JP2023108783A - Optical heating device - Google Patents

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隆博 井上
Takahiro Inoue
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Abstract

To provide an optical heating device enabling more precise adjustment of illuminance distribution on a main surface of a processing-target substrate.SOLUTION: An optical heating device 1 is provided which heats a processing-target substrate W1 by irradiating it with light. The optical heating device 1 comprises: a support member 3 supporting the processing-target substrate; and a light source unit 10 including a plurality of LED substrates 10b having a first main surface 10p on which a group of LED elements 10a are mounted. At least one of the plurality of LED substrates is arranged in such a manner that the first main surface is inclined to a second main surface W1a of the processing-target substrate under a state in which the processing-target substrate is supported by the support member 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光加熱装置に関する。 The present invention relates to an optical heating device.

半導体製造プロセスでは、半導体ウェハ等の被処理基板に対して、成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、アニール処理といった様々な熱処理が行われる。これらの処理は、非接触での処理が可能な光照射による加熱処理方法が多く採用されている。 2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing processes, substrates to be processed such as semiconductor wafers are subjected to various heat treatments such as film formation, oxidation diffusion, modification, and annealing. For these treatments, a heat treatment method using light irradiation, which enables non-contact treatment, is often adopted.

被処理基板を加熱処理するための装置としては、ハロゲンランプ等のランプや、LED等の固体光源を搭載し、被処理基板に対して加熱用の光を照射する装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、複数のLEDを搭載した加熱装置が記載されている。 As an apparatus for heat-treating a substrate to be processed, there is known an apparatus equipped with a lamp such as a halogen lamp or a solid-state light source such as an LED and irradiating the substrate to be processed with light for heating. For example, Patent Literature 1 below describes a heating device equipped with a plurality of LEDs.

特開2020-009927号公報JP 2020-009927 A

近年では、半導体製造プロセスの微細化といった技術の発展に伴い、より均質な加熱処理ができる加熱装置が求められている。そこで、本発明者は、被処理基板をより均質な温度分布で加熱処理できる加熱装置について鋭意検討していたところ、以下のような課題が存在することを見い出した。 In recent years, along with the development of technology such as miniaturization of the semiconductor manufacturing process, there is a demand for a heating apparatus capable of performing more homogeneous heat treatment. Therefore, the present inventors have made extensive studies on a heating apparatus capable of heat-treating a substrate to be processed with a more uniform temperature distribution, and have found the following problems.

上記特許文献1に記載の加熱装置のように、加熱用の光を出射する光源としてLED等の固体光源が複数搭載された加熱装置は、従来、支持部材に載置された被処理基板の主面に対して平行な平面上に複数の固体光源が配置されている。このような構成が一般的に採用される理由としては、被処理基板の主面と、それぞれの固体光源との離間距離を揃えることで、被処理基板の主面上の照度分布を予測・検討しやすいこと、また、被処理基板の主面上の照度分布を制御しやすいこと等が考えられる。 Like the heating device described in Patent Document 1, a heating device in which a plurality of solid-state light sources such as LEDs are mounted as a light source for emitting heating light has conventionally been used mainly for a substrate to be processed placed on a support member. A plurality of solid-state light sources are arranged on a plane parallel to the surface. The reason why such a configuration is generally adopted is that the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed can be predicted and studied by aligning the distances between the main surface of the substrate to be processed and the respective solid-state light sources. In addition, the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed can be easily controlled.

しかしながら、複数の固体光源は、固体光源が搭載される基板の主面上にはんだ付け等によって固定してしまうと、その後に位置を変更することが難しい。したがって、支持部材に載置された被処理基板の主面に平行な平面上に複数の固体光源を搭載することを前提とした従来の加熱装置では、被処理基板の主面上における照度分布を微調整しようとすると、固体光源が固定された基板を平行移動させるしかなかった。 However, once the plurality of solid-state light sources are fixed by soldering or the like on the main surface of the substrate on which the solid-state light sources are mounted, it is difficult to change the position afterward. Therefore, in the conventional heating apparatus, which assumes that a plurality of solid-state light sources are mounted on a plane parallel to the main surface of the substrate to be processed placed on the support member, the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed is When I tried to make fine adjustments, I had no choice but to translate the substrate on which the solid-state light source was fixed.

ところが、固体光源が固定された基板の平行移動では、複数の固体光源の配置は変化しない。このため、当該基板の移動先において、固体光源の配置が適さない場合があった。また、被処理基板の主面と直交する方向に平行移動させる場合、固体光源と被処理基板とを近づけすぎると、固体光源から出射される光が十分に拡がる前に被処理基板に照射されてしまい、かえって照度ムラが発生する。 However, parallel movement of the substrate to which the solid-state light sources are fixed does not change the arrangement of the plurality of solid-state light sources. For this reason, in some cases, the arrangement of the solid-state light source is not suitable for the destination of the substrate. Further, when the substrate to be processed is translated in a direction orthogonal to the main surface, if the solid-state light source and the substrate to be processed are brought too close, the light emitted from the solid-state light source is irradiated to the substrate to be processed before it spreads sufficiently. As a result, illuminance unevenness occurs.

また、固体光源と被処理基板とを遠ざけすぎると、照度不足により十分な照度で光を照射できないといった課題が発生してしまう。つまり、従来の加熱装置は、各被処理基板に応じて、被処理基板に照射される光の照度分布を微調整することが難しかった。 Further, if the solid-state light source and the substrate to be processed are too far away, a problem arises in that light cannot be emitted with sufficient illuminance due to insufficient illuminance. In other words, in the conventional heating apparatus, it is difficult to finely adjust the illuminance distribution of the light with which the substrate to be processed is irradiated according to each substrate to be processed.

本発明は、上記課題に鑑み、被処理基板の主面上における照度分布を、より精細に調整可能な光加熱装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical heating apparatus capable of finely adjusting the illuminance distribution on the main surface of a substrate to be processed.

本発明の光加熱装置は、
被処理基板に光を照射することで加熱する光加熱装置であって、
前記被処理基板を支持する支持部材と、
第一主面にLED素子群が搭載された複数のLED基板を含む光源ユニットとを備え、
前記複数のLED基板のうちの少なくとも一つは、前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記第一主面と前記被処理基板の第二主面とが傾斜するように配置されていることを特徴とする。
The light heating device of the present invention is
A light heating device that heats a substrate to be processed by irradiating it with light,
a support member that supports the substrate to be processed;
a light source unit including a plurality of LED substrates having LED element groups mounted on the first main surface,
At least one of the plurality of LED substrates is arranged such that the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed are inclined under a state in which the substrate to be processed is supported by the support member. It is characterized in that it is arranged in

本明細書において「傾斜」とは、第一主面と第二主面とがなす角度が0°より大きく90°より小さい範囲内にある状態をいう。 In this specification, the term “inclination” refers to a state in which the angle formed by the first main surface and the second main surface is in the range of more than 0° and less than 90°.

LED基板の第一主面と、支持部材に支持された被処理基板の第二主面とがなす角度は、LED基板の位置を調整することで連続的に調整することができる。また、LED基板の第一主面を、被処理基板の第二主面に対して傾斜させる場合において、LED基板を回転させる際の回転軸や、LED基板を傾かせる方向は任意である。 The angle between the first main surface of the LED substrate and the second main surface of the substrate to be processed supported by the support member can be continuously adjusted by adjusting the position of the LED substrate. Further, when the first main surface of the LED substrate is tilted with respect to the second main surface of the substrate to be processed, the axis of rotation for rotating the LED substrate and the direction in which the LED substrate is tilted are arbitrary.

