WO2007034707A1

WO2007034707A1 - 熱処理装置、コンピュータプログラム及び記憶媒体

Info

Publication number: WO2007034707A1
Application number: PCT/JP2006/318031
Authority: WO
Inventors: Masahiro Shimizu; Shigeru Kasai; Masatake Yoneda
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JP5055756B2; KR100977886B1; KR20080047415A; US20080187299A1; KR101020328B1; JP2007116072A; KR20100066571A; US8107801B2

Abstract

　被処理体Ｗに対して所定の熱処理を施すようにした熱処理装置２は、排気可能になされた処理容器４と、前記処理容器４内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台１８と、前記載置台１８の上部に設けられた複数の熱電変換素子２２と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓８と、前記処理容器４内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段１２とを備えている。前記光透過窓８の上方に、前記被処理体に向けて加熱用の光を射出する半導体光射出素子５８を含む複数の加熱光源５２からなる加熱手段４６が設けられている。これにより、加熱効率が高く、しかも被処理体に対して更なる高速での昇温及び降温が可能となる。

Description

明細書

熱処理装置、コンピュータプログラム及び記憶媒体

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等に対して加熱用の光を照射することにより所定の熱処理を行う枚葉式の熱処理装置、コンピュータプログラム及び記憶媒体に関する。背景技術

[0002] 一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウェハに成膜処理、パターンエツチング処理、酸化拡散処理、改質処理、ァニール処理等の各種の熱処理を繰り返し行なって所望のデバイスを製造する。半導体デバイスが高密度化、多層化及び高集積化するに伴ってその仕様が年々厳しくなつており、これらの各種の熱処理のウェハ面内における均一性の向上及び膜質の向上が特に望まれて、る。例えば半導体デバイスであるトランジスタのチャネル層の処理を例にとって説明すると、このチャネル層に不純物原子のイオン注入後に、原子構造を安定化させる目的でァニール処理が一般的に行われる。

[0003] この場合、上記ァニール処理を長時間行うと原子構造は安定化するが、不純物原子が膜厚方向へ奥深くまで拡散して下方へ突き抜けてしまうので、極力短時間で行う必要がある。すなわち、チャネル層などの膜厚を薄くしつつ、且つ突き抜けも生ずることなく原子構造を安定化させるためには、半導体ウェハを高温まで高速で昇温し、且つァニール処理後にあっては拡散が生じな、ような低、温度まで高速で降温させることが必要となる。

このようなァニール処理を可能とするために、従来の処理装置では、加熱ランプを用いたランプアニールが一般的に行われて、る（特許文献 1)。

[0004] また他の従来の処理装置としては、例えば特許文献 2に示すように、ウェハステージにペルチェ素子を設け、 100〜250°C程度でウェハをエッチングする際に、昇降温時に上記ペルチェ素子を用いるようにした処理装置がある。

そして、最近にあっては、比較的大出力が可能となるように開発されたことから、加熱源や光源として LED素子やレーザ素子等の半導体光射出素子（半導体発光素子 )が用いられる傾向にある（特許文献 3〜5)。この LED素子やレーザ素子にあっては

、素子自体の発熱は加熱ランプと比較して非常に少なぐ且つ寿命も加熱ランプと比較してかなり長、ので多用される傾向にある。

[0005] 例えば特許文献 3においては、ヒートパイプと LED素子とを組み合わせたランプが開示されており、特許文献 4においては、 LED素子やレーザ素子でレジストを加熱するようにした点が開示されており、また特許文献 5には、 CVD処理を行うために LED 素子アレイを用いるようにした点が開示されて、る。

[0006] 特許文献 1 :米国特許第 5689614号

特許文献 2：特開 2001— 85408号公報

特許文献 3：特開 2004 - 296245号公報

特許文献 4：特開 2004 - 134674号公報

特許文献 5：米国特許第 6818864号

[0007] ところで、前述したように、熱処理を行う場合には、ウェハ表面の温度分布が均一になるように加熱する必要があるばかりか、特に、酸化拡散処理を行う場合には、注入された不純物が過度に拡散することを防止する等の理由でウェハ温度を短時間で昇降温させる必要がある。

そして、上述のように開示された従来の装置において、例えば LED素子を用いている場合には、ランプ加熱と同様にウェハの急速な昇温は可能であり、またランプカロ熱と異なって素子自体は余り加熱されな、ので、ある程度の速、速度でのウェハの降温が可能である。

[0008] し力しながら、線幅や膜厚等のデザインルールがより厳しくなると、ウェハに対してより速い速度での降温操作が求められるが、上記した従来装置にあっては、新たなデザインルールに対応するような高速降温を実行することが困難である、 t 、つた問題点がめった。

発明の開示

[0009] 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、加熱効率が高ぐしかも更なる高速での昇温及び降温が可能な熱処理装置、コンピュータプログラム及び記憶媒体を提供することにある。 [0010] 本発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台の上部に設けられた複数の熱電変換素子と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、前記光透過窓の上方に設けられ、前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。

[0011] このように、載置台に複数の熱電変換素子を設け、この上方に半導体光射出素子を設け、被処理体の加熱時には、熱電変換素子に被処理体の加熱方向への電流を流すと共に半導体光射出素子をオンしてこれから加熱用の光を射出して被処理体を加熱するようにし、冷却時には、熱電変換素子に被処理体の冷却方向への電流を流すと共に半導体光射出素子をオフするようにした。このため、ランプ加熱と比較して加熱効率が高ぐし力も更なる高速での昇温及び降温を行うことができる。

[0012] 本発明は、前記各加熱光源の近傍に、該加熱光源からの光を反射して前記被処理体に向ける第 1のリフレクタがそれぞれ設けられることを特徴とする熱処理装置である。

[0013] 本発明は、前記各第 1のリフレクタからの反射光は、それぞれ前記被処理体の異なる領域に向けて集光するように設定されていることを特徴とする熱処理装置である。

[0014] 本発明は、前記第 1のリフレクタの反射面は曲面状に成形されていることを特徴とする熱処理装置である。

[0015] 本発明は、前記各加熱光源は、ヒートパイプよりなる素子取付棒を有し、前記半導体光射出素子は、該素子取付棒の先端部に取り付けられていることを特徴とする熱処理装置である。

[0016] 本発明は、前記加熱手段は、前記光透過窓の上方を覆う素子取付用ハウジングを有し、前記各素子取付棒の基部が、前記素子取付用ハウジングに支持されていることを特徴とする熱処理装置である。

[0017] 本発明は、前記素子取付用ハウジングは、ドーム状に成形されており、その内側は曲面状に成形され第 2のリフレクタとして機能する反射面力なることを特徴とする熱処理装置である。

