田中; Tomohiro Suzuki; 智博鈴木; Kazuhiro Oya; 和広大矢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP5394730B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an annealing device capable of stably performing annealing processing without causing a problem that light energy efficiency is low owing to a decrease in quantity of emitted light due to an influence of heat. <P>SOLUTION: The annealing device includes: a processing chamber 1 in which a wafer W is stored; a heating sources 17 provided facing a surface of the wafer W and having a plurality of LEDs 33 irradiating the wafer W with light; a light transmission member 18 provided corresponding to the heating source 17 and transmitting light from the LED 33; a cooling member 4 supporting the light transmission member 18 on the opposite side from the processing chamber 1, provided in direct contact with the heating source 17, and having an internal space 21 supplied with a cooling medium 19; and a cooling mechanism 64 configured to vaporize the cooling medium 19 by reducing the pressure in the internal space 21 of the cooling member 4 and to cool the heating source 17 with the heat of the vaporization. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ等に対してＬＥＤ等の発光素子からの光を照射することによりアニールを行うアニール装置およびアニール方法に関する。 The present invention relates to an annealing apparatus and an annealing method for performing annealing by irradiating light from a light emitting element such as an LED to a semiconductor wafer or the like.

半導体デバイスの製造においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）に対して、成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、アニール処理等の各種熱処理が存在するが、半導体デバイスの高速化、高集積化の要求にともない、特にイオンインプランテーション後のアニールは、拡散を最小限に抑えるために、より高速での昇降温が指向されている。このような高速昇降温が可能なアニール装置としてＬＥＤ（発光ダイオード）を加熱源として用いたものが提案されている（例えば特許文献１）。 In the manufacture of semiconductor devices, there are various types of heat treatment such as film formation, oxidation diffusion treatment, modification treatment, annealing treatment on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) that is a substrate to be processed. With the demand for higher speed and higher integration, annealing after ion implantation, in particular, is directed to higher temperature rise and fall in order to minimize diffusion. As an annealing apparatus capable of such high-speed temperature rising and cooling, an apparatus using an LED (light emitting diode) as a heating source has been proposed (for example, Patent Document 1).

ところで、上記アニール装置の加熱源としてＬＥＤを用いる場合には、急速加熱に対応して多大な光エネルギーを発生させる必要があり、そのためにＬＥＤを高密度実装する必要がある。 By the way, when an LED is used as a heating source of the annealing apparatus, it is necessary to generate a large amount of light energy in response to rapid heating. For this reason, it is necessary to mount the LEDs at a high density.

しかしながら、ＬＥＤは熱により発光量が低下することが知られており、ＬＥＤを高密度実装することにより、ＬＥＤ自体の発熱（投入エネルギーのうち、光として取り出せなかったもの）等の影響が大きくなるとＬＥＤから十分な発光量を得られなくなる。 However, it is known that the amount of light emitted from an LED is reduced by heat, and when the LED is mounted at a high density, the influence of heat generated by the LED itself (of the input energy that cannot be extracted as light) increases. A sufficient amount of light emission cannot be obtained from the LED.

このようなことから、循環させた冷却媒体により、直接または銅等の高熱伝導を介してＬＥＤを冷却する技術が提案されている（特許文献２、３）。 For this reason, there has been proposed a technique for cooling an LED directly or through high heat conduction such as copper using a circulating cooling medium (Patent Documents 2 and 3).

しかしながら、このような冷媒循環方式の冷却では、冷却が冷媒の熱伝達率に依存するため、大きな冷却効果が得難く、さらに高い冷却効果が得られる冷却方式が求められている。
特表２００５−５３６０４５号公報特開２００８−１６５４５号公報特開２００８−６０５６０号公報 However, in such a refrigerant circulation type cooling, since the cooling depends on the heat transfer coefficient of the refrigerant, it is difficult to obtain a large cooling effect, and a cooling method capable of obtaining a higher cooling effect is required.
JP 2005-536045 gazette JP 2008-16545 A JP 2008-60560 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、加熱源としてＬＥＤ等の発光素子を用いたアニール装置において、熱の影響による発光量の低下に起因する光エネルギー効率が低いという問題が生じずに安定してアニール処理を行うことができるアニール装置およびアニール方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in an annealing apparatus using a light emitting element such as an LED as a heating source, there is a problem that light energy efficiency is low due to a decrease in the amount of light emission due to the influence of heat. It is an object of the present invention to provide an annealing apparatus and an annealing method that can stably perform an annealing process without any problems.

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、被処理体が収容される処理室と、前記処理室内の被処理体に対して光を照射する複数の発光素子を有する加熱源と、前記加熱源に直接接触するように設けられ、冷却媒体が供給される内部空間を有する冷却部材と、前記冷却部材の前記内部空間を減圧して冷却媒体を気化させ、その際の気化熱により前記加熱源を冷却する冷却機構とを具備することを特徴とするアニール装置を提供する。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a processing chamber in which an object to be processed is accommodated, and a heating source having a plurality of light emitting elements that irradiate light to the object to be processed in the processing chamber, A cooling member provided in direct contact with the heating source and having an internal space to which a cooling medium is supplied, and the internal space of the cooling member is depressurized to vaporize the cooling medium. An annealing apparatus comprising a cooling mechanism for cooling the heating source is provided.

上記第１の観点において、前記被処理体は水平に支持され、前記加熱源は、前記被処理体の上方に裏面を前記冷却部材に支持された状態で配置され、前記冷却機構は、前記冷却部材の前記内部空間に冷却媒体を供給して貯留させる冷却媒体供給配管と、前記内部空間に接続された排気配管と、前記排気配管を介して前記内部空間を排気する真空ポンプと、前記内部空間の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出値に基づいて前記内部空間内の圧力が所定の値になるように前記真空ポンプを制御する制御器とを有し、前記制御器は設定温度において前記内部空間の圧力が冷却媒体が沸騰する圧力になるように制御するように構成することができる。この場合に、前記真空ポンプは、水封式真空ポンプを用いることが好ましい。また、前記冷却機構は、前記排気配管の前記真空ポンプ上流側に設けられた冷却フィンと、前記冷却フィンで冷却されて生じた液体を前記内部空間に返戻する返戻配管とをさらに有することができ、その場合には、通常の真空ポンプを用いることができる。また、前記制御器としてはインバータを用いることができる。さらに、前記冷却機構は、前記内部空間内の液面を制御する液面制御手段をさらに有するものとすることができる。 In the first aspect, the object to be processed is supported horizontally, the heating source is disposed above the object to be processed with a back surface supported by the cooling member, and the cooling mechanism includes the cooling device. A coolant supply pipe for supplying and storing a coolant in the internal space of the member; an exhaust pipe connected to the internal space; a vacuum pump for exhausting the internal space via the exhaust pipe; and the internal space And a controller for controlling the vacuum pump so that the pressure in the internal space becomes a predetermined value based on a detection value of the pressure sensor, the controller being set It can be configured to control so that the pressure of the internal space becomes a pressure at which the cooling medium boils at a temperature. In this case, the vacuum pump is preferably a water ring vacuum pump. The cooling mechanism may further include a cooling fin provided on the upstream side of the vacuum pump of the exhaust pipe and a return pipe for returning the liquid generated by cooling with the cooling fin to the internal space. In that case, a normal vacuum pump can be used. In addition, an inverter can be used as the controller. Furthermore, the cooling mechanism may further include a liquid level control unit that controls a liquid level in the internal space.

上記第１の観点において、前記被処理体は水平に支持され、前記加熱源は、前記被処理体の上方および下方に２つ配置され、前記冷却部材は、前記２つの加熱源の裏面をそれぞれ支持するように２つ配置されている構成とすることができる。 In the first aspect, the object to be processed is supported horizontally, two heating sources are arranged above and below the object to be processed, and the cooling member has a back surface of each of the two heating sources. It can be set as the structure arrange | positioned so that it may support.

この場合に、前記被処理体の上方の加熱源を冷却する冷却機構は、前記上方の加熱源を支持する冷却部材の前記内部空間に冷却媒体を供給して貯留させる冷却媒体供給配管と、前記内部空間に接続された排気配管と、前記排気配管を介して前記内部空間を排気する真空ポンプと、前記内部空間の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出値に基づいて前記内部空間内の圧力が所定の値になるように前記真空ポンプを制御する制御器とを有し、前記制御器は設定温度において前記内部空間の圧力が冷却媒体が沸騰する圧力になるように制御するように構成することができる。 In this case, the cooling mechanism that cools the heating source above the object to be processed includes a cooling medium supply pipe that supplies and stores the cooling medium in the internal space of the cooling member that supports the upper heating source, and An exhaust pipe connected to the internal space, a vacuum pump for exhausting the internal space through the exhaust pipe, a pressure sensor for detecting the pressure in the internal space, and the internal space based on a detection value of the pressure sensor A controller for controlling the vacuum pump so that the internal pressure becomes a predetermined value, and the controller controls the pressure of the internal space to a pressure at which the cooling medium boils at a set temperature. Can be configured.

