WO2008004581A1 - Appareil et procédé de recuit - Google Patents

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WO2008004581A1
WO2008004581A1 PCT/JP2007/063373 JP2007063373W WO2008004581A1 WO 2008004581 A1 WO2008004581 A1 WO 2008004581A1 JP 2007063373 W JP2007063373 W JP 2007063373W WO 2008004581 A1 WO2008004581 A1 WO 2008004581A1
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annealing
power
cooling fluid
light
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PCT/JP2007/063373
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Shigeru Kasai
Tomohiro Suzuki
Original Assignee
Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Definitions

  • the present invention relates to an annealing apparatus and an annealing method that perform annealing by irradiating an object to be processed such as a semiconductor wafer with light emitted from an LED.
  • a semiconductor wafer as a substrate to be processed (hereinafter simply referred to as wafer).
  • heat treatment There are various types of heat treatment.
  • annealing after ion implantation is aimed at higher temperature rise and fall in order to minimize diffusion.
  • an annealing apparatus capable of such high-speed heating / cooling, an apparatus using an LED (light emitting diode) as a heat source has been proposed (for example, JP 2005-536045).
  • LED emits less light due to heat. For this reason, when LEDs are mounted at high density, the LED power may not be able to obtain a sufficient amount of light emission due to the heat generated by the LED itself (the power that can be extracted from the input energy).
  • GaN which is used as a semiconductor material for LEDs, has a large refractive index (here, “absolute refractive index”, the same shall apply hereinafter) of 2.5. For this reason, it is difficult to extract light energy efficiently because the ratio of total reflection is large when light is extracted into air with a refractive index of substantially 1 (in a vacuum with a refractive index of 1). As described above, an annealing apparatus using LEDs has not yet been able to exhibit stable performance due to heat generation problems and refractive index problems.
  • the present invention has been made in view of strong circumstances. First, in an annealing apparatus using an LED as a heat source, a decrease in light emission due to the influence of heat, a material peculiar to LED, and a material. The purpose is to avoid the problem of low light energy efficiency caused by the refractive index of the light.
  • the present invention provides a first annealing device
  • a heating source having a plurality of LED elements and heating an object to be processed by light emitted from the LED elements
  • a housing that is provided adjacent to the processing container and in which the heating source is accommodated; a light transmission member that is provided between the processing container and the housing and transmits light emitted from the LED element;
  • the LED element force transmits the emitted light and has a refractive index greater than 1 and smaller than the refractive index of the semiconductor material constituting the LED element.
  • Insulating cooling fluid for example, fluorine-based inert liquid
  • the cooling fluid supplied by the supply system is filled in the housing so as to be in direct contact with the LED element.
  • the present invention provides the first annealing method as follows:
  • LED element force An annealing method for heating an object to be processed by emitted light, wherein the LED element force transmits the emitted light and has a refractive index greater than 1 than the refractive index of the semiconductor material constituting the LED element.
  • an insulating cooling fluid for example, a fluorine-based inert liquid
  • An annealing method is provided.
  • the cooling fluid for example, a fluorine-based inert liquid
  • the housing so as to be in direct contact with the LED element. It is possible to maintain stable performance without causing problems such as a decrease in light emission due to the effect of heat of the LED element and a decrease in light energy efficiency due to the refractive index without causing a decrease in efficiency due to attenuation. it can.
  • the first annealing apparatus includes a pair of heating sources, a pair of housings, and a pair of light transmission members that are opposed to each other with the processing container interposed therebetween, and the cooling fluid supply system is provided in each housing.
  • the cooling fluid may be supplied.
  • an infrared absorbing member provided between the object to be processed in the processing container and the heating source, which transmits light emitted from the LED element force and absorbs infrared light having a wavelength of 1 m or more. It is preferable to further provide. As a result, the radiant heat from the object to be processed can be prevented from reaching the LED element, and a decrease in the amount of light emission due to the influence of the heat of the LED element can be prevented more effectively.
  • the present invention is a computer-readable storage medium storing a control program that operates on a computer that controls an annealing apparatus, and the control program is executed when There is provided a storage medium characterized by controlling a mail apparatus so that a first annealing method is performed.
  • a second object of the present invention is to enable desired high-speed heating without supplying a large amount of power in an annealing apparatus using LEDs as a heat source.
  • the present invention provides a second annealing device
  • a processing container in which an object to be processed is stored
  • a heating source having a plurality of LED elements and heating an object to be processed by light emitted from the LED elements
  • a power supply system for supplying power to the plurality of LED elements
  • the power supply system includes:
  • An electric double layer capacitor module that accumulates electrical energy
  • a charging power source for charging the electric double layer capacitor module (preferably, a constant current source having a voltage control function);
  • a feeding circuit that feeds power from the charged electric double layer capacitor module to the LED element at a controlled current value
  • An annealing apparatus is provided.
  • the present invention provides a second annealing method
  • LED element force An annealing method for heating an object to be processed by emitted light, the step of charging an electric double layer capacitor module that accumulates electric energy, and the LED from the charged electric double layer capacitor module Supplying power to the element and emitting light from the LED element;
  • An annealing method is provided.
  • the electric double layer capacitor module that has been charged in advance also supplies power to the LED element, thereby causing the LED element to emit light.
  • An electric double layer capacitor has a sufficiently large power density and a relatively large energy density, so that the stored power can be discharged in a very short time after charging with a medium power source. Can do. For this reason, it is possible to perform desired high-speed heating without supplying large electric power.
  • the power supply circuit preferably includes a DC-DC converter that controls a current value to the LED element by adjusting a power supply voltage.
  • the power supply system supplies power at a current value controlled for each zone of the heating source.
  • the power feeding system includes a plurality of electric double layer capacitor modules and power feeding circuits respectively corresponding to the plurality of zones.
  • the power supply system can charge the double layer capacitor module and Double-layer capacitor module power It is preferable to further include a power supply controller for controlling power supply to the LED element.
  • a computer-readable storage medium storing a control program that operates on a computer that controls the annealing apparatus.
  • a storage medium characterized by controlling a mail apparatus so that a second annealing method is performed.
  • FIG. 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 sectional view showing a heating source of the annealing apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a bottom view showing a heating source of the annealing apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the transmittance curve of florinate used as a cooling fluid in the annealing apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the cooling fluid is filled in the annealing apparatus of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a power feeding unit of the annealing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 7 A graph showing the relationship between the power density and energy density of the electric double layer capacitor used in the power feeding section.
  • FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of an electric double layer capacitor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an annealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • This annealing apparatus 100 is hermetically configured and has a processing container (chamber one) 1 into which a wafer W is carried.