上記構成とすることで、光加熱装置は、LED基板の第一主面上におけるLED素子の並べ方による調整に加え、LED基板の傾かせる方向の調整によって、被処理基板の主面上における照度分布を連続的に調整することができる。つまり、上記構成の光加熱装置は、従来構成よりも精細に被処理基板の第二主面における照度分布を調整することができる。 With the above configuration, the light heating device can adjust the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed by adjusting the direction in which the LED substrate is tilted in addition to adjusting the arrangement of the LED elements on the first main surface of the LED substrate. can be adjusted continuously. That is, the light heating device having the above configuration can adjust the illuminance distribution on the second main surface of the substrate to be processed more precisely than the conventional configuration.

上記光加熱装置において、
前記複数のLED基板は、前記第一主面が前記支持部材に支持された前記被処理基板の第二主面に対して傾斜するように配置されており、かつ、少なくとも一部において前記第一主面が相互に非平行となるように配置された前記LED基板を含んでいても構わない。
In the above light heating device,
The plurality of LED substrates are arranged such that the first main surface is inclined with respect to the second main surface of the substrate to be processed supported by the support member, and at least a part thereof The LED substrates may be arranged such that their main surfaces are non-parallel to each other.

加熱時において、被処理基板は、基板の主面(第二主面)に対する法線方向から見たときに、その中心位置に近い領域(中央部)と比較して、中央部よりも外側に離れるほど、すなわち、周端部に近づくほど温度が下がりやすい。また、上述したように、被処理基板が半導体ウェハである場合において、成膜工程中における加熱処理の場合には、処理中に処理ガスが導入される。また、複数の工程の間において、半導体ウェハに対して洗浄処理が行われる場合がある。このように、被処理基板に対して所定のガス(処理ガス等)や溶液(洗浄液等)が導入されると、特定の領域の温度が低下しやすくなり、温度分布が不均質になる可能性が考えられる。このため、被処理基板を均質な温度分布で加熱すべく、複数のLED基板の第一主面と被処理基板の第二主面との角度は、被処理基板上の光を照射する位置に応じて、それぞれ個別に調整されることが好ましい。 When the substrate to be processed is heated, when viewed from the direction normal to the main surface (second main surface) of the substrate, the substrate is positioned outside the central portion compared to the area (central portion) close to the central position. The farther away, that is, the closer to the peripheral end, the easier it is for the temperature to drop. Further, as described above, when the substrate to be processed is a semiconductor wafer, the processing gas is introduced during the heat treatment during the film formation process. In some cases, a semiconductor wafer is subjected to a cleaning process between a plurality of processes. As described above, when a predetermined gas (processing gas, etc.) or solution (cleaning liquid, etc.) is introduced into the substrate to be processed, the temperature in a specific region tends to decrease, and the temperature distribution may become non-uniform. can be considered. Therefore, in order to heat the substrate to be processed with a uniform temperature distribution, the angle between the first principal surface of the plurality of LED substrates and the second principal surface of the substrate to be processed should be adjusted to the position where the substrate to be processed is irradiated with light. Preferably, each is individually adjusted accordingly.

上記構成によれば、複数のLED基板のそれぞれの第一主面の、被処理基板の第二主面に対する傾斜角度を、個別に調整することが可能となる。つまり、各LED基板の配置位置や、被処理基板の第二主面上において所望される光の照射態様に応じて、それぞれの傾斜角度が最適化される。この結果、被処理基板の第二主面上における照度分布が、より細かく調整される。 According to the above configuration, it is possible to individually adjust the inclination angle of the first main surface of each of the plurality of LED substrates with respect to the second main surface of the substrate to be processed. In other words, the respective tilt angles are optimized according to the arrangement position of each LED substrate and the desired light irradiation mode on the second main surface of the substrate to be processed. As a result, the illuminance distribution on the second main surface of the substrate to be processed is adjusted more finely.

上記光加熱装置において、
前記複数のLED基板のそれぞれは、前記被処理基板が前記支持部材に支持された状態の下で、前記第一主面と、前記被処理基板の前記第二主面とのなす角度が20°以上60°以下の範囲内となるように配置されていても構わない。
In the above light heating device,
Each of the plurality of LED substrates has an angle of 20° between the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed while the substrate to be processed is supported by the support member. You may arrange|position so that it may become in the range of more than 60 degrees or less.

さらに、上記光加熱装置において、
前記複数のLED基板のそれぞれは、前記被処理基板が前記支持部材に支持された状態の下で、前記LED基板の前記第一主面における中心と前記被処理基板との離間距離をWd、前記被処理基板の前記第二主面と直交する方向から見たときの、前記被処理基板の中心から前記LED基板の前記第一主面における中心までの距離をRd、前記被処理基板の前記第一主面と、前記被処理基板の前記第二主面とがなす角度をθとしたときに、下記(1)式~(3)式を満たすように配置されているものとしても構わない。

60mm≦Wd≦200mm (1)
0.75≦Rd/Wd≦2.5 (2)
arctan(Rd/(2・Wd))≦θ≦arctan(Rd/Wd) (3)
Furthermore, in the above optical heating device,
Each of the plurality of LED substrates has a separation distance Wd between the center of the first main surface of the LED substrate and the substrate to be processed, while the substrate to be processed is supported by the support member. Rd is the distance from the center of the substrate to be processed to the center of the first main surface of the LED substrate when viewed from the direction orthogonal to the second main surface of the substrate to be processed; When the angle formed by one main surface and the second main surface of the substrate to be processed is θ, they may be arranged so as to satisfy the following formulas (1) to (3).

60mm≦Wd≦200mm (1)
0.75≦Rd/Wd≦2.5 (2)
arctan(Rd/(2Wd))≦θ≦arctan(Rd/Wd) (3)

LED素子から出射される光の配光特性が、当該光の出射角をαとしたときに、-90°≦α≦90°の範囲においてcosαに従うことによる。この光学特性は、「ランバーシアン配光」とも称される。当該光学特性によれば、-90°≦α≦90°の範囲内の光強度の積分値を100%とすると、-20°≦α≦20°の範囲で光強度の積分値が全体の約40%となり、-60°≦α≦60°の範囲で光強度の積分値(以下、「相対強度比」と称することがある。)が全体の約90%となる(図5参照)。 This is because the light distribution characteristic of the light emitted from the LED element follows cos α in the range of −90°≦α≦90°, where α is the emission angle of the light. This optical property is also called "Lambertian light distribution". According to the optical characteristics, if the integrated value of the light intensity within the range of -90° ≤ α ≤ 90° is 100%, the integrated value of the light intensity in the range of -20° ≤ α ≤ 20° is approximately 40%, and the integrated value of light intensity (hereinafter sometimes referred to as "relative intensity ratio") in the range of -60°≦α≦60° is about 90% of the total (see FIG. 5).

そして、当該相対強度比は、LED素子を出射角αに相当する角度だけ傾けたときに、傾けていない状態のLED素子から出射された光が照射されている領域における光強度の積分値が何%変化するかに対応する。詳細については、「発明を実施するための形態」の項目において、図5を参照しながら説明する。 The relative intensity ratio is the integrated value of the light intensity in the area irradiated with the light emitted from the LED element in a non-tilted state when the LED element is tilted by an angle corresponding to the output angle α. % change or correspond. Details will be described with reference to FIG.

以上によれば、LED素子の光出射面が被処理基板の第二主面に対して20°傾けられると、配光分布における光の強度積分値が約40%変化する。また、LED素子の光出射面が被処理基板の第二主面に対して60°以上傾けられると、配光分布における光の強度積分値が約90%以上変化してしまう。つまり、LED基板の第一主面と、被処理基板の第二主面との傾斜角度は、被処理基板の第二主面上における照度分布を効率よく変化させる観点と、光の無駄を抑制する観点から、20°以上60°以下の範囲とすることが好ましい。 According to the above, when the light emitting surface of the LED element is tilted by 20° with respect to the second main surface of the substrate to be processed, the light intensity integral value in the light distribution changes by about 40%. Further, when the light emitting surface of the LED element is inclined by 60° or more with respect to the second main surface of the substrate to be processed, the light intensity integral value in the light distribution changes by about 90% or more. In other words, the angle of inclination between the first main surface of the LED substrate and the second main surface of the substrate to be processed is determined from the viewpoint of efficiently changing the illuminance distribution on the second main surface of the substrate to be processed and suppressing waste of light. From the viewpoint of doing so, the range is preferably 20° or more and 60° or less.