また、前記被処理体の下方の加熱源を冷却する冷却機構は、前記下方の加熱源を支持する冷却部材の前記内部空間に冷却媒体を供給して貯留させる冷却媒体供給配管と、前記内部空間に接続された排気配管と、前記内部空間の上部に空隙なく液体状の冷却媒体を貯留させるように設けられた、液体状の冷却媒体は透過せず、冷却媒体蒸気は透過する半透膜と、前記排気配管を介して前記内部空間を排気する真空ポンプと、前記内部空間の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出値に基づいて前記内部空間内の圧力が所定の値になるように前記真空ポンプを制御する制御器とを有し、前記制御器は設定温度において前記内部空間の圧力が冷却媒体が沸騰する圧力になるように制御する構成とすることができるし、前記下方の加熱源を支持する冷却部材の前記内部空間に冷却媒体を噴霧するノズルと、前記内部空間に接続された排気配管と、前記排気配管を介して前記内部空間を排気する真空ポンプと、前記内部空間の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出値に基づいて前記内部空間内の圧力が所定の値になるように前記真空ポンプを制御する制御器とを有し、前記制御器は設定温度において前記内部空間の圧力が冷却媒体が沸騰する圧力になるように制御する構成とすることもできる。 The cooling mechanism that cools the heating source below the object to be processed includes a cooling medium supply pipe that supplies and stores the cooling medium in the internal space of the cooling member that supports the lower heating source, and the internal space An exhaust pipe connected to the inner space, and a semipermeable membrane that is provided so as to store a liquid cooling medium without a gap in the upper portion of the internal space and that does not transmit the liquid cooling medium and transmits the cooling medium vapor. , A vacuum pump for exhausting the internal space through the exhaust pipe, a pressure sensor for detecting the pressure in the internal space, and the pressure in the internal space becomes a predetermined value based on a detection value of the pressure sensor And a controller for controlling the vacuum pump, and the controller can be configured to control the pressure of the internal space to a pressure at which the cooling medium boils at a set temperature. Heating source A nozzle for spraying a cooling medium to the internal space of the cooling member to be supported; an exhaust pipe connected to the internal space; a vacuum pump for exhausting the internal space through the exhaust pipe; and a pressure in the internal space. A pressure sensor to detect, and a controller for controlling the vacuum pump so that the pressure in the internal space becomes a predetermined value based on a detection value of the pressure sensor, the controller at the set temperature It can also be set as the structure controlled so that the pressure of internal space becomes the pressure which a cooling medium boils.

上記第１の観点において、前記冷却媒体として水を用い、前記内部空間で水を核沸騰状態とするようにすることが好ましい。 In the first aspect, it is preferable to use water as the cooling medium so that the water is in a nucleate boiling state in the internal space.

上記第１の観点において、前記加熱源は、表面に前記複数の発光素子を取り付けた高熱伝導性絶縁材料からなる支持体と、前記支持体の裏面側に高熱伝導性の接合材で接合された熱拡散部材とがユニット化されて構成された発光素子アレイを複数備え、前記発光素子アレイは、前記冷却部材にねじ止めされている構成とすることができる。 In the first aspect, the heating source is bonded to a support made of a high thermal conductive insulating material having the plurality of light emitting elements attached on the surface thereof, and a high thermal conductive bonding material on the back side of the support. A plurality of light emitting element arrays configured by uniting the heat diffusing member may be provided, and the light emitting element array may be screwed to the cooling member.

この場合に、前記冷却部材は銅またはアルミニウムまたは銅合金またはアルミニウム合金からなり、前記支持体はＡｌＮからなり、前記熱拡散部材は銅または銅合金からなり、前記支持体と前記発光素子との間、前記支持体と前記熱拡散部材との間、および前記発光素子アレイと前記冷却部材との間には高熱伝導性の接合材が介在されている構成とすることが好ましい。 In this case, the cooling member is made of copper, aluminum, a copper alloy, or an aluminum alloy, the support is made of AlN, the heat diffusion member is made of copper or a copper alloy, and the space between the support and the light-emitting element. It is preferable that a highly heat-conductive bonding material is interposed between the support and the heat diffusion member and between the light emitting element array and the cooling member.

本発明の第２の観点では、処理室内に収容された被処理体に対し、複数の発光素子を有する加熱源を用いて光照射することにより被処理体をアニール処理するアニール方法であって、前記加熱源に直接接触するように、内部空間を有する冷却部材を設け、前記内部空間を減圧した状態でその中に冷却媒体を供給し、その中で前記冷却媒体を気化させ、その際の気化熱により前記加熱源を冷却しつつアニール処理を行うことを特徴とするアニール方法を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an annealing method for annealing a target object by irradiating a target object accommodated in a processing chamber with light using a heating source having a plurality of light emitting elements, A cooling member having an internal space is provided so as to be in direct contact with the heating source, and the cooling medium is supplied in a state where the internal space is decompressed, and the cooling medium is vaporized therein. An annealing method is provided, in which annealing is performed while cooling the heating source with heat.

本発明によれば、冷却部材の内部空間を減圧してその中で冷却媒体を気化させ、その際の気化熱により加熱源を冷却するので、比較的低温で冷却媒体の沸騰にともなう大きな熱流速により加熱源を冷却することができ、極めて効率よく加熱源を冷却することができる。このため、熱の影響による発光量の低下に起因する光エネルギー効率が低いという問題が生じずに安定してアニール処理を行うことができる。 According to the present invention, the internal space of the cooling member is depressurized, the cooling medium is vaporized therein, and the heating source is cooled by the heat of vaporization at that time. Therefore, a large heat flow rate caused by boiling of the cooling medium at a relatively low temperature. Thus, the heating source can be cooled, and the heating source can be cooled extremely efficiently. For this reason, the annealing process can be stably performed without causing the problem of low light energy efficiency due to a decrease in the amount of light emission due to the influence of heat.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここでは、表面に不純物が注入された半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）をアニールするためのアニール装置を例にとって説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るアニール装置の概略構成を示す断面図、図２は図１のアニール装置の加熱源を拡大して示す断面図、図３は図１のアニール装置のＬＥＤへ給電する部分を拡大して示す断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, an example of an annealing apparatus for annealing a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) having impurities implanted on the surface will be described.
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an annealing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a heating source of the annealing apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is an LED of the annealing apparatus of FIG. It is sectional drawing which expands and shows the part which supplies electric power to.

このアニール装置１００は、気密に構成され、ウエハＷが搬入される処理室１を有している。処理室１は、ウエハＷが配置される円柱状のアニール処理部１ａとアニール処理部１ａの外側にドーナツ状に設けられたガス拡散部１ｂを有している。ガス拡散部１ｂはアニール処理部１ａよりも高さが高くなっている。処理室１はチャンバー２により規定されている。チャンバー２の天壁２ａにはアニール処理部１ａに対応する円形の孔３が形成されており、この孔３には銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウ合金等の高熱伝導性材料からなる冷却部材４が嵌め込まれている。冷却部材４はフランジ部５を有し、フランジ部５はウルテム等の熱絶縁体８０を介してチャンバー２の上壁２ａに支持されている。熱絶縁体８０は、チャンバー２からの熱の入りを最小にするために設けられている。フランジ部５と熱絶縁体８０との間、および熱絶縁体８０と上壁２ａとの間にはシール部材６が介在され、これらの間が密着されている。 The annealing apparatus 100 is hermetically configured and has a processing chamber 1 into which a wafer W is loaded. The processing chamber 1 includes a columnar annealing processing unit 1a in which the wafer W is disposed and a gas diffusion unit 1b provided in a donut shape outside the annealing processing unit 1a. The gas diffusion part 1b is higher than the annealing part 1a. The processing chamber 1 is defined by the chamber 2. A circular hole 3 corresponding to the annealing portion 1a is formed in the top wall 2a of the chamber 2, and a cooling member 4 made of a high thermal conductivity material such as copper, aluminum, copper alloy, aluminum alloy or the like is formed in the hole 3. Is inserted. The cooling member 4 has a flange portion 5, and the flange portion 5 is supported on the upper wall 2 a of the chamber 2 via a thermal insulator 80 such as Ultem. The thermal insulator 80 is provided to minimize heat input from the chamber 2. A seal member 6 is interposed between the flange portion 5 and the thermal insulator 80, and between the thermal insulator 80 and the upper wall 2a, and these are in close contact with each other.

処理室１には、アニール処理部１ａ内でウエハＷを水平に支持する支持部材７が設けられており、この支持部材７はウエハＷの受け渡しのための昇降ピン（図示せず）が突没可能に設けられている。また、チャンバー２の天壁２ａには、図示しない処理ガス供給機構から所定の処理ガスが導入される処理ガス導入口８が設けられ、この処理ガス導入口８には処理ガスを供給する処理ガス配管９が接続されている。また、チャンバー２の底壁２ｂには排気口１０が設けられ、この排気口１０には図示しない排気装置に繋がる排気配管１１が接続されている。さらに、チャンバー２の側壁には、チャンバー２に対するウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１２が設けられており、この搬入出口１２はゲートバルブ１３により開閉可能となっている。 The processing chamber 1 is provided with a support member 7 for horizontally supporting the wafer W in the annealing processing section 1a. The support member 7 protrudes and retracts a lifting pin (not shown) for transferring the wafer W. It is provided as possible. Further, a processing gas introduction port 8 into which a predetermined processing gas is introduced from a processing gas supply mechanism (not shown) is provided in the top wall 2a of the chamber 2, and the processing gas for supplying the processing gas to the processing gas introduction port 8 is provided. A pipe 9 is connected. An exhaust port 10 is provided in the bottom wall 2b of the chamber 2, and an exhaust pipe 11 connected to an exhaust device (not shown) is connected to the exhaust port 10. Further, a loading / unloading port 12 for loading / unloading the wafer W into / from the chamber 2 is provided on the side wall of the chamber 2, and the loading / unloading port 12 can be opened and closed by a gate valve 13.