  • a support column 2 is erected from the bottom of the processing vessel 1, and a support member 3 that horizontally supports the wafer W is provided so as to extend inward from the upper end of the support column 2. Openings la and lb are formed in portions corresponding to the wafer W on the top wall and the bottom wall of the processing container 1, respectively.
  • the light transmitting members 5a and 5b are airtightly attached so as to cover the openings la and lb of the processing container 1. ing.
  • a first housing 6a is provided on the top wall of the processing container 1 so as to surround the light transmitting member 5a, and a light transmitting member 5b is surrounded under the bottom wall of the processing container 1.
  • a second housing 6b is provided!
  • a processing gas introduction port 22 for introducing a predetermined processing gas from a processing gas supply system (not shown) and an exhaust port 23 to which a not-shown exhaust device is connected are provided on the side wall of the processing chamber 1 .
  • a loading / unloading port 24 for loading / unloading the wafer W into / from the processing chamber 1 is provided on the side wall of the processing chamber 1, and the loading / unloading port 24 can be opened and closed by a gate valve 25.
  • a temperature sensor 26 for measuring the temperature of the wafer W placed on the support member 3 is provided inside the processing container 1. Further, the temperature sensor 26 is connected to a measurement unit 27 outside the processing container 1 so that a temperature detection signal is output from the measurement unit 27 to a process controller 60 and a power supply controller 56 (see FIG. 6) described later. It has become.
  • the first housing 6a has a plurality of LED elements, and has a heating source 7a horizontally provided opposite to the wafer W as a whole, and also inside the second housing 6b. Similarly, it has a plurality of LED elements, and has a heating source 7b provided facing the wafer W as a whole. Electric power is supplied from the power supply unit 10 to the LED elements of the heating sources 7a and 7b. The LED element emits light by supplying power to the LED element, and the wafer W is heated from the front and back surfaces by the light.
  • the heating sources 7a and 7b are configured by arranging a plurality of light sources 18 each having an LED array 17 in which a plurality of LED elements 15 are attached to a rod-like member 16 as shown in an enlarged view in FIG.
  • Each light source 18 has a reflector 19 on the back side of the LED array 17.
  • the heating source 7a (7b) has a plurality of light sources 18 concentrically arranged in a circle, and has three zones 31a, 32a, 33a (31b, 32b, 33b). The power is divided, and the power is supplied to each zone! /.
  • LED element 15 one having a wavelength of emitted light in the range of ultraviolet light to near infrared light, preferably in the range of 0.36 to: L 2 O / z m is used.
  • semiconductor materials for LEDs that emit light of such wavelengths include compound semiconductors such as GaN and GaAs.
  • the first housing 6a includes a heating source 7a and a light transmission member 5a.
  • an infrared ray absorbing plate 8a having the same area as the heating source 7a is horizontally arranged.
  • This infrared absorbing plate 8a has a force to transmit light having a wavelength emitted from the LED element 15, and also has a material force to absorb infrared light having a wavelength of 1. O / zm or more.
  • the material of the absorbing plate 8a is preferably a material that has high transparency to light having a wavelength emitted from the LED element.
  • the infrared absorption plate 8a has an infrared absorption rate of 90% or more for the wavelength of 1.0 m or more, and a transmittance of 90% or more for the wavelength of the light emitted from the LED element force.
  • the infrared absorbing plate 8a infrared absorbing glass can be preferably used.
  • the second housing 6b also has an infrared absorbing plate 8b similar to the infrared absorbing plate 8a, which has the same area as the heating source 7b, disposed horizontally between the heating source 7b and the light transmitting member 5b. Yes.
  • a fluid introduction port 11a and a fluid discharge port 12a are provided on the side wall of the first housing 6a, and a fluid introduction port ib and a fluid discharge port 12b are provided on the side wall of the second housing 6b.
  • Supply pipes 13a and 13b are connected to the fluid introduction ports 11a and ib, respectively, and discharge pipes 14a and 14b are connected to the fluid discharge ports 12a and 12b.
  • the supply pipes 13a and 13b are connected to the cooling fluid supply system 20.
  • the supply system 20 supplies the liquid cooling fluid 21 into the first and second housings 6a and 6b via the supply pipes 13a and 13b, and the first and second housings 6a and 6b are the cooling fluid 21. Filled.
  • the cooling fluid 21 in the first and second housings 6a and 6b is recovered through the discharge pipes 14a and 14b. That is, the cooling fluid 21 is circulated by the cooling fluid supply system 20.
  • cooling fluid 21 a fluid that satisfies the following conditions is used:
  • LED element force Transparent to the wavelength of emitted light
  • Refractive index greater than 1 Refractive index of the material composing the LED element (refractive index 2.5 for GaN, refractive index 3.6 for GaAs).
  • the LED element power is preferably 90% or more of the transmittance for the wavelength of the emitted light. It is more preferable that the LED element force is transparent to the emitted light (the transmittance is almost 100%).
  • Such substances include fluorine-based inert liquids (trade name: Fluorinert , Galden, etc.). As shown in Fig. 4, the visible light transmittance of Fluorinert is almost 100%, and the refractive index is about 1.25.
  • the cooling fluid 21 comes into direct contact with the LED elements 15 of the light sources 18 constituting the heating sources 7a and 7b in the first and second housings 6a and 6b! / RU
  • the power supply unit 10 includes a DC power supply unit 41 that functions as a power source, and a plurality of charging and power supply units that charge the power from the DC power supply unit 41 and supply power to each LED element 15. Circuits 51a to 51f and a power supply controller 56 for controlling the supply unit 41 and the circuits 51a to 51f are provided.
  • the DC power supply unit 41 includes an AC power source 42, a rectifier 43 that converts AC power from the AC power source 42 into DC power, and a current source 44 with a voltage control function.
  • the current source 44 operates as a constant current electric circuit and supplies high-voltage DC power to the charging / feeding circuits 51a to 51f.
  • the charging / feeding circuits 51a to 51f are provided corresponding to the zones 31a, 32a, 33a and 31b, 32b, 33b of the heating sources 7a and 7b, respectively.
  • Each charging power supply circuit 51a to 5 If supplies electric energy stored in the electric double layer capacitor module 52 charged with high voltage DC power from the current source 44 and electric double layer capacitor module 52 to a predetermined level. It has a DC-DC converter 53 that functions as a power supply circuit that supplies the LED element 15 with an output voltage. The input and output of the DC—DC converter 53 are electrically separated by isolation 54. As a result, the output can be set freely without being caught by the GND line / noise, and the quantity of the light sources 18 in each zone can be arbitrarily determined.
  • the electric double layer capacitor has an equivalent circuit as shown in FIG. 8, is in a state like an aggregate of capacitors C1 to Cn, and has an extremely large capacitance.
  • Resistance R1 Since ⁇ Rn + 1 exists, the internal resistance is larger than that of an aluminum electrolytic capacitor, so that the charge / discharge efficiency is high and the power density is high.