[0018] 本発明は、前記素子取付用ハウジングには、前記素子取付棒の基部側を冷却するための素子冷却手段が設けられることを特徴とする熱処理装置である。

[0019] 本発明は、前記各素子取付棒は、鉛直方向または鉛直方向に近似する方向に沿つて設けられることを特徴とする熱処理装置である。

[0020] 本発明は、前記被処理体の温度を測定するための放射温度計を有し、該放射温度計の測定波長帯域を、前記半導体光射出素子力もの光の波長帯域とは異なるように設定して、ることを特徴とする熱処理装置である。

[0021] 本発明は、前記半導体光射出素子は、 LED素子または半導体レーザ素子よりなることを特徴とする熱処理装置である。

[0022] 本発明は、前記加熱手段は、前記光透過窓の上方を覆う素子取付用ハウジングを有し、該素子取付用ハウジングの下面は前記載置台に対向するように平坦な素子取付面になされ、該素子取付面に前記複数の加熱光源の半導体光射出素子が設けられることを特徴とする熱処理装置である。

[0023] 本発明は、前記素子取付面のうち半導体光射出素子を設ける領域は、前記載置台上に載置される前記被処理体の投影面積よりも広くなされていることを特徴とする熱処理装置である。

[0024] 本発明は、前記半導体光射出素子は、所定の数毎に 1つの小さな素子設置基板に取り付けられ、単一の素子設置基板と、これに対応する半導体光射出素子とによつてにブロック化されたモジュールを構成していることを特徴とする熱処理装置である

[0025] 本発明は、各素子設置基板は、熱伝導性の良好な金属材料を断面凹部状に成形してなることを特徴とする熱処理装置である。

[0026] 本発明は、各モジュールの素子設置基板に取り付けられる複数の半導体光射出素子は各々電気的に直列に接続されることを特徴とする熱処理装置である。

[0027] 本発明は、前記素子取付用ハウジングの素子取付面及び Z又は前記素子設置基板の表面はそれぞれ反射面になされてリフレクタとして機能をすることを特徴とする熱処理装置である。

[0028] 本発明は、前記半導体光射出素子は、 LED素子または半導体レーザ素子よりなることを特徴とする熱処理装置である。

[0029] 本発明は、前記半導体光射出素子は、 LEDチップまたは半導体レーザチップよりなることを特徴とする熱処理装置である。

[0030] 本発明は、前記半導体光射出素子は、面発光型の素子であることを特徴とする熱処理装置である。

[0031] 本発明は、前記複数の半導体光射出素子は、複数のゾーンに区画されており、各ゾーン毎に独立して制御可能になされていることを特徴とする熱処理装置である。

[0032] 本発明は、前記複数の熱電変換素子の近傍には、必要時に熱媒体を流す熱媒体流路が設けられていることを特徴とする熱処理装置である。

[0033] 本発明は、前記熱処理装置は、該熱処理装置全体の動作を制御するための制御手段を有し、該制御手段は、前記被処理体の加熱時には前記加熱手段をオンすると共に、前記熱電変換素子に熱電変換素子制御部を介して前記被処理体を加熱するよう電流を流し、前記被処理体の冷却時には前記加熱手段をオフすると共に、前記熱電変換素子に熱電変換素子制御部を介して前記被処理体を冷却するよう電流を流すように制御することを特徴とする熱処理装置である。

[0034] 本発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台に、または前記載置台の下方に設けられ、前記被処理体を加熱する下側加熱手段と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、前記光透過窓の上方に設けられて前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。

[0035] 本発明は、前記下側加熱手段は、複数の熱電変換素子、抵抗加熱ヒータ、または加熱ランプのいずれかよりなることを特徴とする熱処理装置である。

[0036] 本発明は、前記熱処理装置は、該熱処理装置全体の動作を制御するための制御手段を有し、該制御手段は、前記被処理体の加熱時には、前記下側加熱手段をォンして前記被処理体を所定の温度まで予備加熱し、その後、前記加熱手段をオンして前記被処理体を所定の処理温度まで昇温するように制御することを特徴とする熱処理装置である。

[0037] 本発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台の上部に設けられた複数の熱電変換素子と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、前記光透過窓の上方に設けられ、前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には前記加熱手段をオンすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を加熱するよう電流を流し、前記被処理体の冷却時には前記加熱手段をオフすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を冷却するよう電流を流すように制御するコンピュータプログラムである。

[0038] 本発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台に、または前記載置台の下方に設けられ、前記被処理体を加熱する下側加熱手段と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、前記光透過窓の上方に設けられて前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には、前記下側加熱手段をオンして前記被処理体を所定の温度まで予備加熱し、その後、前記加熱手段をオンして前記被処理体を所定の処理温度まで昇温するように制御するコンピュータプログラムである。

[0039] 本発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台の上部に設けられた複数の熱電変換素子と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、前記光透過窓の上方に設けられ、前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には前記加熱手段をオンすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を加熱するよう電流を流し、前記被処理体の冷却時には前記加熱手段をオフすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を冷却するよう電流を流すように制御するコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体である。

[0040] 本発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台に、または前記載置台の下方に設けられ、前記被処理体を加熱する下側加熱手段と、前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、前記光透過窓の上方に設けられて前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には、前記下側加熱手段をオンして前記被処理体を所定の温度まで予備加熱し、その後、前記加熱手段をオンして前記被処理体を所定の処理温度まで昇温するように制御するコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体である。

[0041] 本発明に係る熱処理装置及び記憶媒体によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。

載置台に複数の熱電変換素子を設け、この上方に半導体光射出素子を設け、被処理体の加熱時には、熱電変換素子に被処理体の加熱方向への電流を流すと共に半導体光射出素子をオンしてこれから加熱用の光を射出して被処理体を加熱するようにし、冷却時には、熱電変換素子に被処理体の冷却方向への電流を流すと共に半導体光射出素子をオフするようにした。このため、ランプ加熱と比較して加熱効率が高ぐし力も更なる高速での昇温及び降温を行うことができる。

[0042] 本発明によれば、各第 1のリフレクタからの反射光は、それぞれ被処理体の異なる領域に向けて焦光するように設定されているので、被処理体の表面の照度分布は均一化され、これにより、面内温度の均一性を向上させることができる。

また本発明によれば、放射温度計の測定波長帯域を、半導体光射出素子からの光の波長帯域とは異なるように設定しているので、放射温度計に対する迷光がなくなり、放射温度計による温度測定を正確に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0043] [図 1]図 1は、本発明の熱処理装置の第 1実施例の一例を示す断面構成図である。