処理室１には、支持部材７上に支持されたウエハＷの温度を測定するための温度センサ１４が設けられている。また、温度センサ１４はチャンバー２の外側の計測部１５に接続されており、この計測部１５から後述するプロセスコントローラ９０に温度検出信号が出力されるようになっている。 The processing chamber 1 is provided with a temperature sensor 14 for measuring the temperature of the wafer W supported on the support member 7. The temperature sensor 14 is connected to a measurement unit 15 outside the chamber 2, and a temperature detection signal is output from the measurement unit 15 to a process controller 90 described later.

冷却部材４の支持部材７に支持されたウエハＷに対向する面には、支持部材７に支持されているウエハＷに対応するように円形の凹部１６が形成されている。そして、この凹部１６内には、冷却部材４に直接接触するように発光ダイオード（ＬＥＤ）を搭載した加熱源１７が配置されている。 A circular recess 16 is formed on the surface of the cooling member 4 facing the wafer W supported by the support member 7 so as to correspond to the wafer W supported by the support member 7. And in this recessed part 16, the heat source 17 which mounts a light emitting diode (LED) so that it may contact the cooling member 4 directly is arrange | positioned.

冷却部材４のウエハＷと対向する面には、凹部１６を覆うように、加熱源１７に搭載されたＬＥＤからの光をウエハＷ側に透過する光透過部材１８がねじ止めされている。光透過部材１８はＬＥＤから射出される光を効率良く透過する材料が用いられ、例えば石英が用いられる。 A light transmitting member 18 that transmits light from the LED mounted on the heating source 17 to the wafer W side is screwed to the surface of the cooling member 4 facing the wafer W so as to cover the recess 16. The light transmitting member 18 is made of a material that efficiently transmits light emitted from the LED, and for example, quartz is used.

冷却部材４には内部空間２１が形成されており、その中に冷却媒体１９、例えば水が貯留されるようになっている。冷却部材４の内部空間２１には、冷却媒体供給配管２２と、排気配管２３が接続されている。内部空間２１には補強のためのリブ２４が設けられている。 An internal space 21 is formed in the cooling member 4, and a cooling medium 19, for example, water is stored therein. A cooling medium supply pipe 22 and an exhaust pipe 23 are connected to the internal space 21 of the cooling member 4. The internal space 21 is provided with ribs 24 for reinforcement.

冷却媒体供給配管２２には、バルブ６１が設けられている。一方、冷却部材４の上面には、液面センサ６２が設けられており、この液面センサ６２により内部空間２１内の冷却媒体（水）１９の液面を検出するようになっている。この検出信号は液面制御器６３に送られ、この液面制御器６３により内部空間２１内の冷却媒体（水）１９の液面が所定の高さになるように、バルブ６１を制御するようになっている。制御周期は、例えばウエハ毎とする。 A valve 61 is provided in the cooling medium supply pipe 22. On the other hand, a liquid level sensor 62 is provided on the upper surface of the cooling member 4, and the liquid level sensor 62 detects the liquid level of the cooling medium (water) 19 in the internal space 21. This detection signal is sent to the liquid level controller 63, and the liquid level controller 63 controls the valve 61 so that the liquid level of the cooling medium (water) 19 in the internal space 21 becomes a predetermined height. It has become. The control cycle is, for example, for each wafer.

排気配管２３には、水封式真空ポンプ６４が設けられており、この水封式真空ポンプ６４により冷却部材４の内部空間２１を所定の圧力に減圧可能となっている。水封式真空ポンプ６４は、真空シール、回転部の潤滑、摺動部の冷却をすべて水により行うように構成された真空ポンプであり、水を含んだ気体を排気することができる。冷却部材４の上面には、圧力センサ６５が設けられており、この圧力センサ６５からの検出信号がインバータ６６に送られ、インバータ６６から内部空間２１内の圧力が所望の圧力になるように水封式真空ポンプ６４へ回転数制御信号を送るようになっている。 The exhaust pipe 23 is provided with a water seal vacuum pump 64, and the water seal vacuum pump 64 can reduce the internal space 21 of the cooling member 4 to a predetermined pressure. The water ring vacuum pump 64 is a vacuum pump configured to perform all of the vacuum sealing, lubrication of the rotating portion, and cooling of the sliding portion with water, and can exhaust a gas containing water. A pressure sensor 65 is provided on the upper surface of the cooling member 4, and a detection signal from the pressure sensor 65 is sent to the inverter 66, and water is supplied from the inverter 66 so that the pressure in the internal space 21 becomes a desired pressure. A rotational speed control signal is sent to the sealed vacuum pump 64.

なお、チャンバー２には冷却水流路２５が形成されており、この中に常温の冷却水が通流するようになっており、これによりチャンバー２の温度が過度に上昇することを防止している。 Note that a cooling water flow path 25 is formed in the chamber 2, and normal temperature cooling water flows therethrough, thereby preventing the temperature of the chamber 2 from rising excessively. .

加熱源１７は、図２に拡大して示すように、絶縁性を有する高熱伝導性材料、典型的にはＡｌＮセラミックスからなる支持体３２と、支持体３２に電極３５を介して支持された多数のＬＥＤ３３と、支持体３２の裏面側に接合された高熱伝導性材料である銅または銅合金製の熱拡散部材５０とで構成された複数のＬＥＤアレイ３４を有している。支持体３２には例えば銅に金メッキした導電性の高い電極３５がパターン形成されており、電極３５にＬＥＤ３３が導電性で高熱伝導性の接合材５６により接合されている。接合材５６としては、高熱伝導性で取り扱いが容易な銀ペーストが好ましい。また、接合材５６としてハンダ（ＰｂＳｎ）も用いることができる。 As shown in an enlarged view in FIG. 2, the heating source 17 includes a support 32 made of a highly heat-conductive material having insulation properties, typically AlN ceramics, and a large number of supports supported by the support 32 via electrodes 35. LED 33 and a plurality of LED arrays 34 composed of a heat diffusing member 50 made of copper or a copper alloy, which is a high thermal conductivity material bonded to the back side of the support 32. The support 32 is formed with a pattern of a highly conductive electrode 35, for example, gold-plated on copper, and the LED 33 is bonded to the electrode 35 by a conductive and high thermal conductive bonding material 56. The bonding material 56 is preferably a silver paste having high thermal conductivity and easy handling. Further, solder (PbSn) can also be used as the bonding material 56.

接合材５６として用いられる銀ペーストはエポキシ樹脂を主成分とする銀ペーストが好適であり、あるいはこの部分の温度が１５０℃を超える場合には、より耐熱性のあるシリコン樹脂を主成分とする銀ペーストを使用するとよい。 The silver paste used as the bonding material 56 is preferably a silver paste mainly composed of an epoxy resin, or when the temperature of this part exceeds 150 ° C., the silver paste mainly composed of a more heat-resistant silicon resin. Use a paste.

支持体３２と熱拡散部材５０とは高熱伝導性の接合材５７により接合される。高熱伝導性の接合材５７としては、信頼性の高いハンダや、より熱伝導率の高い銀ペーストを用いることが好ましい。また、熱可塑性樹脂からなるベース樹脂中に複数の気相成長カーボン繊維が厚さ方向に配向してなるカーボンシートを用いることにより、熱伝導率の極めて高い接合を実現することができる。 The support body 32 and the heat diffusing member 50 are bonded together by a bonding material 57 having high thermal conductivity. As the high thermal conductivity bonding material 57, it is preferable to use highly reliable solder or silver paste having higher thermal conductivity. Further, by using a carbon sheet in which a plurality of vapor-grown carbon fibers are oriented in the thickness direction in a base resin made of a thermoplastic resin, it is possible to realize bonding with extremely high thermal conductivity.

ＬＥＤアレイ３４の裏面側の熱拡散部材５０と冷却プレート４とは、これらの間に高熱伝導性の接合材５８が介在された状態でねじ止めされている。接合材５８としては、シリコングリースを好適に用いることができる。 The heat diffusion member 50 and the cooling plate 4 on the back surface side of the LED array 34 are screwed together with a high thermal conductivity bonding material 58 interposed therebetween. As the bonding material 58, silicon grease can be suitably used.

このような構成により、ＬＥＤ３３で発生した熱を、高熱伝導性の接合材５６、電極３５、支持体３２、高熱伝導性の接合材５７、熱拡散部材５０、高熱伝導性の接合材５８という熱伝導性の良好な経路を通って冷却部材４に極めて効果的に逃がすことができる。 With such a configuration, the heat generated by the LED 33 is converted into heat of the highly heat conductive bonding material 56, the electrode 35, the support 32, the high heat conductive bonding material 57, the heat diffusion member 50, and the high heat conductive bonding material 58. The cooling member 4 can escape very effectively through a path with good conductivity.