  • the withstand voltage is as low as several volts. For this reason, it is handled as an electric double layer capacitor module having a rated voltage of several tens of volts by connecting a plurality of electric double layer capacitors in series.
  • Current source 44 that functions as a charging power source Power can be efficiently charged by supplying electric current to the electric double layer capacitor module 52 that functions as a charger with a constant current.
  • the power supply controller 56 controls the current source 44 to the constant voltage mode. Furthermore, the electric double layer capacitor module 52 of the charging / feeding circuit 51 is connected in series with the current source 44 so that the withstand voltage is about 300V. In addition, when the amount of power required in each zone is insufficient, the required amount of power can be stored by connecting the electric double layer capacitor module 52 in parallel in each of the charging / feeding circuits 51a to 51f. wear.
  • the DC-DC converter 53 has a function as a power feeding circuit that feeds power from the charged electric double layer capacitor module 52 to the LED elements 15 in each zone. Further, the comparator 53 has a function of supplying power to the zones of the heating sources 7a and 7b with controlled current values by adjusting the power supply voltage under the control of the power supply controller 56. This prevents voltage fluctuation when power is supplied from the electric double layer capacitor module 52 and also controls the current supplied to the LED elements 15 in each zone to control the in-plane distribution of the temperature of the wafer W. It has become.
  • the power supply controller 56 is operated by a command from the process controller 60 described below.
  • each component of the annealing apparatus 100 is connected to and controlled by a process controller 60 including a microprocessor (combiner).
  • a process controller 60 including a microprocessor (combiner).
  • a user interface 61 consisting of a keyboard for a process manager to input commands to manage the annealing apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the annealing apparatus 100, etc.
  • the process controller 60 includes a control program for realizing various processes executed by the annealing apparatus 100 by controlling the process controller 60, and each component of the annealing apparatus 100 according to processing conditions.
  • a storage unit 62 that can be stored is connected.
  • the recipe may be stored in a hard disk or semiconductor memory, or may be set at a predetermined position in the storage unit 62 while being stored in a portable storage medium such as a CD-ROM or DVD-ROM. Good. Furthermore, the recipe may be appropriately transmitted from another device via, for example, a dedicated line. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 62 by the instruction from the user interface 61 and is executed by the process controller 60, and the annealing is performed under the control of the process controller 60. The desired processing in the device 100 is performed.
  • the gate valve 25 is opened and the wafer W is loaded from the loading / unloading port 24 and placed on the support member 3. Thereafter, the gate valve 25 is closed to seal the inside of the processing container 1, and the inside of the processing container 1 is exhausted through an exhaust port 2 2 by an exhaust device (not shown).
  • a predetermined processing gas such as argon gas or nitrogen gas is introduced into the processing container 1 through the processing gas inlet through the processing gas supply system, and the processing container 1
  • the pressure is maintained at a predetermined pressure, for example, in the range of 10-10000Pa.
  • the cooling fluid supply system 20 fills and circulates the cooling fluid 21, which is a fluorine-based inert liquid, into the nosing 6 a and 6 b.
  • the current source 44 is operated to charge the electric double layer capacitor module 52 of the power feeding circuits 51a to 51f, and the LED elements 15 that constitute the light sources 18 of the heating sources 7a and 7b are lit. Be prepared for.
  • the DC-DC converter 53 is controlled to discharge from the electric double layer capacitor module 52, and a predetermined current is supplied to the LED element 15 constituting the light source 18 of each zone to turn on the LED element 15.
  • the light energy of the LED element 15 can rapidly heat the wafer W at a heating rate of about 100 to L000 ° C. Zsec.
  • the LCD element 15 is turned off when the temperature is lowered, so that rapid cooling of about 100 to 200 ° C. Zsec is possible.
  • the LED fluid 15 is directly cooled by filling and circulating the cooling fluid 21 in the housings 6a and 6b. This prevents a decrease in the amount of light emitted by the LED element 15 itself due to heat generation.
  • Fluorine-based inert liquids (trade names: Fluorinert, Galden, etc.) used as the cooling fluid 21 have a cooling capacity that can sufficiently cool the LED element 15, are insulative, and are transparent to the emitted light of the LED element 15. (Almost 100% transmittance). Therefore, the LED element 15 that does not adversely affect the power feeding even if the LED element 15 is directly contacted without obstructing the light can be sufficiently cooled.
  • fluorinated inert liquids such as Fluorinert
  • fluorinated inert liquids such as Fluorinert
  • the refractive index gradually approaches the refractive index of air from the semiconductor material of the LED element via the fluorine-based inert liquid, causing total reflection of the light emitted from the LED element 15 1 and efficiently. Light energy can be extracted.
  • the heat that affects the amount of light emitted from the LED element 15 includes heat from the surroundings, such as heated wafers and heat radiation from parts in the processing vessel, especially Weno, W is about 1000 ° C. Because of the high temperature, the effect is large. That is, there is heat radiation from the heated wafer W, and when it reaches the LED element 15, there is a possibility of affecting the light emission amount of the LED element 15.
  • infrared absorbing plates 8a and 8b having the same area as the heating sources 7a and 7b are provided between the heating sources 7a and 7b and Ueno and W, respectively.
  • the electric double layer capacitor module 52 is charged, and when the LED element 15 is caused to emit light, power is supplied from the electric double layer capacitor module 52 to the LED element.
  • the DC power supply unit 41 does not require a large voltage and a large current, and ordinary cables, breakers, and magnetic contactors are sufficient.
  • the electric double layer capacitor has a sufficiently large power density and a relatively large energy density capable of storing energy necessary for heating the wafer W to a necessary temperature. For this reason, after charging with a medium power supply, the stored power can be discharged in a very short time, and LED and LED are used to quickly heat Ueno and W without using a high-voltage or high-current power supply. can do.
  • the electric double layer capacitor module 52 is charged over time with a constant current using a high-voltage direct current source 44 as a charging power source, charging can be performed with high efficiency with little cable loss.
  • the electrostatic energy U stored in the capacitor can be expressed as
  • the power L consumed by the internal resistance R is the power L consumed by the internal resistance R.
  • the necessary current is calculated.
  • the time for one wafer to enter the annealing apparatus is 1 to 2 minutes (60 to 120 seconds). During this time, the wafer is transported, vacuumed, pressure adjusted, etc. Is called.
  • the time during which the 1-second LED element is lit and the wafer is rapidly heated 59 to 119 seconds other than the lighting time of 1 second can be used as the charging time.