[図 2]図 2は、熱電変換素子の配列状態を示す平面図である。

[図 3]図 3は、加熱光源の半導体光射出素子力放出された加熱用の光の光路を示す図である。

[図 4]図 4は、半導体光射出素子が取り付けられた素子取付棒を示す拡大断面図である。

[図 5]図 5は、素子取付棒の先端部分を示す拡大斜視図である。

[図 6]図 6は、本発明の熱処理装置の第 2実施例の一例を示す断面構成図である。

[図 7]図 7は、複数のモジュールにブロック化された所定の数の半導体光射出素子が取り付けられる素子設置基板の配列状態を示す平面図である。

[図 8]図 8は、素子設置基板の配列状態を示す拡大断面図である。

[図 9]図 9は、 1つの素子設置基板を示す拡大平面図である。

[図 10]図 10は、 1つの LEDチップの一例を示す概略断面図である。

[図 11]図 11は、本発明の熱処理装置の第 3実施例の一例を示す断面構成図である発明を実施するための最良の形態

[0044] 以下に本発明に係る熱処理装置及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づ!/、て詳述する。

図 1は本発明の熱処理装置の第 1実施例を示す断面構成図、図 2は熱電変換素子の配列状態を示す平面図、図 3は加熱光源の半導体光射出素子から放出されたカロ熱用の光の光路を示す図、図 4は半導体光射出素子が取り付けられた素子取付棒を示す拡大断面図、図 5は素子取付棒の先端部分を示す拡大斜視図である。

[0045] 図 1に示すように、この第 1実施例の熱処理装置 2は、例えばアルミニウムにより筒体状に成形された処理容器 4を有してヽる。この処理容器 4は例えば 300mmウェハを収容できるような大きさに設定されている。この処理容器 4の天井部は開口されており、この開口部には、 Oリング等のシール部材 6を介して後述する加熱用の光に対して透明な光透過窓 8が気密に設けられている。この光透過窓 8の材料としては、例えば石英等が用いられる。

[0046] また、この処理容器 4の側壁には、開口 7が設けられると共に、この開口 7には半導体ウェハ Wを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ 10が設けられる。また処理容器 4の他の側壁には、処理時に必要なガスを内部へ導入するガス導入手段としてのガスノズル 12が設けられている。また処理容器 4の底部の周辺部には、排気口 14力 S 形成されており、この排気口 14には図示しない真空ポンプが介設された排気系が接続されて、処理容器 4内の雰囲気を例えば真空排気可能としている。尚、処理によつては処理容器 4内は大気圧程度に維持される。またこの処理容器 4の底部は大きく開口され、この開口に例えば Oリング等のシール部材 16を介在させて底部を兼ねる肉厚な載置台 18が気密に取り付け固定されて、る。

[0047] この載置台 18は、例えばアルミニウム製の肉厚な載置台本体 20と、載置台本体 20 上部に設けられた複数の熱電変換素子 22と、この熱電変換素子 22の上面側に設置された薄い円板状の載置板 24とにより構成され、この載置板 24上に被処理体である半導体ウェハ Wを直接的に載置するようになっている。具体的には、上記熱電変換素子 22としては、例えばペルチヱ素子が用いられる。このペルチヱ素子は、異種の導体や半導体を電極によって直列に接続し電流を流すと接点間でジュール熱以外に熱の発生や吸熱が生じる素子であり、例えば 200°C以下の温度での使用に耐え得る Bi Te (ビスマス ·テルル）素子、より高温で使用できる PbTe (鉛 ·テルル）素子、

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SiGe (シリコン.ゲルマニウム）素子等によって形成されている。熱電変換素子 22は、熱電変換素子制御部 26にリード線 28を介して電気的に接続されている。熱電変換素子制御部 26は、前記ウェハ Wの熱処理時に熱電変換素子に供給される電流の方向や大きさを制御する。

[0048] 図 2にペルチヱ素子よりなる熱電変換素子 22の配列の一例を示す。図 2においては、直径が 300mmのウェハ Wに対して 60個の熱電変換素子 22を前記載置板 24の裏面側に略全面にわたってほとんど隙間なく敷き詰めた例を示している。このように熱電変換素子 22を密接させて配置すると、ウェハ Wと載置板 24を均一に加熱することができる。熱電変換素子 22の形状は、四角形に限らず、円形や六角形であってもよい。ここで熱電変換とは、熱エネルギーを電気エネルギーに、また電気エネルギーを熱エネルギーに変換することを言う。

[0049] 上記載置台本体 20の内部には、熱媒体流路 30がその平面方向の略全面に亘って形成されている。この熱媒体流路 30は、上記熱電変換素子 22の下部に設けられており、ウェハ Wの降温時に熱媒体として冷媒 (水）が供給されることにより、上記熱電変換素子 22の下面力も温熱を奪ってこれを冷却する。また、ウエノ、 Wの昇温時には必要に応じて温媒が供給されることにより、熱電変換素子 22の下面力冷熱を奪つてこれを加熱する。尚、熱媒体流路 30は、熱媒体を送給する媒体循環器 32に熱媒体導入管 34と熱媒体排出管 36を介して接続されている。これにより、媒体循環器 32は熱媒体を熱媒体流路 30に循環供給する。

[0050] また上記熱電変換素子 22上に設置される載置板 24の材料としては、後述する加熱光源 52からの光線を最も吸収し易い SiO材、 A1N材、 SiC材等によって製作され

2

、加熱光源 52が紫外線を主に射出する場合は主に紫外線を吸収し易い Ge材、 Si材、金属材等によって製作される。載置台 18にはウェハ Wを昇降する図示しない昇降機構が設けられ、この昇降機構は、載置台本体 20及び載置板 24を貫通してウェハ Wを下から支持する複数本の昇降自在な支持ピンと、これらの支持ピンを昇降させる駆動装置等で構成されて!ヽる。

[0051] また、載置台本体 20には、これを上下方向に貫通する貫通孔 37が形成されており、ここに放射温度計 38が設置される。具体的には、上記貫通孔 37に上記載置板 24 の下面まで延びる光ファイバ 40を気密状態で挿通して載置板 24からの輻射光を案内し得るようになつている。そして、この光ファイバ 40の端部には放射温度計本体 42 が接続されており、所定の測定波長帯域の光より載置板 24の温度、すなわちウエノ、温度を測定できるようになつている。ここで後述するように、放射温度計 38の測定波長帯域は、半導体光射出素子力の光の波長帯域とは異なるように設定されている

[0052] そして、処理容器 4の光透過窓 8の上方には、上記ウェハ Wに向けて光透過窓 8を介して加熱用の光を照射する加熱手段 46が設けられている。具体的には、この加熱手段 46は、上記光透過窓 8の上方を覆うようにして設けられるドーム状に成形された素子取付用ハウジング 48を有している。このドーム状の素子取付用ハウジング 48は、例えばアルミニウムや銅等の熱伝導性の良好な材料により形成されており、全体が例えば半球状に成形されている。この素子取付用ハウジング 48の下端部の一部と処理容器 4の上端部の一部との間には図示しないヒンジで接合されており、上記素子取付用ハウジング 48を展開可能として、る。