一つのＬＥＤ３３と隣接するＬＥＤ３３の電極３５との間はワイヤ３６にて接続されている。また、支持体３２の表面の電極３５が設けられていない部分には例えばＴｉＯ_２を含有する反射層５９が設けられており、ＬＥＤ３３から支持体３２側に射出された光を反射させて有効に取り出すことができるようになっている。反射層５９の反射率は０．８以上であることが好ましい。 A wire 36 is connected between one LED 33 and the electrode 35 of the adjacent LED 33. Further, a reflective layer 59 containing, for example, TiO ₂ is provided on the surface of the support 32 where the electrode 35 is not provided, and the light emitted from the LED 33 toward the support 32 is reflected effectively. It can be taken out. The reflectance of the reflective layer 59 is preferably 0.8 or more.

隣接するＬＥＤアレイ３４の間には反射板５５が設けられており、これによりＬＥＤアレイ３４の全周が反射板５５に囲まれた状態となっている。反射板５５としては例えばＣｕ板に金メッキしたものが用いられ、横方向に向かう光を反射して有効に取り出すことができるようになっている。 A reflecting plate 55 is provided between adjacent LED arrays 34, so that the entire circumference of the LED array 34 is surrounded by the reflecting plate 55. As the reflection plate 55, for example, a Cu plate that is gold-plated is used so that light traveling in the lateral direction can be reflected and effectively extracted.

個々のＬＥＤ３３は例えば透明樹脂からなるレンズ層２０で覆われている。レンズ層２０はＬＥＤ３３から射出する光を取り出す機能を有するものであり、ＬＥＤ３３の側面からの光も取り出すことができる。このレンズ層２０の形状はレンズ機能を有すれば特に限定されるものではないが、製造の容易性および効率を考慮すると、略半球状が好ましい。このレンズ層２０は、屈折率の高いＬＥＤ３３と屈折率が１の空気との間の屈折率を有しており、ＬＥＤ３３から空気中に光が直接射出されることによる全反射を緩和するために設けられる。 Each LED 33 is covered with a lens layer 20 made of, for example, a transparent resin. The lens layer 20 has a function of extracting light emitted from the LED 33 and can also extract light from the side surface of the LED 33. The shape of the lens layer 20 is not particularly limited as long as it has a lens function. However, considering the ease of manufacturing and efficiency, a substantially hemispherical shape is preferable. This lens layer 20 has a refractive index between the LED 33 having a high refractive index and air having a refractive index of 1, in order to alleviate total reflection caused by direct emission of light from the LED 33 into the air. Provided.

支持体３２と光透過部材１８との間の空間は真空引きされており、光透過部材１８の両側（上面と下面）が真空状態となる。したがって、光透過部材１８が大気状態と真空状態との仕切りとして機能する場合よりも薄く構成することができる。 The space between the support 32 and the light transmission member 18 is evacuated, and both sides (upper surface and lower surface) of the light transmission member 18 are in a vacuum state. Therefore, the light transmitting member 18 can be made thinner than the case where the light transmitting member 18 functions as a partition between the atmospheric state and the vacuum state.

冷却部材４の上方には、ＬＥＤ３３への給電制御を行うための制御ボックス（図示せず）が設けられており、これらには図示しない電源からの配線が接続され、ＬＥＤ３３への給電を制御するようになっている。 Above the cooling member 4, a control box (not shown) for performing power feeding control to the LED 33 is provided, and a wiring from a power source (not shown) is connected to these to control power feeding to the LED 33. It is like that.

図３に拡大して示すように、熱拡散部材５０および支持体３２にそれぞれ形成されたホール５０ａおよび３２ａには給電電極５１が挿入されており、この給電電極５１が電極３５にハンダ付けにより接続されている。この給電電極５１には冷却部材４の内部を通って延びる電極棒３８が取り付けポート５２において接続されている。電極棒３８は、ＬＥＤアレイ３４毎に複数個、例えば８個（図３では２個のみ図示）設けられており、電極棒３８は絶縁材料からなる保護カバー３８ａで覆われている。電極棒３８は、冷却部材４の上端部まで延び、そこで受け部材３９がねじ止めされている。受け部材３９と冷却部材４との間には絶縁リング４０が介装されている。ここで、保護カバー３８ａと冷却部材４との間、保護カバー３８ａと電極棒３８との間の隙間はろう付けされており、いわゆるフィードスルーを形成している。 As shown in FIG. 3 in an enlarged manner, a feeding electrode 51 is inserted into holes 50a and 32a formed in the thermal diffusion member 50 and the support body 32, respectively, and this feeding electrode 51 is connected to the electrode 35 by soldering. Has been. An electrode rod 38 extending through the inside of the cooling member 4 is connected to the power supply electrode 51 at an attachment port 52. A plurality of, for example, eight electrode bars 38 (only two are shown in FIG. 3) are provided for each LED array 34, and the electrode bars 38 are covered with a protective cover 38a made of an insulating material. The electrode bar 38 extends to the upper end portion of the cooling member 4, where the receiving member 39 is screwed. An insulating ring 40 is interposed between the receiving member 39 and the cooling member 4. Here, the gaps between the protective cover 38a and the cooling member 4 and between the protective cover 38a and the electrode rod 38 are brazed to form a so-called feedthrough.

制御ボックス内には、複数の制御ボード（図示せず）が設けられており、この制御ボードには、電極棒３８に対応する給電部材４１が接続されている。給電部材４１は下方に延び、各電極棒３８に取り付けられた受け部材３９に接続されている。給電部材４１は絶縁材料からなる保護カバー４４で覆われている。給電部材４１の先端にはポゴピン（スプリングピン）４１ａが設けられており、この各ポゴピン４１ａが対応する受け部材３９に接触することにより、制御ボックスから給電部材４１、電極棒３８、給電電極５１および加熱源１７の電極３５を介して各ＬＥＤ３３に給電されるようになっている。このようにして給電されることによりＬＥＤ３３が発光し、その光によりウエハＷを表面から加熱することによりアニール処理が行われる。ポゴピン４１ａはスプリングにより受け部材３９側に付勢されているので、制御ボード４２の取り付け位置がずれている等の場合にも確実に給電部材４１と電極棒３８のコンタクトがとれるようになっている。 A plurality of control boards (not shown) are provided in the control box, and a power feeding member 41 corresponding to the electrode rod 38 is connected to the control board. The power supply member 41 extends downward and is connected to a receiving member 39 attached to each electrode bar 38. The power supply member 41 is covered with a protective cover 44 made of an insulating material. A pogo pin (spring pin) 41a is provided at the tip of the power supply member 41. When each pogo pin 41a comes into contact with the corresponding receiving member 39, the power supply member 41, electrode bar 38, power supply electrode 51, and Power is supplied to each LED 33 via the electrode 35 of the heating source 17. The LED 33 emits light by being fed in this way, and the annealing process is performed by heating the wafer W from the surface by the light. Since the pogo pin 41a is biased toward the receiving member 39 by a spring, the power supply member 41 and the electrode bar 38 can be reliably contacted even when the mounting position of the control board 42 is shifted. .

ＬＥＤアレイ３４は図４に示すように六角状をなし、その３辺に反射板５５が設けられている。そして、複数のＬＥＤアレイ３４が例えば図５に示すように隙間無く配置される。このとき、一つのＬＥＤアレイ３４の反射板５５が設けられていない辺に、隣接するＬＥＤアレイ３４の反射板５５が設けられている辺が来るようにして全てのＬＥＤアレイ３４が反射板５５に囲まれた状態となるようにされる。これにより、反射板５５が重なることがなく、ＬＥＤアレイ３４の配置個数を最大にすることができる。 As shown in FIG. 4, the LED array 34 has a hexagonal shape, and a reflecting plate 55 is provided on three sides thereof. Then, the plurality of LED arrays 34 are arranged without gaps, for example, as shown in FIG. At this time, all the LED arrays 34 are attached to the reflecting plate 55 so that the side where the reflecting plate 55 of the adjacent LED array 34 is provided comes to the side where the reflecting plate 55 of one LED array 34 is not provided. It will be in an enclosed state. Thereby, the reflecting plate 55 does not overlap, and the number of LED arrays 34 arranged can be maximized.

一つのＬＥＤアレイ３４には、１０００〜２０００個程度のＬＥＤ３３が搭載される。ＬＥＤ３３としては、射出される光の波長が紫外光〜近赤外光の範囲、好ましくは０．３６〜１．０μｍの範囲のものが用いられる。このような０．３６〜１．０μｍの範囲の光を射出する材料としてはＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等をベースとした化合物半導体が例示される。この中では、特に加熱対象として用いられるシリコン製のウエハＷに対する吸収率の高い９５０〜９７０ｎｍ付近の放射波長を有するＧａＡｓ系の材料からなるものが好ましい。 In one LED array 34, about 1000 to 2000 LEDs 33 are mounted. As LED33, the wavelength of the emitted light is in the range of ultraviolet light to near infrared light, preferably in the range of 0.36 to 1.0 μm. Examples of the material that emits light in the range of 0.36 to 1.0 μm include compound semiconductors based on GaN, GaAs, GaP, and the like. Among these, a material made of a GaAs-based material having a radiation wavelength in the vicinity of 950 to 970 nm, which has a high absorptance with respect to a silicon wafer W used as a heating target, is particularly preferable.

