[发明专利]退火装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过使用来自发光二极管(LED)等发光元件的光对半导体晶片等进行照射，由此进行退火的退火装置。

背景技术

在半导体装置的制造中，虽然存在对作为被处理基板的半导体晶片(以下简称为晶片)进行成膜处理、氧化扩散处理、改质处理、退火处理等的各种热处理，但随着半导体装置的高速化、高集成化的要求，特别在离子注入后的退火，为了最小限度地抑制扩散，存在更高速的升降温的要求。作为这样能够高速升降温的退火装置，有人提议使用作为发光元件的发光二极管(LED)作为加热源(例如国际公开第2004/015348号公报)。

然而，当采用LED作为上述退火装置的加热源时，因急速加热而需要发生极大的光能，所以需要高密度安装LED。

在这种使用LED的退火装置中，通过控制对LED的供电而控制LED的光量，实现规定的温度曲线。而对LED的供电控制，有人提出了使用电阻值控制、恒流二极管控制、PWM(Pulse Width Modulation)控制等方案。

在这些方案中，虽然电阻值控制价格便宜，但是在控制部会发生电阻焦耳损失，导致效率降低。另外，在使用恒流二极管的恒流控制的方案中，因为是通过在二极管发生损失而维持电流恒定的，所以会在二极管发生焦耳损失。因此在大规模系统等的应用，多采用效率高的PWM控制。

然而，LED主要是由GaN、GaAs等的化合物半导体构成，在半导体和电极之间有接合电阻。所以，在对高亮度LED进行驱动时，用现有的PWM控制驱动LED(PWM驱动)，虽然控制部的损失能够降低，但是由于LED部分的损失与控制电流成比例增大，在实际进行LED的亮度(光量)控制时，LED损失比较大。而且，由此导致效率降低和由于伴随着这种损失而因热导致LED的发光量的降低等将成为问题。因此，期望进一步降低损失。

发明内容

本发明的目的是在使用LED等发光元件作为加热源的退火装置中，提供能够使得发光元件的损失变小的退火装置。

本发明提供的退火装置，具有：收容被处理体的处理室，按照面对在所述处理室内被收容的被处理体的至少一侧的表面的方式设置的具有对被处理体照射光的多个发光元件的加热源，向所述加热源的发光元件供电的电源部，控制从所述电源部向所述发光元件供电的供电控制部，对应于所述加热源而设置的透过来自所述发光元件的光的光透过部件和排出所述处理室内气体的排气机构，其中，所述供电控制部直流驱动所述发光元件。

在本发明中，还具有：支撑所述光透过部件的所述处理室和反向侧、含有冷却所述加热源的高热传导性材料的冷却部件和通过制冷剂冷却所述冷却部件的冷却机构。

在本发明中，所述加热源具有：由在表面支撑所述多个发光元件的含有高热传导性绝缘材料的支撑体，接合在所述支撑体的里面侧的含有高热传导性材料的热扩散部件，贯穿所述热扩散部件和所述支撑体设置的用于向所述发光元件供电的供电电极构成为单元的多个发光元件阵列，所述发光元件阵列可以是安装在所述冷却部件上的结构。而且，优选所述冷却部件和所述热扩散部件由铜形成，所述支撑体由AlN形成。

另外，在本发明中，可以在所述冷却部件和所述光透过部件之间具有空间，在所述空间设置有所述加热源的结构。

进而，在本发明中，作为所述发光元件能够使用发光二极管(LED)。

根据本发明，在使用LED方式的发光元件的退火装置中，控制从电源部向所述发光元件供电的供电控制部对所述发光元件进行直流驱动。在进行直流驱动时，与现有的PWM驱动不同，因为损失与控制电流的2次方成比例，所以在实际的温度控制中大多被使用的50～80％的功率区域能够降低发光元件的损失。因此，在能够得到高效率的同时，还能够抑制由于发热导致的发光量的降低。另外，直流驱动不是按照现有的PWM驱动的方式用脉冲式的电压ON-OFF驱动发光元件，而是采用常为ON状态，流动电流随着时间即使大小发生变化，流动方向也不会变化的驱动方式。

附图说明

图1是表示涉及本发明的一个实施方式的退火装置的概略结构的截面图。

图2是表示图1的退火装置的加热源的扩大截面图。

图3是表示图1的退火装置的LED供电部分的扩大截面图。

图4是表示图1的退火装置的LED阵列的具体的LED排列和供电方法的图。

图5是用于说明图1的退火装置的LED连接方式的图。

图6是表示图1的退火装置的加热源的仰视图。

图7是表示LED的等效电路的图。

图8是表示直流驱动和PWM驱动的控制电流与损失的关系图。