[0053] この素子取付用ハウジング 48の内周面は、例えば金メッキ等が施された高放射率の反射面となっており、第 2のリフレクタ 50として機能する。そして、この素子取付用ハウジング 48の内周面側に、複数の加熱光源 52が取り付けられて、これより加熱用の光 (光線)を射出するようになっている。この加熱光源 52は、ドーム状の素子取付用ハウジング 48の内周面の略全域に亘つて比較的均一等に分布させて設けられており、例えばここでは全体で 100個程度設けられている。そして、図 3にも示すように、各加熱光源 52に対応させて、曲面状に窪ませて成形された第 1のリフレクタ 54がそれぞれ設けられている。この第 1のリフレクタ 54の内周面も、例えば金メッキ等が施された高反射率の反射面となっている。この第 1のリフレクタ 54の開口面は円形に成形されて!、る。ここで上述のように素子取付用ハウジング 48をドーム状の曲面形状にすることにより、平面形状の場合と比較して上記加熱光源 52を多数取り付けることができ、その分、加熱用に大電力を投入することができる。

[0054] そして、上記各加熱光源 52は、図 4及び図 5に示すように、微小な棒状の素子取付棒 56と、この先端部に取り付けられた複数の半導体光射出素子 58とよりなる。この素子取付棒 56の基部を、上記素子取付用ハウジング 48の第 1のリフレクタ 54の中央部に設けた接続端子 60に接続して取り付けることにより、この素子取付棒 56を支持固定すると共に、必要とする電力を上記半導体光射出素子 58に供給できるようになつている。尚、上記接続端子 60は、図示しない配線を介して電源系に接続されている。また、大部分の素子取付棒 56は鉛直方向、または鉛直方向に近似する方向に沿つて設けられることになる。

[0055] そして、上記素子取付棒 56は、中空状になされた例えばヒートパイプよりなり、図 4 にも示すように、その内面にはウィック 62が貼り付けられると共に、内部には作動流体が密封状態で設けられている。この素子取付棒 56は、例えばアルミニウムや銅のような熱伝導性の良好な金属材料よりなる。この素子取付棒 56は、多角形、例えば図 5に示す場合には八角形に成形されており、その先端面及び先端部の側面に上記半導体光射出素子 58が集中して取り付けられており、全体として点光源とみなせる程度の大きさになっている。ここで上記半導体光射出素子 58は、 0. 3〜： Lmm角の LED素子または半導体レーザ素子よりなり、現状の技術ですでに 1個当たりの素子で高出力が得られるものが開発されている。例えば LED素子を例にとれば、 1素子当たり 30W程度の高出力が得られる素子が開発され、また半導体レーザ素子を例にとれば lcm²素子当たり 2. 5kW程度の高出力が得られる素子が開発されて、る。

[0056] 従って、 1本の素子取付棒 56に上記半導体光射出素子 58を 30個取り付けると仮定すると、 1つの加熱光源 52からは、 LED素子の場合には"30W X 30" = 900W ( ワット）の高出力が得られることになる。そして、加熱光源 52の全体の数が 100個と仮定すると、全出力は 100 X 900W= 90kWになる。尚、上記素子取付棒 56自体にも、上記接続端子 60と各半導体光射出素子 58とを電気的に接続する図示しない配線が設けられている。

ここで上記素子取付棒 56の全体の長さは、 20〜50mm程度であり、また、半導体光射出素子 58として、例えば 0. 3〜lmm角の LED素子が取り付けられ、八角形の一辺の長さ L1は lmm程度であり、非常に小型化されて!/、る。

[0057] ここで上記半導体光射出素子 58から出射される光 (熱線)の波長としては、 1. 7 μ m以下の領域、例えば 1 μ m程度の赤外線が好ましい。射出される波長が 1. 17 m 以下の半導体光射出素子 58を用いる理由は、ウェハ Wがシリコン基板の場合、シリコン基板の熱線に対する吸収率が熱線の波長とウェハ自体の温度に依存するからである。すなわち、波長が 1. 17 /z m程度までの熱線は、シリコン基板の温度に関係なぐ 0. 5〜0. 7程度の高い吸収率を示すが、波長が 1. 17 mよりも大きくなると、吸収率はシリコン基板の温度に大きく依存し、温度が低くなると吸収率も小さくなる（透過率は大きくなる）。例えばシリコン基板が 270〜600°Cの範囲で変化すると、それに応じて吸収率は 0. 1〜0. 7の範囲で変化する。従って、シリコン基板力もなるゥェハ Wを高速昇温させるには、波長が 1. 17 m以下の熱線を放射する半導体光射出素子 58を用いることが好ましい。尚、熱線とは、前述したように紫外光線から赤外光線までの光線を含む広!、概念で用いて、る。

[0058] この場合、前述した放射温度計 38の測定波長帯域は、測定誤差の原因となる迷光を発生させないために、上記半導体光射出素子 58の光の波長とは異なるように設定し、例えば 1. 17 mよりも大きな波長、例えば 3 m程度の波長を測定波長帯域として設定する。

[0059] ここで、図 3に示すように、上記第 1のリフレクタ 54の曲面形状を 2つの焦点 fl、 f2を有する回転楕円面と仮定し、点光源とみなせる加熱光源 52の半導体光射出素子 58 群を焦点 flに設定すると、加熱光源 52から放射された光のうち第 1のリフレクタ 54で反射した反射光 62Aは第 2の焦点 f2に集光する。ただし、実際には完全な点光源ではないので、加熱光源 52から出て第 1のリフレクタ 54で反射した反射光 62Aであつてもその一部は拡散して第 2の焦点 f2に集光せずその周りを照射する。また、加熱光源 52から出射し第 1のリフレクタ 54に当たらない直射光 62Bの一部はウェハ Wの表面を直接照射し、他の一部は第 2のリフレクタ 50に当たって反射した後、ウェハ Wの表面を照射する。ウェハ Wを照射する光のうち、ウェハ Wに吸収される量は最大でも 70%程度であり、残りは反射または透過する。このうち反射した光は第 2のリフレクタ 50で反射することにより再度ウェハ Wを照射する。そして直射光のうち載置台 18や処理容器 4の側面または底面を照射する光が損失となる。この損失となる光線の量は、第 1のリフレクタ 54の大きさ、傾き、開口径等を変えることにより極力少なくすることができる。

[0060] 加熱光源 52の数は、ウェハ Wの大きさ、加熱光源 1つ当たりのウェハ Wの照射面積 Sl、ウェハ Wの昇温レートの設計指標、加熱光源 52全体のパワー、第 2のリフレタタ 50の直径等によって決定される。

ここで各加熱光源 52より照射される照射面積 S1の領域は、ウェハ Wの表面においてそれぞれ異なる領域に向けて集光するように設定され、ウェハ Wの表面の全域をカバーできるように設定されて、る。