アニール装置１００の各構成部は、図１に示すように、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ９０に接続されて制御される構成となっている。例えば、上記制御ボックスの給電制御や、駆動系の制御、ガス供給制御、液面制御器６３およびインバータ６６の制御等がこのプロセスコントローラ９０で行われる。プロセスコントローラ９０には、オペレータがアニール装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、アニール装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース９１が接続されている。さらに、プロセスコントローラ９０には、アニール装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ９０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてアニール装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピを格納することが可能な記憶部９２が接続されている。処理レシピは記憶部９２の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース９１からの指示等にて任意のレシピを記憶部９２から呼び出してプロセスコントローラ９０に実行させることで、プロセスコントローラ９０の制御下で、アニール装置１００での所望の処理が行われる。 As shown in FIG. 1, each component of the annealing apparatus 100 is connected to and controlled by a process controller 90 having a microprocessor (computer). For example, the process controller 90 performs power supply control of the control box, drive system control, gas supply control, control of the liquid level controller 63 and the inverter 66, and the like. Connected to the process controller 90 is a user interface 91 including a keyboard for an operator to input commands to manage the annealing apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the annealing apparatus 100, and the like. . Further, the process controller 90 causes each component of the annealing apparatus 100 to execute processes according to a control program for realizing various processes executed by the annealing apparatus 100 under the control of the process controller 90 and processing conditions. A storage unit 92 that can store a program for processing, that is, a processing recipe, is connected. The processing recipe is stored in a storage medium (not shown) in the storage unit 92. The storage medium may be a fixed medium such as a hard disk or a portable medium such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 92 by an instruction from the user interface 91 and is executed by the process controller 90, so that a desired value in the annealing apparatus 100 is controlled under the control of the process controller 90. Processing is performed.

次に、ＬＥＤアレイ３４および冷却部材４の組み立て、ならびにＬＥＤアレイ３４の装着の手順について図６を参照して説明する。
まず、ＡｌＮ製の板材から六角状の支持体３２を切り出し、給電電極やねじの挿入孔であるスルーホール３２ａを形成し、さらに電極パターン（図示せず）を印刷する（図６（ａ））。 Next, the procedure for assembling the LED array 34 and the cooling member 4 and mounting the LED array 34 will be described with reference to FIG.
First, a hexagonal support 32 is cut out from a plate material made of AlN, a through-hole 32a that is a feeding electrode or screw insertion hole is formed, and an electrode pattern (not shown) is printed (FIG. 6A). .

次いで、支持体３２の裏面に銅メッキ７１を施し、表面の電極パターン以外の部分にＴｉＯ_２を含む反射層５９を形成する（電極パターンは図示略）（図６（ｂ））。反射層５９はＴｉＯ_２とレジストとを混合したものを用い、メタルマスクを用いて塗布（印刷）することにより形成することができる。 Next, copper plating 71 is applied to the back surface of the support 32, and a reflective layer 59 containing TiO ₂ is formed in a portion other than the electrode pattern on the surface (electrode pattern is not shown) (FIG. 6B). The reflective layer 59 can be formed by using a mixture of TiO ₂ and a resist and applying (printing) using a metal mask.

次いで、支持体３２と同じ形状を有し、スルーホール３２ａに対応する位置にスルーホール５０ａを形成した銅製の熱拡散部材５０の表面を高熱伝導性の接合材５７を用いて支持体３２の裏面に貼り付ける（図６（ｃ））。接合材５７としては、ハンダペーストを用いることができる。そして、スルーホール３２ａ，５０ａに支持体３２および熱拡散部材５０を貫通するように給電電極５１を挿入し、隙間にエポキシ樹脂７２を充填して真空シールを行い、ハンダと樹脂を一括して連続炉により熱処理する（図６（ｄ））。通常、真空シールはハンダを用いるのが一般的であるが、真空雰囲気にされる処理室１内におけるシールであるから、エポキシ樹脂で十分に真空シールすることができ、ハンダを用いる場合よりも低コスト化することができる。 Next, the surface of the copper heat diffusing member 50 having the same shape as the support 32 and having the through hole 50a formed at a position corresponding to the through hole 32a is bonded to the back surface of the support 32 using the high thermal conductivity bonding material 57. (FIG. 6 (c)). As the bonding material 57, a solder paste can be used. Then, the feed electrode 51 is inserted into the through holes 32a and 50a so as to penetrate the support body 32 and the heat diffusing member 50, the gap is filled with an epoxy resin 72, and vacuum sealing is performed. It heat-processes with a furnace (FIG.6 (d)). Usually, solder is used for the vacuum seal, but since it is a seal in the processing chamber 1 in a vacuum atmosphere, it can be sufficiently vacuum-sealed with an epoxy resin, which is lower than when solder is used. Cost can be increased.

その後、支持体３２の表面にパターン形成された電極３５に高熱伝導性の接合材５６を施し（図２参照）、その上にダイボンダーによりＬＥＤ３３をマウントするとともに、支持体３２の３辺に反射板５５を取り付ける（図６（ｅ））。その後、さらにワイヤーボンダーを用いてワイヤ３６によりボンディングを行う（図６（ｆ））。 After that, a high thermal conductivity bonding material 56 is applied to the electrode 35 patterned on the surface of the support 32 (see FIG. 2), and the LED 33 is mounted thereon by a die bonder. 55 is attached (FIG. 6E). Thereafter, bonding is further performed with the wire 36 using a wire bonder (FIG. 6F).

次いで、ＬＥＤ３３を覆うように透明樹脂からなるレンズ層２０を形成し、ＬＥＤアレイ３４を完成させる（図６（ｇ））。一方、これと並行してろう付けにより冷却部材４を組み立てる（図６（ｈ））。 Next, the lens layer 20 made of a transparent resin is formed so as to cover the LEDs 33, and the LED array 34 is completed (FIG. 6G). On the other hand, in parallel with this, the cooling member 4 is assembled by brazing (FIG. 6 (h)).

その後、熱拡散部材５０に例えばシリコングリースからなる高熱伝導性の接合材５８を塗布し、冷却部材４にＬＥＤアレイ３４を装着する（図６（ｉ））。そして、給電電極５１に給電部材３８を接続するとともに、ねじ７３によりＬＥＤアレイ３４をねじ止めする（図６（ｊ））。 Thereafter, a high thermal conductive bonding material 58 made of, for example, silicon grease is applied to the heat diffusing member 50, and the LED array 34 is mounted on the cooling member 4 (FIG. 6 (i)). Then, the power supply member 38 is connected to the power supply electrode 51, and the LED array 34 is screwed with screws 73 (FIG. 6 (j)).

以上の手順により、ＬＥＤアレイ３４の装着までが終了し、その後、光透過部材１８を取り付ける。 Through the above procedure, the mounting of the LED array 34 is completed, and then the light transmission member 18 is attached.

次に、以上のようなアニール装置１００におけるアニール処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ１３を開にして搬入出口１２からウエハＷを搬入し、支持部材７上に載置する。その後、ゲートバルブ１３を閉じて処理室１内を密閉状態とし、排気口１１を介して図示しない排気装置により処理室１内を排気するとともに、図示しない処理ガス供給機構から処理ガス配管９および処理ガス導入口８を介して所定の処理ガス、例えばアルゴンガスまたは窒素ガスを処理室１内に導入し、処理室１内の圧力を例えば１００〜１００００Ｐａの範囲内の所定の圧力に維持する。 Next, the annealing process operation in the annealing apparatus 100 as described above will be described.
First, the gate valve 13 is opened, the wafer W is loaded from the loading / unloading port 12, and placed on the support member 7. Thereafter, the gate valve 13 is closed to make the inside of the processing chamber 1 hermetically sealed, the inside of the processing chamber 1 is exhausted by an exhaust device (not shown) through the exhaust port 11, and the processing gas pipe 9 and the processing gas are supplied from a processing gas supply mechanism (not shown). A predetermined processing gas, for example, argon gas or nitrogen gas is introduced into the processing chamber 1 through the gas introduction port 8, and the pressure in the processing chamber 1 is maintained at a predetermined pressure in the range of 100 to 10,000 Pa, for example.

一方、冷却部材４の内部空間２１には、冷却媒体１９として例えば水を貯留し、水封式真空ポンプ６４により排気配管２３を介して内部空間２１を排気して所定の減圧状態とし、常温のときよりも低温で冷却媒体１９を沸騰させて気化させ、その際の気化熱によりＬＥＤ素子３３を冷却する。例えば冷却媒体１９として水を用いた場合には、内部空間２１を減圧することにより、１００℃より低い温度で水を沸騰させて、その際の気化熱によりＬＥＤ素子３３を冷却する。この際に、所定の圧力になるように、圧力センサ６５の検出信号に基づいてインバータ６６により水封式真空ポンプ６４の回転数を制御して内部空間２１の圧力を制御する。また、内部空間２１内の水は蒸発により減少するため、液面センサ６２の検出信号に基づいて液面制御器６３により所定の液面になるまでバルブ６１を開にして冷却媒体供給配管２２を介して水を供給し、液面を制御する。 On the other hand, in the internal space 21 of the cooling member 4, for example, water is stored as the cooling medium 19, and the internal space 21 is exhausted through the exhaust pipe 23 by the water-sealed vacuum pump 64 to a predetermined reduced pressure state. The cooling medium 19 is boiled and vaporized at a temperature lower than that, and the LED element 33 is cooled by heat of vaporization at that time. For example, when water is used as the cooling medium 19, the internal space 21 is decompressed to boil water at a temperature lower than 100 ° C., and the LED element 33 is cooled by the heat of vaporization at that time. At this time, the rotational speed of the water ring vacuum pump 64 is controlled by the inverter 66 based on the detection signal of the pressure sensor 65 so that the pressure in the internal space 21 is controlled so as to be a predetermined pressure. Further, since water in the internal space 21 is reduced by evaporation, the valve 61 is opened by the liquid level controller 63 based on the detection signal of the liquid level sensor 62 until the predetermined liquid level is reached, and the cooling medium supply pipe 22 is connected. The water level is supplied to control the liquid level.