  • the LED element 15 When the LED element 15 is turned on to heat the wafer W, the electric energy stored in the electric double layer capacitor module 52 is discharged to the LED elements 15 in each zone in the heating sources 7a and 7b. become. At that time, the DC-DC converter 53 as a power feeding circuit can obtain a predetermined output voltage such that a controlled current is supplied to the LED elements 15 in each zone. Furthermore, voltage fluctuations when discharging from the electric double layer capacitor module 52 can be prevented, the LED element 15 can be turned on, and the well and W can be heated with good controllability. Further, the current supplied to the LED element 15 can be controlled for each zone of the heating sources 7a and 7b, and the in-plane distribution of the temperature of the wafer W can be controlled with high accuracy.
  • the present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment.
  • Example for example, in the above-described embodiment, an example in which a pair of heating sources facing each other with the processing container interposed therebetween has been described, but a single heating source may be provided on one side of the processing container. Further, instead of providing the infrared absorbing plate, the light transmitting member may have an infrared absorbing function.
  • the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and other objects such as a glass substrate for PD can be targeted.

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Description

明 細 書
ァニール装置およびァニール方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に対して LEDから放出される光を照射する ことによりァニールを行うァニール装置およびァニール方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスの製造にお!、ては、被処理基板である半導体ウェハ（以下単にゥ ェハと記す）に対して、成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、ァニール処理等の各 種熱処理が存在する。半導体デバイスの高速化、高集積ィ匕の要求にともない、特に イオンインプランテーション後のァニールは、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ァニール装置として L ED (発光ダイオード）を熱源として用いたものが提案されている（例えば特表 2005— 536045号公報）。
[0003] ところで、上記ァニール装置の熱源として 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。
し力しながら、 LEDは熱により発光量が低下することが知られている。このため、 LE D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 り出せな力つたもの)影響で、 LED力も十分な発光量を得られなくなるおそれがある。 また、 LEDを構成する半導体材料として用いられる GaNは、屈折率 (ここでは「絶対 屈折率」、以下同様。）が 2. 5と大きい。このため、屈折率が実質的に 1の空気中（屈 折率が 1の真空中）に光を取り出す際に全反射する割合が多ぐ効率良く光エネルギ 一を取り出すことが困難である。このように、 LEDを適用したァニール装置において は、発熱の問題および屈折率の問題により安定した性能を発揮するものが未だ得ら れていない。
[0004] 一方、 LEDを用いてウェハを高速で加熱冷却するにあたり、短時間で高温まで昇 温する際には LEDユニットに莫大なパワー密度が要求される。そのために、給電系 においては短時間ではあるが 200kVA以上という極めて大きな電力が必要となる。こ のため、給電系のケーブル、ブレーカー、マグネットコンタクターには極めて高容量の ものが求められ、それらが高価であったり、入手が困難であったり、取り扱いが難しい 等の問題がある。
発明の開示
[0005] 本発明は力かる事情に鑑みてなされたものであって、まず第 1に、熱源として LED を用いたァニール装置において、 LED特有の、熱の影響による発光量の低下や、材 料の屈折率に起因する光エネルギー効率の低さという問題を回避できるようにするこ とを目的とする。
[0006] この課題を解決するため、本発明は、第 1のァニール装置として、
被処理体が収容される処理容器と、
複数の LED素子を有し、前記 LED素子から放出される光により被処理体を加熱す る加熱源と、
前記処理容器に隣接して設けられ、前記加熱源が収容されるハウジングと、 前記処理容器と前記ハウジングとの間に設けられ、前記 LED素子から放出される 光を透過する光透過部材と、
前記 LED素子力 放出される光を透過するとともに屈折率が 1より大きく前記 LED 素子を構成する半導体材料の屈折率よりも小さ!ヽ絶縁性の冷却流体 (例えば、フッ 素系不活性液体)を、前記ハウジング内に供給する冷却流体供給システムと、 を備え、
前記供給システムにより供給される前記冷却流体は、前記 LED素子に直接接触す るように前記ハウジング内に充填されることを特徴とするァニール装置を提供する。
[0007] 本発明は、もう 1つの観点から、第 1のァニール方法として、
LED素子力 放出される光により被処理体を加熱するァニール方法であって、 前記 LED素子力 放出される光を透過するとともに屈折率が 1より大きく前記 LED 素子を構成する半導体材料の屈折率よりも小さ!ヽ絶縁性の冷却流体 (例えば、フッ 素系不活性液体)を、前記 LED素子に直接接触させる工程と、
処理容器に被処理体を収容する工程と、 前記 LED素子から放出される光を、前記冷却流体を通して前記処理容器内の被 処理体に照射し、当該被処理体を加熱する工程と、
を備えたことを特徴とするァニール方法を提供する。