[0061] そして、図 1に戻って、上記加熱光源 52を設けた素子取付用ハウジング 48には、上記素子取付棒 56の基部側を冷却するための素子冷却手段 66が設けられる。具体的には、この素子冷却手段 66は、上記素子取付棒 56の基部の近傍を通るように形成された冷媒通路 68を有しており、冷媒入口 68Aから冷却媒体として例えば冷却水を導入し、冷媒出口 68B力も排出するようになっている。尚、上記素子取付用ハウジング 48の内側空間を空冷するようにしてもよい。そして、この熱処理装置 2の全体は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段 70により制御される。そして、この制御手段 70は、この装置全体の動作を制御するためのコンピュータプログラムを記憶するための例えばフロッピディスクやフラッシュメモリ等よりなる記憶媒体 72を有している。

[0062] 次に、以上のように構成された熱処理装置 2によるウェハ Wに対する熱処理動作について説明する。上述したように、以下に説明する動作は、上記記憶媒体 72に記憶されたプログラムに基づ、て行われる。ここでは表面に不純物が注入されたウェハ W をァニールする場合を例にとって説明する。

[0063] まず、処理容器 4の側壁に設けられているゲートバルブ 10を開き、処理すべきゥェハ Wを開口 7より処理容器 4内に搬入し、これを載置台 18の載置板 24上に載置する。この後、ゲートバルブ 10を閉じて処理容器 4を密閉する。次に、排気手段によって処理容器 4内を真空排気してガス供給源より供給される処理ガス、例えばアルゴンガスゃ窒素ガスに置換し、所定のプロセス圧力（例えば 100〜10000Pa)に維持する。

[0064] 次に、ペルチヱ素子よりなる熱電変換素子 22に通電してウエノ、 Wを予備加熱する。予備加熱温度は 500〜600°C程度である。この予備加熱温度では、ウェハ Wに注入されて!、る不純物が拡散することはな!/、。

ウェハ Wの温度は放射温度計 38によって検出されており、この放射温度計 38が所定の予備加熱温度になったことを検出すると、加熱手段 46の全ての加熱光源 52をオンして各半導体光射出素子 58から光を放射し、この熱線でウェハ Wの表面を照射して所定の処理温度 (例えば 1000°C)まで瞬時に昇温させる。この際、熱電変換素子 22に供給する電力も例えばフルパワーとしてウェハ Wを迅速に昇温させる。そして、この高温状態を所定の時間維持することにより、ァニール処理を行う。このように、ゥエノ、 Wは上下両面より加熱されることになり、例えば 100〜300°CZsec程度まで昇温速度を上げて高速昇温を実現することができる。

[0065] 特に、高出力が可能な半導体光射出素子 58を複数個集合して点光源化した加熱光源 52を多数個配置し、各加熱光源 52より高出力の加熱用の光 (熱線)を照射するようにしたので、ウェハ面上における熱線の照度を非常に高くすることができ、迅速な昇温が可能となる。尚、ウェハの昇温時には、上記熱電変換素子 22は下側加熱手段として機能することになる。

このァニール処理時には、ペルチェ素子よりなる熱電変換素子 22の裏面側には冷熱が発生するので、この冷熱を排除するために載置台本体 20に設けた熱媒体流路 30には加熱媒体を流すようにし、熱電変換素子 22を効率的に動作させるのがよい。

[0066] また、加熱手段 46の半導体光射出素子 58は発光効率が良好であるとはいえ、これ自体に或る程度の発熱が生じることは避けられない。しかし、この半導体光射出素子 58が取り付けられている素子取付棒 56はヒートパイプで構成されているので、上記半導体光射出素子 58で発生した熱を素子取付棒 56の他端へ搬送してこれをアルミ -ゥム等よりなる素子取付用ハウジング 48側へ伝搬し、更に、この素子取付用ハウジング 48に設けた素子冷却手段 66の冷媒通路 68に冷却水を流して熱を排出する。このため半導体光射出素子 58及び素子取付棒 56を効率的に冷却することができる。

[0067] また、ヒートパイプよりなる素子取付棒 56の多くは、鉛直方向、またはこれに近似する方向に沿って設けられて、るので、主として重力によって動作するヒートパイプを効率的に動作させることができ、その分、半導体光射出素子 58の冷却効率を高めることがでさる。

また第 1のリフレクタ 54及び第 2のリフレクタ 50により、発光効率の高い半導体光射出素子 58から射出された光を効率的に且つ均一にウェハ面に照射することができるので、加熱効率を向上させることができ、しかもウェハ温度の面内均一性を高めることができる。

[0068] このようにして、所定の短時間だけァニール処理を行ったならば、ウェハ W中の不純物が過度に拡散することを防止するために、ウェハ Wをできるだけ速く冷却する。すなわち、この場合にはウェハ温度を高速降温させるために、ペルチェ素子よりなる熱電変換素子 22に加熱時とは反対方向へ電流を流してその上面を冷却する。これにより、載置板 24が冷却されてウェハ Wを急激に冷却する。この時、熱電変換素子 2 2の下面は温熱が発生して加熱されるので、これを冷却するために、熱媒体流路 30 へは、ウェハ加熱時とは逆に冷却媒体を流すようにする。これにより、熱電変換素子 22を効率的〖こ動作させることができる。

[0069] そして、上記動作と同時に、素子取付用ハウジング 48に設けた加熱手段 46の各加熱光源 52をオフし、これに供給していた電力を遮断する。そして、これと同時に素子冷却手段 66の冷媒通路 68には継続して冷媒、例えば冷却水を流して各加熱光源 5 2の素子取付棒 56及び半導体光射出素子 58を継続して冷却する。この場合、ゥェハ加熱源として加熱ランプを用いた場合には、加熱ランプ自体が大きな熱容量を有し、しかも消灯しても加熱ランプ自体が高温状態になっているので、この加熱ランプ自体が発する輻射熱によりウェハが加熱されてしまう。このため、冷却手段を用いても降温速度に限界が生じ、降温速度をより大きくすることは困難である。しかしながら、本発明装置のように、素子自体の発熱量が非常に少ない LED素子や半導体レーザ素子よりなる半導体光射出素子 58を用い、し力も、この素子 58や素子取付棒 56 を素子冷却手段 66で冷却するので、素子自体の発熱量を抑制できるのみならず、これらを迅速に冷却することができる。よって放出する輻射熱を大幅に削減でき、この結果、ウェハ Wの降温速度を大幅に向上させて高速降温を実現することができる。

[0070] この場合、ウェハ加熱時に説明したように、素子取付棒 56としてヒートパイプを用い、且つ多くの素子取付棒 56はヒートパイプが効率的に動作するように鉛直方向、或いはこれに近似する方向に沿って設けられているので、より効果的乃至効率的に半導体光射出素子 58を冷却することができ、この結果、より大きな降温速度での高速降温を行うことができる。本発明装置によれば、ウェハを例えば 100〜300°CZsec 程度の高速降温で冷却することができる。また半導体光射出素子 58は、加熱ランプと比較して長寿命化させることができる。