そして、電源（図示せず）から制御ボックス（図示せず）、給電部材４１、電極棒３８、電極３５を介して、ＬＥＤ３３に所定の電流を供給してＬＥＤ３３を点灯させる。 Then, a predetermined current is supplied to the LED 33 through a control box (not shown), the power supply member 41, the electrode rod 38, and the electrode 35 from a power source (not shown) to light the LED 33.

ＬＥＤ３３からの光は、直接または一旦反射層５９で反射してからレンズ層２０を透過し、さらに光透過部材１８を透過し、電子とホールの再結合による電磁輻射を利用して極めて高速でウエハＷを加熱する。 The light from the LED 33 is directly or once reflected by the reflective layer 59 and then transmitted through the lens layer 20 and further through the light transmitting member 18, and at extremely high speed using electromagnetic radiation due to recombination of electrons and holes. Heat W.

ここで、ＬＥＤ３３は、常温に保持した場合には、ＬＥＤ３３自身の発熱等によりその発光量が低下する。そのため、従来は循環させた冷却媒体の冷熱によりＬＥＤを冷却する方法が提案されていたが、このような方法では冷却が冷媒の熱伝達率に依存するため、十分な冷却効果が得難く、さらに高い冷却効果が得られる冷却方式が求められていた。これに対し、本実施形態では、冷却部材４の内部空間２１を排気して減圧状態とすることにより、冷却媒体１９を常圧のときよりも低温で沸騰させ、その際の気化熱により大きな熱流速によりＬＥＤ３３を冷却することができるので、従来よりも高い冷却効果を得ることができる。 Here, when the LED 33 is kept at a normal temperature, the light emission amount is reduced due to heat generation of the LED 33 itself. Therefore, conventionally, a method of cooling the LED by the cooling heat of the circulated cooling medium has been proposed. However, in such a method, since cooling depends on the heat transfer coefficient of the refrigerant, it is difficult to obtain a sufficient cooling effect. There has been a demand for a cooling system that can provide a high cooling effect. On the other hand, in the present embodiment, the cooling medium 19 is boiled at a lower temperature than that at normal pressure by exhausting the internal space 21 of the cooling member 4 to a reduced pressure state, and the heat generated by vaporization at that time is larger. Since the LED 33 can be cooled by the flow velocity, a higher cooling effect than before can be obtained.

冷却媒体１９として水を用いた場合には、その沸騰曲線は図７に示すようになる。すなわち、冷却水として水を用いた場合には、沸騰前の自然対流領域では、熱流束は１０Ｗ／ｃｍ^２程度であるが、沸騰後の核沸騰領域では、熱流束は１００Ｗ／ｃｍ^２程度まで上昇する。この大きな熱流束により、効率的な冷却が達成される。そして、核沸騰が生じる温度を１００℃以下の所望の温度とするために、冷却部材４の内部空間を減圧する。この場合に、内部空間２１から蒸気が排出されることとなり、通常の真空ポンプは用いることができないが、水封式真空ポンプ６４を用いることにより、このような排気が可能となる。 When water is used as the cooling medium 19, the boiling curve is as shown in FIG. That is, when water is used as cooling water, the heat flux is about 10 W / cm ^{2 in} the natural convection region before boiling, but the heat flux is about 100 W / cm ^{2 in} the nucleate boiling region after boiling. To rise. This large heat flux achieves efficient cooling. Then, the internal space of the cooling member 4 is decompressed in order to set the temperature at which nucleate boiling occurs to a desired temperature of 100 ° C. or lower. In this case, the steam is discharged from the internal space 21 and a normal vacuum pump cannot be used. However, by using the water ring vacuum pump 64, such exhaust can be performed.

なお、核沸騰とは、特定の点（発泡核）から蒸気泡が発生する沸騰状態である。しかし、核沸騰が生じる温度よりも高温となると、発泡核の数が増えて蒸気の発泡周期も短くなり、部分的に蒸気の膜となってつながった形態をなす遷移沸騰状態となり、熱流速が低下していく。さらに温度が上昇すると蒸気が膜状となる膜沸騰状態となり、再び熱流速が上昇する。 The nucleate boiling is a boiling state in which vapor bubbles are generated from a specific point (foaming nuclei). However, when the temperature is higher than the temperature at which nucleate boiling occurs, the number of foaming nuclei increases and the steam foaming cycle is shortened. It goes down. When the temperature rises further, the film becomes a film boiling state where the vapor becomes a film, and the heat flow rate rises again.

例えば、冷却媒体として水を用い、２５℃に温度制御したい場合には、冷却部材４の内部空間２１の圧力を２５℃の水の蒸気圧である２３〜２４ｍｍＨｇになるように、圧力センサ６５、インバータ６６、水封式真空ポンプ６４を用いて制御する。これにより、内部空間２１内の水が核沸騰状態となり、その際の気化熱により高い熱流速でＬＥＤ３３の熱を取り除くことができる。 For example, when water is used as the cooling medium and the temperature is controlled to 25 ° C., the pressure sensor 65, so that the pressure in the internal space 21 of the cooling member 4 is 23 to 24 mmHg which is the vapor pressure of water at 25 ° C. Control is performed using an inverter 66 and a water ring vacuum pump 64. Thereby, the water in the internal space 21 becomes a nucleate boiling state, and the heat of the LED 33 can be removed at a high heat flow rate by the heat of vaporization at that time.

また、このアニール装置１００を用いて５０Ｗ／ｃｍ^２×２秒の熱負荷を水の気化熱により冷却することを想定すると、水の潜熱が３３６Ｊ／ｇであり水の比重が１ｇ／ｃｍ^３であるから体積比熱は３３６Ｊ／ｃｍ^３となる。したがって、必要な内部空間２１の水の高さＨは、Ｈ＝５０×２／３３６＝０．３ｃｍとなる。したがって、内部空間２１には１ｃｍ程度の高さで水をためるように制御すればよい。 Assuming that a thermal load of 50 W / cm ² × 2 seconds is cooled by the heat of vaporization of water using this annealing apparatus 100, the latent heat of water is 336 J / g and the specific gravity of water is 1 g / cm ³ . Therefore, the volume specific heat is 336 J / cm ³ . Therefore, the required height H of the water in the internal space 21 is H = 50 × 2/336 = 0.3 cm. Therefore, the internal space 21 may be controlled to accumulate water at a height of about 1 cm.

また、本実施形態では、このように冷却媒体（水）１９が沸騰して気化する際の気化熱で冷却する点に加え、冷却部材４、支持体３２を熱伝導性の高い材料で構成し、これらを接合する接合材についても熱伝導性の高いものを使用しているので、一層迅速にＬＥＤ３３の熱を奪うことができ、冷却効率を一層高めることができる。 In the present embodiment, in addition to the point of cooling by the heat of vaporization when the cooling medium (water) 19 boils and vaporizes, the cooling member 4 and the support 32 are made of a material having high thermal conductivity. As the bonding material for bonding them is also made of a material having high thermal conductivity, the heat of the LED 33 can be taken away more quickly, and the cooling efficiency can be further increased.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図８は、本発明の他の実施形態に係るアニール装置の概略構成を示す断面図である。この実施形態に係るアニール装置１００ａでは、排気配管２３に冷却フィン８２を設け、冷却フィン８２と内部空間２１との間に配管８３を設ける。これにより、冷却部材４の内部空間２１から排気配管２３を介して排出された蒸気が冷却フィン８２で冷却されて液化し、配管８３を介して内部空間に戻る。したがって、排気配管２３の冷却フィン８２の下流側には蒸気を含まない気体が流れるため、水封式真空ポンプは必要がなく、通常の真空ポンプ６４′を用いることができる。なお、他の部分については、図１と同様の構成であるため、説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an annealing apparatus according to another embodiment of the present invention. In the annealing apparatus 100 a according to this embodiment, the cooling fin 82 is provided in the exhaust pipe 23, and the pipe 83 is provided between the cooling fin 82 and the internal space 21. Thereby, the steam discharged from the internal space 21 of the cooling member 4 via the exhaust pipe 23 is cooled and liquefied by the cooling fins 82, and returns to the internal space via the pipe 83. Therefore, since a gas not containing steam flows downstream of the cooling fins 82 of the exhaust pipe 23, a water-sealed vacuum pump is not necessary, and a normal vacuum pump 64 'can be used. The other parts have the same configuration as that shown in FIG.

次に、本発明のさらに他の実施形態について説明する。
図９は、本発明のさらに他の実施形態に係るアニール装置の概略構成を示す断面図である。この実施形態に係るアニール装置１００ｂでは、処理室１内でウエハＷの上下両面から加熱可能となっている。その他の構成は、図１のアニール装置１００とほぼ同様であるから、アニール装置１００と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。 Next, still another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of an annealing apparatus according to still another embodiment of the present invention. In the annealing apparatus 100b according to this embodiment, heating can be performed from the upper and lower surfaces of the wafer W in the processing chamber 1. Since the other configuration is almost the same as that of the annealing apparatus 100 of FIG.