[0008] これらの装置および方法によれば、上記冷却流体 (例えばフッ素系不活性液体)を LED素子に直接接触するようにハウジング内に充填することで、漏電等の電気的な 問題や光の減衰による効率低下を招くことなぐ LED素子の熱の影響による発光量 の低下や、屈折率に起因する光エネルギー効率が低 、と 、う問題を生じさせずに安 定した性能を維持することができる。
[0009] 上記第 1のァニール装置においては、前記処理容器を挟んで対向する一対の加熱 源、一対のハウジング、および一対の光透過部材を備え、前記冷却流体供給システ ムは、各ハウジング内に前記冷却流体を供給するように構成してもよい。
また、前記処理容器内の被処理体と前記加熱源との間に設けられた、前記 LED素 子力 放出される光を透過し、波長が 1 m以上の赤外線を吸収する赤外線吸収部 材をさらに備えることが好ましい。これにより、被処理体からの放射熱が LED素子に 達することを防止することができ、 LED素子の熱の影響による発光量の低下をより一 層効果的に防止することができる。
[0010] 本発明は、更にもう 1つの観点から、ァニール装置を制御するコンピュータ上で動 作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、 前記制御プログラムは、実行時に、上記第 1のァニール方法が行われるようにァ- ール装置を制御することを特徴とする記憶媒体を提供する。
[0011] また、本発明第 2の目的は、熱源として LEDを用いたァニール装置において、大き な電力を供給することなく所望の高速加熱を行うことができるようにすることである。
[0012] この課題を解決するため、本発明は、第 2のァニール装置として、
被処理体が収容される処理容器と、
複数の LED素子を有し、前記 LED素子から放出される光により被処理体を加熱す る加熱源と、
前記複数の LED素子に給電する給電システムと、
を備え、 前記給電システムは、
電気工ネルギーを蓄積する電気二重層コンデンサモジュールと、
前記電気二重層コンデンサモジュールに充電する充電電源 (好ましくは、電圧制御 機能を有する定電流源)と、
充電された前記電気二重層コンデンサモジュールから前記 LED素子に制御された 電流値で給電を行う給電回路と、
を有することを特徴とするァニール装置を提供する。
[0013] 本発明は、もう 1つの観点から、第 2のァニール方法として、
LED素子力 放出される光により被処理体を加熱するァニール方法であって、 電気工ネルギーを蓄積する電気二重層コンデンサモジュールに充電を行う工程と、 充電された前記電気二重層コンデンサモジュールから前記 LED素子に給電して、 前記 LED素子から光を放出させる工程と、
を備えたことを特徴とするァニール方法を提供する。
[0014] これらの装置および方法では、予め充電しておいた電気二重層コンデンサモジュ 一ルカも LED素子に給電することで、 LED素子を発光させる。電気二重層コンデン サは、十分大きなパワー密度を有し、かつ比較的大きなエネルギー密度を有してい るため、中程度の電源で充電した後、蓄積された電力を極めて短時間で放電するこ とができる。このため、大きな電力を供給することなく所望の高速加熱を行うことがで さるようにする。
[0015] 上記第 2のァニール装置において、前記給電回路は、給電電圧を調整することによ り前記 LED素子への電流値を制御する DC— DCコンバータを有することが好ましい また、前記加熱源は、少なくとも 1つの前記 LED素子がそれぞれ配置される複数の ゾーンに分かれており、前記給電システムは、前記加熱源の各ゾーンごとにそれぞれ 制御された電流値で給電を行うことが好ましい。その場合、前記給電システムは、前 記複数のゾーンにそれぞれ対応する複数の電気二重層コンデンサモジュールおよ び給電回路を有することが好まし 、。
また、前記給電システムは、前記二重層コンデンサモジュールへの充電および前 記二重層コンデンサモジュール力 前記 LED素子への給電を制御する給電コント口 ーラをさらに有することが好まし 、。
[0016] 本発明は、更にもう 1つの観点から、ァニール装置を制御するコンピュータ上で動 作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、 前記制御プログラムは、実行時に、上記第 2のァニール方法が行われるようにァ- ール装置を制御することを特徴とする記憶媒体を提供する。 図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の一実施形態に係るァニール装置の概略構成を示す断面図。
[図 2]図 1のァニール装置の加熱源を拡大して示す断面図。
[図 3]図 1のァニール装置の加熱源を示す底面図。
[図 4]図 1のァニール装置において冷却流体として用いられるフロリナートの透過率曲 線を示すグラフ。
[図 5]図 1のァニール装置において冷却流体を充填した状態を示す断面図。
[図 6]図 1のァニール装置の給電部の概略構成を示す図。
[図 7]給電部に用いる電気二重層コンデンサのパワー密度とエネルギー密度の関係 を示すグラフ。
[図 8]電気二重層コンデンサの等価回路を示す図。
[図 9]プランクの法則を示すグラフ。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 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ウェハをァニールするためのァニール装置を 例にとって説明する。図 1は、本発明の一実施形態に係るァニール装置の概略構成 を示す断面図である。このァニール装置 100は、気密に構成され、ウェハ Wが搬入さ れる処理容器 (チャンバ一） 1を有している。
処理容器 1の底部からは支持柱 2が立設しており支持柱 2の上端から内側に延びる ようにウェハ Wを水平に支持する支持部材 3が設けられて 、る。処理容器 1の天壁お よび底壁のウェハ Wに対応する部分には、それぞれ開口部 la, lbが形成されている 。処理容器 1の開口部 la, lbを覆うように光透過部材 5a, 5bが気密に取り付けられ ている。処理容器 1の天壁の上には、光透過部材 5aを囲繞するように第 1ハウジング 6aが設けられており、また処理容器 1の底壁の下には光透過部材 5bを囲繞するよう に第 2ハウジング 6bが設けられて!/、る。
[0019] 処理容器 1の側壁には、図示しない処理ガス供給システムから所定の処理ガスが 導入される処理ガス導入口 22と図示しな ヽ排気装置が接続された排気口 23が設け られている。さらに、処理容器 1の側壁には、処理容器 1に対するウェハ Wの搬入出 を行うための搬入出口 24が設けられており、この搬入出口 24はゲートバルブ 25によ り開閉可能となっている。処理容器 1の内部には、支持部材 3上に載置されたウェハ Wの温度を測定するための温度センサー 26が設けられている。また、温度センサー 26は処理容器 1の外側の計測部 27に接続されており、この計測部 27から後述する プロセスコントローラ 60、給電コントローラ 56 (図 6参照）に温度検出信号が出力され るようになっている。
[0020] 第 1ハウジング 6aの内部には、複数の LED素子を有し、全体としてウェハ Wに対向 して水平に設けられた加熱源 7aを有しており、第 2ハウジング 6bの内部にも、同様に 複数の LED素子を有し、全体としてウェハ Wに対向して設けられた加熱源 7bを有し ている。これら加熱源 7a, 7bの LED素子には、給電部 10から電力が給電されるよう になっている。そして、 LED素子に給電することにより LED素子が発光して、その光 によりウェハ Wが表裏面から加熱される。
[0021] 加熱源 7a, 7bは、図 2に拡大して示すように、棒状部材 16に複数の LED素子 15 が取り付けられた LEDアレイ 17を有する光源 18が複数配列されて構成されている。 また、各光源 18は、 LEDアレイ 17の背面側にリフレクタ 19を有している。加熱源 7a ( 7b)は、例えば図 3の底面図に示すように、複数の光源 18が同心円状に複数、図で ίま 3つのゾーン 31a, 32a, 33a (31b, 32b, 33b)〖こ分力、れて酉己置されており、各ゾ ーンごとに給電されるようになって!/、る。
