KR20200005995A - 가열용 ｌｅｄ 램프, 및 이를 구비한 웨이퍼 가열 유닛 - Google Patents

가열용 ｌｅｄ 램프, 및 이를 구비한 웨이퍼 가열 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 필요한 온도까지 단시간에 균일하게 상승시킬 수 있는 가열용 LED 램프를 제공하는 것으로, 가열용 LED 램프(100)를 기판(110)과, 기판(110)의 표면에 얹어 배치된 복수의 LED(120)로 구성한다.

Description

가열용 ＬＥＤ 램프, 및 이를 구비한 웨이퍼 가열 유닛 {LED LAMP FOR HEATING AND WAFER HEATING UNIT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼를 가열하기 위한 LED 램프, 및 이를 구비한 웨이퍼 가열 유닛에 관한 것이다.
종전부터 반도체 제조용 웨이퍼를 LED 램프로 가열하는 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2).
또한, 반도체 제조공정에서 초기 불량품을 스크리닝할 목적으로, 완성된 반도체에 최대 정격 이상의 전압이나 동작 주파수로 부하를 가한 상태에서 다시 가열하는 「번 인(burn in)」이 실시되는 경우가 있으며, 상기 번 인의 가열용으로 LED 램프를 사용하는 것도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3).
일본 공개특허 제2012-178576호 공보 (돔형) 일본 공표특허 제2005-536045호 공보 (포탄형) 일본 공개특허 제2002-208620호 공보
그런데, 완성품 상태의 반도체에 번 인을 실시하면 비용이 많이 드는 측면에서, 최근에는 상기 번 인 공정을 폐지하는 메이커가 출현하고 있다. 또한, 번 인 공정을 폐지하지는 않지만, 완성 상태가 되고 나서가 아니라, 아직 웨이퍼의 상태에서 먼저 번 인을 실시하는 「웨이퍼 레벨 번 인」도 제안되어 있다. 완성된 반도체라면 통상적으로는 수 시간 내지 수십 시간의 번 인이 실시되지만, 웨이퍼 번 인이라면 수십 초로 끝낼 수 있는 경우도 있어, 반도체 제조 비용을 대폭 경감시킬 수 잇다.
그러나, 웨이퍼의 번 인을 실시하려면, 웨이퍼를 필요한 온도로까지 단시간에 균일하게 상승시킬 필요가 있지만, 종래의 가열용 LED 램프로는 단시간에 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 없어, 온도의 편차가 커지는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 웨이퍼를 필요한 온도로까지 단시간에 균일하게 상승시킬 수 있는 가열용 LED 램프, 및 이를 구비하는 웨이퍼 가열 유닛을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 한 형태에 의하면,
기판과,
상기 기판의 표면에 얹어 배치한 복수의 LED를 구비하는 가열용 LED 램프가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의하면,
상기 가열용 LED 램프와,
가열로체를 구비한, 웨이퍼 가열 유닛이 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판 표면에 얹어 배치하는 타입의 LED인 COB(Chip On Board)형의 LED를 채용함으로써, 종래보다 조밀하게 LED를 배치할 수 있으므로, 웨이퍼를 필요한 온도까지 단시간에 또한 균일하게 상승시킬 수 있는 가열용 LED 램프, 및 이를 구비한 웨이퍼 가열 유닛을 제공할 수 있었다.
도 1은 실시 형태에 관한 가열용 LED 램프(100)를 도시한 도면이다.
도 2는 실시 형태에 관한 가열 장치(200)를 도시한 도면이다.
도 3은 LED(120)끼리의 배치 간격의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 LED(120)끼리의 배치 간격의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 1 매의 기판(110) 상에 LED(120)를 늘어 세운 상태의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 복수 매의 기판(110)을 조합함으로써 가열용 LED 램프(100)를 성립시킨 상태의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 1 매의 기판(110) 상에 LED(120)를 늘어 세운 상태의 다른 예를 도시한 도면이다
도 8은 복수 매의 기판(110)을 조합함으로써 가열용 LED 램프(100)를 성립시킨 상태의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9는 다른 실시 형태에 관한 가열 장치(200)를 도시한 도면이다.