尚、上記実施例においては、加熱光源 52毎に設けた第 1のリフレクタ 54の曲面形状を回転楕円面としたが、これに限定されず、回転楕円面に近似する曲面、例えば回転放物面 (パラボラ状)或いは半球面等に設定してもよ、。

[0071] また、素子取付用ハウジング 48に設けた各加熱光源 52を例えば同心円状の複数のゾーン毎に区画し、ゾーン毎に供給電力を制御できるようにしてもよい。

また、ガス導入手段 12としてはノズルに限定されず、例えば加熱用の光に対して透明な材料、例えば石英製のシャワーヘッド構造を用いるようにしてもょ、。

更には、上記実施例では、素子取付用ハウジング 48を半球状の曲面形状 (ドーム状）に成形した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、回転楕円形状、或いはこれに近似する曲面形状、更には、加熱光源 52の取り付け個数は少なくなるが、平面形状に成形するようにしてもよぐいずれにしても、各加熱光源 52の出力パヮ一やウェハ Wの加熱温度等に依存して設計される。

[0072] <第 2実施例 >

次に本発明の係る熱処理装置の第 2実施例について説明する。

先の第 1実施例では、素子取付用ハウジング 48を略半球のようにドーム状に成形した場合を例にとって説明したが、この第 2実施例ではこの素子取付用ハウジング 48を略平坦に成形した場合の具体例について説明する。

図 6はこのような本発明の熱処理装置の第 2実施例の一例を示す断面構成図、図 7 は複数のモジュールにブロック化された所定の数の半導体光射出素子が取り付けられる素子設置基板の配列状態を示す平面図、図 8は素子設置基板の配列状態を示す拡大断面図、図 9は 1つの素子設置基板を示す拡大平面図、図 10は 1つの LED チップの一例を示す概略断面図である。尚、図 1乃至図 5において示した構成部分と同一の構成部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

[0073] 図 6に示すように、この第 2実施例における熱処理装置 80では、上述したように、処理容器 4の天井部に設けた光透過窓 8の上方を覆う加熱手段 46の素子取付用ハウジング 82はドーム状ではなぐ略平板状に成形されており、その周辺部が僅かに下方向へ直角に屈曲されたような形状となっている。このような形状の素子取付用ハウジング 82は、熱伝導性の良好な金属材料、例えばアルミニウムを削り出すことによつて形成することができる。この素子取付用ハウジング 82には、冷媒通路 68が全面に亘つて形成されて、素子冷却手段 66を構成している。

[0074] また素子取付用ハウジング 82の内側面、すなわち図中の下面は、上記載置台 18 に対向するように平坦な素子取付面 84として形成されてヽる。この素子取付面 84と上記光透過窓 8との間の距離 HIは例えば 10〜20mm程度と非常に小さく設定され、加熱効率を高めるようになつている。そして、この素子取付面 84に、複数 (多数)の半導体光射出素子 58が略全面に亘つて設けられている。各半導体光射出素子 58 は、加熱光源 52を構成する。

具体的には、上記複数の半導体光射出素子 58は所定の数毎にブロック化されている。すなわち、ここでは 1つのモジュールに対して 1つの小さな素子設置基板 86を有し、この素子設置基板 86は図 7及び図 8にも示すように、上記平坦な素子取付面 8 4に略隙間なく平面的に配列して取り付けられている。この素子設置基板 86を設ける領域は、載置台 18上のウェハ Wの投影面積よりも広くなされている。

[0075] そして、各素子設置基板 86に、図 9に示すように所定の数の上記半導体光射出素子 58が取り付けられ、このため、半導体光射出素子 58を設ける領域は、載置台 18 上のウェハ Wの投影面積よりも広くなつている。上記素子設置基板 86は、熱伝導性の良好な金属材料、例えばアルミニウムで形成されており、その周辺部 86Aが下方向へ僅かに高くなされて全体で略断面凹部状になされている。図示例ではこの素子設置基板 86は正方形状に成形されている力この形状に限定されるものではない。そして、この素子設置基板 86の裏面側（図 8の場合は上面側）の 4隅には非貫通穴状態となる位置決め用のザダリ 88が形成されている。

[0076] そして、この素子設置基板 86に、上述したように半導体光射出素子 58が微少間隙ずつ離間させて縦横に整然と配列して取り付けられている。ここで 1つの素子設置基板 86の縦横の 1辺の長さ L2 (図 9参照）はそれぞれ例えば 25mm程度、その厚さは 5mm程度であり、上記半導体光射出素子 58を縦横にそれぞれ 30個ずつ、全体で 9 00個設けている。そして、このようなモジュール、すなわち素子設置基板 86は、素子取付用ハウジング 82の全体で例えば 148個程度設けられている。尚、図 7に示す場合は素子設置基板 86の数を簡略ィ匕して示している。従って、半導体光射出素子 58 は、素子取付用ハウジング 82の全体で 133200 ( = 900 X 148)個設けられることになる。尚、この半導体光射出素子 58の設置数は、上記数値に限定されず、 1つの素子の出力やウェハ Wの昇温速度の設計値等に依存する。

[0077] この場合、半導体光射出素子 58としては、 LEDチップや半導体レーザチップを榭脂等によりパッケージした素子を用いていもよいが、実装密度を向上できることから L EDチップや半導体 LED素子や半導体レーザチップを用いるのがよ!/、。すなわち、周知のように LED素子や半導体レーザ素子は、一般的には、半導体ウェハに多数形成される各素子を素子毎に単体に切り出してチップィ匕し、これにレンズを設けて榭脂等によりパッケージィ匕することにより形成されるが、ここでは榭脂等によりパッケージ化される前の LEDチップや半導体レーザチップを用いるのがよい。

[0078] そして、ここでは上記半導体光射出素子 58として、ノッケージィ匕する前の微小な L EDチップ 58Aを用いている。この LEDチップ 58Aの中でも、光量が多いことから、いわゆる面発光が可能な面発光型の LEDチップ 58Aを用いるのがよ!/、。このような面発光型の LEDチップ 58Aは、例えば 0. 3〜lmm角の大きさであり、上記素子設置基板 86に高い密度で実装することができる。図 10に示すように、この LEDチップ 58 Aは、例えば凹凸状のサファイア基板 90上に発光領域 92を形成し、この上に窒化物半導体層 94を形成し、更にその表面に例えばメッシュ状電極 96を形成することにより構成される c

[0079] そして、図 9に示すように、 1つの素子設置基板 86に取り付けられた例えば 900個の各半導体光射出素子 58は、電源設備をできるだけ少なくするために配線 100により電気的に直列接続されている。また、この素子設置基板 86の周辺部には、外部に対して電気的に接続される電極 102A、 102Bが設けられている。