さらに、LED基板と被処理基板とは、接触しないように、適切な離間距離Wd(「ワークディスタンス」とも称される)が確保されることが好ましい。また、離間距離Wdは、より均質な照度分布を実現するために、LED素子から出射された光がある程度拡がった状態で被処理基板に照射されること等も考慮して決定される。 Furthermore, it is preferable to ensure an appropriate separation distance Wd (also referred to as "work distance") between the LED substrate and the substrate to be processed so that they do not come into contact with each other. In order to realize a more uniform illuminance distribution, the separation distance Wd is also determined by taking into consideration that the substrate to be processed is irradiated with the light emitted from the LED element in a state of spreading to some extent.

さらに、本発明者は、LED基板を傾斜させる構成について鋭意検討していたところ、加熱時における被処理基板に温度分布が、上記(2)式及び(3)式に現れている、距離Rdと離間距離Wdとの比(「アスペクト比」とも称される)に対して直接的に寄与していることを見い出した。 Furthermore, the present inventors have made intensive studies on the configuration for tilting the LED substrate, and found that the temperature distribution in the substrate to be processed during heating is the distance Rd and We have found that it contributes directly to the ratio with the separation distance Wd (also called the "aspect ratio").

詳細については、後述される「発明を実施するための形態」の項目において説明されるが、光加熱装置は、上記条件に基づいて構成されることで、温度分布全体における平均値(Tave)に対する、温度分布における最大値と最小値との差(ΔT)が、10%以下に抑制される。なお、このような温度分布となるように、上記(1)式~(3)式を満たすように設計することは、必然的に被処理基板全体を均質に加熱するように決定される第二主面上の照度分布を最適化することに繋がる。 Details will be described in the item "Mode for Carrying Out the Invention" later, but the light heating device is configured based on the above conditions, so that the average value (T ave ) of the entire temperature distribution , the difference (ΔT) between the maximum value and the minimum value in the temperature distribution is suppressed to 10% or less. It should be noted that designing such a temperature distribution to satisfy the above formulas (1) to (3) inevitably means that the entire substrate to be processed is uniformly heated. This leads to optimization of the illuminance distribution on the main surface.

上記光加熱装置は、
前記複数のLED基板が載置されるフレームを備えていても構わない。
The above light heating device
A frame on which the plurality of LED substrates are mounted may be provided.

さらに、上記光加熱装置において、
前記フレームは、前記第一主面と、前記支持部材に支持された前記被処理基板の第二主面とがなす角度を調整するために、前記LED基板の位置を変更する角度調整機構を備えていても構わない。
Furthermore, in the above optical heating device,
The frame includes an angle adjustment mechanism for changing the position of the LED substrate in order to adjust the angle formed by the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed supported by the support member. It doesn't matter if

上記構成とすることで、LED基板は、フレームに載置して固定するだけで、LED基板の第一主面と、被処理基板の第二主面とのなす角度が、被処理基板に応じて予め決定された所定の角度となるように構成することができる。 With the above configuration, the LED substrate is placed and fixed on the frame, and the angle formed by the first main surface of the LED substrate and the second main surface of the substrate to be processed can be changed according to the substrate to be processed. can be configured to form a predetermined angle determined in advance.

また、角度調整機構を備えるフレームの場合は、様々な被処理基板の種類、サイズ、形状等に応じて、適宜LED基板の傾斜角度を微調整することができる。つまり、当該構成の光加熱装置は、被処理基板における照度分布をより精細に調整することができ、より均質な加熱処理を実施することができる。 In addition, in the case of a frame having an angle adjustment mechanism, the tilt angle of the LED substrate can be finely adjusted appropriately according to the types, sizes, shapes, and the like of substrates to be processed. In other words, the light heating apparatus having this configuration can more precisely adjust the illuminance distribution on the substrate to be processed, and can perform more homogeneous heat treatment.

本発明によれば、被処理基板の主面上における照度分布を、より精細に調整可能な光加熱装置が実現される。 According to the present invention, it is possible to realize an optical heating device capable of finely adjusting the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed.

光加熱装置の一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a light heating device as viewed in the Y direction; 図1のチャンバを+Z側から見たときの図面である。It is drawing when the chamber of FIG. 1 is seen from the +Z side. 図1のフレームを-Z側から見たときの図面である。2 is a drawing when the frame of FIG. 1 is viewed from the -Z side; シリコン(Si)の温度が543Kのときの光の波長と吸収率の関係を示すグラフである。2 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the absorptance when the temperature of silicon (Si) is 543K. LED素子から出射される光の相対強度分布と、当該分布における相対強度比を示すグラフである。4 is a graph showing a relative intensity distribution of light emitted from an LED element and a relative intensity ratio in the distribution; 光源ユニットの構成、及び光源ユニットと被処理基板との配置関係について説明するための模式的な図面である。4 is a schematic drawing for explaining the configuration of the light source unit and the positional relationship between the light source unit and the substrate to be processed; FIG. 図6Aの光源ユニット及び被処理基板を+Z側から見たときの図面である。6B is a drawing when the light source unit and the substrate to be processed in FIG. 6A are viewed from the +Z side; FIG. アスペクト比ごとの、角度と温度分布との相関特性を示すグラフである。4 is a graph showing correlation characteristics between angles and temperature distributions for each aspect ratio; 図7Aのグラフにおいて、ΔT/Taveが0.1を下回る時の、角度θの上限値と下限値をプロットしたグラフである。7B is a graph plotting the upper limit value and the lower limit value of the angle θ when ΔT/T ave is less than 0.1 in the graph of FIG. 7A; 光加熱装置の一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a light heating device as viewed in the Y direction; 光加熱装置の別実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the light heating device as viewed in the Y direction;

以下、本発明の光加熱装置、加熱処理方法について、図面を参照して説明する。なお、光加熱装置に関する以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。 Hereinafter, the optical heating device and the heat treatment method of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following drawings relating to the light heating device are all schematically illustrated, and the dimensional ratios and numbers in the drawings do not necessarily match the actual dimensional ratios and numbers.

図1は、光加熱装置1の第一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。図1に示すように、光加熱装置1は、被処理基板W1を収容するチャンバ2と、チャンバ2内に収容された被処理基板W1を加熱するための光を被処理基板W1に対して照射する複数の光源ユニット10を備える。この複数の光源ユニット10は、フレーム11に支持されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view when the first embodiment of the light heating device 1 is viewed in the Y direction. As shown in FIG. 1, the optical heating device 1 includes a chamber 2 that houses a substrate W1 to be processed, and irradiates the substrate W1 to be processed with light for heating the substrate W1 housed in the chamber 2. A plurality of light source units 10 are provided. A frame 11 supports the plurality of light source units 10 .

光源ユニット10は、図1に示すように、加熱用の光を出射する複数のLED素子10aと、複数のLED素子10aが載置されるLED基板10bとを備える。図1は、LED素子10aから出射される光のうちの主光線L1のみが模式的に図示されている。 As shown in FIG. 1, the light source unit 10 includes a plurality of LED elements 10a that emit heating light, and an LED substrate 10b on which the plurality of LED elements 10a are mounted. FIG. 1 schematically shows only the principal ray L1 of the light emitted from the LED element 10a.

本実施形態の光源ユニット10は、ピーク波長が850nmの赤外光を出射するLED素子10aがLED基板10bの第一主面10p上に配列されている。 In the light source unit 10 of this embodiment, the LED elements 10a that emit infrared light with a peak wavelength of 850 nm are arranged on the first main surface 10p of the LED substrate 10b.