(가열용 LED 램프(100)의 구조)
본 발명이 적용된 가열용 LED 램프(100)에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 가열용 LED 램프(100)를 도시한 도면이다.
본 실시 형태에 관한 가열용 LED 램프(100)는, 대략 기판(110)과, 이 기판(110)의 표면에 얹어 배치된 복수의 LED(120)로 구성되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 「얹어 배치된다」는 것은, 각 LED(120)가 Chip On Board(COB) 형으로 기판(110)의 표면에 실장되어 있음을 의미한다.
또한, 기판(110)에 있어서의 일방 단부의 표면에는 한 쌍의 전극(112)이 형성되어 있고, 이 기판(110)의 표면에 얹어 배치된 각 LED(120)는 이들 전극(112) 사이에서 도시하지 않은 회로 패턴에 의해 직렬 접속되어 있다. 이에 의해, 각 LED(120)에 흐르는 전류는 각각 동일해지고, 각 LED(120)에 흐르는 전류값의 편차가 없어지는 점에서, 각 LED(120)로부터 발해지는 광량의 편차도 극소화할 수 있다.
또한, 가열 처리를 실시하는 웨이퍼(W)의 크기에 따라서 복수의 가열용 LED 램프(100)를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 하나의 큰(다수의 LED(120)가 얹어 배치되어 있는) 가열용 LED 램프(100)가 아니라, 어느 정도 작은(적은 수의 LED(120)가 얹어 배치되어 있는) 가열용 LED 램프(100)를 복수 사용함에 따라, 웨이퍼(W)에 제공하는 열량을 용이하게 조정할 수 있고, 또한 필요에 따라 제공하는 열량이 많은 영역과 적은 영역을 의도적으로 나눌 수 있기 때문이다.
이어서, 상술한 복수의 가열용 LED 램프(100)를 사용하여 웨이퍼(W)를 번 인하기 위한 가열 장치(200)에 관하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가열 장치(200)는 대략 복수의 가열용 LED 램프(100), 가열로체(210), 웨이퍼 테이블(220), 가열용 LED 램프 제어 장치(230), 가압 제어 장치(240), 및 웨이퍼 테스터(250)를 구비하고 있다.
가열로체(210)는 도면 중 하단에 개구(212)를 갖는 하우징체이며, 그 내부 공간(214)의 상방에 복수의 가열용 LED 램프(100)가 배설되어 있다. 또한, 가열로체(210)의 하단부에는 번 인을 실시하는 웨이퍼(W)를 유지하고, 또한 상기 웨이퍼(W)를 유지한 상태에서 내부 공간(214)을 기밀하는 유지부(216)가 형성되어 있다. 또한, 기밀된 상태의 내부 공간(214) 내의 압력을 조정하기 위한 압력 조정 구멍(218)이 가열로체(210)에 형성되어 있고, 상기 압력 조정 구멍(218)은 가압 제어 장치(240)에 접속되어 있다. 또한, 이 가열로체(210)와 가열용 LED 램프(100)의 조합을 「웨이퍼 가열 유닛」이라고 부른다.
웨이퍼 테이블(220)은 번 인을 실시하는 웨이퍼(W)를 얹어 배치하고, 또한 얹어 배치된 웨이퍼(W)에 형성되어 있는 회로에 대하여 소정의 전압이나 전류를 공급하여 웨이퍼(W)를 테스트하기 위한 장치이다. 또한, 웨이퍼 테이블(220)은 웨이퍼 테스터(250)에 대하여 전기적으로 접속되어 있고, 웨이퍼(W)의 테스트는 이 웨이퍼 테스터(250)에 의해 제어 및 실시된다.
가열용 LED 램프 제어 장치(230)는, 가열로체(210) 내에 배설된 복수의 가열용 LED 램프(100)의 각각에 전기를 공급하고, 또한 각 가열용 LED 램프(100)에 대한 전류값 등을 조정 및 제어하여, 웨이퍼(W)에 균일하고 최적인 열량을 공급하는 장치이다.