そして、この素子設置基板 86の内面 86B (図 8にお、ては下面)や素子取付用ハウジング 82の素子取付面 84 (図 6参照)も鏡面仕上げされて反射面になされており、それぞれリフレクタとして構成されている。これにより、ウェハ加熱時の熱効率を高めるようになっている。

[0080] そして、このように形成された素子設置基板 86、すなわち半導体光射出素子 58は、図 7に示すように複数のゾーンに区画されて、各ゾーン毎に独立して制御可能になされている。図 7に示す場合は、中央部のゾーン 104Aと、その周辺部に均等に配置された 4つのゾーン 104B〜104Eとに全部で 5つのゾーンに区画されている。尚、図 7におけるゾーンの区画線は概略的に示すものである。

[0081] さて、上述のように構成した第 2実施例の熱処理装置 80も、基本的には先に説明した第 1実施例と同様に動作することになる。

特にこの第 2実施例の場合には、素子取付用ハウジング 82をドーム状ではなぐ平板状に成形するようにしたので、各半導体光射出素子 58とウェハ Wとの間が第 1実施例の場合よりも小さくなり、その分、加熱効率を向上させることができる。

また、各素子設置基板 86に取り付ける半導体光射出素子 58として、例えば半導体ウエノ、から切り出したような状態のチップ状の LEDチップ 58Aを用いることにより、この LEDチップ 58Aを高い実装密度で取り付けることができ、その分、昇温速度をより大きくすることができる。

[0082] また、半導体光射出素子 58を直接的に取り付ける素子設置基板 86及び素子取付用ハウジング 82を、それぞれ熱伝導性の良好な金属材料で構成しているので、上記半導体光射出素子 58にて発生した熱を、素子取付用ハウジング 82に設けた素子冷却手段 66の冷媒通路 68に冷却水等を流すことにより系外へ効率的に廃棄できる。これによって上記半導体光射出素子 58、素子設置基板 86及び素子取付用ハウジング 82等を効率的に冷却でき、従って、その分、ウェハ Wの降温速度をより大きくすることができる。

[0083] また半導体光射出素子 58を取り付けるに際して、所定数の半導体光射出素子 58 毎に 1つの素子設置基板 86に設けてモジュールィ匕し、この素子設置基板 86を素子取付用ハウジング 82に取り付けるようにしているので、装着作業を簡略化することができる。

また各半導体光射出素子 58は、ウェハ面と平行に配列されるので、ウェハ Wを面内均一性に加熱できるのみならず、光学設計及び熱設計もそれぞれ簡単化することができる。

更には、素子取付用ハウジング 82が平坦ィ匕されているので、その分、装置自体も小型化することができる。

[0084] <第 3実施例 >

次に本発明に係る熱処理装置の第 3実施例にっ、て説明する。

先の第 1及び第 2実施例では、載置台 16側にペルチェ素子よりなる熱電変換素子 22を設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、従来用いられていた通常の載置台を用いてもよ、。

[0085] 図 11はこのような本発明の熱処理装置の第 3実施例の一例を示す断面構成図である。

ここでは、処理容器の天井部側に、図 6に示す第 2実施例の平板状の素子取付用ハウジング 82を用いた加熱手段 46を設けた場合を例にとって説明する。尚、図 1乃至図 10に示す構成部分と同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略する。

図 11に示すように、この第 3実施例の熱処理装置 110では、上述したように、載置台 18に、下側加熱手段 112として先の熱電変換素子 22に代えて、例えば抵抗加熱ヒータ 114を設けている。そして、この抵抗加熱ヒータ 114の動作はヒータ制御部 116 により制御されることになる。

[0086] この抵抗加熱ヒータ 114の動作は、ウェハの昇温時は先の第 1及び第 2実施例の場合と同様である。まず、抵抗加熱ヒータ 114に通電してウェハ Wを予備加熱温度（例えば 500〜600°C)まで加熱した後、加熱手段 46の全ての加熱光源 52をオンして各半導体光射出素子 58から光を放出し、ウェハ Wを上下両面より加熱することで所定の処理温度（例えば 1000°C)まで瞬時に昇温させることができる。し力しウェハ W の降温時は先の熱電変換素子 22を用いた時には、電流を昇温時とは逆方向へ流すことによりウェハを強制的に冷却することはできる力ここでは抵抗加熱ヒータ 114への通電を停止するだけなので、先の第 1及び第 2実施例よりもウェハの降温速度が少し低下してしまう。尚、ウェハの降温時に、熱媒体流路 30へ冷却媒体を流して載置台 18自体を冷やしてウェハ Wの冷却を促進させるのは勿論である。

尚、ここでは下側加熱手段 112として抵抗加熱ヒータ 114を用いた力これに限定されず、例えば加熱ランプを用いてもよぐこの場合には載置台 18を薄い板状に成形して、この下方より加熱ランプの熱線を照射することになる。

[0087] また上記第 2実施例では、半導体光射出素子 58として、ウェハから切り出された小片状の LEDチップ 58Aや半導体レーザチップを用いた場合を例にとって説明したが、第 1実施例においても、チップを榭脂等によりパッケージしてなる素子のみならず、これらの小片状の LEDチップや半導体レーザチップを用いてもょ、のは勿論である

[0088] またここでは熱処理としてァニール処理を例にとって説明した力これに限定されず、酸化拡散処理、成膜処理、改質処理、エッチング処理等の他の熱処理においても本発明を適用することができる。

また、半導体光射出素子 58としては、 LED素子と半導体レーザ素子とを混在させて設けるようにしてもよい。

更には、ここでは被処理体として半導体ウェハを例にとって説明した力これに限定されず、ガラス基板、 LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができ、その場合には各基板の種類に対応させて最も光吸収率の高、波長を出力する半導体光射出素子を選択する。

Claims

請求の範囲

[1] 被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置にお!、て、

排気可能になされた処理容器と、

前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、

前記載置台の上部に設けられた複数の熱電変換素子と、

前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、

前記処理容器内に向けて必要なガスを導入するガス導入手段と、

前記光透過窓の上方に設けられ、前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、

を備えたことを特徴とする熱処理装置。

[2] 前記各加熱光源の近傍に、該加熱光源力ゝらの光を反射して前記被処理体に向ける第 1のリフレクタがそれぞれ設けられることを特徴とする請求項 1記載の熱処理装置

[3] 前記各第 1のリフレクタからの反射光は、それぞれ前記被処理体の異なる領域に向けて集光するように設定されて!ヽることを特徴とする請求項 2記載の熱処理装置。

[4] 前記第 1のリフレクタの反射面は曲面状に成形されていることを特徴とする請求項 2 または 3記載の熱処理装置。

[5] 前記各加熱光源は、ヒートパイプよりなる素子取付棒を有し、前記半導体光射出素子は、該素子取付棒の先端部に取り付けられていることを特徴とする請求項 1乃至 4 の!、ずれかに記載の熱処理装置。