アニール装置１００ｂにおいて、処理室１には、アニール処理部１ａ内でウエハＷを水平に支持する支持部材７′が設けられている。この支持部材７′は、ウエハＷの上下両面を加熱可能なように、ウエハＷの外縁を支持するようになっており、図示しない昇降機構によりウエハＷの受け渡しの際に昇降可能となっている。 In the annealing apparatus 100b, the processing chamber 1 is provided with a support member 7 'for horizontally supporting the wafer W in the annealing processing section 1a. The support member 7 'supports the outer edge of the wafer W so that the upper and lower surfaces of the wafer W can be heated. The support member 7' can be lifted and lowered when the wafer W is delivered by an unillustrated lifting mechanism. .

チャンバー２の底壁２ｂにはアニール処理部１ａに対応する円形の孔３′が形成されており、この孔３′には銅やアルミニウム等の高熱伝導性材料からなる冷却部材４′が嵌め込まれている。冷却部材４′はフランジ部５′を有し、フランジ部５′は熱絶縁体８０を介してチャンバー２の底壁２ｂに支持されている。冷却部材４′のウエハＷに対向する面には、ウエハＷに対応するように円形の凹部１６′が形成されている。そして、この凹部１６′内には、冷却部材４′に直接接触するように発光ダイオード（ＬＥＤ）を搭載した加熱源１７′が配置されている。冷却部材４′のウエハＷと対向する面には、凹部１６′を覆うように、光透過部材１８と同様に構成された光透過部材１８′がねじ止めされている。 A circular hole 3 'corresponding to the annealed portion 1a is formed in the bottom wall 2b of the chamber 2, and a cooling member 4' made of a highly heat conductive material such as copper or aluminum is fitted into the hole 3 '. ing. The cooling member 4 ′ has a flange portion 5 ′, and the flange portion 5 ′ is supported on the bottom wall 2 b of the chamber 2 via a thermal insulator 80. A circular recess 16 ′ is formed on the surface of the cooling member 4 ′ facing the wafer W so as to correspond to the wafer W. And in this recessed part 16 ', heating source 17' which has mounted the light emitting diode (LED) so that it may contact cooling member 4 'directly is arrange | positioned. A light transmitting member 18 ′ having the same configuration as the light transmitting member 18 is screwed to the surface of the cooling member 4 ′ facing the wafer W so as to cover the recess 16 ′.

冷却部材４′には内部空間２１′が形成されており、その中に冷却媒体１９、例えば水が貯留されるようになっている。冷却部材４′の基本構成は冷却部材４とほぼ同じであるが、冷却部材４′は、加熱源１７′の下方に位置しているため、このままでは冷却媒体１９が冷却部材４′の上壁に接触せず、加熱源１７′を冷却できない。このため、気体状の冷却媒体（水蒸気）は透過するが液体状の冷却媒体（水）は透過しないテフロン（登録商標）等の半透膜８４を内部空間２１′内に水平に設け、冷却媒体（水）１９が冷却部材４′の上壁に接触するようにし、蒸気のみ排出できるようにする。 An internal space 21 ′ is formed in the cooling member 4 ′, and the cooling medium 19, for example, water is stored therein. The basic configuration of the cooling member 4 'is substantially the same as that of the cooling member 4, but the cooling member 4' is located below the heating source 17 ', so that the cooling medium 19 remains on the upper wall of the cooling member 4'. The heating source 17 'cannot be cooled. For this reason, a semipermeable membrane 84 such as Teflon (registered trademark) that allows the gaseous cooling medium (water vapor) to permeate but does not allow the liquid cooling medium (water) to permeate is provided horizontally in the internal space 21 ′. (Water) 19 is brought into contact with the upper wall of the cooling member 4 ′ so that only steam can be discharged.

冷却部材４′の内部空間２１′には、冷却媒体供給配管２２′と、排気配管２３′が接続されている。 A cooling medium supply pipe 22 'and an exhaust pipe 23' are connected to the internal space 21 'of the cooling member 4'.

冷却媒体供給配管２２′は冷却媒体供給配管２２から分岐して設けられており、冷却媒体供給配管２２′にはバルブ８５とレギュレータ８６が設けられている。そしてレギュレータ８６により所定の圧力で冷却媒体（水）を冷却部材４′に供給するよう制御する。制御周期は、例えばウエハ毎とする。 The cooling medium supply pipe 22 ′ is branched from the cooling medium supply pipe 22, and a valve 85 and a regulator 86 are provided in the cooling medium supply pipe 22 ′. Then, the regulator 86 is controlled to supply the cooling medium (water) to the cooling member 4 ′ at a predetermined pressure. The control cycle is, for example, for each wafer.

排気配管２３′は、排気配管２３に接続されており、水封式真空ポンプ６４を作動させることにより、内部空間２１′が排気される。すなわち、水封式真空ポンプ６４が下側の冷却部材４′の内部空間２１′も排気するようになっており、内部空間２１′の圧力も内部空間２１と同様、圧力センサ６５およびインバータ６６により制御される。なお当然のことではあるが、内部空間２１′の圧力を制御するために、別途独立した圧力センサ、インバータ、真空ポンプを設け、内部空間２１と内部空間２１′を各々個別に圧力制御してもよい。 The exhaust pipe 23 ′ is connected to the exhaust pipe 23, and the internal space 21 ′ is exhausted by operating the water ring vacuum pump 64. That is, the water-sealed vacuum pump 64 also exhausts the internal space 21 ′ of the lower cooling member 4 ′, and the pressure in the internal space 21 ′ is the same as the internal space 21 by the pressure sensor 65 and the inverter 66. Be controlled. Of course, in order to control the pressure in the internal space 21 ′, a separate independent pressure sensor, inverter, and vacuum pump are provided, and the internal space 21 and the internal space 21 ′ can be individually pressure controlled. Good.

加熱源１７′は、ＬＥＤ３３を上方に向けた状態で加熱源１７と同様に構成されている。 The heating source 17 ′ is configured in the same manner as the heating source 17 with the LED 33 facing upward.

このように構成されたアニール装置１００ｂにおいては、加熱源１７および１７′によりウエハＷの両面からウエハＷを加熱することができ、加熱源１７および１７′のＬＥＤ３３を効率よく冷却して発光量の低下を抑制することができるので、より効率よくウエハＷを加熱することができる。 In the annealing apparatus 100b configured as described above, the wafer W can be heated from both surfaces of the wafer W by the heating sources 17 and 17 ', and the LEDs 33 of the heating sources 17 and 17' are efficiently cooled to reduce the light emission amount. Since the decrease can be suppressed, the wafer W can be heated more efficiently.

次に、図９のアニール装置１００ｂの変形例について説明する。図１０はそのようなアニール装置の概略構成を示す断面図である。この実施形態に係るアニール装置１００ｃでは、ウエハＷの上下両面から加熱可能となっている点は図９のアニール装置１００ｂと同様であり、アニール装置１００ｂの下側の冷却部材４′の代わりに冷却部材４″を設けた点のみがアニール装置１００ｂと異なっている。 Next, a modification of the annealing apparatus 100b of FIG. 9 will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of such an annealing apparatus. The annealing apparatus 100c according to this embodiment is similar to the annealing apparatus 100b in FIG. 9 in that heating is possible from both the upper and lower surfaces of the wafer W, and cooling is performed instead of the cooling member 4 'on the lower side of the annealing apparatus 100b. Only the point that the member 4 ″ is provided is different from the annealing apparatus 100b.

この冷却部材４″は、気化熱により加熱源１７′のＬＥＤ３３を有効に冷却することができるように、底壁内に水平に流路８７を設け、流路８７から上方に向かって内部空間２１″に臨むように複数のノズル８８が設けられている。これにより、ノズル８８から噴射された冷却媒体（水）は霧状となって冷却部材４″の上壁に当たり、一瞬で気体となって排気される。ＬＥＤ３３はその際の気化熱により冷却される。この際にレギュレータ８６の圧力によりノズル８８の吐出圧力を制御する。制御周期は、例えばウエハ毎とする。またこの場合においても、内部空間２１″の圧力を制御するために、別途独立した圧力センサ、インバータ、真空ポンプを設け、内部空間２１と内部空間２１″を各々個別に圧力制御してもよい。 The cooling member 4 ″ is provided with a flow path 87 horizontally in the bottom wall so that the LED 33 of the heating source 17 ′ can be effectively cooled by heat of vaporization, and the internal space 21 is directed upward from the flow path 87. A plurality of nozzles 88 are provided so as to face "." As a result, the cooling medium (water) ejected from the nozzle 88 is atomized and hits the upper wall of the cooling member 4 ″, and is instantaneously discharged as gas. The LED 33 is cooled by the heat of vaporization at that time. At this time, the discharge pressure of the nozzle 88 is controlled by the pressure of the regulator 86. The control cycle is, for example, for each wafer. In this case as well, an independent pressure is used to control the pressure of the internal space 21 ″. A sensor, an inverter, and a vacuum pump may be provided, and the internal space 21 and the internal space 21 ″ may be individually pressure controlled.