図2は、図1のチャンバ2を+Z側から見たときの図面である。図3は、図1のフレーム11を-Z側から見たときの図面である。なお、図2においては、チャンバ2内の構造が視認できるように、後述される透光窓2aにはハッチングが施されていない。 FIG. 2 is a diagram of the chamber 2 of FIG. 1 viewed from the +Z side. FIG. 3 is a diagram of the frame 11 of FIG. 1 viewed from the -Z side. In FIG. 2, the translucent window 2a, which will be described later, is not hatched so that the structure inside the chamber 2 can be visually recognized.

以下の説明においては、図2に示すように、チャンバ2内に収容された加熱処理対象である被処理基板W1の主面(以下、「第二主面W1a」と記載する。)と平行な平面をXY平面とし、図1に示すように、XY平面と直交する方向をZ方向とする。 In the following description, as shown in FIG. 2, the main surface (hereinafter referred to as "second main surface W1a") of the substrate to be processed W1 (hereinafter referred to as "second main surface W1a") that is housed in the chamber 2 and is the target of the heat treatment. Let the plane be the XY plane, and as shown in FIG. 1, let the direction perpendicular to the XY plane be the Z direction.

また、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「+Z方向」、「-Z方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Z方向」と記載される。 In addition, when distinguishing between positive and negative directions when expressing directions, positive and negative signs are added, such as “+Z direction” and “−Z direction”, and the positive and negative directions are not distinguished. When the direction is expressed in , it is simply described as "Z direction".

また、第一実施形態の説明においては、被処理基板W1がシリコンウェハであることを前提として説明するが、本発明の光加熱装置1は、シリコンウェハ以外の被処理基板W1(例えば、ガラス基板等)の加熱処理に利用することも想定される。 In the description of the first embodiment, it is assumed that the substrate W1 to be processed is a silicon wafer. etc.).

チャンバ2は、図1に示すように、被処理基板W1を載置する支持部材3と、光源ユニット10から出射された光をチャンバ2の内側へと導くための透光窓2aを備える。なお、光源ユニット10がチャンバ2内に配置される場合や、チャンバ2内が密閉される必要が無い場合等においては、チャンバ2は、透光窓2aを備えていなくても構わない。 As shown in FIG. 1, the chamber 2 includes a support member 3 on which the substrate W1 to be processed is placed, and a translucent window 2a for guiding light emitted from the light source unit 10 to the inside of the chamber 2. As shown in FIG. If the light source unit 10 is arranged inside the chamber 2 or if the inside of the chamber 2 does not need to be sealed, the chamber 2 may not have the translucent window 2a.

支持部材3は、図1及び図2に示すように、台座3aと、当該台座3a設けられた複数の突起3bを含む。被処理基板W1は、複数の突起3bの先端に載置されて支持される。なお、支持部材3は、被処理基板W1を所定の位置に固定、又は静止させることできる部材であれば、被処理基板W1の周端部が載置されて支持される構成や、被処理基板W1を非接触吸着方式によって支持する構成等であっても構わない。 The support member 3 includes a pedestal 3a and a plurality of protrusions 3b provided on the pedestal 3a, as shown in FIGS. The substrate to be processed W1 is placed and supported on the tips of the plurality of protrusions 3b. Note that the supporting member 3 may be a member capable of fixing the substrate W1 to be processed at a predetermined position or allowing it to stand still. A configuration or the like in which W1 is supported by a non-contact adsorption method may be employed.

本実施形態の支持部材3は、図1に示すように、複数のローラ3cによる回転機構が設けられている。このローラ3cによって、加熱処理が行われる際に、支持部材3の中心をZ方向に通過する軸z1(図2参照)を回転軸として、被処理基板W1をXY平面上で回転させることができる。ただし、光源ユニット10が、被処理基板W1の第二主面W1aにおける周方向に均質に光を照射するように構成されている場合には、支持部材3は、被処理基板W1を回転させる構成でなくてもよい。つまり、支持部材3がローラ3cを備えるか否かは任意である。 As shown in FIG. 1, the supporting member 3 of this embodiment is provided with a rotating mechanism with a plurality of rollers 3c. The roller 3c can rotate the substrate W1 to be processed on the XY plane about an axis z1 (see FIG. 2) passing through the center of the support member 3 in the Z direction when the heat treatment is performed. . However, when the light source unit 10 is configured to uniformly irradiate light in the circumferential direction of the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, the support member 3 is configured to rotate the substrate W1 to be processed. It doesn't have to be. That is, it is optional whether or not the support member 3 includes the roller 3c.

図4は、シリコン(Si)の温度が543Kのときの光の波長と吸収率の関係を示すグラフである。LED素子10aが出射する光のピーク波長は任意に設定しても構わないが、図4に示すように、吸収率が少なくとも25%以上、すなわち、反射率が少なくとも75%以下であるという点から、ピーク波長が300nm以上1000nm以下であることが好ましく、350nm以上950nm以下であることがより好ましい。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the absorptance when the temperature of silicon (Si) is 543K. Although the peak wavelength of the light emitted by the LED element 10a may be set arbitrarily, as shown in FIG. , the peak wavelength is preferably 300 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 350 nm or more and 950 nm or less.

さらに、図4に示すように、シリコン(Si)は、波長が800nm以上900nm以下の範囲の光に対して、波長の変動に対する吸収率の変化が小さい。このため、加熱ムラを抑制する観点から、光源ユニット10に搭載されるLED素子10aが出射する光は、ピーク波長が800nm以上900nm以下であることがさらに好ましく、820nm以上880nm以下であることが特に好ましい。 Furthermore, as shown in FIG. 4, silicon (Si) has a small change in absorptance with respect to wavelength fluctuations with respect to light in the wavelength range of 800 nm to 900 nm. Therefore, from the viewpoint of suppressing uneven heating, the peak wavelength of the light emitted from the LED element 10a mounted on the light source unit 10 is more preferably 800 nm or more and 900 nm or less, and particularly preferably 820 nm or more and 880 nm or less. preferable.

本実施形態におけるフレーム11は、図1に示すように、LED素子10aから出射される光の出射方向を変化させるように、光源ユニット10の傾きの角度θを調整するため、角度調整機構としての調整ネジ11aを備えている。また、フレーム11は、図1及び図3に示すように、光源ユニット10の傾きを調整した際に、位置がずれることを防止するための、支持壁11bが設けられている。 As shown in FIG. 1, the frame 11 in this embodiment serves as an angle adjustment mechanism for adjusting the inclination angle θ of the light source unit 10 so as to change the emission direction of the light emitted from the LED element 10a. It has an adjusting screw 11a. In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, the frame 11 is provided with a support wall 11b for preventing displacement when the inclination of the light source unit 10 is adjusted.

フレーム11は、図1に示すように、調整ネジ11aによって、光源ユニット10が備えるLED基板10bの第一主面10pがXY平面に対して角度θだけ傾くように調整される。なお、角度調整機構としては、例えば、ピエゾアクチュエータ、又はエンコーダ付きのマイクロメータヘッドといった機構を採用しても構わない。 As shown in FIG. 1, the frame 11 is adjusted by the adjustment screw 11a so that the first main surface 10p of the LED substrate 10b included in the light source unit 10 is inclined at an angle θ with respect to the XY plane. As the angle adjustment mechanism, for example, a piezo actuator or a micrometer head with an encoder may be used.

本実施形態における光源ユニット10は、フレーム11に搭載されると、角度θが45°となるように構成されている。ただし、角度θは、45°以外の角度であってもよく、複数のLED基板10bはそれぞれ、第一主面10pと被処理基板W1の第二主面W1aとがなす角度θが異なるように、すなわち、複数のLED基板10bの第一主面10pが相互に非平行となるように配置されていても構わない。 The light source unit 10 in this embodiment is configured such that the angle θ is 45° when mounted on the frame 11 . However, the angle θ may be an angle other than 45°. That is, the first main surfaces 10p of the plurality of LED substrates 10b may be arranged so as to be non-parallel to each other.

