JP5351479B2 - 加熱源の冷却構造 - Google Patents
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Description
また、LED等の発光素子から射出された光を効率良く取り出すことができる加熱源の冷却構造を提供することを目的とする。
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、4はLEDの接合部分の多の例を示す図、図5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。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。
<シミュレーション条件>
1.層厚
LED(GaAs):200μm
白金層 :50μm
金層 :50μm
ハンダ層 :20μm
Cu電極層 :100μm
銀ペースト :120μm
2.白金層、金層の成膜手法
スパッタリング
3.接合条件
ハンダ層接合温度 :180℃(残留応力分)
銀ペースト硬化温度:150℃(残留応力分)
4.モデル
1/4モデル
5.温度
LED上面温度:50℃
銅電極下面温度:20℃
なお、使用物性値は、表1に示すとおりとした。
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12(a))。
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。
図16は、本発明の他の実施形態に係るアニール装置の加熱源を示す断面図である。本実施形態のアニール装置は、高熱伝導性材料としてパイロリティックグラファイト(PG)を用いた熱拡散部材150を用いている他は、従前の実施形態とほぼ同様に構成されている。
1a;アニール処理部
1b;ガス拡散部
2;チャンバー
4a,4b;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
16a,16b;凹部
17a,17b;加熱源
18a,18b;光透過部材
20;レンズ層
21a,21b;冷却媒体流路
22a,22b;冷却媒体供給配管
23a,23b;冷却媒体排出配管
32;支持体
33;LED(発光素子)
34;LEDアレイ
35;電極
36;ワイヤ
50,150;熱拡散部材
55;反射板
56;接合材
57;接合材
58;接合材
59;反射層
60;プロセスコントローラ
61;ユーザーインターフェース
62;記憶部
73;ねじ
100;アニール装置
W…半導体ウエハ(被処理体)
Claims (24)
- 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の冷却構造であって、
前記加熱源に対応して設けられ、前記加熱源に直接接触するように設けられたAlまたはAl合金からなる冷却部材と、
前記冷却部材を冷却媒体で冷却する冷却機構と
を具備し、
前記加熱源は、表面に前記複数の発光素子を高熱伝導性の接合材で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Cuからなる熱拡散部材とを含み、これらがユニット化されて構成された発光素子アレイを備え、前記発光素子アレイは、高熱伝導性接合材を介して前記冷却部材にねじ止めされていることを特徴とする加熱源の冷却構造。 - 前記支持体と前記熱拡散部材とを接合する接合材は、ハンダであることを特徴とする請求項1に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記支持体と前記熱拡散部材とを接合する接合材は、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であることを特徴とする請求項1に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記気相成長カーボン繊維は、カーボンナノチューブ構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の加熱源の冷却構造。
- 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の冷却構造であって、
前記加熱源に対応して設けられ、前記加熱源に直接接触するように設けられたAlまたはAl合金からなる冷却部材と、
前記冷却部材を冷却媒体で冷却する冷却機構と
を具備し、
前記加熱源は、表面に前記複数の発光素子を高熱伝導性の接合材で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接合されたパイロリティックグラファイトからなる熱拡散部材とを含み、これらがユニット化されて構成された発光素子アレイを備え、前記発光素子アレイは、高熱伝導性接合材を介して前記冷却部材にねじ止めされており、かつ前記熱拡散部材を構成するパイロリティックグラファイトが厚さ方向が高熱伝導性方向となるように前記支持体の裏面側に接合されていることを特徴とする加熱源の冷却構造。 - 前記熱拡散部材と前記支持体とは、エポキシ樹脂で接合されていることを特徴とする請求項5に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記支持体はAlN製であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記発光素子を取り付ける高熱伝導性の接合材は、銀ペーストであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記発光素子を取り付ける高熱伝導性の接合材は、ハンダであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記発光素子は前記高熱伝導性絶縁材料に形成された電極に前記接合材により接合されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記発光素子と前記電極との間に前記接合材を含む複数の層が形成されて熱応力緩和構造を有することを特徴とする請求項10に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記発光素子と前記接合材との間に1層または2層以上の熱応力緩和層を有することを特徴とする請求項11に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記接合材はハンダであり、前記熱応力緩和層は前記発光素子と前記ハンダとの間の線膨張係数を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項12に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記冷却部材と前記熱拡散部材との間に介在された高熱伝導性接合材は、シリコングリースであることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記支持体の前記発光素子の取り付け面には、反射層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記反射層の反射率が0.8以上であることを特徴とする請求項15に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記反射層は、TiO2を含む白色層であることを特徴とする請求項15または請求項16に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記反射層の厚さが、0.8μm以上であることを特徴とする請求項17に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記発光素子がそれぞれ個別的にレンズ層で覆われていることを特徴とする請求項15から請求項18のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記レンズ層は透明樹脂からなることを特徴とする請求項19に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記レンズ層は半球状をなしていることを特徴とする請求項19または請求項20に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記支持体は、反射板に囲まれて構成されていることを特徴とする請求項15から請求項21のいずれか1項に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記支持体は、複数充填配置されており、前記反射板は、隣接する支持体に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項22に記載の加熱源の冷却構造。
- 前記支持体は六角状をなし、そのうちの3辺に反射板が設けられ、他の3辺に反射板が設けられておらず、一の支持体の反射板が設けられている辺に隣接する他の支持体の辺には反射板が設けられていない配置になるように支持体が設けられることを特徴とする請求項23に記載の加熱源の冷却構造。
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