가압 제어 장치(240)는 가열로체(210)의 내부 공간(214)의 압력을 제어하는 장치이며, 웨이퍼(W)를 번 인할 때, 내부 공간(214)은 대기압보다 높은 압력이 되도록 제어되어 있다.
이하에서는, 가열 장치(200)를 구성하는 각 요소에 대해, 바람직한 사항을 설명한다.
(파장)
가열용 LED 램프(100)에서의 기판(110)에 대하여 LED(120)을 얹어 배치·실장할 때, 밀봉용 실리콘 수지를 사용하는 것이 일반적이지만, 상기 밀봉용 실리콘 수지는 400 ㎚ 이하의 UV광에 의해 조기에 열화되는 것을 확인할 수 있다. 그런데 일반적으로 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼의 흡수 파장은 300 ㎚ 부근에서 높고, 400 ㎚ 부근부터 장파장이 될수록 저하되어 가는 경향에 있으므로, 밀봉용 실리콘 수지를 사용하면 극단적으로 수명이 짧아지는 점이 지적되고 있다.
한편, 광의 파장의 차이가 웨이퍼(W)의 가열 성능에 미치는 영향을 조사한 결과, 385 ㎚의 경우와 810~980 ㎚의 경우에서, 웨이퍼(W)의 온도 상승 속도 및 도달 한계 온도가 거의 동일한 것을 알았다.
따라서, 가열용 LED 램프(100)에서의 LED(120)로부터 발해지는 광의 파장은 810 ㎚ 이상 980 ㎚ 이하를 채용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 가열용 LED 램프(100)에 사용되고 있는 밀봉용 실리콘 수지를 열화시킬 가능성을 저하시킬 수 있다. 다시 말하면, 가열용 LED 램프(100)에 밀봉용 실리콘 수지를 문제없이 사용할 수 있다.
(LED(120)의 구조)
LED(120)에는 2층의 발광층을 갖는 더블 정크션 칩을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 가열용 LED 램프(100)의 단위 면적 당의 발광량(가열량)을 많게 할 수 있다.
(복수의 LED(120)끼리의 간격)
복수의 LED(120)를 기판(110)에 얹어 배치하는(실장하는) 간격은, 각 LED(120)의 사이즈가 가로세로 1 ㎜ 일 때, LED(120)의 중심끼리의 간격을 2 ㎜ 미만으로 하는 것이 바람직하며 1.5 ㎜ 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 각 LED(120)를 Chip on Board(COB)형으로 기판(110)의 표면에 얹어 배치(실장)함으로써 LED(120)를 높은 밀도로 배치할 수 있어, 가열용 LED 램프(100)의 대광량화가 가능하다. 또한, COB형은 LED(120)를 직접 기판(110)에 실장하므로, LED(120)로부터 기판(110)으로 열이 전달될 때의 열저항이 작아져, LED(120)에서 발생한 열을 효율 좋게 기판(110)으로 빠져 나가게 할 수 있다.
이에 대하여, 종래의 포탄형이나 돔형의 LED 램프의 경우, LED의 중심끼리의 간격을 3 ㎜ 미만으로 배치하는 것이 곤란하다. 또한, 각 LED 자체의 크기를 크게 하면 단위 면적 당의 광량이 많아지지만, 각 LED로부터 발생하는 열을 빠져 나가게 하기 어려워진다.
(복수의 LED(120)의 배치)
기판(110)에서의 각 LED(120)의 실장 배치 형태는 각 LED(120)끼리의 간격이 일정해지는, 격자상 또는 지그재그 격자상으로 하는 것이 생각된다.
또한, 웨이퍼(W)의 온도를 상승시킨 후의 온도 안정시에서의 상기 웨이퍼(W)의 온도 균일성을 높이기 위해, 각 LED(120)의 실장 배치 간격을 부등간격으로 하는 것도 생각된다.