ここで、角度θの設定に関して説明する。図5は、LED素子から出射される光の出射角ごとの光強度の相対関係を表示したグラフG1と、グラフG1において、0°から出射角αまでの光強度の積分値の、0°≦α≦90°(出射角αが負の範囲については、-90°≦α≦0°。)にわたる光強度の積分値に対する相対値(相対強度比)を角度別に表示したグラフG2とを重ね合わせたものである。図5に示すグラフにおいて、横軸は出射角αを示し、左縦軸はグラフG1に関連する光強度の相対値を示し、右縦軸はグラフG2に関連する相対強度比を示す。 Here, setting of the angle θ will be described. FIG. 5 is a graph G1 showing the relative relationship of the light intensity for each emission angle of light emitted from the LED element, and in the graph G1, the integrated value of the light intensity from 0° to the emission angle α, 0°≦ Overlaid with graph G2 showing the relative value (relative intensity ratio) for the integral value of light intensity over α ≤ 90° (-90° ≤ α ≤ 0° for the range where the output angle α is negative) for each angle It is a thing. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the output angle α, the left vertical axis indicates the relative value of the light intensity associated with the graph G1, and the right vertical axis indicates the relative intensity ratio associated with the graph G2.

LED素子は、半導体層の積層体で構成されており、一般的には、その最上面又は最下面が光取り出し面を構成する。つまり、LED素子は、図5に示すように、出射角0°で出射される光の強度を1として規格化すると、出射角αで出射される光の強度がcosαで表される配光分布となることが知られている。そして、当該配光分布に関し、0°から出射角αまで光強度を積分したときの積分値は、光強度の足し合わせであることと、cosαのαに関する積分演算によって求められることから、sinαの絶対値に比例する。 An LED element is composed of a laminate of semiconductor layers, and generally the top surface or the bottom surface constitutes a light extraction surface. That is, as shown in FIG. 5, the LED element has a light distribution distribution in which the intensity of light emitted at an emission angle α is represented by cosα when the intensity of light emitted at an emission angle of 0° is normalized as 1. is known to be Then, regarding the light distribution, the integrated value when the light intensity is integrated from 0° to the output angle α is the sum of the light intensities and is obtained by the integral calculation of cos α with respect to α. Proportional to absolute value.

図5に示すグラフG2は、LEDから出射される光の出射角0°から出射角αまでの範囲内における光強度の積分値が、出射角範囲0°≦α≦90°(出射角αが負の範囲については、-90°≦α≦0°。)にわたる光強度の積分値に対して何%に相当するかを出射角αごと示している。このような特性は、LED素子10aを出射角αに相当する角度だけ傾けたときに、傾けていない状態のLED素子から出射された光が照射されている領域における光強度の積分値が何%変化するかに対応する。 Graph G2 shown in FIG. 5 shows that the integrated value of the light intensity in the range from the emission angle 0° to the emission angle α of the light emitted from the LED is in the emission angle range 0°≦α≦90° (the emission angle α is For the negative range, the percentage corresponding to the integrated value of the light intensity over -90°≦α≦0° is shown for each output angle α. Such characteristics are determined by the percentage of the integrated value of the light intensity in the area irradiated with the light emitted from the LED element 10a which is not tilted when the LED element 10a is tilted by an angle corresponding to the output angle α. Respond to change.

図5に示すグラフG2によれば、具体的には、LED素子10aの光出射面が被処理基板W1の第二主面W1aに対して20°傾けられると、傾けていない状態のLED素子から出射される光が照射されていた領域における光強度の積分値が約40%変化する。そして、LED素子10aの光出射面が被処理基板W1の第二主面W1aに対して60°以上傾けられると、当該領域における光強度の積分値が約90%以上変化してしまう。 Specifically, according to the graph G2 shown in FIG. 5, when the light emitting surface of the LED element 10a is tilted by 20° with respect to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, the LED element in the non-tilted state The integrated value of the light intensity in the area irradiated with the emitted light changes by about 40%. When the light emitting surface of the LED element 10a is tilted by 60° or more with respect to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, the integrated value of the light intensity in the region changes by about 90% or more.

つまり、LED基板10bの第一主面10pと、被処理基板W1の第二主面W1aとがなす角度θは、被処理基板W1の第二主面W1a上における照度分布を効率よく変化させる観点と、光の無駄を抑制する観点から、20°以上60°以下の範囲とすることが好ましい。 That is, the angle θ formed by the first main surface 10p of the LED substrate 10b and the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed is from the viewpoint of efficiently changing the illuminance distribution on the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed. And, from the viewpoint of suppressing waste of light, it is preferable that the angle is in the range of 20° or more and 60° or less.

以下では、光源ユニット10と被処理基板W1に関し、被処理基板W1における温度分布をより均質化させるためのより好ましい位置関係について説明する。なお、半導体ウェハ等のような、加熱処理時において極めて高い温度の均質性が要求されない被処理基板W1を加熱処理する場合、光加熱装置1は、以下で説明される配置条件を満たしていなくても構わない。 In the following, regarding the light source unit 10 and the substrate W1 to be processed, a more preferable positional relationship for making the temperature distribution on the substrate W1 to be processed more uniform will be described. When a substrate to be processed W1, such as a semiconductor wafer, which does not require extremely high temperature uniformity during the heat treatment, is subjected to the heat treatment, the optical heating device 1 must satisfy the arrangement conditions described below. I don't mind.

最初に、光源ユニット10と、被処理基板W1との離間距離について説明する。図6Aは、光源ユニット10の構成、及び光源ユニット10と被処理基板W1との配置関係について説明するための模式的な図面であり、図6Bは、図6Aの光源ユニット10及び被処理基板W1を+Z側から見たときの図面である。 First, the distance between the light source unit 10 and the substrate W1 to be processed will be described. FIG. 6A is a schematic drawing for explaining the configuration of the light source unit 10 and the arrangement relationship between the light source unit 10 and the substrate W1 to be processed, and FIG. is viewed from the +Z side.

図6A及び図6Bに示す構成では、説明の都合上、第一主面10pと第二主面W1aとの角度θ、光源ユニット10と被処理基板W1のサイズ比が、図1とは異ならせて図示されており、かつ、光源ユニット10周辺のみが図示されている。また、説明の都合上、図6Aでは、チャンバ2、及び光源ユニット10が備えるLED素子10aが図示されていない。 6A and 6B, for convenience of explanation, the angle θ between the first main surface 10p and the second main surface W1a and the size ratio between the light source unit 10 and the substrate to be processed W1 are different from those in FIG. , and only the periphery of the light source unit 10 is shown. For convenience of explanation, FIG. 6A does not show the chamber 2 and the LED elements 10a included in the light source unit 10. As shown in FIG.

光源ユニット10は、図6Aに示すように、LED基板10bの第一主面10pの中心10cと、被処理基板W1との離間距離をWdとし、被処理基板W1の中心W1cをZ方向に通過する軸z2と、光源ユニット10の中心10cとの距離をRdとする。 As shown in FIG. 6A, the light source unit 10 passes through the center W1c of the substrate W1 to be processed in the Z direction, with the distance Wd between the center 10c of the first main surface 10p of the LED substrate 10b and the substrate W1 to be processed. Let the distance between the axis z2 and the center 10c of the light source unit 10 be Rd.