[0022] LED素子 15としては、放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〜： L O /z mの範囲のものを用いる。このような波長の光を放出する LEDの半 導体材料としては、 GaN、 GaAs等の化合物半導体が例示される。
[0023] また、図 1に示すように、第 1ハウジング 6aには、加熱源 7aと光透過部材 5aとの間 に、加熱源 7aと同程度の面積を有する赤外線吸収板 8aが水平に配置されている。こ の赤外線吸収板 8aは、 LED素子 15から放出される波長の光は透過する力 波長が 1. O /z m以上の赤外線は吸収する材料力もなる。吸収板 8aの材料は、 LED素子か ら放出される波長の光に対する透過性が高いものが好ましい。具体的には赤外線吸 収板 8aの波長が 1. 0 m以上の赤外線の吸収率は 90%以上、 LED素子力 放出 される光の波長に対する透過率が 90%以上の材料が好ましい。赤外線吸収板 8aと しては、赤外線吸収ガラスを好適に用いることができる。また、第 2ハウジング 6bにも 、加熱源 7bと光透過部材 5bとの間に、加熱源 7bと同程度の面積を有する、赤外線 吸収板 8aと同様の赤外線吸収板 8bが水平に配置されている。
[0024] 第 1ハウジング 6aの側壁には、流体導入口 11aおよび流体排出口 12aが設けられ ており、第 2ハウジング 6bの側壁には、流体導入口 l ibおよび流体排出口 12bが設 けられている。そして、流体導入口 11a, l ibにはそれぞれ供給配管 13a, 13bが接 続されており、流体排出口 12a, 12bには排出配管 14a, 14bが接続されている。供 給配管 13a, 13bは冷却流体供給システム 20に接続されている。この供給システム 2 0により供給配管 13a, 13bを介して第 1および第 2ハウジング 6a, 6b内に液体状の 冷却流体 21が供給され、第 1および第 2ハウジング 6a, 6b内が冷却流体 21で充填さ れる。また、第 1および第 2ハウジング 6a, 6bの冷却流体 21は排出配管 14a, 14bを 介して回収される。すなわち、冷却流体 21は冷却流体供給システム 20により循環さ れるようになっている。
[0025] 冷却流体 21としては、以下の条件を満たすものを用いる：
LED素子 15を十分に冷却可能な冷却能力を有し；
絶縁性であり；
LED素子力 放出される光の波長に対して透過性を有し；
屈折率が 1より大きぐ LED素子を構成する材料の屈折率 (GaNの場合には屈折 率 2. 5、 GaAsの場合には屈折率 3. 6)よりも小さい。
効率の観点から、 LED素子力 放出される光の波長に対する透過率は 90%以上 が好ましぐ LED素子力も放出される光に対して透明（透過率がほぼ 100%)である ことがより好ましい。このような物質としては、フッ素系不活性液体 (商品名フロリナート 、ガルデン等）を挙げることができる。フロリナートの可視光透過率は図 4に示すように ほぼ 100%であり、屈折率は約 1. 25である。この冷却流体 21は、図 5に示すように、 第 1および第 2ハウジング 6a, 6b内において、加熱源 7a, 7bを構成する各光源 18の LED素子 15に直接接触するようになって!/、る。
[0026] 給電部 10は、図 6に示すように、電源として機能する直流電力供給部 41と、直流電 力供給部 41からの電力を充電し、各 LED素子 15に給電する複数の充電，給電回路 51a〜51fと、これらの供給部 41および回路 51a〜51fを制御する給電コントローラ 5 6とを有して!/ヽる。
直流電力供給部 41は、交流電源 42と、この交流電源 42からの交流電力を直流電 力に変換する整流器 43と、電圧制御機能付の電流源 44とを有している。電流源 44 は、定電流電気回路として動作し、高電圧の直流電力を充電'給電回路 51a〜51f に供給する。
各充電'給電回路 51a〜51fは、加熱源 7aおよび 7bの各ゾーン 31a, 32a, 33aお よび 31b, 32b, 33bにそれぞれ対応して設けられている。各充電'給電回路 51a〜5 Ifは、電流源 44からの高電圧の直流電力が充電される電気二重層コンデンサモジ ユール 52と、電気二重層コンデンサモジュール 52に蓄積されている電気エネルギー を所定の出力電圧で LED素子 15に供給する給電回路として機能する DC— DCコン バータ 53とを有している。 DC— DCコンバータ 53の入力と出力とはアイソレーション 54により電気的に分離されている。これにより、 GND線 ·ノイズ等に捉われることなく 自由に出力を設定でき、各ゾーンの光源 18の数量を任意に決定することができる。
[0027] 電気二重層コンデンサの特性について図 7のパワー密度とエネルギー密度の関係 を示す図を参照して説明すると、エネルギー密度は電池よりも低いがアルミニウム電 解コンデンサよりも大きぐパワー密度はアルミニウム電解コンデンサよりも低いが電 池よりも大きい特性を有している。このため、加熱源 7a, 7bの多数の LED素子を短 時間に高温まで急速に加熱するために必要なエネルギー密度とパワー密度とを兼備 したものとなる。
[0028] 電気二重層コンデンサは、等価回路が図 8に示すようなものであり、コンデンサ C1 〜Cnの集合体のような状態となっており、静電容量が極めて大きい。また、抵抗 R1 〜Rn+ lが存在することから、アルミニウム電解コンデンサに比べ、内部抵抗が大き いので、充放電効率が高くパワー密度が大きい。ただし、耐電圧が数ボルトと低い。 このため、電気二重層コンデンサを複数直列に接続して、数十ボルトの定格電圧を 持つ電気二重層コンデンサモジュールとして取り扱われる。充電電源として機能する 電流源 44力 充電器として機能する電気二重層コンデンサモジュール 52に一定の 電流で給電することにより、効率的な充電を行うことができる。そして、所定の電圧に なったら、給電コントローラ 56により電流源 44の制御を定電圧モードにする。さらに 充電 ·給電回路 51の電気二重層コンデンサモジュール 52は、耐電圧が 300V程度 になるように電流源 44に対して直列に接続される。また各ゾーンにおいて要求される 電力量が不足する場合は、各充電 ·給電回路 51a〜51fにおいて、電気二重層コン デンサモジュール 52をさらに並列接続することで、必要な電力量を蓄電することがで きる。
[0029] DC— DCコンバータ 53は、充電された電気二重層コンデンサモジュール 52から各 ゾーンの LED素子 15に給電する給電回路としての機能を有する。また、このコンパ ータ 53は、給電コントローラ 56の制御により給電電圧を調整することで、加熱源 7a, 7bの各ゾーンに、制御された電流値で給電する機能を有している。これにより、電気 二重層コンデンサモジュール 52から給電される際の電圧変動を防止するとともに、各 ゾーンの LED素子 15に供給される電流を制御して、ウェハ Wの温度の面内分布を 制御可能となっている。なお、給電コントローラ 56は、以下に説明するプロセスコント ローラ 60からの指令により動作するようになって 、る。