예를 들면, 가열용 LED 램프(100)의 중심 위치부터 외측 위치로 멀어짐에 따라, LED(120)끼리의 간격이 일정 길이(거리)로 짧아져 가도록 해도 되고(도 3 참조), LED(120)끼리의 간격이 일정한 비율로 짧아지도록 해도 된다. 또한, 도면 내의 간격 치수값은 일례이다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 가열용 LED 램프(100)의 중심 위치로부터 외측 위치를 향하여 소정의 수까지는 등간격으로 LED(120)를 배치하고, 소정의 수보다 외측 위치에 대해서는 보다 짧은 등간격으로 추가로 LED(120)를 배치해도 된다. 또한, 도면 내의 간격 치수값은 일례이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이 1 매의 기판(110) 상에 상술한 부등간격으로 LED(120)를 늘어 세워도 되고, 도 6에 도시한 바와 같이, 복수 매의 기판(110)을 조합함으로써 부등간격으로 LED(120)가 늘어 세워진 가열용 LED 램프(100)를 성립시켜도 된다.
물론, 도중에 등간격의 길이를 변경할 수 있도록 LED(120)를 배치한 경우도 동일하고, 도 7에 도시한 바와 같이, 1 매의 기판(110) 상에 상술한 간격으로 LED(120)를 늘어 세워도 되며, 도 8에 도시한 바와 같이, 복수 매의 기판(110)을 조합함으로써 소정의 간격으로 LED(120)가 늘어 세워진 가열용 LED 램프(100)를 성립시켜도 된다.
(가열용 LED 램프(100)에서의 발광면의 면적과, 웨이퍼(W) 면적의 관계)
가열용 LED 램프(100)에서의 발광면의 면적이 웨이퍼(W)의 면적보다 커지도록 설계하고, 발광면 둘레 가장자리부에 위치하는 LED(120)는 웨이퍼(W)의 가열에는 사용하지 않도록 상기 LED(120)로부터의 광은 웨이퍼(W)에 닿지 않게 하는 것이 바람직하다.
발광면의 중심 부근에 위치하는 LED(120)는 자체로부터의 열 뿐만 아니라 주변의 LED(120)에서 나오는 열을 받아 고온이 된다. 한편, 발광면의 둘레 가장자리부에 위치하는 LED(120)는 고온이 되기 어려우므로, LED(120) 자체의 온도가 중심 부근에 위치하는 LED(120)의 온도보다 낮아진다. 이 때문에, 둘레 가장자리부에 위치하는 LED(120)로부터의 광량 및 파장은 중심 부근에 위치하는 LED(120)로부터의 광량 및 파장과 상이하고, 둘레 가장자리부에 위치하는 LED(120)로부터의 광을 웨이퍼(W)의 가열에 사용하면 균일성이 저하될 우려가 있기 때문이다.
또한, 가열용 LED 램프(100)에서의 발광면의 직경은 웨이퍼(W)의 직경에 대하여 이하의 2개의 식이 성립하는 범위로 하는 것이 바람직하다.
Figure pat00001
Figure pat00002
A : 발광면의 직경 [㎜]
B : 가열용 LED 램프(100)와 웨이퍼(W) 사이의 거리 [㎜]
C : 웨이퍼(W)의 직경 [㎜]
R : 변수
상기의 범위가 적절한 이유는, 배치되는 LED(120)의 밀도의 관계에서, 가열용 LED 램프(100)에서의 발광면의 주변부로부터 방사되는 광은, 상기 발광면의 중앙부로부터 방사되는 광에 비하여 약한 점에서, 웨이퍼(W)의 직경과, 발광면의 직경의 관계는, 가열되는 웨이퍼(W)의 온도 상승시와 온도 안정시에서의 당해 웨이퍼(W)의 온도 균일성에 크게 영향을 미친다. 상기의 범위로 함으로써 예를 들어, 가열용 LED 램프(100)와 웨이퍼(W) 사이의 거리가 10 ㎜인 경우, 웨이퍼(W)의 온도 균일성은, 웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점과, 가장 온도가 낮은 점의 온도차가 10 % 미만이 되었다. 또한, 상기의 비율(%)은 「([웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점의 온도] - [웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 낮은 점의 온도]) ÷ [웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점의 온도] × 100」으로 산출되는 값을 말한다.