離間距離Wdは、光源ユニット10を傾けた際に、光源ユニット10と被処理基板W1とが接触してしまうことを回避する観点と、被処理基板W1に対して加熱に必要な光を十分に照射する観点から、上記(1)式を満たすように設定されることが好ましい。念の為に、上記(1)式を再掲する。

60mm≦Wd≦200mm (1)
The separation distance Wd is set from the viewpoint of avoiding the contact between the light source unit 10 and the substrate to be processed W1 when the light source unit 10 is tilted, and from the viewpoint of sufficient light necessary for heating the substrate to be processed W1. From the viewpoint of irradiation, it is preferable to set so as to satisfy the above formula (1). Just to make sure, the above equation (1) is shown again.

60mm≦Wd≦200mm (1)

なお、本実施形態において、離間距離Wdは、100mmに設定されており、距離Rdは、150mmに設定されている。 In this embodiment, the separation distance Wd is set at 100 mm, and the distance Rd is set at 150 mm.

次に、離間距離Wdと距離Rdの比である、アスペクト比(=Rd/Wd)ごとの角度θと温度分布との相関特性について説明する。図7Aは、アスペクト比ごとの、角度θと温度分布との相関特性を示すグラフであり、図7Bは、各離間距離Wdに対し、図7Aのグラフにおいて、ΔT/Taveが0.1を下回る時の、角度θについての上限値と下限値をプロットしたグラフである。 Next, the correlation characteristic between the angle θ and the temperature distribution for each aspect ratio (=Rd/Wd), which is the ratio of the distance Wd to the distance Rd, will be described. FIG. 7A is a graph showing the correlation characteristics between the angle θ and the temperature distribution for each aspect ratio, and FIG . It is the graph which plotted the upper limit and lower limit about angle (theta) when falling below.

図7Aに示すグラフは、縦軸が被処理基板W1の温度分布の最大値と最小値との差ΔTを、当該温度分布全体の平均値Taveで割った値を示し、横軸は角度θを示す。なお、図7Aに示す結果は、シミュレーションして得られたグラフであり、各アスペクト比は、図1に示す構成の光加熱装置1において、離間距離Wdを変化させることで調整した。 In the graph shown in FIG. 7A, the vertical axis indicates a value obtained by dividing the difference ΔT between the maximum value and the minimum value of the temperature distribution of the substrate W1 to be processed by the average value T ave of the entire temperature distribution, and the horizontal axis indicates the angle θ indicates The results shown in FIG. 7A are graphs obtained by simulation, and each aspect ratio was adjusted by changing the separation distance Wd in the optical heating device 1 configured as shown in FIG.

図7Bに示すグラフは、縦軸が角度θを示し、横軸が離間距離Wdを示している。そして、丸点のプロットは、ΔT/Taveが0.1を下回る時の角度θの下限値を示し、四角点のプロットは、ΔT/Taveが0.1を下回る時の角度θの上限値を示している。なお、図7Bでは、説明の都合上、縦軸が、上に向かうほど角度θの値が小さくなるように表示されている。また、図7Bでは、横軸が離間距離Wdで表示されているが、上述したように、Rdが150mmに固定されているため、そのままアスペクト比に対応している。 In the graph shown in FIG. 7B, the vertical axis indicates the angle θ and the horizontal axis indicates the separation distance Wd. The round point plot indicates the lower limit of the angle θ when ΔT/T ave is less than 0.1, and the square plot indicates the upper limit of the angle θ when ΔT/T ave is less than 0.1. value. In FIG. 7B, for convenience of explanation, the vertical axis is displayed so that the value of the angle θ decreases toward the top. In FIG. 7B, the horizontal axis is represented by the separation distance Wd, but as described above, since Rd is fixed at 150 mm, it corresponds to the aspect ratio as it is.

具体的には、アスペクト比はそれぞれ、0.75(Wd=200mm)、1.00(Wd=150mm)、1.50(Wd=100mm)、2.00(Wd=75mm)、2.50(Wd=60mm)、3.00(Wd=50mm)に対応している。 Specifically, the aspect ratios are respectively 0.75 (Wd = 200 mm), 1.00 (Wd = 150 mm), 1.50 (Wd = 100 mm), 2.00 (Wd = 75 mm), 2.50 ( Wd=60 mm) and 3.00 (Wd=50 mm).

図7Aに示すように、ΔT/Taveは、アスペクト比が大きくなるにつれて、徐々に極小値となる角度θが大きくなる。離間距離Wdが大きい場合は、LED素子から出射される光が、より拡がった状態で被処理基板W1に照射されるため、極小値は、角度θが比較的小さい範囲に現れる。そして、離間距離Wdが小さい場合は、角度θが大きいほど、被処理基板W1の第二主面W1aに対してより広範囲にわたって光が照射され、より均質な加熱処理となりやすいため、極小値は、角度θが比較的大きい範囲に現れる。 As shown in FIG. 7A, as the aspect ratio of ΔT/T ave increases, the angle θ at which the minimum value is gradually increased. When the separation distance Wd is large, the light emitted from the LED element irradiates the substrate W1 to be processed in a more spread state, so the minimum value appears in a range where the angle θ is relatively small. When the separation distance Wd is small, the larger the angle θ, the more extensively the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed is irradiated with the light, and the heat treatment tends to be more uniform. Appears in a range where the angle θ is relatively large.

また、距離Rdが大きい場合(距離Rdが被処理基板W1の半径よりも大きい場合も含む)は、角度θが小さすぎると被処理基板W1の周端部に光が集中しやすく、周端部で発生した熱のほとんどがそのまま周端部から排熱される。つまり、極小値は、被処理基板W1の中央部側にも光を照射できるような角度θが比較的大きい範囲に現れる。そして、距離Rdが小さい場合は、角度θが小さく設定されることで、被処理基板W1の中央部側に光が照射され、中央部側から周端部側に向かう熱によって比較的均質な加熱処理となりやすい。このため、極小値は、角度θが比較的小さい範囲に現れる。 Further, when the distance Rd is large (including the case where the distance Rd is larger than the radius of the substrate W1 to be processed), if the angle θ is too small, the light tends to concentrate on the peripheral edge of the substrate W1 to be processed, and the peripheral edge Most of the heat generated in is discharged as it is from the peripheral edge. In other words, the minimum value appears in a range where the angle θ is relatively large such that the central portion of the substrate W1 to be processed can also be irradiated with light. When the distance Rd is small, the angle θ is set small, so that the central portion of the substrate to be processed W1 is irradiated with light, and the heat directed from the central portion to the peripheral portion provides relatively uniform heating. Easy to process. Therefore, the minimum value appears in a range where the angle θ is relatively small.

近年の半導体製造における微細プロセス等、より高い精度での温度分布の均質性が求められる場合、ΔT/Taveがより低くなるように加熱処理ができる光加熱装置が求められており、具体的には、ΔT/Taveが0.1以下であることが好ましい。 In recent years, when high-precision uniformity of temperature distribution is required, such as fine processes in semiconductor manufacturing, there is a need for an optical heating device that can perform heat treatment so that ΔT/T ave is even lower. ΔT/T ave is preferably 0.1 or less.

まず、上述した角度θの範囲である20°以上60°以下において、ΔT/Taveが0.1を下回っている領域が含まれるのは、アスペクト比が上記(2)式で示される範囲内の場合である。念の為に、上記(2)式を再掲する。

0.75≦Rd/Wd≦2.5 (2)
First, in the above-mentioned range of angle θ of 20° or more and 60° or less, the region where ΔT/T ave is less than 0.1 is included when the aspect ratio is within the range shown by the above formula (2). is the case. Just to make sure, the above equation (2) is shown again.

0.75≦Rd/Wd≦2.5 (2)

また、アスペクト比が上記(2)式を満たす前提でΔT/Taveが0.1を下回る条件は、図7A及び図7Bより、以下のように決定される。 Further, on the premise that the aspect ratio satisfies the above formula (2), the condition for ΔT/T ave to be less than 0.1 is determined as follows from FIGS. 7A and 7B.