[0030] ァニール装置 100の各構成部は、図 1に示すように、マイクロプロセッサ（コンビユー タ）を備えたプロセスコントローラ 60に接続されて制御される構成となっている。プロ セスコントローラ 60には、工程管理者がァニール装置 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、ァニール装置 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 61が接続されている。さらに、 プロセスコントローラ 60には、ァニール装置 100で実行される各種処理をプロセスコ ントローラ 60の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてァニ 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レシピを格 納することが可能な記憶部 62が接続されている。
レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよいし、 CD-ROM, DVD— ROM等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部 62の所定位置に セットするようになっていてもよい。さらに、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エ ース 61からの指示等にて任意のレシピを記憶部 62から呼び出してプロセスコント口 ーラ 60に実行させることで、プロセスコントローラ 60の制御下で、ァニール装置 100 での所望の処理が行われる。
[0031] 次に、以上のようなァニール装置 100におけるァニール動作について説明する。ま ず、ゲートバルブ 25を開にして搬入出口 24からウェハ Wを搬入し、支持部材 3上に 載置する。その後、ゲートバルブ 25を閉じて処理容器 1内を密閉状態とし、排気口 2 2を介して図示しない排気装置により処理容器 1内を排気する。これととも〖こ、図示し な!、処理ガス供給システムカゝら処理ガス導入口を介して所定の処理ガス、例えばァ ルゴンガスまたは窒素ガスを処理容器 1内に導入し、処理容器 1内の圧力を例えば 1 00〜10000Paの範囲内の所定の圧力に維持する。
[0032] この状態で、冷却流体供給システム 20により、フッ素系不活性液体である冷却流体 21をノヽウジング 6a, 6b内に充填するとともに循環させる。
[0033] このとき、電流源 44を作動させて充電 ·給電回路 51a〜51fの電気二重層コンデン サモジュール 52を充電し、加熱源 7a, 7bの各光源 18を構成する LED素子 15の点 灯に備えておく。
[0034] そして、 DC— DCコンバータ 53を制御して電気二重層コンデンサモジュール 52か ら放電させ、各ゾーンの光源 18を構成する LED素子 15に所定の電流を供給して L ED素子 15を点灯させる。この際の LED素子 15の光エネルギーにより、ウェハ Wを 1 00〜： L000°CZsec程度の加熱速度で急速に加熱することができる。例えば、複数 の光源 18に配置されている多数の LED素子 15を 1秒間発光させることにより、 1000 °C程度の高温まで急速に加熱することができる。また、熱放射による加熱でないため 、降温時には LCD素子 15を消灯することにより、 100〜200°CZsec程度の急速な 冷却が可能である。 [0035] ここで、本実施形態では、冷却流体 21をノ、ウジング 6a, 6bに充填しかつ循環させ ることにより、 LED素子 15を直接冷却する。これにより、 LED素子 15自身の発熱等 による発光量が低下を防止する。冷却流体 21として用いるフッ素系不活性液体 (商 品名フロリナート、ガルデン等）は、 LED素子 15を十分に冷却可能な冷却能を有し、 絶縁性であり、 LED素子 15の発光光に対して透明（ほぼ透過率が 100%)である。 従って、 LED素子 15の光を妨げることなぐ直接接触させても給電に対して悪影響 を及ぼすことなぐ LED素子 15を十分に冷却することができる。また、 LED素子 15か ら放出された光は、ー且冷却流体 21を経て力 空気中に放出される。しかし、フッ素 系不活性液体、例えばフロリナートは屈折率が 1. 25であって、空気と、 LED素子を 構成する GaN、 GaAsの中間の値である。これにより、 LED素子の半導体材料から、 フッ素系不活性液体を介して、屈折率が徐々に空気の屈折率に近づくため、 LED素 子 15から放出された光の全反射が生じ 1 、効率良く光エネルギーを取り出すことが できる。
[0036] このように、熱の影響による LED素子 15の発光量の低下や、屈折率に起因する光 エネルギー効率が低 、と 、う問題が生じずに安定した性能を維持することができる。
[0037] また、 LED素子 15の発光量に影響を与える熱としては、加熱されたウェハや処理 容器内パーツ力もの熱放射等の周囲からの熱があり、特にウエノ、 Wは 1000°C程度 の高温になるため影響が大きい。すなわち、加熱されたウェハ Wからは熱放射があり 、それが LED素子 15に到達すると LED素子 15の発光量に影響を与えるおそれが ある。これに対して、本実施形態では、加熱源 7a, 7bとウエノ、 Wとの間に、それぞれ 、加熱源 7a, 7bと同程度の面積を有する赤外線吸収板 8a, 8bを設け、 LED素子 15 力 放出される波長の光は透過するが波長が 1 μ m以上の赤外線は吸収するように した。これにより、 LED素子 15からウェハ Wへの光は妨げることなぐウェハ Wから L ED素子 15への熱放射は遮断することができる。つまり、ウェハ Wを 1000°C程度ま で加熱した場合、図 9に示すようなプランクの法則に従って赤外線がウェハ Wから放 出され、これ力LED素子 15に到達すると LED素子が加熱されてしまう。しかし、赤外 線吸収板 8a, 8bを設けることにより、赤外線力LED素子 15に到達することを防止す ることができ、ウェハ Wによる LED素子 15の加熱を有効に防止することができる。 [0038] 一方、多数の LED素子 15を用いて、短時間で高温まで昇温するためには、 LED 素子 15に対して莫大なパワー密度が要求され、そのために、給電系においては短 時間ではあるが 200kVA以上という極めて大きな電力が必要となる。これを通常の給 電システムで実現しょうとすると大電圧 '大電流が要求され、ケーブル、ブレーカー、 マグネットコンタクターには極めて高容量のものが求められるといった困難性をともな
[0039] これに対して、本実施形態では、電気二重層コンデンサモジュール 52に充電して おき、 LED素子 15を発光させる際には電気二重層コンデンサモジュール 52から LE D素子に給電する。このため、直流電力供給部 41には大電圧'大電流は不要であり 、ケーブル、ブレーカー、マグネットコンタクターは通常のもので十分である。すなわ ち、電気二重層コンデンサは、十分大きなパワー密度を有し、かつウェハ Wを必要温 度に加熱するために必要なエネルギーを蓄積可能な比較的大きなエネルギー密度 を有している。このため、中程度の電源で充電した後、蓄積された電力を極めて短時 間で放電することができ、大電圧 ·大電流の電源を用いることなく LED素子を用いて ウエノ、 Wを急速加熱することができる。また、充電電源として高圧直流の電流源 44を 用い、定電流で時間をかけて電気二重層コンデンサモジュール 52を充電するので、 ケーブルのロスが少なく高効率で充電することができる。
[0040] このことについて以下に説明する。コンデンサに蓄えられる電荷 Qは、静電容量を Cとし、電圧を Vとし、電流を Iとし、時間を tとすると、
Q = C XV=I X t
と表すことができ、コンデンサに蓄えられる静電エネルギー Uは、
U= (1/2) X CV2= (1/2) X (Q2/C)
と表すことができる。
また、内部抵抗 Rで消費される電力 Lは、
L = I2 XR X t=RX Q2/t ( VI = Q/t)
であり、充電時の効率 Pcは、
Pc = U/ (U + L)
であるから、これに上記関係式を代入すると、 Pc = t/ (t + 2RC)
となり、時間をかけて充電すると効率がよいことがわかる。