[6] 前記加熱手段は、前記光透過窓の上方を覆う素子取付用ハウジングを有し、前記各素子取付棒の基部が、前記素子取付用ハウジングに支持されて、ることを特徴とする請求項 5記載の熱処理装置。

[7] 前記素子取付用ハウジングは、ドーム状に成形されており、その内側は曲面状に成形され第 2のリフレクタとして機能する反射面からなることを特徴とする請求項 6記載の熱処理装置。

[8] 前記素子取付用ハウジングには、前記素子取付棒の基部側を冷却するための素子冷却手段が設けられることを特徴とする請求項 6または 7記載の熱処理装置。

[9] 前記各素子取付棒は、鉛直方向または鉛直方向に近似する方向に沿って設けられることを特徴とする請求項 5乃至 8のいずれかに記載の熱処理装置。

[10] 前記被処理体の温度を測定するための放射温度計を有し、該放射温度計の測定波長帯域を、前記半導体光射出素子力の光の波長帯域とは異なるように設定して

V、ることを特徴とする請求項 1乃至 9の、ずれかに記載の熱処理装置。

[11] 前記半導体光射出素子は、 LED素子または半導体レーザ素子よりなることを特徴とする請求項 1乃至 10のいずれかに記載の熱処理装置。

[12] 前記加熱手段は、前記光透過窓の上方を覆う素子取付用ハウジングを有し、該素子取付用ハウジングの下面は前記載置台に対向するように平坦な素子取付面になされ、該素子取付面に前記複数の加熱光源の半導体光射出素子が設けられることを特徴とする請求項 1記載の熱処理装置。

[13] 前記素子取付面のうち半導体光射出素子を設ける領域は、前記載置台上に載置される前記被処理体の投影面積よりも広くなされていることを特徴とする請求項 12記載の熱処理装置。

[14] 前記半導体光射出素子は、所定の数毎に 1つの小さな素子設置基板に取り付けられ、単一の素子設置基板と、これに対応する半導体光射出素子とによってにブロック化されたモジュールを構成していることを特徴とする請求項 12または 13記載の熱処理装置。

[15] 各素子設置基板は、熱伝導性の良好な金属材料を断面凹部状に成形してなることを特徴とする請求項 14記載の熱処理装置。

[16] 各モジュールの素子設置基板に取り付けられる複数の半導体光射出素子は各々電気的に直列に接続されることを特徴とする請求項 14または 15記載の熱処理装置

[17] 前記素子取付用ハウジングの素子取付面及び Z又は前記素子設置基板の表面はそれぞれ反射面になされてリフレクタとして機能をすることを特徴とする請求項 14乃至 16のヽずれかに記載の熱処理装置。

[18] 前記半導体光射出素子は、 LED素子または半導体レーザ素子よりなることを特徴とする請求項 12乃至 17のいずれかに記載の熱処理装置。

[19] 前記半導体光射出素子は、 LEDチップまたは半導体レーザチップよりなることを特徴とする請求項 12乃至 17のいずれかに記載の熱処理装置。

[20] 前記半導体光射出素子は、面発光型の素子であることを特徴とする請求項 18または 19記載の熱処理装置。

[21] 前記複数の半導体光射出素子は、複数のゾーンに区画されており、各ゾーン毎に独立して制御可能になされていることを特徴とする請求項 12乃至 20のいずれかに記載の熱処理装置。

[22] 前記複数の熱電変換素子の近傍には、必要時に熱媒体を流す熱媒体流路が設けられていることを特徴とする請求項 1乃至 21のいずれかに記載の熱処理装置。

[23] 前記熱処理装置は、該熱処理装置全体の動作を制御するための制御手段を有し、該制御手段は、前記被処理体の加熱時には前記加熱手段をオンすると共に、前記熱電変換素子に熱電変換素子制御部を介して前記被処理体を加熱するよう電流を流し、

前記被処理体の冷却時には前記加熱手段をオフすると共に、前記熱電変換素子に熱電変換素子制御部を介して前記被処理体を冷却するよう電流を流すように制御することを特徴とする請求項 1乃至 22のいずれかに記載の熱処理装置。

[24] 被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置にお!、て、

排気可能になされた処理容器と、

前記載置台に、または前記載置台の下方に設けられ、前記被処理体を加熱する下側加熱手段と、

前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、

前記光透過窓の上方に設けられて前記被処理体に向けて光透過窓を介して加熱用の光を射出するとともに各々が半導体光射出素子を含む複数の加熱光源よりなる加熱手段と、

を備えたことを特徴とする熱処理装置。

[25] 前記下側加熱手段は、複数の熱電変換素子、抵抗加熱ヒータ、または加熱ランプのいずれかよりなることを特徴とする請求項 24記載の熱処理装置。

[26] 前記熱処理装置は、該熱処理装置全体の動作を制御するための制御手段を有し、該制御手段は、前記被処理体の加熱時には、前記下側加熱手段をオンして前記被処理体を所定の温度まで予備加熱し、その後、前記加熱手段をオンして前記被処理体を所定の処理温度まで昇温するように制御することを特徴とする請求項 24または 25記載の熱処理装置。

[27] 被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置にお!、て、

排気可能になされた処理容器と、

前記載置台の上部に設けられた複数の熱電変換素子と、

前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、

を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には前記加熱手段をオンすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を加熱するよう電流を流し、

前記被処理体の冷却時には前記加熱手段をオフすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を冷却するよう電流を流すように制御するコンピュータプログラム。

[28] 被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置にお!、て、

排気可能になされた処理容器と、

前記処理容器内に設けられ、その上面側に前記被処理体を載置させるための載置台と、前記載置台に、または前記載置台の下方に設けられ、前記被処理体を加熱する下側加熱手段と、

前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、

を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には、前記下側加熱手段をオンして前記被処理体を所定の温度まで予備加熱し、その後、前記加熱手段をオンして前記被処理体を所定の処理温度まで昇温するように制御するコンピュータプログラム。

[29] 被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置にお!、て、

排気可能になされた処理容器と、

前記載置台の上部に設けられた複数の熱電変換素子と、

前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、

前記被処理体の冷却時には前記加熱手段をオフすると共に前記熱電変換素子に前記被処理体を冷却するよう電流を流すように制御するコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体。

[30] 被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置にお!、て、排気可能になされた処理容器と、

前記処理容器の天井部を気密に覆う光透過窓と、

を備えた熱処理装置を用いて被処理体に対して所定の熱処理を施すに際して、前記被処理体の加熱時には、前記下側加熱手段をオンして前記被処理体を所定の温度まで予備加熱し、その後、前記加熱手段をオンして前記被処理体を所定の処理温度まで昇温するように制御するコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体。