図7Aにおいて、アスペクト比が上記(2)式を満たす前提でΔT/Taveが0.1を下回る条件は、図7Bに示すように、各離間距離Wd(アスペクト比)における下限値の近似曲線(一点鎖線)と上限値の近似曲線(二点鎖線)より、角度θがθ1≦θ≦θ2であることが導き出される。そして、θ1とθ2はそれぞれ、図6Aに示す位置関係から、距離Rdと離間距離Wdを用いて表現することができ、当該条件は、上記(3)式となる。念の為に、上記(3)式を再掲する。

arctan(Rd/(2・Wd))≦θ≦arctan(Rd/Wd) (3)
In FIG. 7A, the condition that ΔT/T ave is less than 0.1 on the premise that the aspect ratio satisfies the above formula (2) is, as shown in FIG. It is derived that the angle θ is θ1≦θ≦θ2 from (one-dot chain line) and the approximated curve of the upper limit (two-dot chain line). .theta.1 and .theta.2 can be respectively expressed using the distance Rd and the separation distance Wd from the positional relationship shown in FIG. 6A. Just to make sure, the above formula (3) is shown again.

arctan(Rd/(2Wd))≦θ≦arctan(Rd/Wd) (3)

したがって、上記(1)式~(3)式を満たすように構成されることで、光加熱装置1は、被処理基板W1全体における温度差がより小さくなるように加熱処理する。 Therefore, by being configured to satisfy the above formulas (1) to (3), the optical heating device 1 heat-processes the substrate W1 so that the temperature difference across the entire substrate W1 becomes smaller.

なお、図6Aに示すように、被処理基板W1の第二主面W1aの中心W1cからLED基板10bの中心10cに向かって引いた仮想線s1と、被処理基板W1の第二主面W1aの中心をZ方向に通過する軸z2とがなす角度がθ1に対応する。そして、図6Bに示すように、Z方向から見たときの、被処理基板W1の中心W1cからLED基板10bの中心10cに向かって引いた線の中点と重なる被処理基板W1上の点を点W1hとし、図6Aに示すように、点W1hからLED基板10bの中心10cに向かって引いた仮想線s2と、軸z2とがなす角度がθ2に対応する。 In addition, as shown in FIG. 6A, a virtual line s1 drawn from the center W1c of the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed toward the center 10c of the LED substrate 10b and the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed The angle formed by the axis z2 passing through the center in the Z direction corresponds to θ1. Then, as shown in FIG. 6B, a point on the substrate W1 to be processed that overlaps the midpoint of a line drawn from the center W1c of the substrate W1 to the center 10c of the LED substrate 10b when viewed in the Z direction is As shown in FIG. 6A, a virtual line s2 drawn from the point W1h toward the center 10c of the LED substrate 10b and the axis z2 correspond to an angle .theta.2.

つまり、本実施形態においては、上記(3)式の条件は、本実施形態の構成に対応させるように模式的に図示すると、図6Aに示すように、LED基板10bの中心10cを、第一主面10pと直交する方向に通過する線が、被処理基板W1の中心W1cと中点W1hの間を通過するという条件に相当する。 That is, in the present embodiment, the condition of the above formula (3) is schematically illustrated so as to correspond to the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the center 10c of the LED substrate 10b This corresponds to the condition that a line passing in a direction orthogonal to the main surface 10p passes between the center W1c and the middle point W1h of the substrate W1 to be processed.

以上より、上記構成とすることで、光加熱装置1は、LED素子10a群の配置パターンの調整に加え、LED基板10bの第一主面10pと被処理基板W1の第二主面W1aとがなす角度や、LED基板10bの傾かせる方向等の調整によって、被処理基板W1の第二主面W1a上における照度分布を連続的に調整することができる。つまり、光加熱装置1は、従来構成よりも精細に、被処理基板W1の第二主面W1aにおける照度分布を調整することができる。 As described above, with the above configuration, the light heating device 1 can adjust the arrangement pattern of the group of LED elements 10a, and the first main surface 10p of the LED substrate 10b and the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed can The illuminance distribution on the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed can be continuously adjusted by adjusting the angle formed and the direction in which the LED substrate 10b is inclined. That is, the light heating device 1 can adjust the illuminance distribution on the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed more precisely than the conventional configuration.

図8は、図1に示す光加熱装置1とは別の実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。本実施形態におけるフレーム11は、図8に示すように、調整ネジ11aと支持壁11bとを備えることなく、光源ユニット10を所定の角度θで固定するように構成されていても構わない。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the light heating device 1 shown in FIG. 1 as viewed in the Y direction. As shown in FIG. 8, the frame 11 in this embodiment may be configured to fix the light source unit 10 at a predetermined angle θ without the adjustment screw 11a and the support wall 11b.

上記実施形態では、光加熱装置1は、複数の光源ユニット10を固定するフレーム11を備え、このフレーム11の形状によって、複数の光源ユニット10が固定される角度θが設定されていた。別の態様として、光加熱装置1は、フレーム11を備えず、複数の光源ユニット10のそれぞれが、所定の位置において所定の角度θとなるように、各別に固定される構成であっても構わない。 In the above embodiment, the light heating device 1 includes the frame 11 for fixing the plurality of light source units 10, and the angle θ at which the plurality of light source units 10 are fixed is set according to the shape of the frame 11. Alternatively, the light heating device 1 may not include the frame 11, and each of the plurality of light source units 10 may be individually fixed at a predetermined position at a predetermined angle θ. do not have.

さらに、図1に示すように、本実施形態におけるフレーム11は、LED基板10bの第一主面10pが、XY平面と一致している状態から、Y軸を回転軸として角度θだけ回転させて光源ユニット10を傾かせているが、XY平面と平行な軸であれば回転軸の取り方は任意である。 Further, as shown in FIG. 1, the frame 11 in this embodiment rotates the first main surface 10p of the LED substrate 10b by an angle θ about the Y axis from a state in which it is aligned with the XY plane. Although the light source unit 10 is tilted, the rotation axis can be set arbitrarily as long as the axis is parallel to the XY plane.

さらに、図8に示すように、光加熱装置1は、LED基板10bの第一主面10pとXY平面とが平行、すなわち、第一主面10pと被処理基板W1の第二主面W1aとが平行に配置された光源ユニット10を一部含んでいても構わない。 Furthermore, as shown in FIG. 8, in the light heating device 1, the first main surface 10p of the LED substrate 10b and the XY plane are parallel, that is, the first main surface 10p and the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed are arranged. may include part of the light source units 10 arranged in parallel.

[別実施形態]
以下、別実施形態につき説明する。
[Another embodiment]
Another embodiment will be described below.

〈1〉 図9は、光加熱装置1の別実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。図9に示すように、光加熱装置1の別実施形態は、制御部90と、制御部90より出力される駆動信号d2に基づいてLED基板10bの位置を変化させる角度調整機構である駆動機構11cとを備える。そして、本実施形態における制御部90は、入力部90aと、記憶部90bと、判定部90cと、出力部90dとを備える。 <1> FIG. 9 is a schematic cross-sectional view when another embodiment of the light heating device 1 is viewed in the Y direction. As shown in FIG. 9, another embodiment of the light heating device 1 includes a control unit 90 and a drive mechanism that is an angle adjustment mechanism that changes the position of the LED substrate 10b based on a drive signal d2 output from the control unit 90. 11c. The control unit 90 in this embodiment includes an input unit 90a, a storage unit 90b, a determination unit 90c, and an output unit 90d.