또한, 가열용 LED 램프(100)에서의 발광면의 직경은 웨이퍼(W)의 직경에 대하여 이하의 2개의 식이 성립하는 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
Figure pat00003
Figure pat00004
A : 발광면의 직경 [㎜]
B : 가열용 LED 램프(100)와 웨이퍼(W) 간의 거리 [㎜]
C : 웨이퍼(W)의 직경 [㎜]
R : 변수
상기의 범위로 함으로써, 예를 들어 가열용 LED 램프(100)와 웨이퍼(W)간의 거리가 10 ㎜인 경우, 웨이퍼(W)의 온도 균일성은 웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점과 가장 온도가 낮은 점의 온도차가 5 % 미만이 되기 때문이다.
(기판(110)의 형상)
기판(110)의 형상에 관해서는, 장방형 또는 정방형의 기판(110)을 서로 이웃하도록 늘어 세우고, 상술한 바와 같이 가열용 LED 램프(100) 전체의 면적이 웨이퍼(W)의 면적보다 커지도록 설정하는 것이 바람직하다.
(가열용 LED 램프(100)와 웨이퍼(W) 간의 거리)
가열용 LED 램프(100)와 웨이퍼(W) 간의 거리는 1 ㎜ 이상이면 되지만, 너무 짧으면 웨이퍼(W)의 가열 균일성의 측면에서 불리해지는 경우가 있으므로, 적어도 3 ㎜ 이상, 바람직하게는 5 ㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 10 ㎜ 이상으로 해야 한다.
또한, 웨이퍼(W)의 가열 균일성은 웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점과, 가장 온도가 낮은 점의 온도차가 10 % 이하, 바람직하게는 5 % 이하, 가장 바람직하게는 3 % 이하로 해야 한다. 또한, 상기 비율(%)은 「([웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점의 온도] - [웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 낮은 점의 온도]) ÷ [웨이퍼(W)에서의 가장 온도가 높은 점의 온도] × 100」으로 산출된 값을 말한다.
(LED(120)에 흐르게 하는 전류값의 제어)
가열용 LED 램프 제어 장치(230)가 각 LED(120)에 흐르게 하는 전류값을 크게 하면, 그만큼 LED(120)로부터의 발광량이 많아져, 웨이퍼(W)를 소정의 온도까지 가열하기 위해 필요한 시간을 단축할 수 있다.
예를 들면, 웨이퍼(W)를 소정의 온도까지 신속히 승온시킨 후에 상기 온도를 일정하게 유지시키기 위해, 승온 중에는 큰 전류를 각 LED(120)에 흐르게 하고, 그 후 소정의 온도에 도달했을 때 전류값을 감소시키면, 웨이퍼(W)의 온도는 원하는 온도를 초과하여 오버 슈트할 우려가 있다. 그래서, 웨이퍼(W)가 소정의 온도가 되기 전의 약간 낮은 지점의 온도가 된 시점에서 각 LED(120)에 흐르게 하는 전류값을 감소시킴으로써 온도의 오버 슈트를 방지할 수 있다.
구체적으로는 사전에 실험 등에 의해, 각 LED(120)에 흐르게 하는 전류값과, 상기 전류값의 경우에, 예를 들면 LED(120)에 대한 통전 개시 후부터 몇 초 후에 전류값을 감소시키면 오버 슈트를 피할 수 있는지를 측정해 둔다. 그리고, 실제로는 각 LED(120)에 대한 통전 개시 후부터, 전류값에 따라 미리 정해둔 시간에 도달했을 때 상기 전류값을 감소시킴으로써, 웨이퍼(W)의 온도의 오버 슈트를 피할 수 있다.
물론, 웨이퍼(W)의 온도의 오버 슈트 회피는 상기 방법에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 서모그래피 등을 이용하여 웨이퍼(W)의 온도를 측정하고, 상기 온도가 원하는 값에 도달하기 전에 각 LED(120)로의 전류값을 감소시키도록 해도 된다.