[0041] 次に、必要な電流を計算する。上記のようなァニール装置では、 1枚のウェハがァ ニール装置に入っている時間は 1〜2分（60〜120秒）であり、この間にウェハの搬 送、真空引き、圧力調整等が行われる。一方、その内の 1秒力LED素子を点灯して ウェハを急速加熱している時間であるから、計算上、点灯時間である 1秒以外の 59 〜119秒が充電時間として使える計算となる。
[0042] ここでウェハを加熱するための必要なパワー密度を 200kVAとすると、 1秒間に消 費するエネルギーは 200kJとなる。これを 59秒で充電する場合には、 200kJ÷ 59 = 3. 4kVAとなる。直流電力供給部 41では、電流源 44が直流 300Vで充電するので 、電流は、 3400÷ 300= 11. 3Aですむ。また、 119秒で充電する場合には、 200kJ ÷ 119 = 1. 7kVAとなり、電流を計算すると、 1700 + 300 = 5. 7Aですむ。直流変 換効率を 90%とすると 200Vの交流電源 42の入力は、前者の場合は、 3400/ (20 0 X 31/2 X 0. 9) = 10. 9A/ネ目となり、後者の場合は、 1700/ (200 X 31/2 X 0. 9) =5. 5AZ相となる。
[0043] 通常の交流電源で 200kVAを実現しょうとすると、 577AZ相の電流が必要となる こと力 、 50〜： L00分の 1程度の電流値でよいこととなり、電源を著しく小型化するこ とがでさる。
[0044] LED素子 15を点灯させてウェハ Wを加熱する際には、電気二重層コンデンサモジ ユール 52に蓄積された電気エネルギーを、加熱源 7a, 7bにおける各ゾーンの LED 素子 15に放電させることになる。その際、給電回路として DC— DCコンバータ 53によ り、各ゾーンの LED素子 15に制御された電流が供給されるような所定の出力電圧を 得ることができる。さらに、電気二重層コンデンサモジュール 52から放電される際の 電圧変動を防止して、 LED素子 15を点灯させることができ、制御性良くウエノ、 Wを 加熱することができる。また、加熱源 7a, 7bの各ゾーンごとに LED素子 15に供給さ れる電流を制御することができ、ウェハ Wの温度の面内分布を高精度で制御すること ができる。
[0045] なお、本発明は上記実施形態に限定されることなぐ種々の変形が可能である。例 えば、上記実施形態では、処理容器を挟んで対向する一対の加熱源を設けた例に ついて説明したが、処理容器の一側に単一の加熱源を設けたものであってもよい。ま た、赤外線吸収板を設ける代わりに、光透過部材に赤外線吸収機能を持たせてもよ い。さらに、被処理体についても、半導体ウェハに限らず、 PD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。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理体が収容される処理容器と、
複数の LED素子を有し、前記 LED素子から放出される光により被処理体を加熱す る加熱源と、
前記処理容器に隣接して設けられ、前記加熱源が収容されるハウジングと、 前記処理容器と前記ハウジングとの間に設けられ、前記 LED素子から放出される 光を透過する光透過部材と、
前記 LED素子力 放出される光を透過するとともに屈折率が 1より大きく前記 LED 素子を構成する半導体材料の屈折率よりも小さ!ヽ絶縁性の冷却流体を、前記ハウジ ング内に供給する冷却流体供給システムと、
を備え、
前記供給システムにより供給される前記冷却流体は、前記 LED素子に直接接触す るように前記ハウジング内に充填されることを特徴とするァニール装置。
[2] 前記冷却流体は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする請求項 1に記載のァ ニール装置。
[3] 前記処理容器を挟んで対向する一対の加熱源、一対のハウジング、および一対の 光透過部材を備え、
前記冷却流体供給システムは、各ハウジング内に前記冷却流体を供給することを 特徴とする請求項 1に記載のァニール装置。
[4] 前記処理容器内の被処理体と前記加熱源との間に設けられた、前記 LED素子か ら放出される光を透過し、波長が 1 m以上の赤外線を吸収する赤外線吸収部材を さらに備えたことを特徴とする請求項 1に記載のァニール装置。
[5] LED素子力 放出される光により被処理体を加熱するァニール方法であって、 前記 LED素子力 放出される光を透過するとともに屈折率が 1より大きく前記 LED 素子を構成する半導体材料の屈折率よりも小さ!ヽ絶縁性の冷却流体を、前記 LED 素子に直接接触させる工程と、
処理容器に被処理体を収容する工程と、
前記 LED素子から放出される光を、前記冷却流体を通して前記処理容器内の被 処理体に照射し、当該被処理体を加熱する工程と、
を備えたことを特徴とするァニール方法。
[6] 前記冷却流体は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする請求項 5に記載のァ ニール方法。
[7] ァニール装置を制御するコンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコ ンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項 5記載の方法が行われるようにァニール 装置を制御することを特徴とする記憶媒体。
[8] 被処理体が収容される処理容器と、
複数の LED素子を有し、前記 LED素子から放出される光により被処理体を加熱す る加熱源と、
前記複数の LED素子に給電する給電システムと、
を備え、
前記給電システムは、
電気工ネルギーを蓄積する電気二重層コンデンサモジュールと、
前記電気二重層コンデンサモジュールに充電する充電電源と、
充電された前記電気二重層コンデンサモジュールから前記 LED素子に制御された 電流値で給電を行う給電回路と、
を有することを特徴とするァニール装置。
[9] 前記充電電源は定電流源であることを特徴とする請求項 8に記載のァニール装置
[10] 前記定電流源は電圧制御機能を有することを特徴とする請求項 9に記載のァニー ル装置。
[11] 前記給電回路は、給電電圧を調整することにより前記 LED素子への電流値を制御 する DC— DCコンバータを有することを特徴とする請求項 8に記載のァニール装置。
[12] 前記加熱源は、少なくとも 1つの前記 LED素子がそれぞれ配置される複数のゾー ンに分かれており、
前記給電システムは、前記加熱源の各ゾーンごとにそれぞれ制御された電流値で 給電を行うことを特徴とする請求項 8に記載のァニール装置。
[13] 前記給電システムは、前記複数のゾーンにそれぞれ対応する複数の電気二重層コ ンデンサモジュールおよび給電回路を有することを特徴とする請求項 12に記載のァ ニール装置。
[14] 前記給電システムは、前記二重層コンデンサモジュールへの充電および前記二重 層コンデンサモジュール力 前記 LED素子への給電を制御する給電コントローラを さらに有することを特徴とする請求項 8に記載のァニール装置。
[15] LED素子力 放出される光により被処理体を加熱するァニール方法であって、 電気工ネルギーを蓄積する電気二重層コンデンサモジュールに充電を行う工程と、 充電された前記電気二重層コンデンサモジュールから前記 LED素子に給電して、 前記 LED素子から光を放出させる工程と、
を備えたことを特徴とするァニール方法。
[16] ァニール装置を制御するコンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコ ンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項 15記載の方法が行われるようにァニー ル装置を制御することを特徴とする記憶媒体。
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