このように構成されたアニール装置１００ｃにおいても、加熱源１７および１７′によりウエハＷの両面からウエハＷを加熱することができ、加熱源１７および１７′のＬＥＤ３３を効率よく冷却して発光量の低下を抑制することができるので、より効率よくウエハＷを加熱することができる。 Also in the annealing apparatus 100c configured in this manner, the wafer W can be heated from both surfaces of the wafer W by the heating sources 17 and 17 ′, and the LEDs 33 of the heating sources 17 and 17 ′ are efficiently cooled to reduce the light emission amount. Since the decrease can be suppressed, the wafer W can be heated more efficiently.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、冷却媒体を沸騰させた際の気化熱を利用してＬＥＤを冷却したが、必ずしも沸騰させる必要はない。ただし、沸騰させることにより大きな熱流速が得られるので好ましい。また、上記実施形態では、発光素子としてＬＥＤを用いた場合について示したが、半導体レーザー等他の発光素子を用いてもよい。さらに、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the said embodiment, although LED was cooled using the vaporization heat at the time of boiling a cooling medium, it is not necessarily required to boil. However, it is preferable because a large heat flow rate can be obtained by boiling. Moreover, although the case where LED was used as a light emitting element was shown in the said embodiment, you may use other light emitting elements, such as a semiconductor laser. Furthermore, the object to be processed is not limited to the semiconductor wafer, and other objects such as a glass substrate for FPD can be targeted.

本発明は、不純物が注入された後の半導体ウエハのアニール処理等、急速加熱が必要な用途に好適である。 The present invention is suitable for applications that require rapid heating, such as annealing of a semiconductor wafer after impurities are implanted.

本発明の一実施形態に係るアニール装置の概略構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an annealing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１のアニール装置の加熱源を示す断面図。Sectional drawing which shows the heating source of the annealing apparatus of FIG. 図１のアニール装置のＬＥＤへ給電する部分を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a portion that supplies power to an LED of the annealing apparatus of FIG. 1. 図１のアニール装置のＬＥＤアレイを示す図。The figure which shows the LED array of the annealing apparatus of FIG. 図１のアニール装置の加熱源を示す底面図。The bottom view which shows the heating source of the annealing apparatus of FIG. 図１のアニール装置において、ＬＥＤアレイおよび冷却部材の組み立て、ならびにＬＥＤアレイの装着の手順を示す図。The figure which shows the procedure of the assembly of an LED array and a cooling member, and mounting | wearing of an LED array in the annealing apparatus of FIG. 水の沸騰曲線を示す図。The figure which shows the boiling curve of water. 本発明の他の実施形態に係るアニール装置の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the annealing apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態に係るアニール装置の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the annealing apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. 図９の変形例を示す断面図。Sectional drawing which shows the modification of FIG.

Explanation of symbols

１；処理室
１ａ；アニール処理部
１ｂ；ガス拡散部
２；チャンバー
４，４′，４″；冷却部材
８；処理ガス導入口
９；処理ガス配管
１０；排気口
１１；排気配管
１２；搬入出口
１６，１６′；凹部
１７，１７′；加熱源
１８，１８′；光透過部材
１９；冷却媒体
２０；透明な樹脂
２１，２１′，２１″；内部空間
２２，２２′；冷却媒体供給配管
２３，２３′；排気配管
３２；支持体
３３；ＬＥＤ（発光素子）
３４；ＬＥＤアレイ
３５；電極
３６；ワイヤ
６１，８５；バルブ
６２；液面センサ
６３；液面制御器
６４；水封式真空ポンプ
６４′；真空ポンプ
６５；圧力センサ
６６；インバータ
８２；冷却フィン
８３；配管
８４；半透膜
８６；レギュレータ
９０；プロセスコントローラ
９１；ユーザーインターフェース
９２；記憶部
１００；アニール装置
Ｗ；半導体ウエハ（被処理体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Processing chamber 1a; Annealing process part 1b; Gas diffusion part 2; Chamber 4,4 ', 4 "; Cooling member 8; Processing gas inlet 9; Processing gas piping 10; Exhaust port 11; Exhaust piping 12; 16, 16 ′; recessed portion 17, 17 ′; heating source 18, 18 ′; light transmission member 19; cooling medium 20; transparent resin 21, 21 ′, 21 ″; internal space 22, 22 ′; , 23 '; exhaust pipe 32; support 33; LED (light emitting element)
34; LED array 35; Electrode 36; Wire 61, 85; Valve 62; Liquid level sensor 63; Liquid level controller 64; Water ring vacuum pump 64 '; Vacuum pump 65; Pressure sensor 66; Inverter 82; Pipe 84; Semipermeable membrane 86; Regulator 90; Process controller 91; User interface 92; Storage unit 100; Annealing device W; Semiconductor wafer (object to be processed)

Claims

A processing chamber in which an object to be processed is accommodated;
A heating source having a plurality of light emitting elements for irradiating light to the object to be processed in the processing chamber;
A cooling member provided in direct contact with the heating source and having an internal space to which a cooling medium is supplied;
An annealing apparatus comprising: a cooling mechanism that decompresses the internal space of the cooling member to vaporize a cooling medium, and cools the heating source by heat of vaporization at that time.

The object to be processed is supported horizontally,
The heating source is disposed in a state where the back surface is supported by the cooling member above the workpiece.
The cooling mechanism supplies a cooling medium to the internal space of the cooling member and stores the cooling medium, an exhaust pipe connected to the internal space, and exhausts the internal space via the exhaust pipe. A vacuum pump; a pressure sensor that detects a pressure in the internal space; and a controller that controls the vacuum pump so that the pressure in the internal space becomes a predetermined value based on a detection value of the pressure sensor. The annealing apparatus according to claim 1, wherein the controller controls the pressure in the internal space to a pressure at which the cooling medium boils at a set temperature.

The annealing apparatus according to claim 2, wherein the vacuum pump is a water ring vacuum pump.

The cooling mechanism further includes cooling fins provided on the upstream side of the vacuum pump of the exhaust pipe, and return pipes for returning the liquid generated by cooling with the cooling fins to the internal space. The annealing apparatus according to claim 2.

The annealing apparatus according to claim 2, wherein the controller includes an inverter that controls the number of rotations of the vacuum pump based on a detection value of the pressure sensor.

The annealing apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the cooling mechanism further includes a liquid level control unit that controls a liquid level in the internal space.

The object to be processed is supported horizontally,
Two heating sources are arranged above and below the object to be processed,
The annealing apparatus according to claim 1, wherein two cooling members are arranged so as to support the back surfaces of the two heating sources, respectively.

The cooling mechanism that cools the heating source above the object to be processed is connected to the cooling medium supply pipe that supplies and stores the cooling medium in the internal space of the cooling member that supports the upper heating source, and is connected to the internal space. An exhaust pipe, a vacuum pump that exhausts the internal space through the exhaust pipe, a pressure sensor that detects a pressure in the internal space, and a pressure in the internal space based on a detection value of the pressure sensor. And a controller for controlling the vacuum pump so as to have a predetermined value, and the controller controls the pressure of the internal space to a pressure at which the cooling medium boils at a set temperature. The annealing apparatus according to claim 7.

The cooling mechanism that cools the heating source below the object to be processed is connected to the cooling medium supply pipe that supplies and stores the cooling medium in the internal space of the cooling member that supports the lower heating source, and the internal space. An exhaust pipe, a semipermeable membrane that is provided so as to store a liquid cooling medium without a gap in the upper portion of the internal space, does not transmit a liquid cooling medium, and transmits a cooling medium vapor; and A vacuum pump that exhausts the internal space through an exhaust pipe, a pressure sensor that detects the pressure in the internal space, and a pressure in the internal space that is a predetermined value based on a detection value of the pressure sensor 9. A controller for controlling the vacuum pump, wherein the controller controls the pressure of the internal space to a pressure at which the cooling medium boils at a set temperature. A Lumpur apparatus.

A cooling mechanism for cooling a heating source below the object to be processed; a nozzle for spraying a cooling medium on the internal space of a cooling member supporting the lower heating source; and an exhaust pipe connected to the internal space; A vacuum pump that exhausts the internal space through the exhaust pipe, a pressure sensor that detects the pressure in the internal space, and a pressure in the internal space that is a predetermined value based on a detection value of the pressure sensor And a controller for controlling the vacuum pump, wherein the controller controls the pressure in the internal space to a pressure at which the cooling medium boils at a set temperature. 9. An annealing apparatus according to 8.

The annealing apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the cooling medium is water, and water is brought into a nucleate boiling state in the internal space.

The heating source is a unit consisting of a support made of a highly heat-conductive insulating material having a plurality of light-emitting elements attached to the surface, and a heat diffusion member bonded to the back side of the support with a highly heat-conductive bonding material. 12. The annealing apparatus according to claim 1, comprising a plurality of light emitting element arrays configured as described above, wherein the light emitting element arrays are screwed to the cooling member.

The cooling member is made of copper, aluminum, a copper alloy, or an aluminum alloy, the support is made of AlN, the heat diffusion member is made of copper or a copper alloy, and the support is between the support and the light emitting element. The annealing apparatus according to claim 12, wherein a high thermal conductivity bonding material is interposed between the heat diffusion member and the light diffusion member and between the light emitting element array and the cooling member.

An annealing method for annealing a target object by irradiating the target object accommodated in a processing chamber with light using a heating source having a plurality of light emitting elements,
A cooling member having an internal space is provided so as to be in direct contact with the heating source, and the cooling medium is supplied in a state where the internal space is decompressed, and the cooling medium is vaporized therein. An annealing method, wherein annealing is performed while the heating source is cooled by heat.