入力部90aは、被処理基板W1に関する情報を含むデータd1の入力を受け付ける。記憶部90bは、データd1に含まれる被処理基板W1の情報に対応した、上記(1)式~上記(3)を満たす離間距離Wdと角度θの値のテーブルが格納されている。判定部90cは、入力部90aに入力されたデータd1に含まれる被処理基板W1の情報を参照し、記憶部90bに格納されているテーブルに基づいて、角度θと離間距離Wdの値を決定する。出力部90dは、LED基板10bの第一主面10pと被処理基板W1の第二主面W1aとのなす角度θ、及びLED基板10bと被処理基板W1との離間距離Wdが、判定部90cが決定した値となるように、駆動機構11cに対して駆動信号d2を出力する。 The input unit 90a receives input of data d1 including information about the substrate to be processed W1. The storage unit 90b stores a table of values of the separation distance Wd and the angle θ satisfying the above formulas (1) to (3) corresponding to the information of the substrate W1 to be processed included in the data d1. The determination unit 90c refers to information about the substrate to be processed W1 included in the data d1 input to the input unit 90a, and determines the values of the angle θ and the separation distance Wd based on the table stored in the storage unit 90b. do. The output unit 90d determines whether the angle θ between the first main surface 10p of the LED substrate 10b and the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed and the separation distance Wd between the LED substrate 10b and the substrate W1 to be processed are determined by the determination unit 90c. A drive signal d2 is output to the drive mechanism 11c so that the value of is determined.

上記構成とすることで、光加熱装置1は、制御部90に入力される被処理基板W1の情報に基づいて、上記(1)式~(3)式を満たす角度θと離間距離Wdを決定し、LED基板10bの位置を自動的に最適な位置となるように調整する。 With the above configuration, the optical heating device 1 determines the angle θ and the separation distance Wd that satisfy the above formulas (1) to (3) based on the information of the substrate to be processed W1 input to the control unit 90. Then, the position of the LED substrate 10b is automatically adjusted to the optimum position.

〈2〉 光加熱装置1は、第一主面10pと第二主面W1aがなす角度θを計測するための角度センサを備えていても構わない。このような角度センサを備えることで、光加熱装置1は、光源ユニット10の配置位置が上記(3)式の条件を満たしているかどうかを確認しながら光源ユニット10の配置位置を調整することができる。 <2> The light heating device 1 may include an angle sensor for measuring the angle θ between the first main surface 10p and the second main surface W1a. By providing such an angle sensor, the light heating device 1 can adjust the position of the light source unit 10 while confirming whether the position of the light source unit 10 satisfies the condition of the above formula (3). can.

また、本実施形態の光加熱装置1は、大きな衝撃を受けて光源ユニット10の位置がずれてしまった場合等に、上記(3)式の条件を満たさなくなってしまった状態を検知し、アラートを発するように構成することができる。 In addition, the light heating device 1 of the present embodiment detects a state in which the condition of the above formula (3) is no longer satisfied, such as when the position of the light source unit 10 is displaced due to a large impact, and gives an alert. can be configured to emit

なお、本実施形態の光加熱装置1の角度センサとしては、例えば、ロータリーポテンショメータ、又はロータリーエンコーダを採用し得る。 For example, a rotary potentiometer or a rotary encoder can be used as the angle sensor of the light heating device 1 of the present embodiment.

〈3〉 上述した光加熱装置1が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。 <3> The configuration provided in the above-described light heating device 1 is merely an example, and the present invention is not limited to each illustrated configuration.

1 : 光加熱装置
2 : チャンバ
2a : 透光窓
3 : 支持部材
3a : 台座
3b : 突起
3c : ローラ
10 : 光源ユニット
10a : LED素子
10b : LED基板
10c : 中心
10p : 第一主面
11 : フレーム
11a : 調整ネジ
11b : 支持壁
11c : 駆動機構
90 : 制御部
90a : 入力部
90b : 記憶部
90c : 判定部
90d : 出力部
L1 : 主光線
W1 : 被処理基板
W1a : 第二主面
Reference Signs List 1: light heating device 2: chamber 2a: translucent window 3: support member 3a: pedestal 3b: projection 3c: roller 10: light source unit 10a: LED element 10b: LED substrate 10c: center 10p: first main surface 11: frame 11a: Adjustment screw 11b: Support wall 11c: Drive mechanism 90: Control unit 90a: Input unit 90b: Storage unit 90c: Determination unit 90d: Output unit L1: Chief ray W1: Substrate to be processed W1a: Second main surface

Claims (6)

被処理基板に光を照射することで加熱する光加熱装置であって、
前記被処理基板を支持する支持部材と、
第一主面にLED素子群が搭載された複数のLED基板を含む光源ユニットとを備え、
前記複数のLED基板のうちの少なくとも一つは、前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記第一主面と前記被処理基板の第二主面とが傾斜するように配置されていることを特徴とする光加熱装置。
A light heating device that heats a substrate to be processed by irradiating it with light,
a support member that supports the substrate to be processed;
a light source unit including a plurality of LED substrates having LED element groups mounted on the first main surface,
At least one of the plurality of LED substrates is arranged such that the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed are inclined under a state in which the substrate to be processed is supported by the support member. An optical heating device, characterized in that it is arranged in the
前記複数のLED基板は、前記第一主面が前記支持部材に支持された前記被処理基板の第二主面に対して傾斜するように配置されており、かつ、少なくとも一部において前記第一主面が相互に非平行となるように配置された前記LED基板を含むことを特徴とする請求項1に記載の光加熱装置。 The plurality of LED substrates are arranged such that the first main surface is inclined with respect to the second main surface of the substrate to be processed supported by the support member, and at least a part thereof 2. A light heating device according to claim 1, comprising said LED substrates arranged such that their main surfaces are non-parallel to each other. 前記複数のLED基板のそれぞれは、前記被処理基板が前記支持部材に支持された状態の下で、前記第一主面と、前記被処理基板の前記第二主面とのなす角度が20°以上60°以下の範囲内となるように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光加熱装置。 Each of the plurality of LED substrates has an angle of 20° between the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed while the substrate to be processed is supported by the support member. 3. The light heating device according to claim 1 or 2, wherein the light heating device is arranged so as to fall within a range of 60 degrees or more. 前記複数のLED基板のそれぞれは、前記被処理基板が前記支持部材に支持された状態の下で、前記LED基板の前記第一主面における中心と前記被処理基板との離間距離をWd、前記被処理基板の前記第二主面と直交する方向から見たときの、前記被処理基板の中心から前記LED基板の前記第一主面における中心までの距離をRd、前記被処理基板の前記第一主面と、前記被処理基板の前記第二主面とがなす角度をθとしたときに、下記(1)式~(3)式を満たすように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の光加熱装置。

60mm≦Wd≦200mm (1)
0.75≦Rd/Wd≦2.5 (2)
arctan(Rd/(2・Wd))≦θ≦arctan(Rd/Wd) (3)
Each of the plurality of LED substrates has a separation distance Wd between the center of the first main surface of the LED substrate and the substrate to be processed, while the substrate to be processed is supported by the support member. Rd is the distance from the center of the substrate to be processed to the center of the first main surface of the LED substrate when viewed from the direction orthogonal to the second main surface of the substrate to be processed; When the angle formed by one main surface and the second main surface of the substrate to be processed is θ, the substrates are arranged so as to satisfy the following formulas (1) to (3). Item 4. The optical heating device according to item 3.

60mm≦Wd≦200mm (1)
0.75≦Rd/Wd≦2.5 (2)
arctan(Rd/(2Wd))≦θ≦arctan(Rd/Wd) (3)
前記複数のLED基板が載置されるフレームを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の光加熱装置。 3. The light heating device according to claim 1, further comprising a frame on which said plurality of LED substrates are mounted. 前記フレームは、前記第一主面と、前記支持部材に支持された前記被処理基板の第二主面とがなす角度を調整するために、前記LED基板の位置を変更する角度調整機構を備えることを特徴とする請求項5に記載の光加熱装置。
The frame includes an angle adjustment mechanism for changing the position of the LED substrate in order to adjust the angle formed by the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed supported by the support member. 6. The light heating device according to claim 5, characterized in that:
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