또한, 각 LED(120) 간의 발광량에 편차가 있는 경우, 예를 들면 복수 매의 기판(110)에서(으로?) 가열용 LED 램프(100)가 구성되어 있는 경우, 기판(110)마다 LED(120)에 흐르게 하는 전류값을 조절함으로써, 웨이퍼(W)의 가열 균일성을 높이는 것이 바람직하다. 또한, 1 매의 기판(110) 상에 있는 LED(120)를 복수의 그룹으로 나누고 그룹마다 별도의 회로를 설정하여, 상기 그룹마다 전류값을 조절해도 된다.
(가열용 LED 램프(100) 고유의 발광량의 편차에 대한 대응)
가열 장치(200)에 복수의 가열용 LED 램프(100)를 사용하는 경우, 각 가열용 LED 램프(100)에 동일한 값의 전류를 흐르게 해도, 가열용 LED 램프(100)마다 발광량의 편차가 보이는 경우가 있고, 이 편차에 기인하여 가열 장치(200)에 의한 웨이퍼(W)의 가열 균일성이 저하될 우려가 있다.
이러한 편차에 대한 대응으로서, 미리 개개의 가열용 LED 램프(100)에서의 전류값과 그 전류값에 대응하는 발광량의 데이터를 취득해 두고, 가열 장치(200) 전체로서 웨이퍼(W)에 대한 발광량(가열량)이 균일해지도록 각 LED(120)에 흐르게 하는 전류값을 보정하는 것이 생각되고 있다.
(LED(120)의 냉각)
웨이퍼(W)뿐만 아니라, 전류가 공급되어 발광 중인 LED(120) 자체도 온도가 상승해 가고, LED(120) 자체의 온도가 지나치게 높아지면, 방사하는 광의 파장이 변화되거나 발광량이 저하되는 등, 가열용 LED 램프(100)로서 문제가 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 기판(110)의 이면(LED(120)이 얹어 배치(실장)된 면과는 반대면)에 방열성이 높은 시트재 등을 배설하고, 이 시트재 등에 수냉 히트싱크(도시하지 않음)를 접촉시켜 LED(120)를 냉각하는 것이 바람직하다. 물론, 수냉할 정도의 온도 상승이 각 LED(120)에 보이지 않는 경우에는 공냉해도 된다.
(기판(110)의 재질)
상술한 바와 같이 LED(120) 자체의 온도가 너무 올라가는 것을 피하기 위해, 기판(110)에는 열저항이 작은 알루미늄을 베이스로 한 기판이나, 동을 베이스로 한 기판, 또는 알루미나 기판이나 질화알루미늄 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(110)의 치수가 커지면 알루미늄이나 동을 베이스로 한 금속계의 기판에서는 알루미늄이나 동과 같은 금속의 열팽창 계수와, LED(120)를 기판에 고정하는 수지 레지스트의 열팽창 계수의 차이에 의해 기판(110)이 휘는 문제가 있다. 이 때문에, 기판(110)의 치수가 큰 경우에는, 이러한 문제가 발생하지 않는 알루미나 기판이나 질화알루미늄 기판과 같은 세라믹계 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
(렌즈(260)의 추가)
도 9에 도시한 바와 같이, 가열용 LED 램프(100)에서의 웨이퍼(W)를 향하는 면에 광의 지향각을 좁히는 렌즈(260)를 설치해도 된다. LED(120)로부터의 광의 지향각을 렌즈(260)에 의해 좁힘으로써, 웨이퍼(W)로부터 벗어나 상기 웨이퍼(W)의 가열에 기여하지 않았던 광도 웨이퍼(W)의 가열에 사용할 수 있게 되어, 효율 좋은 가열용 LED 램프(100)로 할 수 있다. 또한, 렌즈(260)의 수는, 하나의 가열용 LED 램프(100)에 대하여 하나의 렌즈(260)이어도 되고(도 9의 예), 하나의 LED(120)에 대하여 하나의 렌즈를 설치해도 된다.
(가열로체(210)의 내부 공간(214) 내에 충전하는 기체에 대하여)
가열로체(210)의 내부 공간(214)에 충전하는 기체는 공기나 질소, 또는 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
(가열 장치(200)의 가열 능력)
가열 장치(200)의 가열 능력으로는, 웨이퍼(W)를 200 ℃ 이상 500 ℃ 이하까지 가열할 수 있고, 또한 각 LED(120)에 대하여 전류 공급을 개시하고 나서 2 초 이상 10 초 이하, 바람직하게는 2 초 이상 5 초 이하의 시간으로 웨이퍼(W) 자체의 온도를 상기 온도까지 가열할 수 있는 것이 바람직하다.
(LED(120)를 기판(110)에 접합시키는 재료)
각 LED(120)를 기판(110)에 접합시키는 재료로는, 일반적으로 수지 함유 은 페이스트가 사용되고 있지만, 이를 바꾸어(? 대신하여), 수지를 사용하지 않은 은나노 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다. 은나노 페이스트를 사용하여 LED(120)를 기판(110)에 금속 결합시킴으로써, 종래의 수지가 함유된 것에 비하여 LED(120)로부터 기판(110)으로의 열이동 효율(열전도율)이 약 10 배가 되어, LED(120)의 냉각의 측면에서 유리하기 때문이다.
이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이고, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 특허 청구의 범위에 의해 나타나고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
100: 가열용 LED 램프 110: 기판
112: 전극 120: LED
200: 가열 장치 210:가열로체
212: 개구 214: 내부공간
216: 웨이퍼 유지부 218: 압력조정구멍
220: 웨이퍼 테이블 230: 가열용 LED 램프 제어 장치
240: 가압 제어 장치 250: 웨이퍼 테스터
260: 렌즈

Claims (2)

  1. 기판과,
    상기 기판의 표면에 얹어 배치된 복수의 LED를 구비한, 가열용 LED 램프.
  2. 청구항 1에 기재된 가열용 LED 램프와,
    가열로체를 구비한, 웨이퍼 가열 유닛.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041740A (ko) * 2020-09-25 2022-04-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 검사 장치 제어 방법 및 검사 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7365923B2 (ja) * 2020-02-12 2023-10-20 東京エレクトロン株式会社 温度制御装置、温度制御方法、および検査装置
KR102444062B1 (ko) * 2020-06-02 2022-09-16 주식회사 비아트론 Vcsel를 이용한 기판 열처리 장치
JP2022092972A (ja) * 2020-12-11 2022-06-23 東京エレクトロン株式会社 加熱装置及びｌｅｄの制御方法
JP2022184302A (ja) 2021-06-01 2022-12-13 ウシオ電機株式会社 光加熱装置
JP2023055300A (ja) 2021-10-06 2023-04-18 ウシオ電機株式会社 光加熱装置、加熱処理方法
TW202335138A (zh) 2022-01-26 2023-09-01 日商牛尾電機股份有限公司 光加熱裝置、加熱處理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208620A (ja) 2001-01-09 2002-07-26 Seiko Epson Corp ウェハバーンイン装置
JP2005536045A (ja) 2002-08-09 2005-11-24 エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド Ｃｖｄ加熱用のｌｅｄ加熱ランプアレイ
JP2012178576A (ja) 2005-09-21 2012-09-13 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置及び記憶媒体

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009099925A (ja) * 2007-09-27 2009-05-07 Tokyo Electron Ltd アニール装置
JP5526876B2 (ja) * 2010-03-09 2014-06-18 東京エレクトロン株式会社 加熱装置及びアニール装置
JP2012199470A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理方法および熱処理装置
JP5955658B2 (ja) * 2012-06-15 2016-07-20 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208620A (ja) 2001-01-09 2002-07-26 Seiko Epson Corp ウェハバーンイン装置
JP2005536045A (ja) 2002-08-09 2005-11-24 エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド Ｃｖｄ加熱用のｌｅｄ加熱ランプアレイ
JP2012178576A (ja) 2005-09-21 2012-09-13 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置及び記憶媒体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041740A (ko) * 2020-09-25 2022-04-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 검사 장치 제어 방법 및 검사 장치

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